一种水处理系统加药量的计算方法技术方案

本发明专利技术公开一种水处理系统加药量的计算方法，所属方法包括如下步骤:S1:取原水进行烧杯实验，获得多组不同水浊度、PK值和温度下的最佳加药量数据；S2：建立二次多项式的加药量初始模型;S3：给定模型参数初始值，利用高斯

【技术实现步骤摘要】
一种水处理系统加药量的计算方法


[0001]本专利技术涉及一种水处理系统加药量的计算方法，属于水处理计算领域。

技术介绍

[0002]水厂进水水源中含有各种活胶体和粗分散物质，水体中大的悬浮物和胶体颗粒一般可以借助于重力自行下沉,从水体中去除掉。而水体中粒径较小的悬浮物和胶体颗粒,在布朗运动、静电排斥力和颗粒表面的水化作用下,使其在水体中具有一定的稳定性,因此,必须投加一定量的混凝剂,破坏细小颗粒的稳定性,才能将其从水体中去除。加药混凝处理的目的就是通过混凝剂的作用，将污染物凝聚成高质量的矾花，矾花在重力作用下从水中分离。混凝处理环节的重要问题是如何及时而又准确地确定当前混凝剂投药量的大小，从而将混凝过程中所需要的混凝剂投入沉淀池。
[0003]加药是水处理厂控制出厂水质浊度指标的重要环节，混凝效果与很多因素有关，如处理工艺、进水浊度、pH值、温度、处理水量、混凝剂种类、混合方式、加药量等。现场一般通过调节加药量来调整混凝效果，保障出水质量。混凝剂加药量有一个最佳值，太少则混凝效果不好,水中胶体未完全脱稳，水质得不到保证，太多则发生再稳现象,不仅出水效果变差,而且浪费混凝剂。因此，找到混凝剂加药量的最佳值，既可以降低水生产成本，又可以提高出水质量，对水厂安全高效运行具有重要意义。
[0004]加药系统是一个复杂的非线性系统，具有迟滞性大，时变性强，不确定因素多的特点，而且水处理系统中各种自动化设备和仪表的采样响应和抗干扰能力不一，因此，根据常规手段实现精准加药量控制具有很大的难度。
专利技术内容
[0005]为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种多参数的加药量计算模型，根据流量、浊度、水温和PH值，原水的水质参数联合判断，计算混凝剂的准确投加量，加药系统可以根据模型计算结果，输出信号给计量泵的变频器，从而改变混凝剂的加量；该方法可以实现加药量的精准控制，达到降低加药成本，提高出水水质的目的。
[0006]本专利技术是通过如下技术方案实现的，1、一种水处理系统加药量的计算方法，其特征在于：具体方法步骤如下：
[0007]步骤1)、烧杯实验
[0008]取原水，测定该原水的水质参数；再将原水分别装入5个1L容量的烧杯中，按照一定剂量梯度，将混凝剂分别投入各烧杯中，充分搅拌烧杯，静置15分钟以上，测定各烧杯澄清水的水质参数；选取最接近出厂水所需水质参数的烧杯加药量为最佳加药量Y；
[0009]若所有澄清水的水质参数均不符合出厂水所需水质参数，则重复以上步骤，直至获得最佳加药量Y，并记录其数据为有效数据；再重复以上步骤，测量有效数据n组；
[0010]所述水质参数具体为水温、浊度、PH值，其中水温记为T，单位为摄氏度，浊度记为R，单位为NTU和PH值记为P；
[0011]步骤2)获取加药量模型
[0012]记每次加药量为Y
i
，其中i＝1,2,3
…
n，每次原水的水质参数为X
i
，其中i＝1,2,3
…
n，X
i
＝[R
i
，T
i
，P
i
]T
，根据n次测量的有效数据，获得最佳逼近函数Y＝f(X)，即为原水水质参数X下的最佳加药量模型；
[0013]在最佳逼近函数f(x)中，X是一个三维变量，加药量与水质参数的关系是非线性的，f(X)为一个三元非线性回归模型；
[0014]由于加药量Y与水质参数T，R和P的关系非线性的，为了提高计算速度，采用多项式回归法，将Y与T，R和P的非线性函数关系取至二次项，设Y的多项式回归函数表达式为：
[0015]Y＝a1R+a2R2+a3T+a4T2+a5P+a6P2+a7RT+a8RP+a9TP+a
10
ꢀꢀꢀ
(1)
[0016]令
[0017][0018]n组采样数据可以用矩阵形式表示为：
[0019]Y＝AB
ꢀꢀꢀ
(2)；
[0020]由于三个变量T，R和P之间是非相关的，回归模型公式(1)中不存在多重共线性，可以用高斯
‑
牛顿迭代法求最小二乘拟合，获得最佳回归系数a1‑
a
10
；首先构建最小平方误差函数：
[0021][0022]使其最小；
[0023]建立雅克比矩阵
[0024][0025]根据水处理厂常规经验，给定初值A0：
[0026][0027]由下述公式(4)，
[0028]A
k+1
＝A
k
‑
(J
T
J)
‑1J
T
e,
ꢀꢀꢀ
(4)
[0029]其中k＝0，1，2，
…
，M；M为限定的迭代次数；
[0030]计算可得A
k+1
的值；
[0031]给定允许误差值ε，在第k次迭代时，
[0032]按下述公式(5)计算
[0033][0034]当满足时，
[0035]满足精度要求，则停止迭代，A
k+1
即为输出结果。
[0036]当获得公式(1)的回归系数A后，可根据公式(1)计算1L容量原水在特定参数下的加药量Y；
[0037]步骤3)、计算加药量
[0038]设原水流量为Q，药液浓度为D，则当前水质参数下计量泵投药量为：
[0039][0040]作为本专利技术所述的一种水处理系统加药量的计算方法的优选方案：所述原水是指未经过人工净化处理，用作供水水源的水。
[0041]本专利技术有益技术效果：
[0042]本专利技术提供了一种多参数的加药量计算模型，根据流量、浊度、水温和PH值，原水的水质参数联合判断，计算混凝剂的准确投加量，加药系统可以根据模型计算结果，输出信号给计量泵的变频器，从而改变混凝剂的加量；该方法可以实现加药量的精准控制，达到降低加药成本，提高出水水质的目的。
附图说明
[0043]图1是本专利技术水处理系统加药量计算流程图。
具体实施方式
[0044]下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步的说明。
[0045]实施例1
[0046]取临涣水务股份有限公司入厂原水，进行烧杯实验，烧杯容量1L，共获得有效数据30组，数据如下：
[0047][0048][0049]依照公式(1)，建立雅克比矩阵：
[0050][0051]给定系数初始值；
[0052]A0＝[30.02
‑
0.001
‑
0.00010.020.0050.0010.0010.0001
‑
3.5]T
[0053]允许误差ε＝1*e
‑3，迭代次数为30。
[0054]依据公式(4)，计算可得：
[0055]A
19...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水处理系统加药量的计算方法，其特征在于：具体方法步骤如下：步骤1)、烧杯实验取原水，测定该原水的水质参数；再将原水分别装入5个1L容量的烧杯中，按照一定剂量梯度，将混凝剂分别投入各烧杯中，充分搅拌烧杯，静置15分钟以上，测定各烧杯澄清水的水质参数；选取最接近出厂水所需水质参数的烧杯加药量为最佳加药量Y；若所有澄清水的水质参数均不符合出厂水所需水质参数，则重复以上步骤，直至获得最佳加药量Y，并记录其数据为有效数据；再重复以上步骤，测量有效数据n组；所述水质参数具体为水温、浊度、PH值，其中水温记为T，单位为摄氏度，浊度记为R，单位为NTU和PH值记为P；步骤2)获取加药量模型记每次加药量为Y
i
，其中i＝1,2,3
…
n，每次原水的水质参数为X
i
，其中i＝1,2,3
…
n，X
i
＝[R
i
，T
i
，P
i
]
T
，根据n次测量的有效数据，获得最佳逼近函数Y＝f(X)，即为原水水质参数X下的最佳加药量模型；在最佳逼近函数f(x)中，X是一个三维变量，加药量与水质参数的关系是非线性的，f(X)为一个三元非线性回归模型；由于加药量Y与水质参数T，R和P的关系非线性的，为了提高计算速度，采用多项式回归法，将Y与T，R和P的非线性函数关系取至二次项，设Y的多项式回归函数表达式为：Y＝a1R+a...

【专利技术属性】
技术研发人员：张林，夏伦武，孟浩，赵德杭，李强，程鹏，
申请(专利权)人：临涣水务股份有限公司，
类型：发明
国别省市：