[發明專利]一種自來水廠后臭氧接觸池水中余臭氧濃度的智能化連續監測方法

在審

• 申請號: 202110829025.2
• 申請日: 2021-07-22
• 公開（公告）號: CN113591036A
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 王冬生;鄧聯慶;李智軒;張雪;錢勇;蔣福春;康繼民
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學;蘇州市自來水有限公司
• 主分類號: G06F17/18
• 分類號: G06F17/18;G06F16/215;G06F30/27;G06K9/62;G06Q50/06
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本發明提供了一種自來水廠后臭氧接觸池水中余臭氧濃度的智能化連續監測方法。其特征在于：針對水中余臭氧濃度在線監測儀表經常失靈和維修保養不及時的現實狀況，在對原水水質、水中余臭氧濃度、臭氧破壞前濃度歷史運行數據分析的基礎上，構建水中余臭氧濃度與臭氧破壞前濃度的關系模型；當在線診斷出水中余臭氧濃度儀表失靈時，將實時監測到的臭氧破壞前濃度值作為輸入，通過水中余臭氧濃度與臭氧破壞前濃度的關系模型，得到水中余臭氧濃度預測值。本發明可以為后臭氧投加的反饋控制提供連續的水中余臭氧濃度監測值，從而為后臭氧化工藝的運行管控提供保障。

技術領域

本發明涉及一種智能化連續監測方法，尤其涉及一種自來水廠后臭氧接觸池水中余臭氧濃度的智能化連續監測方法。

背景技術

隨著中國飲用水水源受到日趨廣泛的污染，以去除渾濁度和病原生物為主要目標的常規處理工藝已經不能滿足保障飲用水水質安全的需求。我國數十個自米水廠已經采用“臭氧-生物活性炭”工藝對水進行深度處理。臭氧可以消毒和降解部分有機物并將大分子有機物轉化為小分子有機物，以利于后續生物活性炭單元的生物降解。

臭氧的過量投加可能會導致溴酸鹽等臭氧化副產物增加、減少活性炭使用壽命等不良后果，臭氧投加量不足可能會導致接觸氧化不充分、生物活性炭降解有機物效果降低。此外，臭氧還具有一定毒性，低濃度臭氧會造成胸悶咳嗽、氣短等呼吸道炎癥。人若長期接觸高濃度臭氧，身體會受到永久傷害。因此需要對臭氧化工藝殘余氣體進行監測和破壞，進行嚴格濃度控制。

理論上，如果臭氧與進廠水有足夠的消毒接觸時間，則臭氧可以完全消耗，在出水中幾乎沒有余臭氧。因此，在自來水廠臭氧化工藝日常運行中，操作人員通常將出水余臭氧濃度作為控制目標，通過閉環反饋控制，對臭氧投加量進行調整。

水中余臭氧濃度一般采用極譜法電極式儀器進行測量，這類儀器長期應用于低濃度(0.2mg/L以下)工作環境易發生鈍化現象，儀器鈍化后對臭氧濃度變化響應慢或者不響應，導致臭氧濃度監測異常，因而無法準確調整臭氧投加量。臭氧破壞前濃度監測儀表一般采用紫外輻射吸收法進行測量。相對于水中余臭氧濃度監測儀表，其具有便于校準、精度較高的特點。

本發明研究對象自來水廠的后臭氧投加采用傳統的反饋控制方法，當水中余臭氧濃度儀表失靈時，無法準確調整臭氧投加量，嚴重影響出廠水質安全。

發明內容

發明目的：

本發明針對自來水廠后臭氧接觸池水中余臭氧濃度在線監測儀表經常失靈和維修保養不及時的現實狀況，提出當監測到儀表失靈時，采用智能化連續監測方法根據臭氧破壞前濃度監測值預測當前水中余臭氧濃度值，進而可以為臭氧投加控制提供連續的水中余臭氧反饋信息，提高后臭氧化工藝的處理效果。

技術方案：

本發明為解決如上技術問題采用如下技術方案：

一種水中余臭氧濃度的智能化連續監測方法，包括以下步驟：

第(I)步驟，水中余臭氧濃度與臭氧破壞前濃度之間的相關性計算方法如下：

步驟1，對自來水廠歷史運行數據(過去3年及以上)進行數據清洗，剔除水中余臭氧濃度歷史數據箱線圖不在上界和下四分位之間的數據樣本，剔除臭氧破壞前濃度歷史數據箱線圖不在上界和下界之間的數據樣本；

步驟2，對數據清洗后的數據進行數據歸一化處理；

步驟3，對數據預處理后的數據采用Pearson相關系數分析兩個變量之間的關系，驗證水中余臭氧濃度與臭氧破壞前濃度是否具有較強相關性。

第(II)步驟，水中余臭氧濃度與臭氧破壞前濃度關系模型建立步驟具體如下：

步驟1，對自來水廠歷史運行數據庫中的水中余臭氧濃度、臭氧破壞前濃度(過去3年及以上)數據進行數據提取、數據清洗和數據分析，篩選出符合要求的大數據樣本集；