国内外研究现状和发展动态
混凝是水厂水处理工艺中重要的水处理单元,准确投加所需要的混凝剂量是获得良好的混凝效果及影响水厂运行管理成本的关键,如何根据水厂进水水质和水量的变化确定混凝剂最佳投加量,长期以来一直是给水行业普遍关心而又亟待解决的问题[3]。近年来随着混凝投药理论的不断发展,逐步形成了多种比较有效的混凝控制技术。如现场模拟试验法、烧杯试验法、数学模型法、单因子控制法等[4]。
混凝效果不但受原水水质、流量、混凝剂种类、混凝剂投加量、投加时间、投加位置和混凝方式等因素的影响,而且具有滞后性、非线性和时变性等特征,控制难度大,依靠人工经验控制混凝剂投加量不能及时反映原水水质、水量变化,劳动强度大且效果较差[5]。因此,实时自动投药控制系统日益受到国内外学者和管理人员的重视和关注。目前混凝剂自动投加控制方法有流动电流检测法(SCD)、显示絮凝控制法 (FCD) 、现场模拟实验法(模拟沉淀池和滤池)及数学模型法等[6]。
许多学者在理论和实践上做了大量的研究工作,提出了很多行之有效的方法,包括最早在时滞系统控制中应用的几种经典控制方法,主要包括自整定 PID 控制、Smith 预估控制、大林算法这几种方法[7]。但这些经典方法或现代控制理论,计算庞大复杂,很难在工业中得以真正应用。
在国外,尤其是西方发达国家,环境保护较好,水源状况好,水质变化小,因此实现投矾控制自动相对较易,一些地方简单的比值控制就能达到较好的效果[8]。由于我国各地间原水水质普遍较差,且普遍受到不同程度的污染,水质因污染变化较大,使得对水质的精确检测和投药量的控制变得较难[9]。在投矾自动控制方面,由于净水过程的大时滞和不确定性的特点,实现自动控制出水质量十分困难。国内大多数水厂的投矾控制还是依靠熟练工人的经验来控制加矾量[10]。因此,我们需要研究一种便于操作人员操作的自动加药控制方法。
主要参考文献:
[1] Liu Y, He X. Design of automatic control system for waterworks based on PLC[J]. Artificial Intelligence Management Science & Electronic Commerce International, 2011:4996 - 4998.
[2] 崔琳琳,自来水混凝投药过程建模与模糊控制研究,昆明理工大学,2014.
[3]Zhou Z, He Q, Sun G. Design of automatic control for chemical dosing system in Changcheng Waterworks[J]. Water Technology, 2013.
[4]王军栋,混凝投药过程非线性预测控制研究,哈尔滨工业大学,2011.
[5]Chen D. Application of SCD Dosing Control System in Water Works[J]. Water Purification Technology, 2006.
[6] 黄丽娟,水厂混凝投药量复合控制系统的研究与应用,中南大学,2014.
[7] 杨国红等,湖库型水源水厂投药控制系统建模与实例研究,西安科技大学,2013. [8]Gong T Z. Analyzing Automatic Chemical Dosing System for Waterworks[J]. Journal of East China Jiaotong University, 2001
[9]李拓,基于BP神经网络的水厂漉凝投药控制系统研究,昆明理工大学,2015.
[10]饶宁,水处理混凝投药预测控制方法研究,浙江工业大学,2013.
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