给水处理厂混凝投药中无模型自适应控制系统的应用

给水处理厂混凝投药中无模型自适应控制系统的应用［收稿日期］2014-03-19［作者简介］史靓(1972—)，男，工程师，主要从事给水处理工作。电话:13482266168;E－mail:shiliang@Shanghaiwater．com。史靓，颜一青(上海市自来水市北有限公司闸北水厂，上海200438)摘要针对给水处理工艺中混凝投药过程这一难控对象，采用无模型自适应控制系统(MFA)，以克服该过程的大惯性、大时滞、非线性和时变性等特点。该系统以沉淀池出口浊度为被控对象，混凝剂投加量为调节手段，与加药流量子回路构成串级控制系统，成功地解决了长期困扰净水行业的难题。通过试验表明，该系统较好地克服了原水流量的波动以及原水浊度的干扰，取得良好的控制效果。关键词水处理自动投药系统无模型自适应控制系统中图分类号:TU991．2文献标识码:B文章编号:1009-0177(2014)s1-0187-05ApplicationofModel-FreeAdaptiveControlSystemforCoagulantDosageinWaterTreatmentPlantShiLiang，YanYiqing(ShanghaiNorthWaterSupplyCo．，Ltd．，ZhabeiWaterTreatmentPlant，Shanghai200438，China)AbstractModel-FreeAdaptiveControlSystemcouldbeusedindosingcoagulationprocessofwatertreatmentplantwhichisanon-linearandtime-variantprocesswithlargetimeconstantandlargedeadtime．ThesystemisbasedonMFAcontroltechnologyandadjustscoagulantdosagebyturbidityofsedimentationtank，whichsuccessfullysolvesthedifficultprobleminwatertreatment．Throughtesting，itshowsthatthesystemhasgoodeffectsoncontrollinginanti-interruptionofrawwaterflowandturbidity．Keywordswatertreatmentautomativedosagesystemmodel-freeadaptivecontrolsystem城镇供水是现代化城市建设的基础。常规给水处理工艺包括混凝、沉淀、过滤、消毒，其中，混凝、沉淀的效果直接影响后续工艺和出厂水质。影响混凝效果的因素较多，如进水流量、原水浊度、水温、pH等。目前，给水处理中加药大部分仍采用人工控制的方式。由于受到原水水质、进水流量和气候等多种因素的影响，故会对加药的合理性、准确性和稳定性带来一定的困难，严重时可能会影响水质，同时造成药剂的浪费。随着水处理技术的发展，自动投药系统的形式多种多样，包括数学模型法、模拟沉淀池法、流动电流法、絮凝控制法以及基于模型的模糊控制法等。数学模型法理论上能够准确控制加矾沉淀过程，但是，建模过程、建成后的模型质量以及维护，必须投入大量的人力、物力。模拟沉淀池法要根据一个微缩沉淀池的出水浊度来控制加矾量。由于混凝沉淀过程较为复杂，用微缩沉淀池出水浊度来决定加矾量不够全面，所以实际处理效果不太理想。流动电流法是检测原水在投药后的流动电流与ξ电位相关的混凝本质参数，并以此为依据确定加矾量。絮凝控制法可分为脉动法、图像法。矾剂加入原水后，流动扩散形成矾花，矾花的大小可以直接反映混凝沉淀的效果，通过水下摄像记录矾花的形状大小，再经图像分析装置得到矾花粒径、密度等参数，并通过控制器去控制加矾量［1-5］。虽然这些方法具有一定成效，但是仍然存在建模难、投资大、适应性差、不宜于维护和操作等问题，因而无法广泛应用。此外，自动投药系统的推广受以下原因制约，包括我国原水水源保护不严格、原水水质变化大且易突变等。因此，采用新技术研发适应实际工况的自动加药系统，对推广净水工艺自动化、提高水质、节约药耗具有重要的现实意义［6］。为了确保“安全生产、优质供水”的目标，节省劳动资源，国内给水处理厂积极探索混凝沉淀过程自动投药的方法，希望直接以沉淀池出口浊度实测值为控制目标，进行闭环自动加矾控制。上海市自来水市北有—781—净水技术WATEＲPUＲIFICATIONTECHNOLOGYVol．33，No．s1，2014May20th，2014净水技术2014，33(s1):187-191WaterPurificationTechnologyDOI:10.