[發明專利]一種基于操作模式動態匹配的重金屬廢水凈化控制方法

有效

• 申請號: 201811622305.0
• 申請日: 2018-12-28
• 公開（公告）號: CN109437456B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 陽春華;張鳳雪;朱紅求;李勇剛;李文婷;蔣曉云
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C02F9/06
• 分類號: C02F9/06;G06F30/20;C02F101/20
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 龔燕妮

1.一種基于操作模式動態匹配的重金屬廢水凈化控制方法，其特征在于：包括如下步驟：

S1：分別構建中和沉淀過程中重金屬離子濃度與加藥量、電化學過程中重金屬離子濃度與槽電壓的關系模型，并基于歷史數據進行關系模型的參數辨識；

所述重金屬離子濃度與加藥量的關系模型用于表示沉淀反應池中沉淀反應池出口重金屬離子濃度與加藥量的關系，如下：

式中，V₁為沉淀反應池體積，為沉淀反應池中重金屬離子濃度的變化，為沉淀反應池入口重金屬離子M濃度；為沉淀反應池出口重金屬離子M濃度；Q₁為中和沉淀過程廢水流量；G為加藥量；k₁和p為中和沉淀過程的辨識參數；

所述重金屬離子濃度與槽電壓關系模型用于表示電解槽中電解槽出口重金屬離子濃度與槽電壓的關系，如下：

式中，V₂為電解槽體積，為電解槽中重金屬離子濃度的變化，為電解槽入口重金屬離子M濃度，為電解槽出口重金屬離子M濃度，Q₂為電化學過程廢水流量，i為槽電流密度，q_max為1摩爾氫氧化鐵的吸附能力，K_L為朗繆爾常數，S為電極板面積，z為電荷轉移數，F為法拉第常數，U是槽電壓，d是極板間距，σ是電導率，k₂，k₃，k₄均為電化學過程的辨識參數；

S2：將加藥量和電耗最小以及出口重金屬離子濃度達標設定為優化目標并構建多目標協調優化模型；

其中，重金屬廢水凈化過程為先進行沉淀反應后進行電化學反應，所述出口重金屬離子濃度達標表示電解槽出口重金屬離子濃度小于或等于預設的可排放重金屬離子濃度上限值；所述電耗表示在電解槽內電化學反應消耗的電能，所述電耗與槽電壓相關；

S3：定義輸入條件和操作參數并基于歷史數據中各個輸入條件對應的操作參數構建操作模式知識庫；

其中，輸入條件包括中和沉淀過程廢水流量，沉淀反應池入口重金屬離子濃度以及電解槽運行時間；所述操作參數包括加藥量協調值和槽電壓協調值，所述加藥量協調值、槽電壓協調值分別為：同一輸入條件下歷史數據中加藥量、槽電壓的實際操作值與利用所述多目標協調優化模型得到的對應加藥量、槽電壓的優化值之差；

一個輸入條件及其操作參數構成一個操作模式，所述操作模式知識庫包括各類輸入條件下的最優操作模式，所述最優操作模式為同一輸入條件下加藥量協調值和槽電壓協調值最小的操作模式；

S4：獲取現場實時輸入條件，并將實時輸入條件代入步驟S2中所述多目標協調優化模型得到實時輸入條件下加藥量、槽電壓的優化值；

S5：根據實時輸入條件判斷是否需要進行操作匹配；

若需要，則根據實時輸入條件匹配操作模式知識庫中的操作模式獲取實時輸入條件匹配的操作參數，再依據獲取的操作參數調節實時輸入條件下加藥量、槽電壓的優化值得到加藥量、槽電壓的控制值并進行控制調節；

其中，依次計算實時輸入條件下與操作模式知識庫中各類輸入條件的最優操作模式的相似度，并選取相似度最小的最優操作模式的操作參數作為實時輸入條件匹配的操作參數；

若不需要，將實時輸入條件下的加藥量、槽電壓的優化值作為加藥量、槽電壓的控制值并進行控制調節。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述多目標協調優化模型如下所示：

minJ₁＝minG

minJ₂＝minE

式中，J₁、J₂分別表示目標函數值，E是電耗；n是電解槽個數，t是電解時間，I是槽電流，θ₁、θ₂分別為中和沉淀過程、電化學過程的重金屬去除效率，為可排放重金屬離子濃度上限。