公布日：2024.12.17
申請(qǐng)日：2024.11.12
分類號(hào)：G16C20/10(2019.01)I;C02F1/04(2023.01)I;C02F1/00(2023.01)I;G16C20/70(2019.01)I;G06N3/126(2023.01)I;C02F103/36(2006.01)N
摘要
本發(fā)明涉及廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種含碳酸鈉鹽的白炭黑廢水析鹽優(yōu)化方法及系統(tǒng)，包括提取待處理白炭黑廢水原水，獲得原水碳酸鈉濃度；根據(jù)原水碳酸鈉濃度，獲得第一析鹽處理參數(shù)；啟動(dòng)蒸發(fā)設(shè)備并執(zhí)行第一析鹽處理參數(shù)處理白炭黑廢水，獲得析鹽運(yùn)行指標(biāo)；比較析鹽運(yùn)行指標(biāo)與目標(biāo)運(yùn)行指標(biāo)，獲得運(yùn)行差異結(jié)果；根據(jù)運(yùn)行差異結(jié)果制定多個(gè)控制策略，基于多目標(biāo)優(yōu)化算法對(duì)多個(gè)控制策略進(jìn)行尋優(yōu)，獲得析鹽優(yōu)化策略；求解析鹽優(yōu)化策略的最優(yōu)解確定第二析鹽處理參數(shù)，執(zhí)行第二析鹽處理參數(shù)對(duì)白炭黑廢水進(jìn)行析鹽處理；本發(fā)明通過動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制析鹽處理的各項(xiàng)控制參數(shù)來提高廢水處理的各項(xiàng)指標(biāo)，析鹽過程穩(wěn)定，不易堵塞管道。
權(quán)利要求書
1.一種含碳酸鈉鹽的白炭黑廢水析鹽優(yōu)化方法，其特征在于：包括，提取待處理白炭黑廢水原水，獲得待處理白炭黑廢水的水質(zhì)信息；并對(duì)所述水質(zhì)信息執(zhí)行碳酸鈉濃度標(biāo)識(shí)，獲得原水碳酸鈉濃度；根據(jù)所述原水碳酸鈉濃度，獲得第一析鹽處理參數(shù)；所述第一析鹽處理參數(shù)包括第一pH值參數(shù)、第一溫度參數(shù)和第一壓力參數(shù)；啟動(dòng)蒸發(fā)設(shè)備并執(zhí)行所述第一析鹽處理參數(shù)處理白炭黑廢水，獲得析鹽運(yùn)行指標(biāo)；所述析鹽運(yùn)行指標(biāo)包括碳酸氫鈉分解率、二氧化硅溶解度和析出碳酸鈉純度；比較析鹽運(yùn)行指標(biāo)與目標(biāo)運(yùn)行指標(biāo)，獲得運(yùn)行差異結(jié)果；根據(jù)所述運(yùn)行差異結(jié)果制定多個(gè)控制策略，基于多目標(biāo)優(yōu)化算法對(duì)所述多個(gè)控制策略進(jìn)行尋優(yōu)，獲得析鹽優(yōu)化策略；求解所述析鹽優(yōu)化策略的最優(yōu)解確定第二析鹽處理參數(shù)，執(zhí)行所述第二析鹽處理參數(shù)對(duì)所述白炭黑廢水進(jìn)行析鹽處理；其中，所述第二析鹽處理參數(shù)包括第二pH值參數(shù)，第二溫度參數(shù)和第二壓力參數(shù)；其中，根據(jù)所述原水碳酸鈉濃度，獲得第一析鹽處理參數(shù)，包括，獲取所述蒸發(fā)設(shè)備的歷史運(yùn)行日志表；以所述原水碳酸鈉濃度作為約束條件、以所述第一析鹽處理參數(shù)的屬性為檢索目標(biāo)遍歷所述歷史運(yùn)行日志表提取所述蒸發(fā)設(shè)備的控制參數(shù)記錄數(shù)據(jù)；從所述控制參數(shù)記錄數(shù)據(jù)中篩選出pH值參數(shù)組、溫度參數(shù)組和壓力參數(shù)組；根據(jù)所述pH值參數(shù)組獲得所述第一pH值參數(shù)；根據(jù)所述溫度參數(shù)組獲得所述第一溫度參數(shù)；根據(jù)所述壓力參數(shù)組獲得所述第一壓力參數(shù)；根據(jù)所述運(yùn)行差異結(jié)果制定多個(gè)控制策略，基于多目標(biāo)優(yōu)化算法對(duì)所述多個(gè)控制策略進(jìn)行尋優(yōu)，獲得析鹽優(yōu)化策略；包括，構(gòu)建白炭黑廢水處理機(jī)理模型，根據(jù)蒸發(fā)設(shè)備的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，以溫度、壓力和pH值為輸入?yún)?shù)，以碳酸氫鈉分解率、二氧化硅溶解度和碳酸鈉純度為輸出參數(shù)訓(xùn)練白炭黑廢水處理機(jī)理模型，獲得白炭黑廢水處理模型；以最大化碳酸氫鈉分解率為目標(biāo)，通過遺傳算法對(duì)所述白炭黑廢水處理模型進(jìn)行變量尋優(yōu)，在約束條件內(nèi)求解最優(yōu)控制量組合，獲得第一控制策略；以最大化二氧化硅溶解度為目標(biāo)，通過遺傳算法對(duì)所述白炭黑廢水處理模型進(jìn)行變量尋優(yōu)，在約束條件內(nèi)求解最優(yōu)控制量組合，獲得第二控制策略；以最大化碳酸鈉純度為目標(biāo)，通過遺傳算法對(duì)所述白炭黑廢水處理模型進(jìn)行變量尋優(yōu)，在約束條件內(nèi)求解最優(yōu)控制量組合，獲得第三控制策略；分別給所述第一控制策略、所述第二控制策略和所述第三控制策略配置權(quán)重，并基于多目標(biāo)優(yōu)化算法對(duì)所述第一控制策略、所述第二控制策略和所述第三控制策略進(jìn)行尋優(yōu)，獲得析鹽優(yōu)化策略；所述約束條件為：
；其中，T為溫度，pH為pH值，P為壓力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含碳酸鈉鹽的白炭黑廢水析鹽優(yōu)化方法，其特征在于：執(zhí)行所述第二析鹽處理參數(shù)對(duì)所述白炭黑廢水進(jìn)行析鹽處理后，還包括實(shí)時(shí)監(jiān)控所述析鹽運(yùn)行指標(biāo)，根據(jù)監(jiān)控結(jié)果更新所述第二析鹽處理參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含碳酸鈉鹽的白炭黑廢水析鹽優(yōu)化方法，其特征在于：根據(jù)所述pH值參數(shù)組獲得所述第一pH值參數(shù)，包括，根據(jù)時(shí)序重新排列所述pH值參數(shù)組，獲得時(shí)序pH值參數(shù)組；遍歷所述時(shí)序pH值參數(shù)組搜索pH值拐點(diǎn)，并確定所述pH值拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻t1和pH值；其中，所述pH值拐點(diǎn)被描述為時(shí)刻t1的pH值大于等于前一時(shí)刻t1-1的pH值且大于后一時(shí)刻t1+1的pH值；以時(shí)刻t1為起始點(diǎn)反向搜索pH值控制起點(diǎn)，并確定所述pH值控制起點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻t2；其中，所述pH值控制起點(diǎn)被描述為pH值為7.9~8.1對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)、且距離時(shí)刻t1最近的時(shí)間點(diǎn)；連續(xù)提取所述時(shí)序pH值參數(shù)組在時(shí)刻t2至?xí)r刻t1之間的全部pH值生成所述第一pH值參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含碳酸鈉鹽的白炭黑廢水析鹽優(yōu)化方法，其特征在于：根據(jù)所述溫度參數(shù)組獲得所述第一溫度參數(shù)，包括，根據(jù)時(shí)序重新排列所述溫度參數(shù)組，獲得時(shí)序溫度參數(shù)組；遍歷所述時(shí)序溫度參數(shù)組搜索溫度拐點(diǎn)，并確定所述溫度拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻t3和溫度值；其中，所述溫度拐點(diǎn)被描述為時(shí)刻t3的溫度小于等于前一時(shí)刻t3-1的溫度且小于后一時(shí)刻t3+1的溫度;以時(shí)刻t3為起始點(diǎn)正向搜索溫度控制終點(diǎn)，并確定所述溫度控制終點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻t4；其中，所述溫度控制終點(diǎn)被描述為溫度為105℃-112℃對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)、且距離時(shí)刻t3最近的時(shí)間點(diǎn)；連續(xù)提取所述時(shí)序溫度參數(shù)組在時(shí)刻t3至?xí)r刻t4之間的全部溫度數(shù)據(jù)生成所述第一溫度參數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含碳酸鈉鹽的白炭黑廢水析鹽優(yōu)化方法，其特征在于：根據(jù)所述壓力參數(shù)組獲得所述第一壓力參數(shù)，包括，根據(jù)時(shí)序重新排列所述壓力參數(shù)組，獲得時(shí)序壓力參數(shù)組；遍歷所述時(shí)序壓力參數(shù)組搜索壓力下降趨勢(shì)段，并確定所述壓力下降趨勢(shì)段對(duì)應(yīng)的下降起始時(shí)刻t5和下降終止時(shí)刻t6，以及下降起始時(shí)刻t5和下降終止時(shí)刻t6分別對(duì)應(yīng)的壓力值；其中，所述壓力下降趨勢(shì)段被描述為壓力持續(xù)下降對(duì)應(yīng)的控制時(shí)段；連續(xù)提取所述時(shí)序壓力參數(shù)組在下降起始時(shí)刻t5和下降終止時(shí)刻t6之間的全部壓力數(shù)據(jù)生成所述第一壓力參數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含碳酸鈉鹽的白炭黑廢水析鹽優(yōu)化方法，其特征在于：所述第二控制策略的權(quán)重大于所述第一控制策略和所述第三控制策略的權(quán)重。
7.一種含碳酸鈉鹽的白炭黑廢水析鹽優(yōu)化系統(tǒng)，用于執(zhí)行如權(quán)利要求1-6任意一項(xiàng)所述的含碳酸鈉鹽的白炭黑廢水析鹽優(yōu)化方法，其特征在于：包括，數(shù)據(jù)采集模塊，其用于采集待處理白炭黑廢水原水的水質(zhì)信息和原水碳酸鈉濃度；初步運(yùn)行模塊，其根據(jù)所述原水碳酸鈉濃度，獲得第一析鹽處理參數(shù)；蒸發(fā)設(shè)備執(zhí)行所述第一析鹽處理參數(shù)處理白炭黑廢水，獲得析鹽運(yùn)行指標(biāo)；其中，所述第一析鹽處理參數(shù)包括第一pH值參數(shù)、第一溫度參數(shù)和第一壓力參數(shù)；所述析鹽運(yùn)行指標(biāo)包括碳酸氫鈉分解率、二氧化硅溶解度和析出碳酸鈉純度；決策優(yōu)化模塊，其根據(jù)所述析鹽運(yùn)行指標(biāo)與目標(biāo)運(yùn)行指標(biāo)之間的運(yùn)行差異制定多個(gè)控制策略，基于多目標(biāo)優(yōu)化算法對(duì)所述多個(gè)控制策略進(jìn)行尋優(yōu)，獲得析鹽優(yōu)化策略；并求解所述析鹽優(yōu)化策略的最優(yōu)解確定第二析鹽處理參數(shù)；所述第二析鹽處理參數(shù)用于指導(dǎo)所述白炭黑廢水析鹽處理；其中，所述第二析鹽處理參數(shù)包括第二pH值參數(shù)，第二溫度參數(shù)和第二壓力參數(shù)。
發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中析鹽過程不穩(wěn)定，容易造成管道堵塞的問題，提供一種含碳酸鈉鹽的白炭黑廢水析鹽優(yōu)化方法及系統(tǒng)，通過動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制析鹽處理的各項(xiàng)控制參數(shù)來提高廢水處理的各項(xiàng)指標(biāo)，析鹽過程穩(wěn)定，不易堵塞管道。
第一方面，為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種含碳酸鈉鹽的白炭黑廢水析鹽優(yōu)化方法，包括，
提取待處理白炭黑廢水原水，獲得待處理白炭黑廢水的水質(zhì)信息；并對(duì)所述水質(zhì)信息執(zhí)行碳酸鈉濃度標(biāo)識(shí)，獲得原水碳酸鈉濃度；
根據(jù)所述原水碳酸鈉濃度，獲得第一析鹽處理參數(shù)；所述第一析鹽處理參數(shù)包括第一pH值參數(shù)、第一溫度參數(shù)和第一壓力參數(shù)；
啟動(dòng)蒸發(fā)設(shè)備并執(zhí)行所述第一析鹽處理參數(shù)處理白炭黑廢水，獲得析鹽運(yùn)行指標(biāo)；所述析鹽運(yùn)行指標(biāo)包括碳酸氫鈉分解率、二氧化硅溶解度和析出碳酸鈉純度；
比較析鹽運(yùn)行指標(biāo)與目標(biāo)運(yùn)行指標(biāo)，獲得運(yùn)行差異結(jié)果；
根據(jù)所述運(yùn)行差異結(jié)果制定多個(gè)控制策略，基于多目標(biāo)優(yōu)化算法對(duì)所述多個(gè)控制策略進(jìn)行尋優(yōu)，獲得析鹽優(yōu)化策略；
求解所述析鹽優(yōu)化策略的最優(yōu)解確定第二析鹽處理參數(shù)，執(zhí)行所述第二析鹽處理參數(shù)對(duì)所述白炭黑廢水進(jìn)行析鹽處理；其中，所述第二析鹽處理參數(shù)包括第二pH值參數(shù)，第二溫度參數(shù)和第二壓力參數(shù)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，執(zhí)行所述第二析鹽處理參數(shù)對(duì)所述白炭黑廢水進(jìn)行析鹽處理后，還包括實(shí)時(shí)監(jiān)控所述析鹽運(yùn)行指標(biāo)，根據(jù)監(jiān)控結(jié)果更新所述第二析鹽處理參數(shù)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)所述原水碳酸鈉濃度，獲得第一析鹽處理參數(shù)，包括，
獲取所述蒸發(fā)設(shè)備的歷史運(yùn)行日志表；
以所述原水碳酸鈉濃度作為約束條件、以所述第一析鹽處理參數(shù)的屬性為檢索目標(biāo)遍歷所述歷史運(yùn)行日志表提取所述蒸發(fā)設(shè)備的控制參數(shù)記錄數(shù)據(jù)；
從所述控制參數(shù)記錄數(shù)據(jù)中篩選出pH值參數(shù)組、溫度參數(shù)組和壓力參數(shù)組；
根據(jù)所述pH值參數(shù)組獲得所述第一pH值參數(shù)；
根據(jù)所述溫度參數(shù)組獲得所述第一溫度參數(shù)；
根據(jù)所述壓力參數(shù)組獲得所述第一壓力參數(shù)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)所述pH值參數(shù)組獲得所述第一pH值參數(shù)，包括，
根據(jù)時(shí)序重新排列所述pH值參數(shù)組，獲得時(shí)序pH值參數(shù)組；
遍歷所述時(shí)序pH值參數(shù)組搜索pH值拐點(diǎn)，并確定所述pH值拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻t1和pH值；其中，所述pH值拐點(diǎn)被描述為時(shí)刻t1的pH值大于等于前一時(shí)刻t1-1的pH值且大于后一時(shí)刻t1+1的pH值；
以時(shí)刻t1為起始點(diǎn)反向搜索pH值控制起點(diǎn)，并確定所述pH值控制起點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻t2；其中，所述pH值控制起點(diǎn)被描述為pH值為7.9~8.1對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)、且距離時(shí)刻t1最近的時(shí)間點(diǎn)；
連續(xù)提取所述時(shí)序pH值參數(shù)組在時(shí)刻t2至?xí)r刻t1之間的全部pH值生成所述第一pH值參數(shù)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)所述溫度參數(shù)組獲得所述第一溫度參數(shù)，包括，
根據(jù)時(shí)序重新排列所述溫度參數(shù)組，獲得時(shí)序溫度參數(shù)組；
遍歷所述時(shí)序溫度參數(shù)組搜索溫度拐點(diǎn)，并確定所述溫度拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻t3和溫度值；其中，所述溫度拐點(diǎn)被描述為時(shí)刻t3的溫度小于等于前一時(shí)刻t3-1的溫度且小于后一時(shí)刻t3+1的溫度;
以時(shí)刻t3為起始點(diǎn)正向搜索溫度控制終點(diǎn)，并確定所述溫度控制終點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻t4；其中，所述溫度控制終點(diǎn)被描述為溫度為105℃-112℃對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)、且距離時(shí)刻t3最近的時(shí)間點(diǎn)；
連續(xù)提取所述時(shí)序溫度參數(shù)組在時(shí)刻t3至?xí)r刻t4之間的全部溫度數(shù)據(jù)生成所述第一溫度參數(shù)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)所述壓力參數(shù)組獲得所述第一壓力參數(shù)，包括，
根據(jù)時(shí)序重新排列所述壓力參數(shù)組，獲得時(shí)序壓力參數(shù)組；
遍歷所述時(shí)序壓力參數(shù)組搜索壓力下降趨勢(shì)段，并確定所述壓力下降趨勢(shì)段對(duì)應(yīng)的下降起始時(shí)刻t5和下降終止時(shí)刻t6，以及下降起始時(shí)刻t5和下降終止時(shí)刻t6分別對(duì)應(yīng)的壓力值；其中，所述壓力下降趨勢(shì)段被描述為壓力持續(xù)下降對(duì)應(yīng)的控制時(shí)段；
連續(xù)提取所述時(shí)序壓力參數(shù)組在下降起始時(shí)刻t5和下降終止時(shí)刻t6之間的全部壓力數(shù)據(jù)生成所述第一壓力參數(shù)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)所述運(yùn)行差異結(jié)果制定多個(gè)控制策略，基于多目標(biāo)優(yōu)化算法對(duì)所述多個(gè)控制策略進(jìn)行尋優(yōu)，獲得析鹽優(yōu)化策略；包括，
構(gòu)建白炭黑廢水處理機(jī)理模型，根據(jù)蒸發(fā)設(shè)備的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，以溫度、壓力和pH值為輸入?yún)?shù)，以碳酸氫鈉分解率、二氧化硅溶解度和析出碳酸鈉純度為輸出參數(shù)訓(xùn)練白炭黑廢水處理機(jī)理模型，獲得白炭黑廢水處理模型；
以最大化碳酸氫鈉分解率為目標(biāo)，通過遺傳算法對(duì)所述白炭黑廢水處理模型進(jìn)行變量尋優(yōu)，在約束條件內(nèi)求解最優(yōu)控制量組合，獲得第一控制策略；
以最大化二氧化硅溶解度為目標(biāo)，通過遺傳算法對(duì)所述白炭黑廢水處理模型進(jìn)行變量尋優(yōu)，在約束條件內(nèi)求解最優(yōu)控制量組合，獲得第二控制策略；
以最大化析出碳酸鈉純度為目標(biāo)，通過遺傳算法對(duì)所述白炭黑廢水處理模型進(jìn)行變量尋優(yōu)，在約束條件內(nèi)求解最優(yōu)控制量組合，獲得第三控制策略；
分別給所述第一控制策略、所述第二控制策略和所述第三控制策略配置權(quán)重，并基于多目標(biāo)優(yōu)化算法對(duì)所述第一控制策略、所述第二控制策略和所述第三控制策略進(jìn)行尋優(yōu)，獲得析鹽優(yōu)化策略。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述約束條件為：
其中，T為溫度，pH為pH值，P為壓力。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第二控制策略的權(quán)重大于所述第一控制策略和所述第三控制策略的權(quán)重。
第二方面，為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供了一種含碳酸鈉鹽的白炭黑廢水析鹽優(yōu)化系統(tǒng)，包括，
數(shù)據(jù)采集模塊，其用于采集待處理白炭黑廢水原水的水質(zhì)信息和原水碳酸鈉濃度；
初步運(yùn)行模塊，其根據(jù)所述原水碳酸鈉濃度，獲得第一析鹽處理參數(shù)；蒸發(fā)設(shè)備執(zhí)行所述第一析鹽處理參數(shù)處理白炭黑廢水，獲得析鹽運(yùn)行指標(biāo)；其中，所述第一析鹽處理參數(shù)包括第一pH值參數(shù)、第一溫度參數(shù)和第一壓力參數(shù)；所述析鹽運(yùn)行指標(biāo)包括碳酸氫鈉分解率、二氧化硅溶解度和析出碳酸鈉純度；
決策優(yōu)化模塊，其根據(jù)所述析鹽運(yùn)行指標(biāo)與目標(biāo)運(yùn)行指標(biāo)之間的運(yùn)行差異制定多個(gè)控制策略，基于多目標(biāo)優(yōu)化算法對(duì)所述多個(gè)控制策略進(jìn)行尋優(yōu)，獲得析鹽優(yōu)化策略；并求解所述析鹽優(yōu)化策略的最優(yōu)解確定第二析鹽處理參數(shù)；所述第二析鹽處理參數(shù)用于指導(dǎo)所述白炭黑廢水析鹽處理；其中，所述第二析鹽處理參數(shù)包括第二pH值參數(shù)，第二溫度參數(shù)和第二壓力參數(shù)。
本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果：
本發(fā)明所述的含碳酸鈉鹽的白炭黑廢水析鹽優(yōu)化方法及系統(tǒng)，能夠有效提高廢水處理效率、降低環(huán)境負(fù)擔(dān)、實(shí)現(xiàn)資源的回收與循環(huán)利用，通過動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制析鹽處理的各項(xiàng)控制參數(shù)（比如溫度、壓力和pH值）來穩(wěn)定并提高廢水處理的各項(xiàng)指標(biāo)，析鹽過程穩(wěn)定，不易堵塞管道。
（發(fā)明人：丁治椿;丁挺;仲文;徐永鳳）
