本發(fā)明涉及廢水處理，尤其是指一種含碳酸鈉鹽的白炭黑廢水析鹽優(yōu)化方法及系統(tǒng)。

背景技術：

1、隨著工業(yè)化進程的加快，各類工業(yè)廢水的處理成為了環(huán)境保護的重要課題。白炭黑（又名水合二氧化硅）作為一種重要的工業(yè)材料，被廣泛應用于橡膠、涂料和塑料等領域。在白炭黑的生產(chǎn)過程中，尤其是采用濕法沉淀合成的工藝，使用碳酸鈉作為沉淀劑，含有硅的溶液與碳酸鈉反應生成白炭黑的沉淀物，反應后產(chǎn)生的廢水中含有未反應的碳酸鈉和碳酸氫鈉，這些廢水不僅對環(huán)境造成負擔，同時未經(jīng)處理的廢水會導致資源的浪費和經(jīng)濟損失。

2、單靠物理或化學方法處理白炭黑廢水不能高效析出鈉鹽；同時，由于廢水中含一定濃度的二氧化硅，二氧化硅在析鹽過程中可能引發(fā)管道堵塞，影響處理效率；處理不當或者未及時調整關鍵參數(shù)，會導致析鹽過程不穩(wěn)定，甚至造成生產(chǎn)設備的損壞。

技術實現(xiàn)思路

1、為此，本發(fā)明所要解決的技術問題在于克服現(xiàn)有技術中析鹽過程不穩(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)，通過動態(tài)優(yōu)化控制析鹽處理的各項控制參數(shù)來提高廢水處理的各項指標，析鹽過程穩(wěn)定，不易堵塞管道。

2、第一方面，為解決上述技術問題，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，

3、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信息；并對所述水質信息執(zhí)行碳酸鈉濃度標識，獲得原水碳酸鈉濃度；

4、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)；

5、啟動蒸發(fā)設備并執(zhí)行所述第一析鹽處理參數(shù)處理白炭黑廢水，獲得析鹽運行指標；所述析鹽運行指標包括碳酸氫鈉分解率、二氧化硅溶解度和析出碳酸鈉純度；

6、比較析鹽運行指標與目標運行指標，獲得運行差異結果；

7、根據(jù)所述運行差異結果制定多個控制策略，基于多目標優(yōu)化算法對所述多個控制策略進行尋優(yōu)，獲得析鹽優(yōu)化策略；

8、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)對所述白炭黑廢水進行析鹽處理；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)。

9、在本發(fā)明的一個實施例中，執(zhí)行所述第二析鹽處理參數(shù)對所述白炭黑廢水進行析鹽處理后，還包括實時監(jiān)控所述析鹽運行指標，根據(jù)監(jiān)控結果更新所述第二析鹽處理參數(shù)。

10、在本發(fā)明的一個實施例中，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，

11、獲取所述蒸發(fā)設備的歷史運行日志表；

12、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)的屬性為檢索目標遍歷所述歷史運行日志表提取所述蒸發(fā)設備的控制參數(shù)記錄數(shù)據(jù)；

13、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；

14、根據(jù)所述ph值參數(shù)組獲得所述第一ph值參數(shù)；

15、根據(jù)所述溫度參數(shù)組獲得所述第一溫度參數(shù)；

16、根據(jù)所述壓力參數(shù)組獲得所述第一壓力參數(shù)。

17、在本發(fā)明的一個實施例中，根據(jù)所述ph值參數(shù)組獲得所述第一ph值參數(shù)，包括，

18、根據(jù)時序重新排列所述ph值參數(shù)組，獲得時序ph值參數(shù)組；

19、遍歷所述時序ph值參數(shù)組搜索ph值拐點，并確定所述ph值拐點對應的時刻t1和ph值；其中，所述ph值拐點被描述為時刻t1的ph值大于等于前一時刻t1-1的ph值且大于后一時刻t1+1的ph值；

20、以時刻t1為起始點反向搜索ph值控制起點，并確定所述ph值控制起點對應的時刻t2；其中，所述ph值控制起點被描述為ph值為7.9~8.1對應的時間點、且距離時刻t1最近的時間點；

21、連續(xù)提取所述時序ph值參數(shù)組在時刻t2至時刻t1之間的全部ph值生成所述第一ph值參數(shù)。

22、在本發(fā)明的一個實施例中，根據(jù)所述溫度參數(shù)組獲得所述第一溫度參數(shù)，包括，

23、根據(jù)時序重新排列所述溫度參數(shù)組，獲得時序溫度參數(shù)組；

24、遍歷所述時序溫度參數(shù)組搜索溫度拐點，并確定所述溫度拐點對應的時刻t3和溫度值；其中，所述溫度拐點被描述為時刻t3的溫度小于等于前一時刻t3-1的溫度且小于后一時刻t3+1的溫度;

25、以時刻t3為起始點正向搜索溫度控制終點，并確定所述溫度控制終點對應的時刻t4；其中，所述溫度控制終點被描述為溫度為105℃-112℃對應的時間點、且距離時刻t3最近的時間點；

26、連續(xù)提取所述時序溫度參數(shù)組在時刻t3至時刻t4之間的全部溫度數(shù)據(jù)生成所述第一溫度參數(shù)。

27、在本發(fā)明的一個實施例中，根據(jù)所述壓力參數(shù)組獲得所述第一壓力參數(shù)，包括，

28、根據(jù)時序重新排列所述壓力參數(shù)組，獲得時序壓力參數(shù)組；

29、遍歷所述時序壓力參數(shù)組搜索壓力下降趨勢段，并確定所述壓力下降趨勢段對應的下降起始時刻t5和下降終止時刻t6，以及下降起始時刻t5和下降終止時刻t6分別對應的壓力值；其中，所述壓力下降趨勢段被描述為壓力持續(xù)下降對應的控制時段；

30、連續(xù)提取所述時序壓力參數(shù)組在下降起始時刻t5和下降終止時刻t6之間的全部壓力數(shù)據(jù)生成所述第一壓力參數(shù)。

31、在本發(fā)明的一個實施例中，根據(jù)所述運行差異結果制定多個控制策略，基于多目標優(yōu)化算法對所述多個控制策略進行尋優(yōu)，獲得析鹽優(yōu)化策略；包括，

32、構建白炭黑廢水處理機理模型，根據(jù)蒸發(fā)設備的歷史運行數(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)訓練白炭黑廢水處理機理模型，獲得白炭黑廢水處理模型；

33、以最大化碳酸氫鈉分解率為目標，通過遺傳算法對所述白炭黑廢水處理模型進行變量尋優(yōu)，在約束條件內求解最優(yōu)控制量組合，獲得第一控制策略；

34、以最大化二氧化硅溶解度為目標，通過遺傳算法對所述白炭黑廢水處理模型進行變量尋優(yōu)，在約束條件內求解最優(yōu)控制量組合，獲得第二控制策略；

35、以最大化析出碳酸鈉純度為目標，通過遺傳算法對所述白炭黑廢水處理模型進行變量尋優(yōu)，在約束條件內求解最優(yōu)控制量組合，獲得第三控制策略；

36、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重，并基于多目標優(yōu)化算法對所述第一控制策略、所述第二控制策略和所述第三控制策略進行尋優(yōu)，獲得析鹽優(yōu)化策略。

37、在本發(fā)明的一個實施例中，所述約束條件為：

38、；

39、其中，t為溫度，ph為ph值，p為壓力。

40、在本發(fā)明的一個實施例中，所述第二控制策略的權重大于所述第一控制策略和所述第三控制策略的權重。

41、第二方面，為解決上述技術問題，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，

42、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信息和原水碳酸鈉濃度；

43、初步運行模塊，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，獲得析鹽運行指標；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)；所述析鹽運行指標包括碳酸氫鈉分解率、二氧化硅溶解度和析出碳酸鈉純度；

44、決策優(yōu)化模塊，其根據(jù)所述析鹽運行指標與目標運行指標之間的運行差異制定多個控制策略，基于多目標優(yōu)化算法對所述多個控制策略進行尋優(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)。

45、本發(fā)明的上述技術方案相比現(xiàn)有技術具有以下有益效果：

46、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)境負擔、實現(xiàn)資源的回收與循環(huán)利用，通過動態(tài)優(yōu)化控制析鹽處理的各項控制參數(shù)（比如溫度、壓力和ph值）來穩(wěn)定并提高廢水處理的各項指標，析鹽過程穩(wěn)定，不易堵塞管道。