一种用于水处理工艺的智能优化调控方法及系统与流程

本发明涉及水处理工艺，尤其涉及一种用于水处理工艺的智能优化调控方法及系统。

背景技术：

1、在水处理混凝工艺智能调控技术领域中，现有方法通常依赖于在线仪表实时检测原水ph值、浊度等常规水质参数，通过预设的混凝剂投加模型或反馈控制回路调整药剂投加量，以实现对絮凝-沉淀过程的间接控制。然而，该类方法基于当前时刻的水质检测值进行滞后调节，难以在水质发生快速变化时及时响应，且对不同水质扰动类型缺乏差异化的分流识别与针对性处置机制，更无法在酸碱调控路径因水体高碱度低温耦合作用而失效时提供替代性的调控手段，导致水源切换过渡期内絮凝效果波动频繁、出水浊度超标风险显著上升，而单纯增加药剂投加量不仅收效甚微，反而造成运行成本大幅攀升。

2、中国专利公开号：cn120774604a，公开了一种基于季节性水质波动的动态调控水处理方法，包括，通过获取到的水处理系统中的预处理子系统的出口处的出水的悬浮物浓度、ph值和温度，以及水处理系统中的混凝子系统的出口处的出水的有机物含量，以及水处理系统中的消毒子系统的出口处的微生物含量后，计算水处理系统中的多级过滤子系统底部的反冲洗管路的曝气强度、水处理系统中的混凝子系统的混凝剂投加装置的混凝剂投加量和水处理系统中的消毒子系统的臭氧发生器的臭氧投加量，从而根据上述得到的数据对对应的装置进行控制，本技术有利于提高不同季节下水处理的效率和出水水质的稳定性，从而确保出水水质的高效稳定；由此可见，所述基于季节性水质波动的动态调控水处理方法存在以下问题：

3、缺乏对水质变化速率的分级识别与酸碱调控路径效力的即时校验能力，无法在化学调控因高碱度与低温协同抑制而失效时及时切换至物理空间补偿手段。

技术实现思路

1、为此，本发明提供一种用于水处理工艺的智能优化调控方法及系统，用以克服现有技术中缺乏对水质变化速率的分级识别与酸碱调控路径效力的即时校验能力，无法在化学调控因高碱度与低温协同抑制而失效时及时切换至物理空间补偿手段的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种用于水处理工艺的智能优化调控方法及系统，包括：

3、获取各采样时刻下待处理水体的进水工况特征，确定当前原水水质的运行工况；

4、其中，所述进水工况特征包括ph漂移速率和浊度负荷增量，其基于待处理水体的ph实测值和浊度实测值变化确定；

5、基于当前原水水质的运行工况采取对应遏制调控措施，控制co2应急喷射措施的运行状态参数，或进行浊度调控；

6、其中，所述运行状态参数包括co2喷射阀的开闭时序与粗喷射量，以及排泥阀和pam加药泵的启停时序；

7、确定当前水体的深度调控路径，所述深度调控路径基于待处理水体的总碱度实测值和温度实测值所确定的碱度温度耦合判据进行划分；

8、基于当前水体的深度调控路径采取对应精细调控措施，控制喷射量的修正参数，或切换至空间投加路径；

9、其中，所述修正参数包括ph实测值与目标ph窗口的偏差确定的修正方向和修正量，以及关闭喷射阀的时序；

10、获取各采样时刻下絮凝池的水力能量特征，确定当前絮凝池的空间位移调控路径工况；

11、其中，所述水力能量特征包括速度梯度衰减差值，其基于絮凝池第一格速度梯度和第二格速度梯度确定；

12、基于当前絮凝池的空间位移调控路径工况采取对应空间补偿措施，控制混凝剂投加点的后移距离，或进行步进微调。

13、进一步地，确定当前原水水质的运行工况类型，并根据所确定的运行工况类型执行相应的调控措施；

14、其中，所述运行工况类型基于待处理水体的进水工况特征与对应预设阈值的比较结果进行划分。

15、进一步地，确定当前运行工况的过程包括：

16、若ph漂移速率窗口内的ph漂移速率小于等于ph变化速率阈值，且浊度负荷增量窗口内的浊度负荷增量小于等于浊度负荷增量阈值，则判定当前原水水质为准稳态；

17、若ph漂移速率窗口内的ph漂移速率大于ph变化速率阈值，且浊度负荷增量窗口内的浊度负荷增量小于等于浊度负荷增量阈值，则判定当前原水水质为ph漂移主导型；

18、若浊度负荷增量窗口内的浊度负荷增量大于浊度负荷增量阈值，则判定当前原水水质为浊度冲击型。

19、进一步地，基于当前原水水质处于准稳态工况，依据进水流量变化等比跟踪投加混凝剂；

20、基于当前原水水质处于ph漂移主导型工况，开启co2喷射阀，按与ph漂移速率呈正比的流量实施开环喷射，同时进行预排泥；

21、基于当前原水水质处于浊度冲击型工况，全开排泥阀连续强制排泥并以固定工频投加pam助凝剂，同时关闭co2喷射阀。

22、进一步地，确定当前水体的深度调控路径工况类型，并根据所确定的深度调控路径工况类型执行相应的精细调控措施；

23、其中，所述深度调控路径工况类型基于待处理水体的碱度温度特征与耦合判据阈值的比较结果进行划分，所述碱度温度特征包括碱度温度耦合判据。

24、进一步地，确定当前深度调控路径划分工况的过程包括：

25、若碱度温度耦合判据小于等于耦合判据阈值，则判定当前水体属于低碱度高温型；

26、若碱度温度耦合判据大于耦合判据阈值，则判定当前水体属于高碱度低温抑制型。

27、进一步地，基于当前水体属于低碱度高温型工况，将co2喷射流量由开环系数切换为闭环精调系数，确定修正后的喷射流量；

28、基于当前水体属于高碱度低温抑制型工况，关闭co2喷射阀终止酸碱中和路径，将调控目标从改变水体化学环境切换为改变投加空间点位。

29、进一步地，确定当前空间位移调控路径工况类型的过程包括：

30、确定当前絮凝池的空间位移调控路径工况类型，并根据所确定的工况类型执行相应的空间补偿措施；

31、其中，若速度梯度衰减差值大于速度梯度临界值，则判定絮凝池为能量落差剧烈；

32、若速度梯度衰减差值小于等于速度梯度临界值，则判定絮凝池为能量过渡平缓。

33、进一步地，基于絮凝池处于能量落差剧烈状态，按照移投加比例将混凝剂投加点由混合池出口后移至絮凝池第一格与第二格之间的过水孔处，使投加药剂直接进入低剪切区域；

34、基于絮凝池处于能量过渡平缓状态，按照移投加比例将位移投加比例混凝剂投加点由混合池出口后移至絮凝池第一格中后部，使投加药剂错开混合池出口至第一格前端的高ph区域。

35、进一步地，所述调控系统，包括，

36、进水监测模块、分流粗调模块、机理精调模块、空间补偿模块及执行机构模块，各监测与执行单元经现场总线接入控制器；

37、控制器中部署分流粗调模块、机理精调模块和空间补偿模块，三个模块沿信号流向依次串联，各模块的激活条件由上一模块的判定结果唯一确定。与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明通过测定ph漂移速率和浊度负荷增量将工况分流为准稳态、ph漂移主导型和浊度冲击型三类并分别处置；对于co2粗调无效的工况，通过测定碱度温度耦合判据分流为低碱度高温型和高碱度低温型，分别以闭环精调co2或切换空间投加路径应对；对于化学路径失效的高碱度低温型工况，通过测定速度梯度衰减差值确定投加点后移幅度并以流动电流闭环微调。上述逐级递进架构从快速识别逐步深入至空间补偿，采用co2喷射和投加点位移等物理手段实现化学环境间接调控，解决了水源切换期因ph漂移与碱度低温耦合导致的反馈滞后和路径误判问题，在保证出水水质的同时降低了药剂消耗和运行成本。

38、进一步地，本发明通过获取ph漂移速率和浊度负荷增量并与各自阈值比较，将运行工况划分为准稳态、ph漂移主导型和浊度冲击型三类并差异化处置；准稳态时维持现有参数不变以降低运行消耗，ph漂移时启动co2开环喷射在120秒内完成即时粗调以消除反馈滞后影响，浊度冲击时实施强制排泥及pam投加以快速消解物理负荷并以连续3分钟稳定回落为退出条件避免设备频繁动作；由此实现了对化学扰动与物理冲击的快速识别与针对性处置，缩短了应急响应时间，降低了出水浊度超标风险，并为后续深度精调提供了可靠的工况标签。

39、进一步地，本发明通过获取碱度温度耦合判据和絮凝池第一格出口ph实测值，将深度调控路径划分为低碱度高温型和高碱度低温型两类并差异化处置；低碱度高温型时将co2喷射由开环切换为闭环精调，依据ph偏差逐步修正喷射量直至达标，避免开环粗调导致的过调或欠调；高碱度低温型时立即关闭co2喷射阀终止无效酸碱路径，切换为空间投加方向；由此实现了对ph漂移致因的精准区分与针对性处置，避免了盲目投加co2造成的药剂浪费，缩短了无效调控路径的持续时长，并为后续空间补偿调控提供了准确的工况标签。

40、进一步地，本发明通过获取絮凝池第一格速度梯度和第二格速度梯度并计算速度梯度衰减差值，将空间位移调控路径划分为能量落差剧烈状态和能量过渡平缓状态并差异化处置；能量落差剧烈时将部分混凝剂投加点大幅后移至低剪切区域以规避絮体破碎，能量过渡平缓时小幅后移以避开高ph抑制区域；由此实现了当化学调控路径失效时通过空间位移替代化学投加的降维调控，在避免盲目增加药耗的同时改善了絮体结构完整性和沉淀分离效果，降低了出水浊度超标风险。