一种微絮凝超滤精准加药控制方法和系统

摘要

本公开涉及一种微絮凝超滤精准加药控制方法和系统；其中，微絮凝超滤精准加药控制方法包括：超滤系统运行时，获取实时跨膜压差；获取当前过滤周期中预设初始时期的目标时刻的固定跨膜压差、以及当前过滤周期对应的预设的可允许的反洗前跨膜压差最大值；根据实时跨膜压差与固定跨膜压差或可允许的反洗前跨膜压差最大值进行计算，根据计算结果确定是否进行絮凝剂的投加及投加量调整。由此，实现絮凝剂的精准投加，保证超滤系统的稳定运行并节能降耗。

权利要求

1.一种微絮凝超滤精准加药控制方法，其特征在于，包括以下步骤：超滤系统运行时，获取实时跨膜压差；

获取当前过滤周期中预设初始时期的目标时刻的固定跨膜压差、以及所述当前过滤周期对应的预设的可允许的反洗前跨膜压差最大值；

根据所述实时跨膜压差与所述固定跨膜压差或所述可允许的反洗前跨膜压差最大值进行计算，根据计算结果确定是否进行絮凝剂的投加及投加量调整；

其中，所述根据所述实时跨膜压差与所述固定跨膜压差或所述可允许的反洗前跨膜压差最大值进行计算，根据计算结果确定是否进行絮凝剂的投加及投加量调整，包括：获取所述实时跨膜压差和所述固定跨膜压差的第一跨膜压差值；获取所述实时跨膜压差对应的实时时刻，并获取所述实时时刻和所述目标时刻的时间差值；计算所述第一跨膜压差值和所述时间差值的第一比值，在所述第一比值大于等于预设第一比值阈值且持续预设第二时间段，则在所述第二时间段结束后，投加预设投加量的所述絮凝剂；或，每化学加强反洗周期内预设的反洗次数大于1，获取上一过滤周期的同时刻的历史实时跨膜压差和历史固定跨膜压差；获取所述实时跨膜压差和所述历史实时跨膜压差的第二跨膜压差值、以及获取所述固定跨膜压差和所述历史固定跨膜压差的第三跨膜压差值；计算所述第二跨膜压差值和所述第三跨膜压差值的第二比值，在所述第二比值大于等于预设第二比值阈值且持续预设第三时间段，则在所述第三时间段结束后，投加预设投加量的所述絮凝剂。

2.根据权利要求1所述的微絮凝超滤精准加药控制方法，其特征在于，还包括：在投加预设投加量的所述絮凝剂且持续预设第四时间段内，当前时刻的实时跨膜压差大于所述可允许的反洗前跨膜压差最大值且持续预设第一时间段，则在所述预设第一时间段结束后，则投加增量投加量的所述絮凝剂；其中，所述增量投加量大于所述预设投加量；

或，

在投加预设投加量的所述絮凝剂且持续预设第四时间段内，当前时刻计算的第一比值大于等于预设第一比值阈值且持续预设第二时间段，则在所述预设第二时间段结束后，投加所述增量投加量的絮凝剂；或，

在投加预设投加量的所述絮凝剂且持续预设第四时间段内，当前时刻计算的第二比值大于等于预设第二比值阈值且持续预设第三时间段，则在所述预设第三时间段结束后，投加所述增量投加量的絮凝剂。

3.根据权利要求2所述的微絮凝超滤精准加药控制方法，其特征在于，还包括：在投加增量投加量的所述絮凝剂且持续预设第五时间段内，当前时刻的实时跨膜压差大于所述可允许的反洗前跨膜压差最大值且持续预设第一时间段，则继续投加增量投加量的所述絮凝剂且发送报警提示信息；或，在投加增量投加量的所述絮凝剂且持续预设第五时间段内，当前时刻计算的第一比值大于等于预设第一比值阈值且持续预设第二时间段，则继续投加增量投加量的所述絮凝剂且发送报警提示信息；或，

在投加增量投加量的所述絮凝剂且持续预设第五时间段内，当前时刻计算的第二比值大于等于预设第二比值阈值且持续预设第三时间段，则继续投加增量投加量的所述絮凝剂且发送报警提示信息；

其中，所述发送报警提示信息包括提示用户检查超滤系统运行状态或絮凝剂投加状态是否有故障信息。

4.根据权利要求1所述的微絮凝超滤精准加药控制方法，其特征在于，还包括：获取来水水温和来水浊度；

根据所述来水水温或所述来水浊度调整所述絮凝剂的投加量。

5.根据权利要求1所述的微絮凝超滤精准加药控制方法，其特征在于，还包括：获取所述超滤系统的历史运行数据；

将所述历史运行数据输入神经网络进行训练，获取训练值；

根据所述超滤系统的运行过程建立对应的物理模型，并对所述物理模型进行求解，获取求解值；

计算所述训练值和求解值的匹配度，调整所述神经网络的网络参数和所述物理模型的模型参数直到所述匹配度和预设匹配度阈值的误差在预设误差范围内；

根据所述神经网络的网络参数和所述物理模型的模型参数确定微絮凝超滤精准加药控制参数，以及所述参数对应的权重。

6.一种微絮凝超滤精准加药控制系统，其特征在于，包括：第一跨膜压差获取模块，用于超滤系统运行时，获取实时跨膜压差；

第二跨膜压差获取模块，用于获取当前过滤周期中预设初始时期的目标时刻的固定跨膜压差、以及所述当前过滤周期对应的预设的可允许的反洗前跨膜压差最大值；

计算处理模块，用于根据所述实时跨膜压差与所述固定跨膜压差或所述可允许的反洗前跨膜压差最大值进行计算，根据计算结果确定是否进行絮凝剂的投加及投加量调整；

其中，所述根据所述实时跨膜压差与所述固定跨膜压差或所述可允许的反洗前跨膜压差最大值进行计算，根据计算结果确定是否进行絮凝剂的投加及投加量调整，包括：获取所述实时跨膜压差和所述固定跨膜压差的第一跨膜压差值；获取所述实时跨膜压差对应的实时时刻，并获取所述实时时刻和所述目标时刻的时间差值；计算所述第一跨膜压差值和所述时间差值的第一比值，在所述第一比值大于等于预设第一比值阈值且持续预设第二时间段，则在所述第二时间段结束后，投加预设投加量的所述絮凝剂；或，每化学加强反洗周期内预设的反洗次数大于1时，获取上一过滤周期的同时刻的历史实时跨膜压差和历史固定跨膜压差；获取所述实时跨膜压差和所述历史实时跨膜压差的第二跨膜压差值、以及获取所述固定跨膜压差和所述历史固定跨膜压差的第三跨膜压差值；

计算所述第二跨膜压差值和所述第三跨膜压差值的第二比值，在所述第二比值大于等于预设第二比值阈值且持续预设第三时间段，则在所述第三时间段结束后，投加预设投加量的所述絮凝剂。

说明书

一种微絮凝超滤精准加药控制方法和系统

技术领域

[0001] 本公开涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种微絮凝超滤精准加药控制方法和系统。

背景技术

[0002] 在进行水处理时，尤其涉及到污水提标改造或再生回收利用时，超滤是常见的膜分离处理工艺。但是，随着超滤膜系统的过滤运行，污染会逐渐累积加剧从而导致膜堵塞，
其后果为超滤运行能耗的增加甚至是超滤系统产水量的减少。

[0003] 在减缓超滤膜污染的现有技术中，微絮凝超滤采用超滤进水过滤的同时，在超滤进水端在线同步投加絮凝剂进行微絮凝反应，可有效缓解膜污染并降低运行能耗并保证超
滤系统的运行稳定，提供恒定产水量。

[0004] 然而，当前的微絮凝加药系统简单且过于直接，为连续恒量投加，对于来水水量水质波动与超滤膜运行状态的变化，大多数情况下也只能通过人为判断，简单提高药剂投加
量。其调整滞后且不精准，药剂调整量或少或多且较为频繁，尤其是来水水量或水质波动的
情况下，更是难以保证效果，导致系统运行状态失稳或变差。

发明内容

[0005] 为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种微絮凝超滤精准加药控制方法和系统。

[0006] 本公开提供了一种微絮凝超滤精准加药控制方法，包括：

[0007] 超滤系统运行时，获取实时跨膜压差；

[0008] 获取当前过滤周期中预设初始时期的目标时刻的固定跨膜压差、以及所述当前过滤周期对应的预设的可允许的反洗前跨膜压差最大值；

[0009] 根据所述实时跨膜压差与所述固定跨膜压差或所述可允许的反洗前跨膜压差最大值进行计算，根据计算结果确定是否进行絮凝剂的投加及投加量调整。

[0010] 在本公开的一个实施例中，所述根据所述实时跨膜压差与所述固定跨膜压差或所述可允许的反洗前跨膜压差最大值进行计算，根据计算结果确定进行是否絮凝剂的投加及
投加量调整，包括：

[0011] 所述实时跨膜压差大于所述可允许的反洗前跨膜压差最大值且持续预设第一时间段，则在所述第一时间段结束后，投加预设投加量的所述絮凝剂。

[0012] 在本公开的一个实施例中，所述根据所述实时跨膜压差与所述固定跨膜压差或所述可允许的反洗前跨膜压差最大值进行计算，根据计算结果确定是否进行絮凝剂的投加及
投加量调整，包括：

[0013] 获取所述实时跨膜压差和所述固定跨膜压差的第一跨膜压差值；

[0014] 获取所述实时跨膜压差对应的实时时刻，并获取所述实时时刻和所述目标时刻的时间差值；

[0015] 计算所述第一跨膜压差值和所述时间差值的第一比值，在所述第一比值大于等于预设第一比值阈值且持续预设第二时间段，则在所述第二时间段结束后，投加预设投加量
的所述絮凝剂。

[0016] 在本公开的一个实施例中，每化学加强反洗周期内预设的反洗次数为1，所述可允许的反洗前跨膜压差最大值为可允许的首次反洗前跨膜压差最大值；

[0017] 所述每化学加强反洗周期内预设的反洗次数大于1，根据可允许的首次反洗前跨膜压差最大值、可允许的最大次数反洗前跨膜压差最大值、当前反洗次数和最大反洗次数
计算可允许的当前次数反洗前跨膜压差最大值。

[0018] 在本公开的一个实施例中，所述每化学加强反洗周期内预设的反洗次数大于1，所述根据所述实时跨膜压差与所述固定跨膜压差或所述可允许的反洗前跨膜压差最大值进
行计算，根据计算结果确定是否进行絮凝剂的投加及投加量调整，包括：

[0019] 获取上一过滤周期的同时刻的历史实时跨膜压差和历史固定跨膜压差；

[0020] 获取所述实时跨膜压差和所述历史实时跨膜压差的第二跨膜压差值、以及获取所述固定跨膜压差和所述历史固定跨膜压差的第三跨膜压差值；

[0021] 计算所述第二跨膜压差值和所述第三跨膜压差值的第二比值，在所述第二比值大于等于预设第二比值阈值且持续预设第三时间段，则在所述第三时间段结束后，投加预设
投加量的所述絮凝剂。

[0022] 在本公开的一个实施例中，所述的微絮凝超滤精准加药控制方法，还包括：

[0023] 在投加预设投加量的所述絮凝剂且持续预设第四时间段内，当前时刻的实时跨膜压差大于所述可允许的反洗前跨膜压差最大值且持续预设第一时间段，则在所述第一时间
段结束后，则投加增量投加量的所述絮凝剂；其中，所述增量投加量大于所述预设投加量；
或，

[0024] 在投加预设投加量的所述絮凝剂且持续预设第四时间段内，当前时刻计算的第一比值大于等于预设第一比值阈值且持续预设第二时间段，则在所述第二时间段结束后，投
加所述增量投加量的絮凝剂；或，

[0025] 在投加预设投加量的所述絮凝剂且持续预设第四时间段内，当前时刻计算的第二比值大于等于预设第二比值阈值且持续预设第三时间段，则在所述第三时间段结束后，投
加所述增量投加量的絮凝剂。

[0026] 在本公开的一个实施例中，所述的微絮凝超滤精准加药控制方法，还包括：

[0027] 在投加增量投加量的所述絮凝剂且持续预设第五时间段内，当前时刻的实时跨膜压差大于所述可允许的反洗前跨膜压差最大值且持续预设第一时间段，则继续投加增量投
加量的所述絮凝剂且发送报警提示信息；或，

[0028] 在投加增量投加量的所述絮凝剂且持续预设第五时间段内，当前时刻计算的第一比值大于等于预设第一比值阈值且持续预设第二时间段，则继续投加增量投加量的所述絮
凝剂且发送报警提示信息；或，

[0029] 在投加增量投加量的所述絮凝剂且持续预设第五时间段内，当前时刻计算的第二比值大于等于预设第二比值阈值且持续预设第三时间段，则继续投加增量投加量的所述絮
凝剂且发送报警提示信息；

[0030] 其中，所述发送报警提示信息包括提示用户检查超滤系统运行状态或絮凝剂投加状态是否有故障信息。

[0031] 在本公开的一个实施例中，所述的微絮凝超滤精准加药控制方法，还包括：

[0032] 获取来水水温和来水浊度；

[0033] 根据所述来水水温或所述来水浊度调整所述絮凝剂的投加量。

[0034] 在本公开的一个实施例中，所述的微絮凝超滤精准加药控制方法，还包括：

[0035] 获取所述超滤系统的历史运行数据；

[0036] 将所述历史运行数据输入神经网络进行训练，获取训练值；

[0037] 根据所述超滤系统的运行过程建立对应的物理模型，并对所述物理模型进行求解，获取求解值；

[0038] 计算所述训练值和求解值的匹配度，调整所述神经网络的网络参数和所述物理模型的模型参数直到所述匹配度和预设匹配度阈值的误差在预设误差范围内；

[0039] 根据所述神经网络的网络参数和所述物理模型的模型参数确定微絮凝超滤精准加药控制参数，以及所述参数对应的权重。

[0040] 本公开提供了一种微絮凝超滤精准加药控制系统，包括：

[0041] 第一跨膜压差获取模块，用于超滤系统运行时，获取实时跨膜压差；

[0042] 第二跨膜压差获取模块，用于获取当前过滤周期中预设初始时期的目标时刻的固定跨膜压差、以及所述当前过滤周期对应的预设的可允许的反洗前跨膜压差最大值；

[0043] 计算处理模块，用于根据所述实时跨膜压差与所述固定跨膜压差或所述可允许的反洗前跨膜压差最大值进行计算，根据计算结果确定是否进行絮凝剂的投加及投加量调
整。

[0044] 本公开提供了一种超滤系统，包括前述所述的微絮凝超滤精准加药控制系统、供水系统、超滤膜组、产水系统、清洗系统、微絮凝加药系统、程控系统；

[0045] 所述供水系统，用于为超滤过滤运行提供所需的进水与压力；

[0046] 所述超滤膜组，用于将原水固液分离，截留污染物，产出清水；

[0047] 所述产水系统，用于为超滤系统产水提供存储或排水去向；

[0048] 所述清洗系统，用于为所述超滤系统提供维护性清洗和恢复性清洗，去除截留的污染物，恢复其过滤初始性能；

[0049] 所述微絮凝加药系统，用于为超滤过滤提供进水端在线絮凝剂的同步投加；

[0050] 所述微絮凝超滤精准加药控制系统，用于对所述絮凝剂的精准投加控制。

[0051] 所述程控系统，用于为所述超滤系统运行提供全自动控制连续运行，并同步监测、观察、反馈记录相应运行数据或状态及故障或报警。

[0052] 本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

[0053] 通过超滤系统运行时，获取实时跨膜压差；获取当前过滤周期中预设初始时期的目标时刻的固定跨膜压差、以及当前过滤周期对应的预设的可允许的反洗前跨膜压差最大
值；根据实时跨膜压差与固定跨膜压差或可允许的反洗前跨膜压差最大值进行计算，根据
计算结果确定是否进行絮凝剂的投加及投加量调整。由此，实现絮凝剂的精准投加，保证超
滤系统的稳定运行并节能降耗。

附图说明

[0054] 此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

[0055] 为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而
言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0056] 图1为本公开实施例所述一种微絮凝超滤精准加药控制方法的流程示意图；

[0057] 图2为本公开实施例所述一种训练仿真的示例图；

[0058] 图3为本公开实施例所述一种微絮凝超滤精准加药控制系统的结构示意图；

[0059] 图4为本公开实施例所述的超滤系统的结构示意图；

[0060] 图5为本公开实施例所述另一种微絮凝超滤精准加药控制系统的结构示意图。

具体实施方式

[0061] 为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可
以相互组合。

[0062] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施
例，而不是全部的实施例。

[0063] 在实际应用中，水处理智能加药系统有两类，一类是通过自动化程控系统实现，但受限于条件简单、不确定性、滞后性等因素，并非能达到稳定的效果。另一类是通过智能算
法实现进一步的智能调控，虽然效果较好，但仍不理想。且当前对于微絮凝加药系统并未有
可借鉴或合适的精准加药方法。

[0064] 因此，本公开提出一种微絮凝超滤精准加药控制方法，通过超滤系统运行时，获取实时跨膜压差；获取当前过滤周期中预设初始时期的目标时刻的固定跨膜压差、以及当前
过滤周期对应的可允许的反洗前跨膜压差最大值；根据实时跨膜压差与固定跨膜压差或可
允许的反洗前跨膜压差最大值进行计算，根据计算结果确定是否进行絮凝剂的投加及投加
量调整。由此，实现絮凝剂的精准投加，保证超滤系统的稳定运行并节能降耗。

[0065] 图1为本公开实施例所述一种微絮凝超滤精准加药控制方法的流程示意图。

[0066] 如图1所示，包括：

[0067] 步骤101，超滤系统运行时，获取实时跨膜压差。

[0068] 在本公开实施例中，实时跨膜压差指的是当前时刻，超滤系统运行中对应的跨膜压差；其中，跨膜压差被定义为驱动水透过膜所需的压力，为进水压力和产水压力的差值。
在水温较低、通量较高以及发生污染时，跨膜压差较高。

[0069] 步骤102，获取当前过滤周期中预设初始时期的目标时刻的固定跨膜压差、以及当前过滤周期对应的预设的可允许的反洗前跨膜压差最大值。

[0070] 步骤103，根据实时跨膜压差与固定跨膜压差或可允许的反洗前跨膜压差最大值进行计算，根据计算结果确定是否进行絮凝剂的投加及投加量调整。

[0071] 在本公开实施例中，超滤系统运行前，根据原水水质情况和预设工况自动输出絮凝剂比如PAC（Poly aluminum Chloride聚合氯化铝）的默认初始投加量，即预设投加量（以
絮凝剂中有效金属离子计）为c1~c2。其中，c1可为0.2mg/L，c2可为1.0mg/L。

[0072] 其中，原水水质情况包括原水类型、前序预处理工艺、进水水温、进水浊度范围；预设工况包含：运行膜通量，过滤时间，反洗时间，化学加强反洗间隔周期。

[0073] 在本公开实施例中，预设初始时期可以根据应用场景设置，比如为一个过滤周期时间为T，1/3*T为预设初始时期。

[0074] 在本公开实施例中，可以根据应用场景需要，选择预设初始时期任一时刻作为目标时刻，并获取目标时刻对应的跨膜压差为固定跨膜压差。

[0075] 在本公开实施例中，当前过滤周期对应的预设的可允许的反洗前跨膜压差最大值可以通过预设公式进行计算，具体地，假设每化学加强反洗周期内可允许的首次反洗前跨
膜压差最大值为P1，每化学加强反洗周期内过滤‑反洗次数为M次，可允许的第M次的反洗前
跨膜压差最大值为PM，那么可允许的第N次（1≤N≤M）的反洗前跨膜压差最大值为：在N=1
时，PN= P1；在1＜N≤M时， 。

[0076] 其中，P1、 PM的值根据实际情况设定，膜元件运行累计时间不足3个月且工况较好时为P1‑1与 PM‑1；膜元件运行累计时间超过3个月且工况较好时，为P1‑2与 PM‑2，膜元件运行
累计时间超过3个月且工况较差时为P1‑3与 PM‑3。可优选的，P1‑1与 PM‑1、 P1‑2与 PM‑2、 P1‑3与 
PM‑3可分别为0.20与0.30bar、0.25与0.35bar、0.30与0.40bar。

[0077] 可以理解的是，运行工况的好坏，是由预设工况综合判定。当运行膜通量、过滤时间、反洗时间、化学加强反洗间隔均为最优数值时方为较好工况，其余情况下均为较差工
况。

[0078] 在本公开实施例中，根据实时跨膜压差与固定跨膜压差或可允许的反洗前跨膜压差最大值进行计算，根据计算结果确定是否进行絮凝剂的投加及投加量调整的方式有很多
种，举例说明如下。

[0079] 第一种示例，实时跨膜压差大于可允许的反洗前跨膜压差最大值且持续预设第一时间段，则在第一时间段结束后，投加预设投加量的絮凝剂。

[0080] 第二种示例，获取实时跨膜压差和固定跨膜压差的第一跨膜压差值，获取实时跨膜压差对应的实时时刻，并获取实时时刻和目标时刻的时间差值，计算第一跨膜压差值和
时间差值的第一比值，在第一比值大于等于预设第一比值阈值且持续预设第二时间段，则
在第二时间段结束后，投加预设投加量的絮凝剂。

[0081] 第三种示例，当前每化学加强反洗周期内预设的反洗次数大于1。获取上一过滤周期的同时刻的历史实时跨膜压差和历史固定跨膜压差，获取实时跨膜压差和历史实时跨膜
压差的第二跨膜压差值、以及获取固定跨膜压差和历史固定跨膜压差的第三跨膜压差值，
计算第二跨膜压差值和第三跨膜压差值的第二比值，在第二比值大于等于预设第二比值阈
值且持续预设第三时间段，则在第三时间段结束后，投加预设投加量的絮凝剂。

[0082] 综上所述，本公开微絮凝超滤精准加药控制方法，通过超滤系统运行时，获取实时跨膜压差；获取当前过滤周期中预设初始时期的目标时刻的固定跨膜压差、以及当前过滤
周期对应的预设的可允许的反洗前跨膜压差最大值；根据实时跨膜压差与固定跨膜压差或
可允许的反洗前跨膜压差最大值进行计算，根据计算结果确定是否进行絮凝剂的投加及投
加量调整。由此，实现絮凝剂的精准投加，保证超滤系统的稳定运行并节能降耗。

[0083] 在本公开一个可能实现方式中，实时跨膜压差大于可允许的反洗前跨膜压差最大值且持续预设第一时间段，则在第一时间段结束后，投加预设投加量的絮凝剂；或，获取实
时跨膜压差和固定跨膜压差的第一跨膜压差值，获取实时跨膜压差对应的实时时刻，并获
取实时时刻和目标时刻的时间差值，计算第一跨膜压差值和时间差值的第一比值，在第一
比值大于等于预设第一比值阈值且持续预设第二时间段，则在第二时间段结束后，投加预
设投加量的絮凝剂。其中，预设第一比值阈值根据应用场景需要选择设置。

[0084] 在本公开实施例中，每化学加强反洗周期内预设的反洗次数为1，可允许的反洗前跨膜压差最大值为首次反洗前跨膜压差最大值。

[0085] 具体地，超滤系统运行时，首次过滤初始前期默认不投加絮凝剂，此时间内只进行跨膜压差的监测和记录，当过滤时间进行到过滤中期，开始通过跨膜压差的变化判断超滤
运行状态，并调整絮凝剂投加状态，具体为：

[0086] 如出现（1）实时跨膜压差P实1＞可允许的首次反洗前跨膜压差最大值P1连续累计一段时间T（1 预设第一时间段），或出现（2）实时跨膜压差P实1与此过滤周期初始前期内某一时
刻跨膜压差P固1的线性公式斜率（第一比值） （第一比值阈值）连续累
计一段时间T（2 预设第二时间段），则从T1或T2末端结束时刻开始进行絮凝剂的连续累计计
时T（4 预设第四时间段），倒计时投加直至T（4 预设第四时间段）倒计时结束。

[0087] 在本公开一个可能实现方式中，在投加预设投加量的絮凝剂且持续预设第四时间段内，当前时刻的实时跨膜压差大于可允许的反洗前跨膜压差最大值且持续预设第一时间
段，则在第一时间段结束后，则投加增量投加量的絮凝剂；其中，增量投加量可以理解为原
初始投加量加上所需增加的投加量，或，在投加预设投加量的絮凝剂且持续预设第四时间
段内，当前时刻计算的第一比值大于等于预设第一比值阈值且持续预设第二时间段，则在
第二时间段结束后，投加增量投加量的絮凝剂。

[0088] 在本公开一个可能实现方式中，在投加增量投加量的絮凝剂且持续预设第五时间段内，当前时刻的实时跨膜压差大于可允许的反洗前跨膜压差最大值且持续预设第一时间
段，则继续投加增量投加量的絮凝剂且发送报警提示信息；或，在投加增量投加量的絮凝剂
且持续预设第五时间段内，当前时刻计算的第一比值大于等于预设第一比值阈值且持续预
设第二时间段，则继续投加增量投加量的絮凝剂且发送报警提示信息；其中，发送报警提示
信息包括提示用户检查超滤系统运行状态或絮凝剂投加状态是否有故障信息。

[0089] 具体地，如在出现（1）或（2）后进行絮凝剂投加连续T（4 预设第四时间段）时间内的同时仍出现（1）或（2）其中一种情况，则从（1）或（2）情况T1或T2末端结束时计时开始，保持
PAC投加并增加投加量0.05ppm进行连续T（5 预设第五时间段）时间的投加，如此投加阶段仍
出现（1）或（2）其中一种情况，则系统此后不再根据（1）或（2）判定调整絮凝剂投加状态且继
续保持絮凝剂投加但不再增加投加量直至此过滤周期结束直至反洗，同时发送报警提示信
息，其中，发送报警提示信息包括提示用户检查超滤系统运行状态或絮凝剂投加状态是否
有故障信息。

[0090] 需要说明的是，其他情况下，絮凝剂均不投加；此后，超滤系统首次过滤剩余时间运行过程中，重复进行以上监测记录判断运行直至首次过滤结束至首次反洗。

[0091] 在本公开一个可能实现方式中，每化学加强反洗周期内预设的反洗次数大于1，实时跨膜压差大于可允许的反洗前跨膜压差最大值且持续预设第一时间段，则在第一时间段
结束后，投加预设投加量的絮凝剂；或，获取实时跨膜压差和固定跨膜压差的第一跨膜压差
值，获取实时跨膜压差对应的实时时刻，并获取实时时刻和目标时刻的时间差值，计算第一
跨膜压差值和时间差值的第一比值，在第一比值大于等于预设第一比值阈值且持续预设第
二时间段，则在第二时间段结束后，投加预设投加量的絮凝剂；或，获取上一过滤周期同一
时刻的历史实时跨膜压差和历史固定跨膜压差，获取实时跨膜压差和历史实时跨膜压差的
第二跨膜压差值、以及获取固定跨膜压差和历史固定跨膜压差的第三跨膜压差值，计算第
二跨膜压差值和第三跨膜压差值的第二比值，在第二比值大于等于预设第二比值阈值且持
续预设第三时间段，则在第三时间段结束后，投加预设投加量的絮凝剂；其中，预设第二比
值阈值根据应用场景需要选择设置。

[0092] 具体地，第N次时（1＜N≤M），上述过程一样，但第N次过滤时，为P实N与PN的数值大小的比较，且当时间进行到过滤中期，开始通过跨膜压差的变化判断超滤运行状态，具体为：

[0093] 如出现（1）实时跨膜压差P实N＞第N次的可允许的反洗前跨膜压差最大值PN连续累计一段时间T（1 预设第一时间段），或出现（2）实时跨膜压差P实N与此过滤周期初始前期内某
一时刻跨膜压差P固N的线性公式斜率（第一比值） （第一比值阈值）连
续累计一段时间T（2 预设第二时间段），或出现（3）（第二比值）
（第二比值阈值）连续累计一段时间T（3 预设第三时间段），则从T1或T2或T3末端结束时刻开
始进行絮凝剂的连续累计计时T（4 预设第四时间段），倒计时投加直至T（4 预设第四时间段）
倒计时结束。

[0094] 在本公开的一个可能实现方式中，在投加预设投加量的絮凝剂且持续预设第四时间段内，当前时刻的实时跨膜压差大于可允许的反洗前跨膜压差最大值且持续预设第一时
间段，则在第一时间段结束后，则投加增量投加量的絮凝剂；其中，增量投加量大于预设投
加量，或，在投加预设投加量的絮凝剂且持续预设第四时间段内，当前时刻计算的第一比值
大于等于预设第一比值阈值且持续预设第二时间段，则在第二时间段结束后，投加增量投
加量的絮凝剂，或，在投加预设投加量的絮凝剂且持续预设第四时间段内，当前时刻计算的
第二比值大于等于预设第二比值阈值且持续预设第三时间段，则在第三时间段结束后，投
加增量投加量的絮凝剂。

[0095] 在本公开的一个可能实现方式中，在投加增量投加量的絮凝剂且持续预设第五时间段内，当前时刻的实时跨膜压差大于可允许的反洗前跨膜压差最大值且持续预设第一时
间段，则继续投加增量投加量的所述絮凝剂且发送报警提示信息；或，在投加增量投加量的
絮凝剂且持续预设第五时间段内，当前时刻计算的第一比值大于等于预设第一比值阈值且
持续预设第二时间段，则继续投加增量投加量的絮凝剂且发送报警提示信息；或，在投加增
量投加量的絮凝剂且持续预设第五时间段内，当前时刻计算的第二比值大于等于预设第二
比值阈值且持续预设第三时间段，则继续投加增量投加量的絮凝剂且发送报警提示信息。

[0096] 具体地，以上情况，如在出现（1）或（2）或（3）后进行絮凝剂投加连续T（4 预设第四时间段）时间内的同时仍出现（1）或（2）或（3）其中一种情况，则从（1）或（2）或（3）情况T1或T2
或T3末端结束时计时开始，保持PAC投加并增加投加量0.05ppm进行连续T（5 预设第五时间
段）时间的投加，如此投加阶段仍出现（1）或（2）或（3）其中一种情况，则系统此后不再根据
（1）或（2）或（3）判定调整PAC投加状态且继续保持絮凝剂投加但不再增加投加量直至此过
滤周期结束直至反洗，同时报警提示运行人员检查超滤系统运行状态或絮凝剂投加状态是
否有故障。

[0097] 需要说明的是，其他情况下，絮凝剂均不投加；此后，超滤系统过滤剩余时间运行过程中，重复进行以上监测记录判断运行直至此次过滤结束至本次反洗。

[0098] 在本公开的一个可能实现方式中，获取来水水温和来水浊度；根据来水水温或来水浊度调整絮凝剂的投加量。

[0099] 具体地，在超滤运行过程中，根据来水水温与来水浊度进行投加量的补充性调整。其调整为：根据来水水温或浊度的变化，设定阶段调整值，每当来水水温或浊度形成阶段变
化，则相应的进行药剂投加量的补充调整。

[0100] 更具体地，来水水温分为低温、中温与高温，浊度设为低浊、中浊、高浊，每当来水水温或浊度阶段变化，则每一相邻变化，则进行0.025ppm的投加量调整。如水温由低温走向
中温，则减少0.025ppm；如浊度由低浊走向中浊，则增加0.025ppm。

[0101] 在本公开的一个可能实现方式中，获取超滤系统的历史运行数据，将历史运行数据输入神经网络进行训练，获取训练值，根据超滤系统的运行过程建立对应的物理模型，并
对物理模型进行求解，获取求解值，计算训练值和求解值的匹配度，调整神经网络的网络参
数和物理模型的模型参数直到匹配度和预设匹配度阈值的误差在预设误差范围内，根据神
经网络的网络参数和物理模型的模型参数确定微絮凝超滤精准加药控制参数，以及参数对
应的权重。

[0102] 具体地，深度学习机器模型根据已有实际微絮凝超滤投加工程数据库进行学习训练，计算得出影响微絮凝超滤的关键因素及相应参数，同时，根据已得出的关键因素及相应
参数进行仿真模拟测试得出模拟结果与实际数据相匹配，如误差在5%以内，则认为深度学
习结果良好，可以采用。如误差在5%以外，则进行人为调整修正，直至误差在5%以内。

[0103] 具体地，在进行深度学习训练时，已有工程数据库包含多种来水水量水质情况与多种工况；以及在进行深度学习训练时，已有工程数据库中的水质情况包含前端工艺、来水
水温、浊度，工况包含运行膜通量，过滤时间，反洗时间，化学加强反洗间隔周期。

[0104] 具体地，在进行仿真模拟测试时，可以进行单一变量或多变量的调整测试；以及在进行仿真模拟测试时，可以进行单一变量或多变量的阶梯性调整测试；另外，在进行仿真模
拟测试时，可以进行单一变量或多变量的平行性调整测试。

[0105] 通过以上学习训练并模拟测试修正，得出结合原有微絮凝超滤数据库影响微絮凝超滤效果的关键因素及相应参数，形成根据原水水质情况与运行工况的智能精准微絮凝加
药控制方式及方法，同时基于以上，构建出适合的微絮凝加药精准控制模型，由此，实现微
絮凝药剂的精准投加，保证超滤系统的稳定运行并节能降耗。

[0106] 作为一种场景举例，如图2所示，深度学习采用神经网络算法，基于工程经验历史数据库，对于机器进行学习训练，具体为：对于历史数据库进行整理，以便符合深度学习数
据要求；设计训练所需的网络结构，确定层数和每层隐藏的节点与激活函数，以及输出层的
激活函数和损失函数；权重初始化，对于权重参数w在训练之前进行初始化赋值，从而决定
网络的训练起点；网络训练，通过迭代训练，更新权重，实现均方误差达到最小化，从而实现
神经网络的自学习效果。

[0107] 其中，确定神经网络为两层，隐藏层的输出函数是Relu（Rectified Linear Unit，线性整流函数），输出层的激活函数是线性liner，隐藏层的节点是2000，损失函数是MSE（均
方误差），选用He initialization （He 初始化）方式进行初始化。

[0108] 再者，如图2所示，仿真模拟测试选用CFD计算流体力学平台，构建模拟仿真系统，其具体过程为：

[0109] 首先，根据超滤运行过程，确定其符合的流态，建立其物理模型；然后，确定数值算法并求解。其中，超滤运行时的流态为湍流，过滤时为多孔介质流模型，选用COMSOL 
Multiphysics有限元模拟软件，引入移动网格算法，确定边界条件，然后求解。最后，结合深
度学习训练与仿真模拟测试各自的解，进行关联匹配，如匹配度在5%以内，则输出训练值，
如5%以外，则继续迭代循环训练，直至满足5%以内。从而实现深度学习训练与仿真模拟测试
的良好匹配与闭环输出。

[0110] 与上述图1至图2实施例提供的微絮凝超滤精准加药控制方法相对应，本公开还提供一种微絮凝超滤精准加药控制系统，由于本公开实施例提供的微絮凝超滤精准加药控制
系统与上述图1至图2实施例提供的微絮凝超滤精准加药控制方法相对应，因此在微絮凝超
滤精准加药控制方法的实施方式也适用于本公开实施例提供的微絮凝超滤精准加药控制
系统，在本公开实施例中不再详细描述。

[0111] 图3为本公开实施例所述的微絮凝超滤精准加药控制系统的结构示意图。

[0112] 如图3所示，该微絮凝超滤精准加药控制系统300，包括：第一跨膜压差获取模块301、第二跨膜压差获取模块302和计算处理模块303。

[0113] 其中，第一跨膜压差获取模块301，用于超滤系统运行时，获取实时跨膜压差。

[0114] 第二跨膜压差获取模块302，用于获取当前过滤周期中预设初始时期的目标时刻的固定跨膜压差、以及当前过滤周期对应的预设的可允许的反洗前跨膜压差最大值。

[0115] 计算处理模块303，用于根据实时跨膜压差与固定跨膜压差或可允许的反洗前跨膜压差最大值进行计算，根据计算结果确定是否进行絮凝剂的投加及投加量调整。

[0116] 在本公开的一个实施例中，计算处理模块303，具体用于实时跨膜压差大于可允许的反洗前跨膜压差最大且持续预设第一时间段，则在第一时间段结束后，投加预设投加量
的絮凝剂。

[0117] 在本公开的一个实施例中，计算处理模块303，具体用于获取实时跨膜压差和固定跨膜压差的第一跨膜压差值；获取实时跨膜压差对应的实时时刻，并获取实时时刻和目标
时刻的时间差值；计算第一跨膜压差值和时间差值的第一比值，在第一比值大于等于预设
第一比值阈值且持续预设第二时间段，则在第二时间段结束后，投加预设投加量的絮凝剂。

[0118] 在本公开的一个实施例中，每化学加强反洗周期内预设的反洗次数为1，可允许的反洗前跨膜压差最大值为可允许的首次反洗前跨膜压差最大值；每化学加强反洗周期内预
设的反洗次数大于1，根据可允许的首次反洗前跨膜压差最大值、可允许的最大次数反洗前
跨膜压差最大值、当前反洗次数和最大反洗次数计算可允许的当前次数反洗前跨膜压差最
大值。

[0119] 在本公开的一个实施例中，每化学加强反洗周期内预设的反洗次数大于1，计算处理模块303，具体用于获取上一过滤周期的同时刻的历史实时跨膜压差和历史固定跨膜压
差；获取实时跨膜压差和历史实时跨膜压差的第二跨膜压差值、以及获取固定跨膜压差和
历史固定跨膜压差的第三跨膜压差值；计算第二跨膜压差值和第三跨膜压差值的第二比
值，在第二比值大于等于预设第二比值阈值且持续预设第三时间段，则在第三时间段结束
后，投加预设投加量的絮凝剂。

[0120] 在本公开的一个实施例中，所述系统还包括：投加模块，用于在投加预设投加量的絮凝剂且持续预设第四时间段内，当前时刻的实时跨膜压差大于可允许的反洗前跨膜压差
最大值且持续预设第一时间段，则在第一时间段结束后，则投加增量投加量的絮凝剂；其
中，增量投加量大于预设投加量；或，在投加预设投加量的絮凝剂且持续预设第四时间段
内，当前时刻计算的第一比值大于等于预设第一比值阈值且持续预设第二时间段，则在第
二时间段结束后，投加增量投加量的絮凝剂；或，在投加预设投加量的絮凝剂且持续预设第
四时间段内，当前时刻计算的第二比值大于等于预设第二比值阈值且持续预设第三时间
段，则在第三时间段结束后，投加增量投加量的絮凝剂。

[0121] 在本公开的一个实施例中，所述系统还包括：提示模块，用于在投加增量投加量的絮凝剂且持续预设第五时间段内，当前时刻的实时跨膜压差大于可允许的反洗前跨膜压差
最大值且持续预设第一时间段，则继续投加增量投加量的絮凝剂且发送报警提示信息；或，
在投加增量投加量的絮凝剂且持续预设第五时间段内，当前时刻计算的第一比值大于等于
预设第一比值阈值且持续预设第二时间段，则继续投加增量投加量的絮凝剂且发送报警提
示信息；或，在投加增量投加量的絮凝剂且持续预设第五时间段内，当前时刻计算的第二比
值大于等于预设第二比值阈值且持续预设第三时间段，则继续投加增量投加量的絮凝剂且
发送报警提示信息；其中，发送报警提示信息包括提示用户检查超滤系统运行状态或絮凝
剂投加状态是否有故障信息。

[0122] 在本公开的一个实施例中，所述系统还包括：调整模块，用于获取来水水温和来水浊度；根据来水水温或来水浊度调整絮凝剂的投加量。

[0123] 在本公开的一个实施例中，所述系统还包括：训练仿真模块，用于获取超滤系统的历史运行数据；将历史运行数据输入神经网络进行训练，获取训练值；根据超滤系统的运行
过程建立对应的物理模型，并对物理模型进行求解，获取求解值；计算训练值和求解值的匹
配度，调整神经网络的网络参数和物理模型的模型参数直到匹配度和预设匹配度阈值的误
差在预设误差范围内；根据神经网络的网络参数和物理模型的模型参数确定微絮凝超滤精
准加药控制参数，以及参数对应的权重。

[0124] 综上所述，本公开微絮凝超滤精准加药控制系统，通过超滤系统运行时，获取实时跨膜压差；获取当前过滤周期中预设初始时期的目标时刻的固定跨膜压差、以及当前过滤
周期对应的预设的可允许的反洗前跨膜压差最大值；根据实时跨膜压差与固定跨膜压差或
可允许的反洗前跨膜压差最大值进行计算，根据计算结果确定是否进行絮凝剂的投加及投
加量调整。由此，实现絮凝剂的精准投加，保证超滤系统的稳定运行并节能降耗。

[0125] 本公开还提出一种超滤系统，如图4所示，超滤系统包括供水系统100、超滤膜组200、前述实施例所述的微絮凝超滤精准加药控制系统300、产水系统400、清洗系统500、微
絮凝加药系统600、程控系统700。

[0126] 其中，供水系统100，用于为超滤过滤运行提供所需的进水与压力。

[0127] 超滤膜组200，用于将原水固液分离，截留污染物，产出清水。

[0128] 产水系统400，用于为超滤系统产水提供存储或排水去向。

[0129] 清洗系统500，用于为所述超滤系统提供维护性清洗和恢复性清洗，去除截留的污染物，恢复其过滤初始性能。

[0130] 微絮凝加药系统600，用于为超滤过滤提供进水端在线絮凝剂的同步投加。

[0131] 微絮凝超滤精准加药控制系统300，用于对絮凝剂的精准投加控制。

[0132] 程控系统700，用于为所述超滤系统运行提供全自动控制连续运行，并同步监测、观察、反馈记录相应运行数据或状态及故障或报警。

[0133] 作为一种场景举例，如图5所示，用于精准控制加药的超滤系统，是在常规微絮凝超滤系统加药的基础上外挂或嵌接微絮凝超滤精准加药控制系统。常规微絮凝超滤系统包
含：供水系统、超滤膜组、产水系统、清洗系统、微絮凝加药系统、程控系统。

[0134] 其中，供水系统为超滤过滤运行提供所需的进水与压力；超滤膜组为超滤系统的核心，将原水固液分离，截留污染物，产出清水；产水系统为超滤系统产水提供存储或排水
去向；清洗系统为超滤系统提供维护性清洗和恢复性清洗，去除截留的污染物，恢复其过滤
初始性能；微絮凝加药系统为超滤过滤提供进水端在线絮凝剂的同步投加；程控系统为超
滤系统运行提供全自动控制连续运行，并同步监测、观察、反馈记录相应运行数据或状态及
故障或报警。

[0135] 由此，基于机器深度学习并同时进行仿真模拟测试修正。在得出影响微絮凝超滤的关键因素及相应参数的同时，构建出一种便于实现且可以保证超滤系统稳定运行的微絮
凝精准加药控制方式及方法。相比于原有的加药系统，控制更为精准稳定，从而减少药剂消
耗，实现节能降耗。

[0136] 需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之
间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在
涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些
要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设
备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除
在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

[0137] 以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的
一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开
将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一
致的最宽的范围。