一种基于多通道分区同步滴定的投药仿真系统及方法与流程

本发明涉及污水化验。更具体地，本发明涉及一种基于多通道分区同步滴定的投药仿真系统及方法。

背景技术：

1、在工业废水化验分析过程中，单一加药单元的投药量精准控制，直接决定重金属去除率与运行成本。为了实现工业废水排放达标，化验分析单位通常需要辅助污水处理厂确定合适的投药量。现有技术人员在确定上述投药量时，主要采用以下几种途径：

2、第一种途径是单通道串行滴定试验，具体地，操作人员采用单通道滴定仪对同批次废水逐级增加投药量，每完成一个滴定点后取样检测剩余重金属浓度，获得一个离散数据对，如此反复直至覆盖整个投药区间。这种方法虽然原理简单，但面对工业废水水质波动频繁的场景，单次完整扫描耗时极长，往往待寻优完成，进水水质已发生变化，导致寻优结果失效。

3、第二种途径属于多通道多通道分区同步滴定装置，以公告号为cn220473457u、cn223205370u等中国专利为例，它们公开的多通道滴定设备，能够在多个滴定杯中同时进行滴定操作，以提高批量检测效率。但这类装置的多个滴定通道通常采用一致的参数配置，目的在于通过重复对照实验提高检测精度与效率，并未将投药区间划分为不同子区间分配给各通道并行扫描，因而无法解决快速覆盖大跨度投药区间的问题。

4、第三种途径是基于模型的智能加药预测，以公告号为cn120409831b、cn214795714u的中国专利，这类方案依赖实时传感数据或预测模型直接输出加药量，其缺陷在于：一方面，模型预测的准确性高度依赖历史数据质量与控制稳定性，当工艺工况发生突变时模型容易失准；另一方面，部分方案（例如cn119750750b）为了简化流程跳过了剩余重金属浓度的测定步骤，直接通过浊度等替代参数把控加药量，无法为最佳工艺参数系统提供高质量的数据基础。

5、因此，针对于用于治理污水指的药物投放指导，现有技术主要存在时效性较差、指导投药范围过窄及准确性不足的问题。

技术实现思路

1、为了解决上述现有技术主要时效性差、指导投药范围过窄及准确性不足的技术问题，本发明公开了一种基于多通道分区同步滴定的投药仿真系统及方法。

2、第一方面，本发明公开了一种基于多通道分区同步滴定的投药仿真系统，包括中央控制模块、废水实时分流模块、多个滴定仿真模块和数据校验模块；

3、中央控制模块用于根据待检测的药剂投加量总区间，将药剂投加量总区间划分为多个互不重叠的子区间；

4、废水实时分流模块用于将同批次的送检废水同步分配至多个滴定仿真模块；

5、多个滴定仿真模块用于加载各自配置子区间内的投药量，以在同一时间窗口内同步模拟同一药剂在不同子区间的投加过程，并在滴定反应完成后分散送检反应后水样，返回包含滴定药液体积、ph值与剩余金属浓度的离散数据对；

6、数据校验模块用于按照投药量递增的顺序对离散数据对进行一致性校验；

7、中央控制模块还用于将校验合格的离散数据对拼接为全局响应数据，并向预设的最佳工艺参数系统输出。

8、有益效果：本发明系统事先从药剂投加量总区间划分多个互不重叠的子区间，以支持多个滴定仿真模块并行滴定，并且避免因滴定区间重合而导致的数据混叠或干扰；然后，利用废水实时分流模块将同批次的送检废水同步分配至滴定仿真模块进行仿真滴定，以实现高时效性的并列式滴定仿真，滴定完成后，再送检返回离散数据对，接着，对离散数据对进行一致性校验，以剔除异常数据，最后，通过数据拼接的方式得到指导投药范围较大的全局响应数据。相较于现有技术，本发明方法的时效性更强、指导投药范围更宽且准确性更高。

9、优选的，数据校验模块还被配置为：

10、若任一离散数据对与相邻子区间的离散数据对呈现非同一趋势关系，且跨区间临接数据偏差超过预设容差阈值，判定对应的滴定仿真模块为试验异常，并触发对应异常子区间的重复试验。

11、优选的，重复试验过程包括：

12、驱动试验异常的滴定仿真模块再次执行异常子区间内的滴定仿真试验；或者，停用试验异常的滴定仿真模块，驱动空闲的滴定仿真模块执行异常子区间的滴定仿真试验。

13、优选的，每个滴定仿真模块独立配置有计量泵、反应容器、搅拌装置及ph/orp检测探头；各滴定仿真模块的投药启动时刻由中央控制模块统一触发。

14、优选的，用于分散送检反应后水样的装置包括离子选择性电极、分光光度计或x射线荧光检测仪中的一种或多种。

15、优选的，中央控制模块将拼接后的全局响应数据封装为标准数据；标准数据包括时间戳、批次编号、各通道对应的投药量、反应时间、ph值、剩余重金属浓度、水温、及各通道的唯一标识。

16、第二方面，本发明公开了一种基于多通道分区同步滴定的投药仿真方法，采用第一方面记载的基于多通道分区同步滴定的投药仿真系统，本发明方法包括：

17、根据待检测的药剂投加量总区间，将药剂投加量总区间划分为多个互不重叠的子区间；

18、将同批次的送检废水同步分配至多个滴定仿真模块；

19、加载各滴定仿真模块预配置子区间内的投药量，以在同一时间窗口内同步模拟同一药剂在不同子区间的投加过程，并在滴定反应完成后分散送检反应后水样，返回包含滴定药液体积、ph值与剩余金属浓度的离散数据对；

20、按照投药量递增的顺序对离散数据对进行一致性校验；

21、将校验合格的离散数据对拼接为全局响应数据，并向预设的最佳工艺参数系统输出。

22、优选的，在将同批次的送检废水同步分配至多个滴定仿真模块之前，本方法还包括：

23、采用超声波发生器或底部射流装置对存储有送检废水的暂存桶进行均质化预混。

24、优选的，若某一滴定仿真模块输出的离散数据未通过一致性校验，本方法还包括：

25、记录未通过一致性校验的异常子区间；

26、判断是否存在空闲的滴定仿真模块；

27、若是，针对异常子区间，采用空闲的滴定仿真模块进行重新滴定仿真和送检；

28、若否，针对异常子区间，等待当前批次滴定仿真模块送检返回数据并清洗完成后，调度任一滴定仿真模块进行重新滴定仿真和送检。

29、优选的，药剂投加量总区间的划分方式包括等分划分、对数划分或基于先验知识的非均匀划分中的一种或多种组合。

30、区别于现有技术，本发明的有益效果在于：

31、其一，本发明系统各通道加载互不重叠的投药子区间，以并行扫描投药区间，然后将区间滴定及寻优耗时分摊至多个通道，大幅提升了整体效率，有效规避了送样水体因等候时间过长发生性质变化而导致检测结果不准确的问题。

32、其二，本发明方法采用物理同步滴定试验产生数据，不依赖于历史数据建模，在工况突变时仍能通过实时物理仿真输出可靠数据。

33、其三，本发明系统特别适用于污水送检机构或实验室内应用，提高污水送检服务质量。

1.一种基于多通道分区同步滴定的投药仿真系统，其特征在于，包括中央控制模块、废水实时分流模块、多个滴定仿真模块和数据校验模块；

2.根据权利要求1所述的基于多通道分区同步滴定的投药仿真系统，其特征在于，所述数据校验模块还被配置为：

3.根据权利要求2所述的基于多通道分区同步滴定的投药仿真系统，其特征在于，所述重复试验过程包括：

4.根据权利要求1所述的基于多通道分区同步滴定的投药仿真系统，其特征在于，每个滴定仿真模块独立配置有计量泵、反应容器、搅拌装置及ph/orp检测探头；各滴定仿真模块的投药启动时刻由所述中央控制模块统一触发。

5.根据权利要求1所述的基于多通道分区同步滴定的投药仿真系统，其特征在于，用于分散送检反应后水样的装置包括离子选择性电极、分光光度计或x射线荧光检测仪中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的基于多通道分区同步滴定的投药仿真系统，其特征在于，所述中央控制模块将拼接后的全局响应数据封装为标准数据；所述标准数据包括时间戳、批次编号、各通道对应的投药量、反应时间、ph值、剩余重金属浓度、水温及各通道的唯一标识。

7.一种基于多通道分区同步滴定的投药仿真方法，其特征在于，采用权利要求1-6任一项所述的基于多通道分区同步滴定的投药仿真系统，所述方法包括：

8.根据权利要求7所述的基于多通道分区同步滴定的投药仿真方法，其特征在于，在将同批次的送检废水同步分配至多个滴定仿真模块之前，所述方法还包括：

9.根据权利要求7所述的基于多通道分区同步滴定的投药仿真方法，其特征在于，若某一滴定仿真模块输出的离散数据未通过一致性校验，所述方法还包括：

10.根据权利要求7所述的基于多通道分区同步滴定的投药仿真方法，其特征在于，所述药剂投加量总区间的划分方式包括等分划分、对数划分或基于先验知识的非均匀划分中的一种或多种组合。