申请日2006.06.23
公开(公告)日2006.12.27
IPC分类号G01N15/02; C02F1/52; G01N15/06
摘要
水处理絮凝剂最佳投量粒度分维测定方法，本发明涉及一种水处理的检测方法。它解决了常规水处理投药控制系统不能及时有效控制絮凝剂的投加量和最优沉淀出水浊度范围等问题，它通过设置在水厂反应池旁的颗粒计数仪在线检测8个粒径通道的絮凝水样颗粒数检测值，根据各通道所代表的粒径范围上限值D和各通道颗粒粒度分布函数P的自然对数进行直线拟和求得粒度分形维数值Df。Df的最大值对应絮凝剂的最佳投加量，对应的沉淀出水浊度为最优沉淀出水浊度。本发明利用简易可行的颗粒计数法来计算絮体的粒度分形维数值Df，将其作为预测沉淀出水浊度变化的实时监测指标，可及时有效测定絮凝剂的最佳投量，极大地缩短了检测滞后时间，避免水质事故的发生。
权利要求书
1、水处理絮凝剂最佳投量粒度分维测定方法，其特征在于所述测定方法是通 过以下步骤实现的：一、在水厂反应池旁设置在线颗粒计数仪;二、取距反应池入 口水流时间5~10分钟处的絮凝水样到颗粒计数仪进行连续检测;三、设置颗粒计 数仪在线检测8个粒径通道;四、取各通道的颗粒数检测值N：N0、N1、N2、N3、N4、 N5、N6、N7;五、取各通道所测取的粒径范围上限值D;六、各通道的颗粒数检测值 N相加得出颗粒总数M，公式为：M=N0+N1+N2+N3+N4+N5+N6+N7;七、根据颗粒 数检测值N和颗粒总数M计算各通道的颗粒粒度分布函数P，公式为：P0=N0/M、P1=(N0 +N1)/M、P2=(N0+N1+N2)/M、P3=(N0+N1+N2+N3)/M、P4=(N0+N1+N2+N3+N4)/M、 P5=(N0+N1+N2+N3+N4+N5)/M、P6=(N0+N1+N2+N3+N4+N5+N6)/M、P7=1;八、取 各通道所代表的粒径范围上限值D的自然对数值lnDi，其中i=0至7;九、取各通 道的颗粒粒度分布函数P的自然对数值lnPi;十、根据lnPi和lnDi的直线关系用最 小二乘法进行拟和求得直线方程为：lnP=KlnD+E，lnP、lnD分别为直线方程的y 变量和x变量，同时取得直线方程的相关系数值R2，E为直线截距，K为直线斜率; 十一、取相关系数值R2进行比较;十二、判断R2是否大于等于0.9;结果为否，则 则执行第十三步骤、忽略本次计算，返回到步骤四的开始处;结果为是，则执行第 十四步骤、取此时计算的直线斜率K为粒度分形维数值Df并实时记录下来，粒度分 形维数值Df的最大值对应絮凝剂的最佳投加量，对应的沉淀出水浊度为最优沉淀出 水浊度;返回步骤四的开始端。
2、根据权利要求1所述的水处理絮凝剂最佳投量粒度分维测定方法，其特征 在于所述在线颗粒计数仪选用美国哈希公司制造的2200 PCX型或美国Chemtrac公 司制造的PC2400D型在线颗粒计数仪。
3、根据权利要求1所述的水处理絮凝剂最佳投量粒度分维测定方法，其特征 在于取样水的流速为100mL/min，步骤四至步骤十四的运行周期为1~10秒。
4、根据权利要求1所述的水处理絮凝剂最佳投量粒度分维测定方法，其特征 在于步骤三中8个粒径通道所测取的粒径范围数值为：通道0=2～5μm、通道1=5～ 10μm、通道2=10～20μm、通道3=20～40μm、通道4=40～80μm、通道5=80～160μm、 通道6=160～320μm、通道7=320～640μm;在步骤五中各通道所测取的粒径范围上 限值D：D0=5、D1=10、D2=20、D3=40、D4=80、D5=160、D6=320、D7=640。
说明书
水处理絮凝剂最佳投量粒度分维测定方法
技术领域
本发明属于环境保护领域，具体涉及一种水处理的检测方法。
背景技术
絮凝是水处理中最重要的环节之一，其效果的好坏直接影响到后续处理工艺的 处理质量。絮凝剂的投量是影响絮凝效果的决定因素，而能够使得沉淀出水浊度最 低，即获得最好絮凝效果的投量称为最佳投量。我国以往的絮凝剂投量控制都是以 “经济浊度范围”为目标的，该经济浊度范围是视具体情况而定的，并不代表最低 沉淀出水浊度，一般都高出很多，满足该浊度要求的絮凝剂投量称为经济投量。在 经济浊度范围内随着絮凝剂投量增大沉淀出水浊度显著下降，比较容易进行控制。 随着我国国民经济的发展，人民对生活饮用水水质要求日益提高，卫生部、建设部 先后颁布了新的水质标准，对出厂水浊度等指标有了更严格的要求，因此有必要将 进入滤池前的沉淀出水浊度进一步降低，以保证出厂水质。与此相适应，絮凝剂投 量控制目标已进入“最优浊度范围”，即沉淀出水已接近最低浊度。此时随着絮 凝剂投量增大，沉淀出水浊度呈无规则波动状态，如果运行点越过最佳投量范围， 则投加规律走向反面：随着絮凝剂投加量增大沉淀出水浊度反而升高(如图1所示)。 同时，絮凝剂投量的调整要有一个很大的滞后时间才能体现到沉淀出水浊度的变 化，因此在水处理的动态过程中投药控制变得十分困难，无论是人工手动投药还是 广泛应用的流动电流自动投药控制技术都不能及时有效地确定絮凝剂的最佳投量 和最优沉淀出水浊度范围，因此不能避免水质事故的发生。
发明内容
本发明的目的是为了解决常规水处理投药控制系统不能及时有效控制絮凝剂 的最佳投量和最优沉淀出水浊度范围，导致絮凝剂盲目投加、出水水质恶化等问题， 提供一种水处理絮凝剂最佳投量粒度分维测定方法，该方法可测定絮凝剂最佳投 量，将其应用在水处理过程中，有助于及时准确地调节投药量以适应原水水质及运 行条件的变化，避免沉淀出水从最优浊度走向反面，从而保证了工艺过程稳定运行 在期望值附近，具有很高的社会与经济效益。本发明的方法通过以下步骤实现：一、 在水厂反应池旁设置在线颗粒计数仪;二、取距反应池入口水流时间5~10分钟处 的絮凝水样到颗粒计数仪进行连续检测;三、设置颗粒计数仪在线检测8个粒径通 道;四、取各通道的颗粒数检测值N(粒子数/毫升)：N0、N1、N2、N3、N4、N5、N6、 N7;五、取各通道所测取的粒径范围上限值D;六、各通道的颗粒数检测值N相加 得出颗粒总数M，公式为：M=N0+N1+N2+N3+N4+N5+N6+N7;七、根据颗粒数检测 值N和颗粒总数M计算各通道的颗粒粒度分布函数P，公式为：P0=N0/M、P1=(N0+ N1)/M、P2=(N0+N1+N2)/M、P3=(N0+N1+N2+N3)/M、P4=(N0+N1+N2+N3+N4)/M、P5=(N0 +N1+N2+N3+N4+N5)/M、P6=(N0+N1+N2+N3+N4+N5+N6)/M、P7=1;八、取各通道 所代表的粒径范围上限值D的自然对数值lnDi，其中i=0至7;九、取各通道的颗 粒粒度分布函数P的自然对数值lnPi;十、根据lnPi和lnDi的直线关系用最小二乘 法进行拟和求得直线方程为：lnP=KlnD+E，lnP、lnD分别为直线方程的y变量和x 变量，同时取得直线方程的相关系数值R2，E为直线截距，K为直线斜率;十一、 取相关系数值R2进行比较;十二、判断R2是否大于等于0.9;结果为否，则执行第 十三步骤、忽略本次计算，返回到步骤四的开始处;结果为是，则执行第十四步骤、 取此时计算的直线斜率K为粒度分形维数值Df并实时记录下来，粒度分形维数值 Df的最大值对应絮凝剂的最佳投量，对应的沉淀出水浊度为最优沉淀出水浊度;返 回步骤四的开始端。
实验证明，水处理絮凝过程中絮体颗粒分布存在分形特征，其粒度分形维数值 Df能克服水处理工艺过程非线性和纯滞后对水质控制指标的影响，可灵敏的预测沉 淀出水浊度的变化趋势。本发明利用简易可行的颗粒计数法来计算絮体的粒度分形 维数值Df，将其作为预测沉淀出水浊度变化的实时监测指标，可及时有效测定絮凝 剂的最佳投量，极大地缩短了检测滞后时间，增强了水处理投药控制系统的动态特 性，从而可大幅提高水处理生产安全性，避免水质事故的发生。
