[发明专利]一种工业水系统耦合式盐量平衡的控制系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于水处理技术领域，特别涉及一种工业水系统耦合式盐量平衡的控制系统及其控制方法，适用于海水淡化与原水的优化配水、零排放。

背景技术

由于水资源的日益紧缺，为节约用水，提高整个钢铁厂水资源的重复利用率，作为用水大户的钢铁公司相继投入污水处理厂，将经过污水处理厂处理后的水进行回用，以节约水源水的补充量；同时，由于整个钢铁厂水系统浓缩、蒸发等因素，进入污水处理厂的污水水质复杂，含盐量较高，没有深度脱盐处理的污水回用，造成系统的含盐量升高、浓缩倍数提高困难以及加剧系统的腐蚀倾向等。

目前，国内钢铁公司(包括宝钢)基本上都是采用后置式除盐模式，如附图1。该模式的脱盐系统水源为污水处理厂的回用水，和水源相比较，含盐量较高，水质较复杂。故脱盐系统浓盐水的含盐量较高，浓盐水水量较少，浓盐水容易消纳。由于污水处理厂回用水水质复杂，在技术层面，造成深度脱盐处理难度加大。

基于技术层面的因素，有些专家认为采用前置式除盐模式(如附图2)，在水源处脱盐处理比较可靠。由于水源处没有经过浓缩，水质条件较好，导致在这种情况下，假定系统脱盐的总量、脱盐率不变，前置式除盐系统需要处理的水量以及外排的浓水量比后置式的除盐系统大。由于前置式除盐系统的浓盐水量太大，通过抑尘、冲渣和焖渣等途径只能消纳一部分，因此还有大量的浓盐水仍需外排才能降低这个系统的含盐量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工业水系统耦合式盐量平衡的控制系统及其控制方法，实现了不用实施污水深度除盐或原水除盐，含盐量的降低依靠海水淡化的优质产品水和地表源水兑水进行中和稀释，特别涉及海水淡化与原水处理的关系、实现工业水零排放和循环经济，海水淡化的浓盐水进入社会盐场。

本发明的系统主要包括数据采集、可编程序控制器(PLC)、工控机或计算机、控制中心等硬件设施。数据采集位于控制系统的最底层，其探头(或称传感器)安装在相应的采集点，通过电缆将数据采集和PLC或者工控机或者计算机联结，再通过电缆将PLC或者工控机或者计算机联结到控制中心，控制中心是本控制系统的最高层。

本发明的控制方法是：源于耦合式盐量平衡技术，是将水温、含盐量、气象等因素综合起来，进行全过程、全方位和全系统的实时连续监控，充分利用临海的优势，进行海水淡化。

采集原水处理清水池水或称原水清水的含盐量(TDS₁)、海水淡化成品水的含盐量(TDS₂)、干球温度(θ)、湿球温度(τ)和设定水的浓缩倍数(N)，TDS₁和TDS₂均包括在线连续采集的数据和实验室定期水质分析的数据，以在线连续采集的数据为准，定期用实验室定期水质分析的数据进行校核调整，然后将有关数据输入工控机或计算机或PLC，经数据处理后，再依据设定的数学模型得出经济合理的原水清水供水量(Q_M1)和海水淡化水供水量(Q_M2)，这两个信号将分别传给原水处理控制系统(A)和海水淡化控制系统(B)，对原水生产和海水淡化进行智能优化诱导与优化调度。优化调度的核心思想是要实现系统水量和盐量的平衡。将工业水系统作为整体，看作一个大的循环水系统，将优化的原水清水量和海水淡化成品水量信号分别传输给原水处理控制系统和海水淡化控制系统并进行调控。这样，含盐量的降低依靠海水淡化的优质产品水和地表原水兑水进行中和稀释，控制水系统浓缩倍数为4～6，实现工业水零排放和循环经济，有效地降低了运行费用。

耦合式盐量平衡控制系统的控制方法，采用带温度补偿的电导率测量装置间接测量含盐量：

(1)对于海水淡化成品水，取TDS＝k×κ₂₅，其中κ₂₅不含溶解性CO₂对电导的贡献。当产水κ₂₅＝0.1～1μS/cm时，k＝0.50；κ₂₅＝30～80μS/cm时，k＝0.55。统一取k＝0.5。

(2)对于原水清水、工业水，1g TDS＝1.0061gκ₂₅—0.215。

耦合式盐量平衡控制系统的控制方法，采用在线湿球温度仪测量干球温度(θ)、湿球温度(τ)：

(1)参考《工业企业水量平衡测试方法CJ/T41-1999》，测算系统的蒸发损失量为E。