專利名稱：一種海水淡化系統(tǒng)中過(guò)濾預(yù)處理最佳清洗周期確定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于信息技術(shù)領(lǐng)域，涉及到工業(yè)過(guò)程優(yōu)化與控制等自動(dòng)化技術(shù)，尤其涉及一種海水淡化系統(tǒng)中過(guò)濾預(yù)處理最佳清洗周期確定方法。
背景技術(shù)：
過(guò)濾是確保反滲透海水淡化裝置可靠運(yùn)行必不可少的一個(gè)前期環(huán)節(jié)，作用是防止膠體物質(zhì)及懸浮固體、有機(jī)物、微生物對(duì)反滲透膜的污堵。機(jī)械過(guò)濾器也稱為壓力過(guò)濾器，是指過(guò)濾器在一定的壓力下進(jìn)行過(guò)濾。水中含有的懸浮物、凝聚的片狀物、泥沙、鐵質(zhì)、錳、以及用沉淀方法所不能去除的粘結(jié)膠質(zhì)顆粒等，可通過(guò)壓力濾器內(nèi)所裝的濾層，使水達(dá)到透明。通常采用水泵將待處理水輸入過(guò)濾器，過(guò)濾后，借助剩余的壓力將過(guò)濾水送到其后的用水裝置。過(guò)濾器廣泛應(yīng)用在水處理工藝中，主要用于水處理除濁、軟化水、電滲析、反滲透的前級(jí)預(yù)處理，也可用于地表水、地下水的除泥沙等。隨著過(guò)濾的進(jìn)行，雜質(zhì)在濾層內(nèi)逐漸增加，濾層孔隙率降低，使得過(guò)濾能力下降，出力減少，不得不增加濾層兩端的壓降以達(dá)到一定的流速，從而使得過(guò)濾單位體積水的電能耗增加。因此在過(guò)濾達(dá)到一定時(shí)間后，就需要清洗機(jī)械過(guò)濾器，使得濾層孔隙率達(dá)到初始值，或者接近初始值。以往工業(yè)上都是單純采用人工經(jīng)驗(yàn)選擇過(guò)濾器的清洗周期，依靠操作人員的經(jīng)驗(yàn)，這往往存在很大的不確定性和性能冗余。即沒有最大限度的利用過(guò)濾器的性能參數(shù)，也沒有達(dá)到降低過(guò)濾器運(yùn)行成本的目的。為此本發(fā)明根據(jù)流體動(dòng)力學(xué)模型，在建立清洗費(fèi)用目標(biāo)函數(shù)的基礎(chǔ)上，提出了一種確定最佳清洗周期的策略，實(shí)現(xiàn)操作運(yùn)行費(fèi)用最低的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，根據(jù)流體動(dòng)力學(xué)模型，在建立清洗費(fèi)用目標(biāo)函數(shù)的基礎(chǔ)上，提出了一種海水淡化系統(tǒng)中過(guò)濾預(yù)處理最佳清洗周期確定方法，實(shí)現(xiàn)操作運(yùn)行費(fèi)用最低的目標(biāo)。在恒壓操作下，建立過(guò)濾運(yùn)行的優(yōu)化命題，包括流體動(dòng)力學(xué)約束模型和設(shè)備約束，以及總的運(yùn)行費(fèi)用目標(biāo)函數(shù)。然后采用SQP算法進(jìn)行優(yōu)化求解，得到最佳清洗周期以及此時(shí)的費(fèi)用。本發(fā)明首先建立壓力過(guò)濾的流體動(dòng)力學(xué)約束模型，建立濾餅孔隙率與過(guò)濾流量之間的關(guān)系，以及隨著時(shí)間的變化，過(guò)濾器的濾層體積比、沉淀量、濾出液濃度以及過(guò)濾系數(shù)的變化情況。然后建立過(guò)濾運(yùn)行過(guò)程的費(fèi)用目標(biāo)函數(shù)，費(fèi)用目標(biāo)函數(shù)包括在過(guò)濾過(guò)程中所損耗的電能耗以及過(guò)濾裝置清洗過(guò)程中，所消耗的基本費(fèi)用(包括人工費(fèi)、沖洗泵電耗、沖洗耗水量、濾料費(fèi))。在此基礎(chǔ)上，采用SQP算法求解最佳以上優(yōu)化命題，獲得最佳操作周期值。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下
步驟(I).恒壓情況下建立濾餅孔隙率與過(guò)濾流量之間的關(guān)系模型。通過(guò)對(duì)過(guò)濾理論的研究，得到過(guò)濾流速、濾層壓降、濾餅孔隙率之間的關(guān)系式
權(quán)利要求
1.一種海水淡化系統(tǒng)中過(guò)濾預(yù)處理最佳清洗周期確定方法，其特征在于該方法包括以下步驟: 步驟(I).恒壓情況下建立濾餅孔隙率與過(guò)濾流量之間的關(guān)系模型； 通過(guò)對(duì)過(guò)濾理論的研究，得到過(guò)濾流速、濾層壓降、濾餅孔隙率之間的關(guān)系式:
全文摘要
本發(fā)明公開了一種海水淡化系統(tǒng)中過(guò)濾預(yù)處理最佳清洗周期確定方法。本發(fā)明首先建立機(jī)械過(guò)濾的流體動(dòng)力學(xué)約束模型，建立濾餅孔隙率與濾餅流量之間的關(guān)系，以及隨著時(shí)間的變化，過(guò)濾器的濾層體積比、沉淀量、濾出液濃度以及過(guò)濾系數(shù)的變化情況。然后建立機(jī)械過(guò)濾運(yùn)行過(guò)程的費(fèi)用目標(biāo)函數(shù)，目標(biāo)函數(shù)包括機(jī)械過(guò)濾在過(guò)濾過(guò)程中所損耗的電能耗以及機(jī)械過(guò)濾裝置清洗過(guò)程中所消耗的基本費(fèi)用，采用SQP算法求解最佳以上優(yōu)化命題，獲得最佳操作周期值。本發(fā)明可以快速的得到機(jī)械過(guò)濾器的最佳清洗周期，用以代替原先人工經(jīng)驗(yàn)得出的清洗周期。不僅計(jì)算方便、可靠，而且降低生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)G06F19/00GK103077319SQ201310018120
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2013年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月18日
發(fā)明者王劍, 姜周曙, 江愛朋, 黃國(guó)輝 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)