本发明涉及水处理，特别涉及去除水体中污染物和悬浮颗粒物的自动化预处理装置及方法。
背景技术：
随着经济的快速发展，城市化水平的不断提高，人类活动加剧了对自然环境的影响，排放的各类污染物总量大大超出水体的自净总量，造成水体环境质量超出了其功能区规定的标准，导致了水环境污染现象。城市水体黑臭是其中较为严重的水环境污染现象之一。城市黑臭水体不仅给群众带来了极差的感官体验，也是直接影响群众生产生活的突出水环境问题，国务院颁布的《水污染防治行动计划》提出“到2020年，地级及以上城市建成区黑臭水体均控制在10％以内；到2030年，城市建成区黑臭水体总体得到消除”的控制性目标。
从2015年起，城市黑臭水体整治已经成为地方各级人民政府改善城市人居环境工作的重要内容之一，然而，由于城市水体黑臭成因复杂、影响因素多，整治任务十分艰巨。治理污染水体，消除水体黑臭现象，目前主要采取的措施包括截污纳管、环保清淤、引水配水、生态治理和智慧河道管理。其中，引水配水可以盘活水系、提高流速、增加水体自净能力和环境容量，是目前行之有效的水体污染防治，消除黑臭水体的一种技术手段。但由于受到城市外围引水水源水质的影响，例如：悬浮颗粒物浓度高造成引水配水后水体感官差，水质指标较差如氨氮浓度高，导致引水配水后水质改善效果欠佳。
为了改善引水配水水源水质，运用了自动投加预处理药剂的方法，但传统的药剂投加量和预处理效果控制并不十分理想，且由于预处理设施设计的影响，使得预处理水量受到限制。
技术实现要素：
为了解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种结构简单、去除效率高、易维护的去除水体中污染物和悬浮颗粒物的自动化预处理装置。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种去除水体中污染物和悬浮颗粒物的自动化预处理装置，所述自动化预处理装置包括：
进水检测单元，所述进水检测单元检测反应单元上游的水体，输出的第一参数c1i送处理单元，i为正整数；
流量调控单元，所述流量调控单元将进入所述反应单元的流量调控到流量值qpump；
投药单元，所述投药单元根据接收到的投药量qi或其变化值δqi向反应单元投药；
反应单元，水样和药在所述反应单元内反应，去除水体中污染物；
出水检测单元，所述出水检测单元检测反应单元下游的水体，输出的第二参数c2i送处理单元，i为正整数；
处理单元，所述处理单元根据所述第一参数c1i获知进水流量值qpump：
本发明的目的还在于提供了一种去除效率高的去除水体中污染物和悬浮颗粒物的自动化预处理方法，该发明目的通过以下技术方案得以实现：
一种去除水体中污染物和悬浮颗粒物的自动化预处理方法，所述自动化预处理方法包括以下步骤：
(a1)进水检测单元检测反应单元上游的水体，输出的第一参数c1i送处理单元，i为正整数；
根据所述第一参数c1i确定受纳河道现状水质参数；
(a2)处理单元根据所述第一参数c1i获知进水流量值qpump：
处理单元根据所述流量值qpump获知投药量qi＝fi(c1-cave)·qpump，i为正整数；
(a3)流量调控单元将进入反应单元的流量调控到所述流量值qpump；
投药单元根据接收到的所述投药量qi向反应单元投药；
(a4)水样和药在所述反应单元内反应，去除水体中污染物；
(a5)出水检测单元检测反应单元下游的水体，输出的第二参数c2i送处理单元，i为正整数；
(a6)所述处理单元根据所述第二参数c2i和流量值qpump获知投药量的变化值
(a7)投药单元根据接收到的所述投药量的变化值δqi调整投药。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
1.利用水质在线监测仪、多普勒剖面流速仪、激光粒度仪、悬浮物浓度测定仪、超声波液位计的测量数据，实时调整药剂投药量、沉淀单元内板的最佳角度，可有效地去除原水中的悬浮颗粒物、氨氮等主要水质污染指标；
2.去除效率高，对悬浮颗粒物的最大清除率超过90％，cod和总磷的最大清除率均超过80％，氨氮清除效率最大可达90％以上；
3.沉淀单元结构紧凑简单、易于安装和维护，提高了操作人员的健康和安全；
4.本发明全程自动化控制、全过程信息化管理、运行稳定性高，易于实施日常管理。
附图说明
参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1是根据本发明实施例的去除水体中污染物和悬浮颗粒物的自动化预处理装置的结构简图。
具体实施方式
图1和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
实施例1：
图1示意性地给出了本发明实施例的去除水体中污染物和悬浮颗粒物的自动化预处理装置的结构简图，如图1所示，所述自动化预处理装置包括：
进水检测单元，如氨氮检测仪、总磷检测仪、cod检测仪、悬浮固体检测仪，所述进水检测单元检测反应单元上游的水体，输出的第一参数c1i送处理单元，i为正整数；如，所述第一参数c1i包括4个参数；将各第一参数的值分别调整到目标值所需的洁净水的体积中的最大值所对应的第一参数作为所述河道现状水质参数；或者由各第一参数分别加上权重而得出；
流量调控单元，如变频泵和多普勒剖面流速仪的组合，所述流量调控单元将进入所述反应单元的流量调控到流量值qpump；
投药单元，所述投药单元根据接收到的投药量qi或其变化值δqi向反应单元投药；药包括pac，或是pac、pam及naclo的组合，其中，pac投在所述反应单元的上游，pam投在反应单元内，naclo投在反应单元的下游；
反应单元，如反应池，水样和药在所述反应单元内反应，去除水体中污染物；
沉淀单元，所述沉淀单元设置在所述反应单元的下游；所述沉淀单元内设置依次排列的具有间距的板；
第一粒度仪，如激光粒度仪，所述第一粒度仪检测反应单元上游的水体，输出的悬浮颗粒物的质量浓度m及第一平均粒径dm1送所述处理单元；
第二粒度仪，如激光粒度仪，所述第二粒度仪设置在所述反应单元和沉淀单元之间，输出的悬浮颗粒物的体积浓度v、第二平均粒径dm2送所述处理单元；
出水检测单元，如氨氮检测仪、总磷检测仪、cod检测仪、悬浮固体检测仪，所述出水检测单元检测反应单元下游的水体，输出的第二参数c2i送处理单元，i为正整数；如，与所述第一参数相对应地，所述第二参数c2i也包括4个参数；
处理单元，所述处理单元根据所述第一参数c1i获知进水流量值qpump：
所述处理单元根据所述流量值qpump获知投药量qi＝fi(c1-cave)·qpump，i为正整数，与所述第一参数的数量对应；
所述处理单元根据所述第二参数c2i和流量值qpump获知投药量的变化值
所述处理单元根据所述体积浓度v、第二平均粒径dm2、质量浓度m及悬浮颗粒物的沉淀清除效率而调整所述沉淀单元的参数，如板相对水平面的夹角
本发明实施例的一种去除水体中污染物和悬浮颗粒物的自动化预处理方法，也即上述装置的工作过程，所述自动化预处理方法包括以下步骤：
(a1)进水检测单元检测反应单元上游的水体，输出的第一参数c1i送处理单元，i为正整数；
根据所述第一参数c1i确定受纳河道现状水质参数，如：将各第一参数的值分别调整到目标值所需的洁净水的体积中的最大值所对应的第一参数作为所述河道现状水质参数；或者由各第一参数分别加上权重而得出；
(a2)处理单元根据所述第一参数c1i获知进水流量值qpump：
处理单元根据所述流量值qpump获知投药量qi＝fi(c1-cave)·qpump，i为正整数；
(a3)流量调控单元将进入反应单元的流量调控到所述流量值qpump；
投药单元根据接收到的所述投药量qi向反应单元投药；
(a4)水样和药在所述反应单元内反应，去除水体中污染物；
(a5)出水检测单元检测反应单元下游的水体，输出的第二参数c2i送处理单元，i为正整数；
(a6)所述处理单元根据所述第二参数c2i和流量值qpump获知投药量的变化值
(a7)投药单元根据接收到的所述投药量的变化值δqi调整投药。
为了提高了去除效率，进一步地，步骤(a2)进一步包括：
所述处理单元根据所述第一参数c1i选择工作模式：
若第一参数c1i达到ⅳ类或以上标准，投药仅为pac；
若第一参数c1i达到ⅴ类标准，或不超过ⅴ类标准的30％，投药包括pac、pam及naclo。
为了降低水体中的悬浮颗粒物，进一步地，步骤(a3)进一步包括：
将沉淀单元内的板相对水平面的夹角α调整为：
实施例2：
根据本发明实施例1的去除水体中污染物和悬浮颗粒物的自动化预处理装置及方法的应用例。
在该应用例中，去除水体中污染物和悬浮颗粒物的自动化预处理装置包括：
进水检测单元，包括氨氮检测仪、总磷检测仪、cod检测仪、悬浮固体检测仪，所述进水检测单元检测反应单元上游的水体，输出的第一参数c1i送处理单元，i为正整数；所述第一参数c1i包括4个参数；将各第一参数的值分别调整到目标值所需的洁净水的体积中的最大值所对应的第一参数作为所述河道现状水质参数，可见，所述河道现状水质参数是cod或总磷或氨氮；
流量调控单元，包括变频泵和多普勒剖面流速仪，所述流量调控单元将进入所述反应单元的流量调控到流量值qpump；
投药单元，所述投药单元根据接收到的投药量qi及其变化值δqi向反应单元投药；药包括pac，或是pac、pam及naclo的组合，其中，pac投在所述反应单元的上游，pam投在反应单元内，naclo投在反应单元的下游；
反应单元，如反应池，水样和药在所述反应单元内反应，去除水体中污染物；
沉淀单元，所述沉淀单元设置在所述反应单元的下游；所述沉淀单元内设置依次排列的具有间距的板；
第一粒度仪，如激光粒度仪，所述第一粒度仪检测反应单元上游的水体，输出的悬浮颗粒物的质量浓度m及第一平均粒径dm1送所述处理单元；
第二粒度仪，如激光粒度仪，所述第二粒度仪设置在所述反应单元和沉淀单元之间，输出的悬浮颗粒物的体积浓度v、第二平均粒径dm2送所述处理单元；
出水检测单元，包括氨氮检测仪、总磷检测仪、cod检测仪、悬浮固体检测仪，所述出水检测单元检测反应单元下游的水体，输出的第二参数c2i送处理单元，i为正整数；与所述第一参数相对应地，所述第二参数c2i也包括4个参数；
处理单元，所述处理单元根据所述第一参数c1i获知进水流量值qpump：
所述处理单元根据所述流量值qpump获知投药量qi＝fi(c1-cave)·qpump，i为正整数，与所述第一参数的数量对应；
所述处理单元根据所述第二参数c2i和流量值qpump获知投药量的变化值
所述处理单元根据所述体积浓度v、第二平均粒径dm2、质量浓度m及悬浮颗粒物的沉淀清除效率而调整所述沉淀单元的参数，如板相对水平面的夹角
本应用例的一种去除水体中污染物和悬浮颗粒物的自动化预处理方法，也即上述装置的工作过程，所述去除水体中污染物和悬浮颗粒物的自动化预处理方法包括以下步骤：
(a1)进水检测单元检测反应单元上游的水体，输出的第一参数c1i送处理单元，i为正整数；c11为氨氮值，c12为总磷值，c13为cod值，c14为悬浮固体浓度值；
根据所述第一参数c1i确定受纳河道现状水质参数，如：将各第一参数的值分别调整到目标值所需的洁净水的体积中的最大值所对应的第一参数作为所述河道现状水质参数；或者由各第一参数分别加上权重而得出；
(a2)处理单元根据所述第一参数c1i获知进水流量值qpump：
处理单元根据沉淀单元的参数、第一粒度仪及第二粒度仪输出的参数得出沉淀单元内的板相对水平面的夹角α：
处理单元根据所述第一参数c1i选择工作模式：
水质良好模式：如第一参数中的氨氮、总磷及cod均达到《地表水环境质量标准》(gb3838-2002)规定的ⅳ类及其以上标准，同时悬浮固体浓度超过30mg/m3时，所对应的是水质良好模式；处理单元得出投药量qpac＝fpac(c1-cave)·qpump，启动投药单元仅向反应单元的上游投加pac；
水质一般模式：如第一参数中的氨氮、总磷及cod达到《地表水环境质量标准》(gb3838-2002)规定的ⅴ类标准，或氨氮、总磷及cod不超过ⅴ类标准的30％，同时悬浮固体浓度超过30mg/m3时，所对应的是水质一般模式：处理单元分别得出投药量qpac＝fpac(c1-cave)·qpump、qpam＝fpam(c1-cave)·qpump、qnaclo＝fnaclo(c1-cave)·qpump，启动投药单元向反应单元的上游投加pac，向反应单元内投加pam，向反应单元的下游投加naclo；
应急模式：根据所需置换河道水体突发污染的范围、程度等条件，确定的预处理水量、出水水质的运行模式。根据河道或湖泊等地表水体的突发污染事件，变频泵的调到最大流量，处理单元根据该最大流量分别得出投药量qpac＝fpac(c1-cave)·qpump、qpam＝fpam(c1-cave)·qpump、qnaclo＝fnaclo(c1-cave)·qpump，启动投药单元向反应单元的上游投加pac，向反应单元内投加pam，向反应单元的下游投加naclo；
(a3)流量调控单元将进入反应单元的流量调控到所述流量值qpump；
投药单元根据接收到的所述投药量qi向反应单元投药；
将所述沉淀单元内的板相对水平面的夹角调整到夹角α，如
(a4)水样和药在所述反应单元内反应，去除水体中污染物；
(a5)出水检测单元检测反应单元下游的水体，输出的第二参数c2i送处理单元，i为正整数；c21为氨氮值，c22为总磷值，c23为cod值，c24为悬浮固体浓度值；
(a6)所述处理单元根据所述第二参数c2i和流量值qpump获知投药量的变化值，具体为：
处理单元依据预设的清除效率值以及粒径差值判断条件，计算投药量的变化值：
f(dm1)为临界粒径差值，为据大量运行实测数据模拟而得的经验公式：
(1)当(dm2-dm1)≥f(dm1)，
(2)其它情况，根据以下方式计算：
δqpam＝fpam(dm2-dm1)·qpump；
(a7)投药单元根据接收到的所述投药量的变化值δqi调整投药。