[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

本發明公開了一種基于操作模式動態匹配的重金屬廢水凈化控制方法，包括：構建中和沉淀過程、電化學過程中重金屬離子濃度與加藥量、槽電壓的關系模型；以加藥量和電耗最小為目標構建多目標協調優化模型；構建操作模式知識庫；以及利用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；并判斷是否需要進行操作匹配；若需要匹配，則匹配操作模式知識庫中的操作模式獲取加藥量、槽電壓協調值并調節優化值得到加藥量和槽電壓的控制值，若不需要匹配，將加藥量、槽電壓的優化值作為控制值并進行控制調節。本發明通過該方法可以更合理和準確的加藥量與電壓值，避免人工添加而造成的高能耗、高物耗。

技術領域

本發明屬于廢水處理過程優化與控制技術領域，具體涉及一種基于操作模式動態匹配的重金屬廢水凈化控制方法。

背景技術

有色金屬工業廢水是我國主要的重金屬污染源，對環境保護與人類生命安全造成重大威脅。因此，我國對重金屬廢水的穩定達標排放有著嚴格的要求。中和沉淀-電化學廢水處理過程是一種大規模深度處理重金屬廢水的有效方法。中和沉淀過程的預處理效果可實現廢水的大規模凈化，滿足我國有色金屬企業大流量廢水的處理需求；電化學過程通過電極反應和離子遷移可實現重金屬的深度凈化，且無需添加藥劑，避免了二次污染，是一種綠色凈水技術。

中和沉淀過程和電化學過程通常利用添加藥劑和改變電壓來實現重金屬離子的去除。因此，藥劑的添加量和電壓設定量是廢水處理過程的最為關鍵的控制參數，其控制精準度不僅直接影響著出口廢水能否穩定地達標排放，還與企業的經濟效益息息相關。加藥量過多，電壓調節過高，造成藥劑和電能的浪費，增大了廢水處理過程的生產成本；而加藥量過少，電壓過低，則造成出口廢水中的重金屬離子無法穩定達標。

重金屬廢水實際處理過程中，操作人員根據入口流量和濃度憑經驗調節加藥量和電壓。但廢水來源廣、水質水量波動大而造成工況波動大，且吸附反應與電化學反應機理復雜且關聯耦合，造成操作人員難以及時正確地確定藥劑量與電壓值，無法實現兩種工序協調配合完成重金屬的穩定去除。不合理的藥劑添加和電壓設定，使得出口重金屬離子波動較大，甚至無法及時排放需二次處理，造成了資源和人工的浪費。

因此，分析出口重金屬離子濃度與加藥量和電壓的關系，研究藥耗與電耗的優化方法，且在工況波動下實時確定最優加藥量與電壓設定值，對于廢水穩定達標排放，降低企業資源浪費具有極其重要的意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于操作模式動態匹配的重金屬廢水凈化控制方法，用于確定重金屬廢水處理過程中更合理和準確的加藥量與電壓值，避免人工添加、調節而造成的高能耗、高物耗，以及處理后的廢水不能穩定達標的問題。

本發明提供的一種基于操作模式動態匹配的重金屬廢水凈化控制方法，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；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；

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；