專利名稱：水處理絮凝劑投量粒度分布在線優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水處理方法。
背景技術(shù)：
絮凝是凈水系統(tǒng)中最重要的處理工藝，也是制水成本的主要組成部分，絮凝劑投量是否準確直接影響到水處理的全過程。絮凝過程是一個復(fù)雜的物理、化學(xué)過程，目前還很難通過對其化學(xué)反應(yīng)機理的研究，準確地建立過程的數(shù)學(xué)模型。已經(jīng)開發(fā)和廣泛應(yīng)用的流動電流混凝投藥檢測技術(shù)僅適用于電解質(zhì)類常規(guī)混凝劑，尚不能直接用于投加非電解質(zhì)類高分子絮凝劑的絮凝過程檢測。在二十世紀八十年代末出現(xiàn)的透光率脈動檢測技術(shù)，雖可以在線檢測水中顆粒物質(zhì)的粒徑變化，但其技術(shù)不成熟，存在原水濁度變化對系統(tǒng)設(shè)定值影響較大、系統(tǒng)不穩(wěn)定及造價較高等缺點。顆粒計數(shù)儀已應(yīng)用于油田廢水處理、半導(dǎo)體、過濾設(shè)備生產(chǎn)、航天和軍工，以及醫(yī)藥、化工等行業(yè)。如美國哈希公司(HACH)制造的2200PCX型在線顆粒計數(shù)儀，可定量監(jiān)測水中顆粒物的大小，計數(shù)粒徑范圍2～750微米，能夠計數(shù)32個不同粒徑范圍。將顆粒計數(shù)儀采集的數(shù)據(jù)應(yīng)用在水處理絮凝劑投量優(yōu)化方面目前還沒有一個具體有效的方法，部分水廠僅靠定量監(jiān)測沉后或濾后出水顆粒物總量的方法來指導(dǎo)絮凝劑投量，存在著滯后時間長、控制效果差的缺點，不適用于水處理投藥工藝的快速在線監(jiān)測和控制的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有技術(shù)僅靠定量監(jiān)測沉后或濾后出水顆粒物總量的方法來指導(dǎo)絮凝劑投量，存在著滯后時間長、控制效果差，不適用于水處理投藥工藝的快速在線監(jiān)測和控制的問題，提供一種水處理絮凝劑投量粒度分布在線優(yōu)化方法，本發(fā)明具有滯后時間短，工藝相關(guān)性好，精度及可靠性高的特點，將其應(yīng)用在水處理過程中，可確保出水水質(zhì)合格及藥劑準確經(jīng)濟地投加。本發(fā)明的方法是通過以下步驟實現(xiàn)的1、在反應(yīng)池入口處安裝在線顆粒計數(shù)儀；2、取反應(yīng)池入口的水樣進行連續(xù)檢測；3、在顆粒計數(shù)儀上設(shè)置在線檢測的八個粒徑通道，各通道的粒徑范圍數(shù)值是通道0＝2～5μm、通道一＝5～10μm、通道二＝10～20μm、通道三＝20～50μm、通道四＝50～100μm、通道五＝100～200μm、通道六＝200～300μm、通道七＝300～400μm；4、取各通道的檢測值N(粒子數(shù)/毫升)分別為N0、N1、N2、N3、N4、N5、N6、N7；5、取各通道的粒徑范圍變化值ΔD(μm)ΔD0＝3、ΔD1＝5、ΔD2＝10、ΔD3＝30、ΔD4＝50、ΔD5＝100、ΔD6＝100、ΔD7＝100；6、取各通道的粒徑范圍下限值D(μm)D0＝2、D1＝5、D2＝10、D3＝20、D4＝50、D5＝100、D6＝200、D7＝300；7、將各通道的檢測值N分別除以各通道的粒徑變化范圍值ΔD，得出各通道粒度變化率K＝N/ΔD，分別為K0＝N0/ΔD0、K1＝N1/ΔD1、K2＝N2/ΔD2、K3＝N3/ΔD3、K4＝N4/ΔD4、K5＝N5/ΔD5、K6＝N6/ΔD6、K7＝N7/ΔD7；8、取各通道粒度變化率K的自然對數(shù)值lnK，分別為lnK0、lnK1、lnK2、lnK3、lnK4、lnK5、lnK6、lnK7；9、取各通道粒徑范圍下限值D的自然對數(shù)值lnD，分別為lnD0、lnD1、lnD2、lnD3、lnD4、lnD5、lnD6、lnD7；10、根據(jù)lnK和lnD進行運算得到粒度分布指數(shù)值F，公式為F＝(lnK0-lnK1)/(lnD1-lnD0)+(lnK1-lnK2)/(lnD2-lnD1)+(lnK2-lnK3)/(lnD3-lnD2)+(lnK3-lnK4)/(lnD4-lnD3)+(lnK4-lnK5)/(lnD5-lnD4)+(lnK5-lnK6)/(lnD6-lnD5)+(lnK6-lnK7)/(lnD7-lnD6)；11、取對應(yīng)最佳沉淀池出水水質(zhì)的粒度分布指數(shù)值F0作為絮凝投藥控制系統(tǒng)的優(yōu)化目標值；12、取任意時刻的粒度分布指數(shù)值F減去F0得到粒度分布指數(shù)偏差值ΔF，當粒度分布指數(shù)偏差值ΔF＞0時，絮凝投藥控制系統(tǒng)逐漸增大投藥量，當粒度分布指數(shù)偏差值ΔF＜0時，系統(tǒng)逐漸減小投藥量，直到粒度分布指數(shù)偏差值ΔF＝0，此時的絮凝劑投量即為最優(yōu)值。實驗證明，水處理工藝投藥混合后，在反應(yīng)池入口水中不同粒徑微絮凝顆粒的存在與分布是有規(guī)律性的。即微絮凝顆粒粒徑在某范圍附近變化時引起的顆粒數(shù)量的變化率(粒度變化率K)與該粒徑范圍下限值D呈冪函數(shù)關(guān)系，而該冪函數(shù)的指數(shù)即粒度分布指數(shù)值F與絮凝劑投量及沉淀池出水濁度(代表了最終絮凝效果)都存在良好的相關(guān)性。因此本發(fā)明將粒度分布指數(shù)值F作為指導(dǎo)絮凝劑投量大小的有效指標，抓住了影響絮凝效果的本質(zhì)因素，突破常規(guī)投藥優(yōu)化方法必須檢測眾多外在影響因素(表觀參數(shù))及藥劑適用范圍窄的局限，極大地縮短了滯后時間，可增強控制系統(tǒng)的動態(tài)特性。應(yīng)用該種投藥在線優(yōu)化方法，可大幅提高水質(zhì)保證率，延長濾池反沖洗周期，延長濾料壽命，減少污泥量，提高產(chǎn)水率，且可節(jié)省絮凝劑投量20％以上。
具體實施例方式
具體實施方式
一本實施方式的步驟為1、在反應(yīng)池入口處安裝在線顆粒計數(shù)儀；2、取反應(yīng)池入口的水樣進行連續(xù)檢測；3、在顆粒計數(shù)儀上設(shè)置在線檢測的八個粒徑通道，各通道的粒徑范圍數(shù)值是通道0＝2～5μm、通道一＝5～10μm、通道二＝10～20μm、通道三＝20～50μm、通道四＝50～100μm、通道五＝100～200μm、通道六＝200～300μm、通道七＝300～400μm；4、取各通道的檢測值N(粒子數(shù)/毫升)分別為N0、N1、N2、N3、N4、N5、N6、N7；5、取各通道的粒徑范圍變化值ΔD(μm)ΔD0＝3、ΔD1＝5、ΔD2＝10、ΔD3＝30、ΔD4＝50、ΔD5＝100、ΔD6＝100、ΔD7＝100；6、取各通道的粒徑范圍下限值D(μm)D0＝2、D1＝5、D2＝10、D3＝20、D4＝50、D5＝100、D6＝200、D7＝300；7、將各通道的檢測值N分別除以各通道的粒徑變化范圍值ΔD，得出各通道粒度變化率K＝N/ΔD，分別為K0＝N0/ΔD0、K1＝N1/ΔD1、K2＝N2/ΔD2、K3＝N3/ΔD3、K4＝N4/ΔD4、K5＝N5/ΔD5、K6＝N6/ΔD6、K7＝N7/ΔD7；8、取各通道粒度變化率K的自然對數(shù)值lnK，分別為lnK0、lnK1、lnK2、lnK3、lnK4、lnK5、lnK6、lnK7；9、取各通道粒徑范圍下限值D的自然對數(shù)值lnD，分別為lnD0、lnD1、lnD2、lnD3、lnD4、lnD5、lnD6、lnD7；10、根據(jù)lnK和lnD進行運算得到粒度分布指數(shù)值F，公式為F＝(lnK0-lnK1)/(lnD1-lnD0)+(lnK1-lnK2)/(lnD2-lnD1)+(lnK2-lnK3)/(lnD3-lnD2)+(lnK3-lnK4)/(lnD4-lnD3)+(lnK4-lnK5)/(lnD5-lnD4)+(lnK5-lnK6)/(lnD6-lnD5)+(lnK6-lnK7)/(lnD7-lnD6)；11、取對應(yīng)最佳沉淀池出水水質(zhì)的粒度分布指數(shù)值F0作為絮凝投藥控制系統(tǒng)的優(yōu)化目標值；12、取任意時刻的粒度分布指數(shù)值F減去F0得到粒度分布指數(shù)偏差值ΔF，當粒度分布指數(shù)偏差值ΔF＞0時，絮凝投藥控制系統(tǒng)逐漸增大投藥量，當粒度分布指數(shù)偏差值ΔF＜0時，系統(tǒng)逐漸減小投藥量，直到粒度分布指數(shù)偏差值ΔF＝0，此時的絮凝劑投量即為最優(yōu)值。本實施方式的在線顆粒計數(shù)儀為美國哈希公司(HACH)制造的2200PCX型在線顆粒計數(shù)儀，在線顆粒計數(shù)儀的取樣流速為100mL/min。粒度分布指數(shù)值F作為指導(dǎo)絮凝劑投量大小的有效指標，粒度分布指數(shù)值F越小，絮凝效果越好，絮凝投藥控制系統(tǒng)采用常規(guī)PID算法根據(jù)粒度分布指數(shù)偏差值ΔF逐漸增大投藥量或逐漸減小投藥量。
權(quán)利要求
1.一種水處理絮凝劑投量粒度分布在線優(yōu)化方法，其特征在于它是通過以下步驟實現(xiàn)的(1)在反應(yīng)池入口處安裝在線顆粒計數(shù)儀；(2)取反應(yīng)池入口的水樣進行連續(xù)檢測；(3)在顆粒計數(shù)儀上設(shè)置在線檢測的八個粒徑通道，各通道的粒徑范圍數(shù)值是通道0＝2～5μm、通道一＝5～10μm、通道二＝10～20μm、通道三＝20～50μm、通道四＝50～100μm、通道五＝100～200μm、通道六＝200～300μm、通道七＝300～400μm；(4)取各通道的檢測值N(粒子數(shù)/毫升)分別為N0、N1、N2、N3、N4、N5、N6、N7；(5)取各通道的粒徑范圍變化值ΔD(μm)ΔD0＝3、ΔD1＝5、ΔD2＝10、ΔD3＝30、ΔD4＝50、ΔD5＝100、ΔD6＝100、ΔD7＝100；(6)取各通道的粒徑范圍下限值D(μm)D0＝2、D1＝5、D2＝10、D3＝20、D4＝50、D5＝100、D6＝200、D7＝300；(7)將各通道的檢測值N分別除以各通道的粒徑變化范圍值ΔD，得出各通道粒度變化率K＝N/ΔD，分別為K0＝N0/ΔD0、K1＝N1/ΔD1、K2＝N2/ΔD2、K3＝N3/ΔD3、K4＝N4/ΔD4、K5＝N5/ΔD5、K6＝N6/ΔD6、K7＝N7/ΔD7；(8)取各通道粒度變化率K的自然對數(shù)值lnK，分別為lnK0、lnK1、lnK2、lnK3、lnK4、lnK5、lnK6、lnK7；(9)取各通道粒徑范圍下限值D的自然對數(shù)值lnD，分別為lnD0、lnD1、lnD2、lnD3、lnD4、lnD5、lnD6、lnD7；(10)根據(jù)lnK和lnD進行運算得到粒度分布指數(shù)值F，公式為F＝(lnK0-lnK1)/(lnD1-lnD0)+(lnK1-lnK2)/(lnD2-lnD1)+(lnK2-lnK3)/(lnD3-lnD2)+(lnK3-lnK4)/(lnD4-lnD3)+(lnK4-lnK5)/(lnD5-lnD4)+(lnK5-lnK6)/(lnD6-lnD5)+(lnK6-lnK7)/(lnD7-lnD6)；(11)取對應(yīng)最佳沉淀池出水水質(zhì)的粒度分布指數(shù)值F0作為絮凝投藥控制系統(tǒng)的優(yōu)化目標值；(12)取任意時刻的粒度分布指數(shù)值F減去F0得到粒度分布指數(shù)偏差值ΔF，當粒度分布指數(shù)偏差值ΔF＞0時，絮凝投藥控制系統(tǒng)逐漸增大投藥量，當粒度分布指數(shù)偏差值ΔF＜0時，系統(tǒng)逐漸減小投藥量，直到粒度分布指數(shù)偏差值ΔF＝0，此時的絮凝劑投量即為最優(yōu)值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水處理絮凝劑投量粒度分布在線優(yōu)化方法，其特征在于所述的在線顆粒計數(shù)儀為美國哈希公司制造的2200PCX型在線顆粒計數(shù)儀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水處理絮凝劑投量粒度分布在線優(yōu)化方法，其特征在于所述的在線顆粒計數(shù)儀的取樣流速為100mL/min。
全文摘要
水處理絮凝劑投量粒度分布在線優(yōu)化方法，它涉及一種水處理方法。本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有技術(shù)僅靠定量監(jiān)測沉后或濾后出水顆粒物總量的方法來指導(dǎo)絮凝劑投量，存在著滯后時間長、控制效果差的問題。本發(fā)明的步驟是在反應(yīng)池入口處安裝在線顆粒計數(shù)儀，取反應(yīng)池入口的水樣進行連續(xù)檢測，在顆粒計數(shù)儀上設(shè)置在線檢測的八個粒徑通道，取各通道的檢測值N，取各通道的粒徑范圍變化值ΔD，取各通道的粒徑范圍下限值D，取任意時刻的粒度分布指數(shù)值F減去F
文檔編號B01D21/01GK1821110SQ20061000966
公開日2006年8月23日 申請日期2006年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月24日
發(fā)明者南軍 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)