一种基于PID算法的废水强效蒸发系统

技术领域

本发明涉及环保技术领域，特别是涉及一种基于PID算法的废水强效蒸发系统。

背景技术

在国内化工及环境工程领域中，水处理系统最终排放的少量浓盐水通常采用常规蒸发池蒸发，当排放量小于蒸发量时，可以保障蒸发池的安全稳定运行。但是常规蒸发池仅依靠自然条件，由于工程所在地理位置不同，季节变化引起温度、风速、湿度不同，使得常规蒸发池冬季蒸发量骤减。

针对提高蒸发池蒸发量这一诉求，现阶段主要的研究方向是增设雾化设备和增加蒸发比表面积。但是由于蒸发池内废水水质不稳定，成份复杂，溶解性总固体含量高，雾化设备在压力变化过程中，杂质离子过饱和析出引起堵塞。增加蒸发比表面积的方法需要悬挂吸水介质，冬季依然存在蒸发量骤减的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于PID算法的废水强效蒸发系统，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案。

一种基于PID算法的废水强效蒸发系统，包括：蒸发池、升温组件、通风组件和PID测算组件；所述蒸发池用于储存待处理废液；所述升温组件设置在所述蒸发池上以形成温室；所述PID测算组件包括检测模块、测算模块和执行模块；所述检测模块用于实时检测蒸发池工况参数和通风组件运行状态；所述蒸发池工况参数包括池内水温、池体上方空气湿度和池表面风速；所述测算模块用于根据蒸发池工况参数计算实时蒸发量和预设蒸发量；所述预设蒸发量为假设池表面风速调整后得到的蒸发量；所述执行模块用于根据实时蒸发量、预设蒸发量和通风组件运行状态，确定通风组件执行命令；所述通风组件执行命令包括通风组件开启指令、通风组件关闭指令和通风组件状态保持指令；所述通风组件用于根据通风组件执行命令，控制通风组件的状态为开启、关闭或者保持现状。

可选地，实时蒸发量的计算公式为：H1＝52(P

可选地，预设蒸发量的计算公式为：

可选地，所述执行模块，用于：当预设蒸发量大于实时蒸发量且通风组件运行状态为开启状态时，确定通风组件执行命令为通风组件关闭指令；当预设蒸发量大于实时蒸发量且通风组件运行状态为关闭状态时，确定通风组件执行命令为通风组件开启指令；当预设蒸发量小于或者等于实时蒸发量且通风组件运行状态为开启状态时，确定通风组件执行命令为通风组件状态保持指令；当预设蒸发量小于或者等于实时蒸发量且通风组件运行状态为关闭状态时，确定通风组件执行命令为通风组件状态保持指令。

可选地，所述升温组件通过透明材料在所述蒸发池上方形成温室，以提高蒸发池内废水水温。

可选地，所述升温组件由复合膜支架和复合膜组成；所述复合膜支架置于蒸发池上方，所述复合膜支架用于支撑和固定复合膜；所述复合膜铺设在复合膜支架上，阳光透过复合膜，在蒸发池表面形成温室，从而提高蒸发池水面温度。

可选地，所述复合膜为聚氯乙烯无滴膜或醋酸乙烯膜。

可选地，所述通风组件至少包括变频轴流风机；所述变频轴流风机设置在蒸发池的顶部的两端。

可选地，所述蒸发池由防渗土建构筑物组成。

可选地，所述蒸发池的长宽比大于或者等于5：1。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果。

本发明依托自然光照和薄膜空间产生的温室效应，通过控制风速强化蒸发。单纯的温室效应可以实现水温的提高，但是由于水体表面湿度的增大，造成水蒸气分压降低，不利于水体蒸发。本发明通过试验获得了温度和湿度随表面风速变化规律，通过向PID测算组件赋值计算，实现强效蒸发的目的。本发明具有操作简单，经济可行，且国内外未见采用本发明进行的地下水修复案例。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。

图1为本发明实施例提供的一种基于PID算法的废水强效蒸发系统的控制流程图。

图2为本发明实施例提供的蒸发池立面图。

图3为本发明实施例提供的A-A剖面示意图。

图4为本发明实施例提供的B向立面示意图。

附图标记：1.蒸发池；2.变频轴流风机；3.复合膜；4.复合膜支架；5.导水槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是在经济可行的前提下，最大限度的提高常规蒸发池的蒸发量。本发明通过实时检测蒸发池内工况参数，利用PID算法控制通风组件，以保证蒸发池最大瞬时蒸发量。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本实施例提供了一种基于PID算法的废水强效蒸发系统，主要用于常规地表常规蒸发池改造，通过本实施例可以大大提高蒸发速率，提高蒸发池使用效率。

如图2、图3和图4所示，本实施例提供了一种基于PID算法的废水强效蒸发系统，包括蒸发池1、升温组件、通风组件和PID测算组件。所述蒸发池1用于储存待处理废液；所述升温组件设置在所述蒸发池上以形成温室；所述PID测算组件包括检测模块、测算模块和执行模块。

所述检测模块用于实时检测蒸发池工况参数和通风组件运行状态；所述蒸发池工况参数包括池内水温、池体上方空气湿度和池表面风速；所述测算模块用于根据蒸发池工况参数计算实时蒸发量和预设蒸发量；所述预设蒸发量为假设池表面风速调整后得到的蒸发量；所述执行模块用于根据实时蒸发量、预设蒸发量和通风组件运行状态，确定通风组件执行命令；所述通风组件执行命令包括通风组件开启指令、通风组件关闭指令和通风组件状态保持指令；所述通风组件用于根据通风组件执行命令，控制通风组件的状态为开启、关闭或者保持现状，从而调节蒸发池表面风速。

本实施例利用升温组件提高了蒸发池水温，同时通过PID测算组件和通风组件，联合降低池体上方空气湿度，从而提高蒸发池实时蒸发量，实现强效蒸发的作用。

在本实施例中，实时蒸发量的计算公式为：H1＝52(P

其中，H1为池表面实时蒸发量，单位为L/d·m

预设蒸发量的计算公式为：

其中，H2为池表面实时蒸发量，单位为L/d·m

所述执行模块，如图1所示，用于执行以下操作。

当预设蒸发量大于实时蒸发量且通风组件运行状态为开启状态时，确定通风组件执行命令为通风组件关闭指令。

当预设蒸发量大于实时蒸发量且通风组件运行状态为关闭状态时，确定通风组件执行命令为通风组件开启指令。

当预设蒸发量小于或者等于实时蒸发量且通风组件运行状态为开启状态时，确定通风组件执行命令为通风组件状态保持指令。

当预设蒸发量小于或者等于实时蒸发量且通风组件运行状态为关闭状态时，确定通风组件执行命令为通风组件状态保持指令。

在本实施例中，所述升温组件通过透明材料在所述蒸发池1上方形成温室，两侧设置排水导流槽5，以提高蒸发池内废水水温。

进一步地，所述升温组件由复合膜支架4和复合膜3组成，所述复合膜支架4置于蒸发池1上方，所述复合膜支架4用于支撑和固定复合膜3。所述复合膜3铺设在复合膜支架4上，阳光透过复合膜3，在蒸发池1表面形成温室，从而提高蒸发池水面温度。其中，所述复合膜3为聚氯乙烯无滴膜(PVC)或醋酸乙烯膜(EVA)者复合膜。

在本实施例中，所述通风组件至少包括变频轴流风机2；所述变频轴流风机2设置在蒸发池1的顶部的两端，通过PID测算组件控制通风组件的开启和关闭，提高蒸发池表面风速。

在本实施例中，所述蒸发池1由防渗土建构筑物组成。所述蒸发池1的长宽比大于或者等于5：1。

本实施例提供的废水强效蒸发系统的执行过程如下所述。

步骤1：建设的废水强效蒸发系统，包括以下部分：蒸发池、升温组件、通风组件、PID测算组件。蒸发池由防渗土建构筑物组成；升温组件由复合膜支架、复合膜组成；通风组件由变频轴流风机组成；PID测算组件由检测模块、测算模块和执行模块组成。

步骤2：蒸发池长宽比大于等于5：1，蒸发池顶部敷设复合膜，形成温室，提高蒸发池池内水温。

步骤3：PID测算组件中的检测模块实时检测蒸发池池内水温(T)、池体上方空气湿度(RH)和池表面风速(v)。

步骤4：PID测算组件执行系统预设的3～5种风速，测算池体实时蒸发量(H1)和调节风速后的蒸发量(H2)，当H2大于H1时，选择最大H2执行模块开启通风组件。通风组件开启后，池体表面湿度下降，池内水温下降，PID测算组件测算池体现状蒸发量(H1)和关闭通风组件后的蒸发量(H2)，当H2大于H1时，执行模块关闭通风组件。

步骤5：步骤4根据PID测算组件实施交替进行，以达到强效蒸发的目的。

下面结合附图和具体示例对本发明技术方案进行详细说明。

在某二级城市，地浸铀矿山废水最终排放至蒸发池。该地区年日照时长2870小时左右，年平均气温为8～9℃，年自然蒸发量是1259～2381mm。由于矿山蒸发池排水溶解性总固体较高，年蒸发量在600～800mm。根据本发明建设的废水强效蒸发系统，具体如下所示。

步骤1：建设的废水强效蒸发系统包括以下部分：蒸发池、升温组件、通风组件、PID测算组件。蒸发池由防渗土建构筑物组成，蒸发池用于储存待处理废液；升温组件由复合膜支架和复合膜组成；通风组件由变频轴流风机组成；PID测算组件由检测模块、测算模块和执行模块组成。所述检测模块用于检测蒸发池液面下0.5m处的水温(T)、蒸发池液面上0.3m处空气湿度(RH)和风速(v)，同时检测风机运行状态。所述执行模块用于比较实时蒸发量和风机启动或关闭后的蒸发量来控制轴流风机启停，当风机启动前的实时蒸发量大于风气启动后的蒸发量，则维持控制轴流风机关闭，风机启动前的实时蒸发量小于风机启动后的蒸发量，则控制轴流风机开启；当风机关闭前的实时蒸发量大于风机关闭后的实时蒸发量，则维持风机开启；当风机关闭前的实时蒸发量小于风机关闭后的实时蒸发量，则控制风机关闭。

步骤2：单格蒸发池的长为10m、宽为2m、高为3m，长宽比等于5。蒸发池的顶敷设聚氯乙烯无滴膜，两侧设置排水导流槽。

步骤3：自采用检测模块实时检测蒸发池池内水温(T)、池体上方空气湿度(RH)和风速(v)。自然状态下，蒸发池池内水温(T)随时间变化曲线呈现开口向下抛物线形状，池体上方空气湿度(RH)随时间变化曲线呈现开口向上抛物线形状。

步骤4：PID测算组件执行系统预设参数，预测参数为1000m

步骤5：通过本发明提供的废水强效蒸发系统，运行期间，蒸发池日蒸发量由35mm增加到78mm，蒸发量增加2.2倍。

本发明具有以下特点和有益效果：

(a)本发明可以使蒸发池瞬时蒸发量提高至1.5～3倍。

(b)本发明可以使蒸发池内水温升高5～10摄氏度。

(c)本发明首次提出了采用PID算法进行蒸发量控制。

(d)本发明首次提出了通过调整风量控制蒸发池表面风速，调节蒸发池表面湿度，以提高蒸发量。

(e)本发明首次提出了采用复合膜架设在蒸发池上，形成温室以提高蒸发池内水温。