水处理用次氯酸钠发生器杀菌效能自适应控制方法及系统与流程

本技术涉及水处理的，尤其是涉及水处理用次氯酸钠发生器杀菌效能自适应控制方法及系统。

背景技术：

1、在生活污水及自来水处理环节中，前加氯消毒是维持出水管网末端余氯浓度、切断病原微生物传播的必要工序。水厂通常利用加氯设备将次氯酸钠发生器等设备制备的含氯溶液投加至进水流中。实际运行工况下面临多变量的动态扰动，进水流量随时空发生波动，水体中的氨氮负荷、温度以及酸碱度亦呈现高频的瞬态漂移。上述水质参量的物理与化学波动直接干预消毒剂在水体中的动力学演变过程，进而影响终端管网的实际杀菌效能与出水水质安全。

2、中国发明专利cn117342685b公开了一种前加氯系统的控制方法。该方案基于预设的初始氯挥发量、进水流量与进出水含氯量，计算得出目标投入流量并驱动加氯设备执行投加动作。系统根据进出水点之间的水容积预估流体抵达出水点的时刻，并在该节点采集实际的出水含氯量；当检测反馈的出水含氯量与设定目标偏离时，该控制逻辑基于反馈数据反向调整初始氯挥发量参数，以修正后续执行周期的溶液投入流量。

3、上述调控架构依赖预估的宏观氯挥发量与出水含氯量进行延迟修正，未将次氯酸有效形态受酸碱度与温度制约的热力学演变过程予以底层剥离计算。当面临进水酸碱度偏高致使高活性次氯酸分子占比骤减的物理工况时，系统为弥补杀菌效能的缺口，单向持续驱动加氯泵推高目标投入流量。随着水化学状态的进一步偏移，激增的投加指令触及设备设计的排量边界，导致机械执行部件被强制钳制于满负荷饱和点。在物理排量被硬件绝对锁死的约束条件下，注入管网的有限杀菌物质量停止增长，固化的硬件输出状态与前端动态恶化的水化学时变需求产生严重错位，引发水处理管网终端杀菌效能的全线溃散。

技术实现思路

1、为了解决泵排量受限导致的杀菌效能溃散，实现稳定杀菌，本技术提供水处理用次氯酸钠发生器杀菌效能自适应控制方法及系统。

2、第一方面，本技术提供的水处理用次氯酸钠发生器杀菌效能自适应控制方法，采用如下的技术方案：水处理用次氯酸钠发生器杀菌效能自适应控制方法，包括：

3、获取进水参量和出水参量，所述进水参量包括流量、温度、酸碱度和氨氮浓度；

4、基于所述流量计算停留时间；

5、将所述进水参量存入队列，提取前推所述停留时间的历史进水参量，并将所述历史进水参量与所述出水参量配对生成状态向量；

6、利用所述进水参量中的所述温度修正预设的解离常数，结合所述进水参量中的所述酸碱度计算解离系数；

7、基于所述进水参量中的所述酸碱度和所述氨氮浓度确定氯氨比，结合所述氯氨比、所述进水参量和所述状态向量计算基础需氯量；

8、根据所述基础需氯量和所述解离系数计算需氯通量；

9、依据所述需氯通量和预设的源液初始浓度计算投加流量，控制计量泵运行；

10、当所述投加流量大于预设的排量上限时，将所述计量泵钳制于所述预设的排量上限，并提升所述次氯酸钠发生器的电解电流以提高源液浓度。

11、可选的，所述获取进水参量和出水参量，包括：

12、利用预设的投加点上游的传感矩阵，同步采集所述流量、所述温度、所述酸碱度和所述氨氮浓度；

13、利用所述预设的投加点下游的末端节点，获取游离氯浓度作为所述出水参量；

14、其中，所述预设的投加点与所述末端节点之间的管段界定出物理容积。

15、可选的，所述基于所述流量计算停留时间，包括：

16、将所述物理容积除以所述流量，得到所述停留时间；

17、所述将所述进水参量存入队列，提取前推所述停留时间的历史进水参量，包括：

18、为所述进水参量赋予时间戳并压入所述队列；

19、自所述队列提取所述时间戳与当前时刻的差值等于所述停留时间的所述进水参量，作为所述历史进水参量。

20、可选的，所述利用所述进水参量中的所述温度修正预设的解离常数，结合所述进水参量中的所述酸碱度计算解离系数，包括：

21、将所述进水参量中的所述温度代入预设的热力方程，更新所述预设的解离常数；

22、根据更新后的所述预设的解离常数与所述进水参量中的所述酸碱度，计算次氯酸浓度占所述游离氯浓度的比值，作为所述解离系数。

23、可选的，所述基于所述进水参量中的所述酸碱度和所述氨氮浓度确定氯氨比，结合所述氯氨比、所述进水参量和所述状态向量计算基础需氯量，包括：

24、将所述进水参量中的所述酸碱度和所述氨氮浓度代入预设的矩阵，提取对应的预设的临界值作为所述氯氨比；

25、结合所述氯氨比、所述进水参量中的所述氨氮浓度、所述状态向量及预设的常量，计算所述基础需氯量。

26、可选的，还包括：

27、计算所述进水参量中的所述氨氮浓度的变化率；

28、当所述进水参量中的所述酸碱度小于预设的酸性阈值且所述变化率大于预设的速率阈值时，阻断基于所述投加流量的控制信令；

29、将所述计量泵的排量限制于满足所述氯氨比的预设的安全流量。

30、可选的，所述提升所述次氯酸钠发生器的电解电流以提高源液浓度，包括：

31、计算所述需氯通量与所述预设的排量上限的比值；

32、将所述比值乘以预设的常数得到目标电流；

33、将所述电解电流调节至所述目标电流。

34、可选的，还包括：

35、获取所述次氯酸钠发生器的极板温度；

36、当所述极板温度大于或等于预设的热阈值时，阻断将所述电解电流调节至所述目标电流的控制信令；

37、按预设的步长递减所述电解电流。

38、可选的，还包括：

39、在预设的周期内积分所述投加流量得到体积增量，并计算所述出水参量的变化量；

40、当所述体积增量大于预设的死区容积且所述变化量小于预设的差分阈值时，在预设的时间窗内阻断对所述计量泵及所述次氯酸钠发生器的增量指令；

41、所述预设的时间窗为所述停留时间与预设的倍数的乘积。

42、第二方面，本技术提供的水处理用次氯酸钠发生器杀菌效能自适应控制系统，采用如下的技术方案：水处理用次氯酸钠发生器杀菌效能自适应控制系统，包括：

43、参量获取模块，用于获取进水参量和出水参量，所述进水参量包括流量、温度、酸碱度和氨氮浓度；

44、时延对齐模块，用于基于所述流量计算停留时间；将所述进水参量存入队列，提取前推所述停留时间的历史进水参量，并将所述历史进水参量与所述出水参量配对生成状态向量；

45、需氯计算模块，用于利用所述进水参量中的所述温度修正预设的解离常数，结合所述进水参量中的所述酸碱度计算解离系数；基于所述进水参量中的所述酸碱度和所述氨氮浓度确定氯氨比，结合所述氯氨比、所述进水参量和所述状态向量计算基础需氯量；根据所述基础需氯量和所述解离系数计算需氯通量；

46、协同控制模块，用于依据所述需氯通量和预设的源液初始浓度计算投加流量，控制计量泵运行；

47、当所述投加流量大于预设的排量上限时，将所述计量泵钳制于所述预设的排量上限，并提升所述次氯酸钠发生器的电解电流以提高源液浓度。

48、综上所述，本技术包括以下有益技术效果：

49、1、通过将进水酸碱度和温度纳入次氯酸解离系数的前馈计算，并在投加流量触及排量上限时转而提升发生器的电解电流以增高源液浓度，使次氯酸有效形态的热力学衰减与硬件排量约束在同一控制闭环中被联动补偿，避免了单纯依赖计量泵增排所导致的执行器饱和，从而在物理边界受限条件下维持了投加物质总量的持续增长，实现了杀菌效能的稳定输出。

50、2、通过将进水参量赋予时间戳并压入队列，提取前推停留时间的历史进水参量与当前出水参量配对生成状态向量，使反馈校正所依据的出水游离氯浓度与引发该响应的历史进水扰动属于同一水团，消除了管段水力滞后造成的相位错位，提高了闭环校正与前端负荷变化之间的同步性，进而改善了长时延管网条件下加药控制的收敛精度。

51、3、通过获取次氯酸钠发生器的极板温度，并在该温度达到热阈值时阻断电解电流的提升指令且按步长递减电流，避免了极板因过热导致涂层失活或电解效率衰减，同时利用积分投加流量所得体积增量与出水参量变化量的比较来屏蔽纯滞后时段内的增量指令，降低了控制系统的误调频率，增强了发生器在负荷提升状态下的工程安全性。