申请日2017.09.26
公开(公告)日2017.12.26
IPC分类号C02F1/28
摘要
本发明公开一种用于水处理的粉末活性炭加药自动控制系统，包括数据采集装置、控制装置和变频加药装置;数据采集装置包括第一COD监测仪、流量监测仪和第二COD监测仪，控制装置包括PLC和上位机，上位机包括基于BP神经网络预测模型的前馈控制器、以及PID反馈控制器，变频加药装置包括变频器和计量泵。本发明不仅克服活性炭加药传统模型中存在的准确性低和模型失配的问题，且弥补了前馈中各参数在传感器和炭浆浓度等方面的误差，有效提高模型预测精度和灵活性，提高投药的准确性，节省药耗;实现活性炭投加系统的自动化控制，取代了以往的手动操作投加，建立PLC和上位机之间的实时数据传递，实现计量泵的精准加药，减少人工调节时间，保证出水COD稳定达标。
权利要求书
1.一种用于水处理的粉末活性炭加药自动控制系统，其特征在于：包括数据采集装置、控制装置和变频加药装置;数据采集装置包括第一COD监测仪、流量监测仪和第二COD监测仪，控制装置包括PLC和上位机，上位机包括基于BP神经网络预测模型的前馈控制器、以及PID反馈控制器，变频加药装置包括变频器和计量泵;第一COD监测仪、流量监测仪分别与处理池的进水端口连通，第二COD监测仪与处理池的出水端口连通，第一COD监测仪、流量监测仪、第二COD监测仪分别与PLC连接;前馈控制器、PID反馈控制器分别与PLC连接，PLC与变频器连接，变频器与计量泵连接。
2.根据权利要求1所述的用于水处理的粉末活性炭加药自动控制系统，其特征在于：第一COD监测仪检测到的COD监测值通过PLC输入到前馈控制器，经BP神经网络预测模型计算后将得到的前馈控制器的输出值作为活性炭预测投加量;第二COD监测仪检测到的COD监测值通过PLC输入到PID反馈控制器，将PID反馈控制器的输出值作为投药量修正值，上位机利用公式计算后得到活性炭投加流量M并发送到PLC，其中，Δk表示投药量修正值，m表示活性炭预测投加量，c表示活性炭炭浆浓度，Q表示进水流量;PLC根据活性炭投加流量控制变频器，再由变频器控制计量泵，从而控制粉末活性炭投加量。
3.根据权利要求1或2所述的一种水处理粉末活性炭加药自动控制系统，其特征在于：还包括储液池，储液池与所述计量泵连通，所述储液池内盛有活性炭炭浆。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的一种水处理粉末活性炭加药自动控制系统，其特征在于：所述计量泵与活性炭反应池的进水口连通。
说明书
一种用于水处理的粉末活性炭加药自动控制系统
技术领域
本发明涉及一种污水深度处理的粉末活性炭加药自动控制系统，属于污水处理领域。
背景技术
污水处理领域中传统的自动控制系统要求建立精确的数学模型，并且必须遵循一些严格的线性化假设。然而实际水处理系统存在复杂性、时变性和不确定性等特性，一般无法获得与假设相符的精确数学模型，因此采用传统控制理论建立的水处理自动控制系统，在实际工程应用上仍存在着出水水质波动较大等问题，这也是粉末活性炭投加系统亟需解决的问题。
国内的活性炭投加系统都比较简单，由于资金不足、技术力量薄弱以及生产的季节性等原因，加药手段是靠取样后测定，再根据测定结果去调整设备运行状态，由于是非连续监测，且设备运行状态调整滞后，常常导致投药量准确性不高、出水水质不稳定，而要保证出水水质的稳定达标，需要投加过量的活性炭，这就提高了污水处理厂运行和管理费用。可以看出，目前的控制系统存在自动化水平低、工人劳动强度大和药耗大等一系列问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于水处理的粉末活性炭加药自动控制系统，以提高投药量的准确性。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：本发明用于水处理的粉末活性炭加药自动控制系统包括数据采集装置、控制装置和变频加药装置;数据采集装置包括第一COD监测仪、流量监测仪和第二COD监测仪，控制装置包括PLC和上位机，上位机包括基于BP神经网络预测模型的前馈控制器、以及PID反馈控制器，变频加药装置包括变频器和计量泵;第一COD监测仪、流量监测仪分别与处理池的进水端口连通，第二COD监测仪与处理池的出水端口连通，第一COD监测仪、流量监测仪、第二COD监测仪分别与PLC连接;前馈控制器、PID反馈控制器分别与PLC连接，PLC与变频器连接，变频器与计量泵连接。
进一步地，本发明将第一COD监测仪检测到的COD监测值通过PLC输入到前馈控制器，经BP神经网络预测模型计算后将得到的前馈控制器的输出值作为活性炭预测投加量;第二COD监测仪检测到的COD监测值通过PLC输入到PID反馈控制器，将PID反馈控制器的输出值作为投药量修正值，上位机利用公式计算后得到活性炭投加流量M并发送到PLC，其中，Δk表示投药量修正值，m表示活性炭预测投加量，c表示活性炭炭浆浓度，Q表示进水流量;PLC根据活性炭投加流量控制变频器，再由变频器控制计量泵，从而控制粉末活性炭投加量。
进一步地，本发明还包括储液池，储液池与所述计量泵连通，所述储液池内盛有活性炭炭浆。
进一步地，本发明所述计量泵与活性炭反应池的进水口连通。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)由于采用了基于BP神经网络预测模型的前馈控制器和PID反馈控制器复合控制的方式，将BP神经网络的自学习能力和PID修正误差能力有机结合起来，不仅克服了活性炭加药传统模型中存在的准确性低和模型失配的问题，又能根据出水COD及时修正当前的活性炭投加量，可弥补前馈中各参数在传感器和炭浆浓度等方面的误差，有效提高了模型预测精度和灵活性，提高了投药的准确性，节省了药耗。
(2)实现了活性炭投加系统的自动化控制，取代了以往的手动操作投加，建立了PLC和上位机之间的实时数据传递，上位机结合前馈预测活性炭投加量和反馈控制参数误差的功能，进而通过公式计算实现了计量泵的精准加药，减少了原先的人工调节时间，降低了技术人员的劳动强度，且保证了出水COD实现稳定达标。
