一种水处理药剂的投加方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种水处理药剂的投加方法及装置，涉及水处理领域。该发明专利技术将机器学习、大数据统计与水处理药剂监控相结合，提出一种全新的水处理药剂投加方法与装置。本发明专利技术同时解决水处理药剂配方及加量两大问题，实现根据水质及工况变化自动重置最佳药剂配方，使投药过程实现自治，进而使中央控制器能在不断地实践和反馈中学习积累水处理经验。同时，通过与气象、环保部门、设备厂商、水处理用户的连接，实现信息共享。该发明专利技术广泛适用于锅炉水处理、冷却水处理、净水处理、污水处理、化学清洗、以及生产过程中化学添加剂投加等领域。

【技术实现步骤摘要】
一种水处理药剂的投加方法及装置
本专利技术涉及水处理领域，尤其涉及一种水处理药剂的智能控制方法及装置。技术背景水处理技术广泛用于在工业、市政、农业等方面，与人类生产生活息息相关。为了去除水中一些对生产、生活的有害物质，或者为特定的用途而对水进行的沉降、过滤、混凝、絮凝，以及缓蚀、阻垢等水质调理，需要向水中添加大量化学添加剂。这些处理剂包括，改善固液分离的化学制品、pH调节剂、表面活性剂、延缓或防止受热面结垢的阻垢剂、金属或其他材料的缓蚀剂、延缓膜污染的稳定剂、生物分散剂杀菌剂、化学清洁清洗剂、污水生化处理中的添加剂、氧化还原剂等等。针对不同工况、不同水质、不同水处理目的，选择合适的化学添加剂配方，并控制好化学添加剂用量几乎在所有水处理加药过程中两个最重要的问题。一方面，选择合适的化学添加剂配方是首要问题。通常需要根据经验和理论计算，决定几种相对效果好且经济环保的化学添加剂配方，然后对几个配方进行小型模拟实验，根据实验效果筛选出最佳配方进行生产。应用中通常用户只用固定的水处理药剂配方，或很长时间才更换一次配方。一些大型水处理公司通常选用一些通用型配方给用户使用以方便管理和生产。显然，这样很难做到根据不同工况选用针对性的个性化配方。另一方面，控制好化学添加剂用量是水处理过程中另一重要问题。使待处理的水中维持最小且有效的水处理剂浓度是最经济且环保的做法。然而，由于水质和工况变化，很难获得其所需的效果，通常水处理剂加量过少影响使用效果，投加过量将是浪费，在特定情况下还可能引起对处理过程或处理装置的破坏，例如过量化学添加剂对膜分离过程中膜的破坏作用。正因为如此，国内外一直在探索开发监测和控制在处理水中的水处理剂浓度最佳方案。为解决以上问题，美国纳尔科公司在专利CN101568822中公开了一种在水处理过程中监测处理剂的残留物和控制处理剂的剂量的方法，并进而提供一种荧光检测控制药剂浓度工艺；国内CN200420028960.0中公开的工业循环冷却水远程监控装置则是利用传统自动化技术控制药剂浓度的方案。目前国内外仍然运用传统技术控制药剂的加药浓度，并未涉及配方的实时调整。技术方案针对上述水处理药剂投加过程中的药剂加量控制问题和药剂配方调整的问题，本专利将机器学习、大数据统计分析与水处理药剂监控相结合，提出一种全新的水处理药剂投加方法。该方法既可以单独用来解决药剂加量控制问题，又可以自动根据水质及工况的变化需要重置最佳药剂配方同时解决水处理药剂配方及加量两大问题。本专利采用如下技术方案：一种水处理药剂的投加方法，其特征在于包括以下步骤：1、将水处理系统工况数据上传至中心计算机，由中心计算机通过智能计算和/或通过以往众多案例的配方大数据分析，得到一组或几组该工况下水处理工艺的基本药剂配方；所述系统工况数据选自设备运行参数数据、气候环境参数数据、水质状况、技术要求；2、水处理药剂投加时，先将水处理药剂配方中的原料和/或配方半成品和/或配方成品分别存于不同的储料容器内，中心计算机按照设计出的所述药剂配方给计量投药设备制定投药策略，将投药速度指令下达给与各储料容器相连的相应计量投药设备，计量投药设备自动调节配方及用量向水系统投加药剂；所述调节过程可在几组配方之间转换，也可对单配方药剂加量进行调整；该方案中水处理药剂配方中的原料和/或配方半成品和/或配方成品分别存于不同储料容器内，每个储料容器又对应连接着至少一个计量投药设备，因此每一种成份，无论是原料、配方半成品、还是配方成品，必然有至少一个计量投药设备相对应；所述药剂配方的含义是水处理系统中所述水处理药剂的原料种类、比例及在水中的浓度。中心计算机按照设计出的所述药剂配方给计量投药设备制定投药策略，中心计算机按照原料种类，将每种原料对应的加量的控制指令传达给对应的计量投药设备，计量投药设备即可按照该配方完成准确的药剂投加，具体如下：选定配方中原料种类相对应的计量投药设备，各计量投药设备之间的加药比例是按原料比例换算，各计量投药设备加药速度可以依据水的单位时间处理量计算，也可以根据补充水流量结合补充水浓缩倍数计算，也可以根据在线检测到的系统中已有的药剂浓度(或相关示踪参数)与设定的药剂配方浓度(或相关示踪参数)比较的结果，跟踪调节加药量，直至药剂浓度稳定在设计的最佳配方浓度上下。以上策略是借鉴了比较流行的水处理投药控制方法，对于本领域一般技术人员比较熟悉。应该看到对于循环处理的水系统，如循环冷却水、锅炉水系统等，由于系统水中有残留药剂，且残留药剂配方比例与设计的配方比例不同，为进一步提高加药量的准确性，使系统中药剂浓度快速达到并稳定在最佳设计浓度上下，投药策略进行如下改进：计算出系统水中每种配方原料的各自实际残余浓度，与设定配方中每种原料的设计浓度一一比较，得到每种原料需要的调整量，根据每种原料的调整量计算出各自对应计量投药设备的投药速度，由中心计算机将每种原料的投药速度指令传达给对应的计量投药设备，计量投药设备即可按照该配方完成准确的药剂投加。所述计算出系统水中每种配方原料的各自实际残余浓度的计算方法：由于系统水中每种药剂原料组份的残余浓度与补水量、排污量、实施药剂配方及投药量存在计算关系，可建立计算模型，而补水量、排污量、实施药剂配方及投药量的实时数据是被中心计算机所记录的，利用补水量、排污量、实施药剂配方及投药量的历史数据，通过计算机仿真计算可以推出任何时间系统水中各原料组份浓度情况。3、在线检测单元将运行中采集的工艺运行参数数据实时通过网络上传至中心计算机，所述工艺运行数据包括水质参数和设备运行参数；中心计算机根据所述采集的工艺运行参数数据的变化、通过智能计算和/或众多案例的大数据分析，计算出一个修正配方，中心计算机将新配方及投加量的指令下达给各储料容器的计量投药设备，实现变配方投药；通过不断监控、反馈与分析，实现水处理投药系统的自治；所述水质参数包括水质的常规检测参数也包括直接或间接反映水处理药剂浓度的指标，直接反映水处理药剂浓度的指标包括总磷浓度、荧光示踪剂浓度、余氯等；间接反映水处理药剂浓度的指标包括pH值、氧化还原电位等。所述配方指令实施后，系统各参数(包括药剂浓度)需要一定时间才可相对稳定，此时才适合进行下一次配方改变，因此配方改变是间断式的，间隔时间由系统参数及药剂浓度达到稳定的速度所决定。4、中心计算机通过网络连接使用该技术的用户，实时监测用户并为其提供相应的水处理药剂配方及用量，中心计算机中配方数据库支持用户共享。所述用户优选为使用该技术的所有用户。在所述的水处理药剂的投加方法中，所述水处理药剂配方中的原料和/或配方半成品和/或配方成品可理解为投加对象可以是配方中的原料，也可以是配方中的半成品，还也可以是水处理药剂成品，其原理如下：当工艺及条件变化，通常水处理药剂配方需相应改变，一般而言在一个水处理系统中需投加多种不同功能水处理药剂，有些药剂成份简单可直接使用成品，有些药剂成份复杂并由多种原料组成则需添加不同原料，调整原料种类及加量即可完成复杂配方的变化。例如循环冷却水处理的一个实施例子，其配方包括：pH调节剂、缓蚀阻垢剂、杀菌剂、示踪剂。循环冷却水处理中的pH调节剂多选用工业硫酸、盐酸、氨基磺酸等有机、无机酸中的一种，所以使用中pH调本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水处理药剂的投加方法，其特征在于包括以下步骤：将水处理系统工况数据上传至中心计算机，由中心计算机通过智能计算和/或通过以往众多案例的配方大数据分析，得到一组或几组该工况下水处理工艺的基本药剂配方；所述系统工况数据选自设备运行参数数据、气候环境参数数据、水质状况、技术要求；水处理药剂投加时，先将水处理药剂配方中的原料和/或配方半成品和/或配方成品分别存于不同的储料容器内，中心计算机按照所述药剂配方给计量投药设备制定投药策略，将投药速度指令下达给与各储料容器相连的相应计量投药设备，计量投药设备自动调节配方及用量向水系统投加药剂；在线检测单元将运行中采集的工艺运行参数数据实时通过网络上传至中心计算机，所述工艺运行数据包括水质参数和设备运行参数；中心计算机根据所述采集的工艺运行参数数据的变化、通过智能计算和/或众多案例的大数据分析，计算出一个修正配方，中心计算机将新配方及投加量的指令下达给各储料容器的计量投药设备，实现变配方投药；通过不断监控、反馈与分析，实现水处理投药系统的自治；中心计算机通过网络连接使用该技术的用户，实时监测用户并为其提供相应的水处理药剂配方及用量，中心计算机中配方数据库支持用户共享。...

【技术特征摘要】
1.一种水处理药剂的投加方法，其特征在于包括以下步骤：将水处理系统工况数据上传至中心计算机，由中心计算机通过智能计算和/或通过以往众多案例的配方大数据分析，得到一组或几组该工况下水处理工艺的基本药剂配方；所述系统工况数据选自设备运行参数数据、气候环境参数数据、水质状况、技术要求；水处理药剂投加时，先将水处理药剂配方中的原料和/或配方半成品和/或配方成品分别存于不同的储料容器内，中心计算机按照所述药剂配方给计量投药设备制定投药策略，将投药速度指令下达给与各储料容器相连的相应计量投药设备，计量投药设备自动调节配方及用量向水系统投加药剂；在线检测单元将运行中采集的工艺运行参数数据实时通过网络上传至中心计算机，所述工艺运行数据包括水质参数和设备运行参数；中心计算机根据所述采集的工艺运行参数数据的变化、通过智能计算和/或众多案例的大数据分析，计算出一个修正配方，中心计算机将新配方及投加量的指令下达给各储料容器的计量投药设备，实现变配方投药；通过不断监控、反馈与分析，实现水处理投药系统的自治；中心计算机通过网络连接使用该技术的用户，实时监测用户并为其提供相应的水处理药剂配方及用量，中心计算机中配方数据库支持用户共享。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于运行中在线检测单元进一步检测药剂的应用效果参数，中心计算机每一次药剂配方指令的实施，对应得到一组该配方的实施效果的数据反馈，所述配方、所述该配方的实施效果的数据以及对应的工艺运行数据一起储存到中心计算机的数据库；中心计算机不断收集各工作现场传回的配方效果的验证数据，汇总形成的水处理药剂配方的大数据用来指导新的用户，进而采集到更多的数据。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于基本药剂配方的确定是先由中心计算机计算得出几组效果相近的待选配方，再将各自待选配方的原材料名称及数量通过网络提供给用户，最后由用户根据原材料的市场行情自由选择决定最终基本药剂配方；所述基本药剂配方由用户根据原材料的市场行情自由选择决定。4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于中心计算机进一步通过网络连接外部设备和/或相关机构数据库；所述外部设备为水处理药剂投加环节之外的其他水处理设备，选自水预处理设备、精处理设备、排污设备、蒸发结晶设备、以及工艺侧设备，中心计算机为所述设备提供数据和/或控制指令；所述机构数据库选自其它水处理公司数据库、设备提供商数据库、环保部门数据库、气象部门数据库，中心计算机与所述机构数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：周楠，
申请(专利权)人：周楠，
类型：发明
国别省市：北京,11