本發(fā)明涉及微塑料處理，尤其涉及一種基于自來水廠微塑料處理的強化混凝加藥方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、塑料制品在人類生產(chǎn)和生活中廣泛使用，廢棄塑料以塑料顆?；蛩槠男问酱罅窟M入水體；微塑料體積小、比表面積大、難降解，易于吸附持久性有機污染物、重金屬和致病微生物，被認(rèn)為是對生態(tài)環(huán)境和人類健康具有高風(fēng)險的新污染物。

2、目前微塑料的去除主要采用混凝、過濾、吸附、高級氧化和膜分離等技術(shù)；自來水廠常規(guī)處理工藝是混凝沉淀后過濾消毒，主要是去除懸浮物、膠體和溶解有機物，沒有專門針對微塑料的處理工藝。研究表明混凝和過濾對微塑料顆粒也有去除效果，但受原水水質(zhì)、工藝條件和微塑料性質(zhì)的影響，去除率變化較大，缺乏對微塑料的有效控制。尤其是在人工操作的情況下，投加絮凝劑比較粗略，為了保證水質(zhì)往往投加過量，造成藥耗上升和出水鋁離子濃度增高。因此，工藝智能控制成為提高生產(chǎn)效率、降低能耗和減少人力成本的必要途徑。

3、公開號為cn118458907a，構(gòu)建dnn模型，根據(jù)進水條件和實時水質(zhì)特征構(gòu)建輸入層，但dnn模型類別的特征支持不佳：dnn對類別特征的支持不好，隨著類別特征的增多，可能會出現(xiàn)維度爆炸的情況。

4、公開號為cn118331209a，采用徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行預(yù)訓(xùn)練，得到映射關(guān)系模型，將污水的水質(zhì)數(shù)據(jù)、污水量、污水出廠水質(zhì)數(shù)據(jù)以及藥劑種類作為徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入數(shù)據(jù)，加藥量預(yù)測值作為徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出數(shù)據(jù)，構(gòu)建映射關(guān)系模型；但徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的隱層神經(jīng)元數(shù)量、參數(shù)選擇、訓(xùn)練過程、局部最優(yōu)問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有方法的不足，本發(fā)明首先利用bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)前饋控制器對絮凝劑的量進行預(yù)測，再利用模糊pid反饋控制器根據(jù)微塑料豐度值調(diào)節(jié)計量泵的流量，從而調(diào)節(jié)絮凝劑和助凝劑在絮凝反應(yīng)池和沉淀池中的投加量。

2、本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種基于自來水廠微塑料處理的強化混凝加藥方法包括以下步驟：

3、步驟一、采集自來水廠進水口處原水的第一水質(zhì)參數(shù)；

4、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，第一水質(zhì)參數(shù)包括：原水流量、濁度、微塑料豐度、ph值和水溫。

5、步驟二、將第一水質(zhì)參數(shù)輸入bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)前饋控制器，對絮凝劑投加量進行預(yù)測；

6、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)前饋控制器為三層bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。

7、步驟三、以沉淀池出水口的微塑料豐度值及對應(yīng)豐度設(shè)定值為輸入語言變量，利用模糊pid反饋控制器對絮凝劑的投加量進行控制；

8、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，步驟三包括：

9、將濾前微塑料豐度設(shè)定值與實測值的偏差e、偏差變化率de/dt作為模糊pid反饋控制器的輸入語言變量；比例系數(shù)kp、積分系數(shù)ki、微分系數(shù)kd作為輸出語言變量；通過隸屬度函數(shù)對變量論域集進行模糊化處理，結(jié)合實際工程經(jīng)驗歸納自整定規(guī)則，實時修正pid參數(shù)，從而對絮凝劑投加量進行校正。

10、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，步驟三還包括：綜合bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器和模糊pid控制器計算結(jié)果確定管道混合器中的絮凝劑投加量。

11、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，還包括：根據(jù)絮凝劑量確定助凝劑投加量。

12、步驟四、對沉淀池出口濁度進行檢測，當(dāng)出水口濁度值不滿足設(shè)定條件，將第二水質(zhì)參數(shù)輸入后加藥bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器，輸出沉淀池出水管投加絮凝劑量。

13、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，第二水質(zhì)參數(shù)包括：出水流量、濁度、微塑料豐度、ph值和水溫。

14、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，后加藥bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器包括：

15、沉淀池出水口的濁度設(shè)定值為z，實測值為z*，若z*≤z，則不執(zhí)行操作；若z*>z則后加藥bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器以第二水質(zhì)參數(shù)為輸入?yún)?shù)，濁度為控制量，絮凝劑投加量為輸出層節(jié)點。

16、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，基于自來水廠微塑料處理的強化混凝加藥方法的系統(tǒng)，包括：

17、bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)前饋控制器和模糊pid反饋控制器、后加藥bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器和執(zhí)行器；

18、其中，bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)前饋控制器和模糊pid反饋控制器和后加藥bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器設(shè)置在編程功能的plc控制器中；plc控制器進行監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集與處理、邏輯運算和數(shù)值運算，并將處理后的信號傳輸?shù)綀?zhí)行器；通過改變變頻執(zhí)行器頻率大小控制計量泵的流量。

19、本發(fā)明的有益效果：

20、1、bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)前饋控制器和模糊pid反饋控制器進行復(fù)合控制，具有控制精度高、穩(wěn)定速度快的優(yōu)點，可在原水發(fā)生變化時迅速響應(yīng)，保證投藥的精準(zhǔn)性和出水水質(zhì)穩(wěn)定；

21、2、利用后加藥bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器在沉淀池出水管再次投加絮凝劑以控制出水口濁度，減輕濾池負(fù)擔(dān)，保證出水質(zhì)量；

22、3、渦輪動態(tài)管道混合器可加強藥劑的混合效果，提高藥劑反應(yīng)效率，降低藥劑用量；

23、4、微渦流絮凝工藝創(chuàng)造了高效率的凝聚和絮凝水力條件，具有絮凝時間短、絮凝效果好、絮體沉降性能好、藥耗低的優(yōu)點；該工藝受沖擊負(fù)荷影響小，運行穩(wěn)定、產(chǎn)水率高，具有應(yīng)用和推廣價值；

24、5、通過絮凝劑和助凝劑的復(fù)配，發(fā)揮有機-無機絮凝劑的架橋網(wǎng)捕、電中和及吸附協(xié)同增效作用，增強混凝效果，減少投藥量，降低成本。

技術(shù)特征：

1.一種基于自來水廠微塑料處理的強化混凝加藥方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于自來水廠微塑料處理的強化混凝加藥方法，其特征在于，bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)前饋控制器為三層bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于自來水廠微塑料處理的強化混凝加藥方法，其特征在于，步驟三包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于自來水廠微塑料處理的強化混凝加藥方法，其特征在于，步驟三還包括：綜合bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器和模糊pid控制器計算結(jié)果確定管道混合器中的絮凝劑投加量。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于自來水廠微塑料處理的強化混凝加藥方法，其特征在于，根據(jù)絮凝劑量確定助凝劑投加量。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于自來水廠微塑料處理的強化混凝加藥方法，其特征在于，第一水質(zhì)參數(shù)包括：原水流量、濁度、微塑料豐度、ph值和水溫。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于自來水廠微塑料處理的強化混凝加藥方法，其特征在于，第二水質(zhì)參數(shù)包括：出水流量、濁度、微塑料豐度、ph值和水溫。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于自來水廠微塑料處理的強化混凝加藥方法，其特征在于，后加藥bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器包括：

9.采用權(quán)利要求1-8任意一項所述基于自來水廠微塑料處理的強化混凝加藥方法的系統(tǒng)，其特征在于，包括：bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)前饋控制器和模糊pid反饋控制器、后加藥bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器和執(zhí)行器；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及微塑料處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于自來水廠微塑料處理的強化混凝加藥方法及系統(tǒng)，包括采集自來水廠進水口處原水的第一水質(zhì)參數(shù)；將第一水質(zhì)參數(shù)輸入BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)前饋控制器，對絮凝劑投加量進行預(yù)測；以出水口的微塑料豐度值及對應(yīng)豐度設(shè)定值為輸入語言變量，利用模糊PID反饋控制器對絮凝劑的投加量進行控制；對沉淀池出口濁度進行檢測，當(dāng)出水口濁度值不滿足設(shè)定條件，將第二水質(zhì)參數(shù)輸入后加藥BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器，輸出沉淀池出水管絮凝劑投加量。本發(fā)明采用智能的前饋?反饋復(fù)合加藥和二次加藥控制策略能夠?qū)崿F(xiàn)快速響應(yīng)精準(zhǔn)投藥，降低藥耗和人工成本，有效控制自來水中微塑料和濁度。

技術(shù)研發(fā)人員：李英柳,付敏,趙斌
受保護的技術(shù)使用者：常州大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2