澄清池石灰混凝中泥渣层活性自适应调控方法和系统与流程

本发明属于电力系统水处理，涉及一种澄清池石灰混凝中泥渣层活性自适应调控方法和系统。

背景技术：

1、在火力发电厂原水预处理系统中，机械加速澄清池是石灰混凝处理工艺的核心设备，其工作原理是通过机械搅拌使泥渣层保持悬浮状态，形成高浓度的接触絮凝区，提高混凝效果。泥渣层的活性状态直接影响澄清池的处理效果，活性适中的泥渣层能够有效吸附和絮凝污染物，提高固液分离效率。然而，在实际运行中，泥渣层活性受多种因素影响，包括进水水质、石灰投加量、搅拌强度、回流比、温度等。传统的机械加速澄清池运行控制主要依靠人工经验，通过定期取样检测和观察泥渣层状态来调整运行参数，存在以下问题：

2、1.泥渣层活性难以实时监测：泥渣层是澄清池处理效果的关键因素，其活性直接影响混凝效果和出水水质。传统方法依赖人工取样化验，存在滞后性，无法实现实时调控。

3、2.搅拌强度与回流比固定：现有澄清池的搅拌强度和回流比通常设置为固定值，无法根据进水水质变化和泥渣层状态进行自适应调整，导致处理效果不稳定。

4、3.石灰投加量控制不精确：石灰投加量通常基于经验设定，缺乏与泥渣层活性的联动控制，容易造成石灰浪费或处理效果不佳。

5、4.运行能耗高：固定参数的运行模式无法根据实际工况优化能耗，特别是在低负荷运行时造成能源浪费。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种澄清池石灰混凝中泥渣层活性自适应调控方法和系统，以解决泥渣层活性难以实时监测、搅拌强度与回流比无法自适应调整、石灰投加量控制不精确以及运行能耗高的技术问题。

2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、第一方面，本发明提供一种澄清池石灰混凝中泥渣层活性自适应调控方法，包括以下步骤：

4、根据泥渣浓度、泥渣层浊度、泥渣电化学活性、泥渣ph值和泥渣层温度，并基于泥渣层活性指数的数学模型获取泥渣层活性指数；

5、采用对数-线性复合控制策略，根据泥渣层活性指数和进水浊度动态调整搅拌转速；

6、根据泥渣层活性指数和出水浊度，采用指数型控制律获取回流比，根据所述回流比控制污泥回流泵的运行；并获取回流泵能耗；

7、根据泥渣ph值获取泥渣层ph偏差，根据泥渣层活性指数获取泥渣活性偏差，根据泥渣层ph偏差和泥渣活性偏差获取石灰投加量；

8、根据出水浊度、系统能耗、石灰投加量、搅拌转速获取性能指标，所述系统能耗包括搅拌能耗和回流泵能耗，以性能指标最小化为优化目标，采用梯度下降法优化泥渣层活性指数的数学模型、对数-线性复合控制策略和指数型控制律。

9、第二方面，本发明提供一种澄清池石灰混凝中泥渣层活性自适应调控系统，包括：

10、泥渣层活性监测模块，用于实时获取泥渣浓度、泥渣层浊度、泥渣电化学活性、泥渣ph值和泥渣层温度；

11、泥渣层活性指数获取模块，用于根据泥渣浓度、泥渣层浊度、泥渣电化学活性、泥渣ph值和泥渣层温度，并基于泥渣层活性指数的数学模型获取泥渣层活性指数；

12、搅拌转速动态调整模块，用于采用对数-线性复合控制策略，根据泥渣层活性指数和进水浊度动态调整搅拌转速；

13、回流比获取模块，用于根据泥渣层活性指数和出水浊度，采用指数型控制律获取回流比，根据所述回流比控制污泥回流泵的运行；并获取回流泵能耗；

14、石灰投加量获取模块，用于根据泥渣ph值获取泥渣层ph偏差，根据泥渣层活性指数获取泥渣活性偏差，根据泥渣层ph偏差和泥渣活性偏差获取石灰投加量；

15、参数优化模块，用于根据出水浊度、系统能耗、石灰投加量、搅拌转速获取性能指标，所述系统能耗包括搅拌能耗和回流泵能耗，以性能指标最小化为优化目标，采用梯度下降法优化泥渣层活性指数的数学模型、对数-线性复合控制策略和指数型控制律。

16、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

17、本发明通过实时监测泥渣层活性指数，摒弃传统人工取样化验的滞后方式，实现泥渣层活性的在线、连续、定量化表征。采用对数-线性复合控制策略，根据泥渣层活性指数和进水浊度动态调整搅拌转速，实现了搅拌强度随工况的自适应变化，避免固定转速导致的处理不稳定，节电效果显著。根据泥渣层活性指数和出水浊度采用指数型控制律获取回流比，避免固定回流比导致的泥渣层失衡，另外，指数型控制律在大偏差时响应迅速，出水浊度超标后能快速恢复。根据泥渣ph值和泥渣层活性指数获取石灰投加量，而非传统仅凭进水流量经验投加，避免了过量投加造成的浪费和投加不足导致混凝效果不佳。本发明通过实时监测泥渣层活性指数，同时动态调整搅拌强度、回流比、石灰投加量三个关键变量，形成对澄清池的协同优化控制，并通过性能指标进行多目标性能评估与参数自优化，实现了石灰混凝处理过程的全自动、高效率、低能耗运行。

18、本发明系统包括：泥渣层活性监测模块、泥渣层活性指数获取模块、搅拌转速动态调整模块、回流比获取模块、石灰投加量获取模块和参数优化模块。泥渣层活性监测模块用于实时获取泥渣浓度、泥渣层浊度、泥渣电化学活性、泥渣ph值和泥渣层温度；泥渣层活性指数获取模块用于根据泥渣浓度、泥渣层浊度、泥渣电化学活性、泥渣ph值和泥渣层温度，并基于泥渣层活性指数的数学模型获取泥渣层活性指数；搅拌转速动态调整模块用于采用对数-线性复合控制策略，根据泥渣层活性指数和进水浊度动态调整搅拌转速；回流比获取模块用于根据泥渣层活性指数和出水浊度，采用指数型控制律获取回流比，根据所述回流比控制污泥回流泵的运行；并获取回流泵能耗；石灰投加量获取模块用于根据泥渣ph值获取泥渣层ph偏差，根据泥渣层活性指数获取泥渣活性偏差，根据泥渣层ph偏差和泥渣活性偏差获取石灰投加量；参数优化模块用于根据出水浊度、系统能耗、石灰投加量、搅拌转速获取性能指标，所述系统能耗包括搅拌能耗和回流泵能耗，以性能指标最小化为优化目标，采用梯度下降法优化泥渣层活性指数的数学模型、对数-线性复合控制策略和指数型控制律。各个模块相互配合，实现了测泥渣层活性指数的实时监，实现了石灰混凝处理过程的全自动、高效率、低能耗运行。

1.澄清池石灰混凝中泥渣层活性自适应调控方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的澄清池石灰混凝中泥渣层活性自适应调控方法，其特征在于，所述基于多参数融合原理获取泥渣层活性指数的获取公式如下：

3.根据权利要求1所述的澄清池石灰混凝中泥渣层活性自适应调控方法，其特征在于，所述搅拌转速的动态调整公式如下：

4.根据权利要求1所述的澄清池石灰混凝中泥渣层活性自适应调控方法，其特征在于，所述回流比的获取公式如下：

5.根据权利要求1所述的澄清池石灰混凝中泥渣层活性自适应调控方法，其特征在于，所述石灰投加量的获取公式如下：

6.根据权利要求1所述的澄清池石灰混凝中泥渣层活性自适应调控方法，其特征在于，所述性能指标获取公式如下：

7.根据权利要求6所述的澄清池石灰混凝中泥渣层活性自适应调控方法，其特征在于，所述系统能耗的计算公式为：

8.根据权利要求1所述的澄清池石灰混凝中泥渣层活性自适应调控方法，其特征在于，在所述获取泥渣层活性指数之前，还包括：

9.澄清池石灰混凝中泥渣层活性自适应调控系统，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的澄清池石灰混凝中泥渣层活性自适应调控系统，其特征在于，所述泥渣层活性监测模块包括：浊度传感器阵列（1）、泥渣浓度传感器（2）、泥渣活性传感器（3）、出水区ph温度传感器（4）和反应区ph温度传感器（5）；