[发明专利]一种自来水厂后臭氧接触池水中余臭氧浓度的智能化连续监测方法

说明书

本发明提供了一种自来水厂后臭氧接触池水中余臭氧浓度的智能化连续监测方法。其特征在于：针对水中余臭氧浓度在线监测仪表经常失灵和维修保养不及时的现实状况，在对原水水质、水中余臭氧浓度、臭氧破坏前浓度历史运行数据分析的基础上，构建水中余臭氧浓度与臭氧破坏前浓度的关系模型；当在线诊断出水中余臭氧浓度仪表失灵时，将实时监测到的臭氧破坏前浓度值作为输入，通过水中余臭氧浓度与臭氧破坏前浓度的关系模型，得到水中余臭氧浓度预测值。本发明可以为后臭氧投加的反馈控制提供连续的水中余臭氧浓度监测值，从而为后臭氧化工艺的运行管控提供保障。

技术领域

本发明涉及一种智能化连续监测方法，尤其涉及一种自来水厂后臭氧接触池水中余臭氧浓度的智能化连续监测方法。

背景技术

随着中国饮用水水源受到日趋广泛的污染，以去除浑浊度和病原生物为主要目标的常规处理工艺已经不能满足保障饮用水水质安全的需求。我国数十个自米水厂已经采用“臭氧-生物活性炭”工艺对水进行深度处理。臭氧可以消毒和降解部分有机物并将大分子有机物转化为小分子有机物，以利于后续生物活性炭单元的生物降解。

臭氧的过量投加可能会导致溴酸盐等臭氧化副产物增加、减少活性炭使用寿命等不良后果，臭氧投加量不足可能会导致接触氧化不充分、生物活性炭降解有机物效果降低。此外，臭氧还具有一定毒性，低浓度臭氧会造成胸闷咳嗽、气短等呼吸道炎症。人若长期接触高浓度臭氧，身体会受到永久伤害。因此需要对臭氧化工艺残余气体进行监测和破坏，进行严格浓度控制。

理论上，如果臭氧与进厂水有足够的消毒接触时间，则臭氧可以完全消耗，在出水中几乎没有余臭氧。因此，在自来水厂臭氧化工艺日常运行中，操作人员通常将出水余臭氧浓度作为控制目标，通过闭环反馈控制，对臭氧投加量进行调整。

水中余臭氧浓度一般采用极谱法电极式仪器进行测量，这类仪器长期应用于低浓度(0.2mg/L以下)工作环境易发生钝化现象，仪器钝化后对臭氧浓度变化响应慢或者不响应，导致臭氧浓度监测异常，因而无法准确调整臭氧投加量。臭氧破坏前浓度监测仪表一般采用紫外辐射吸收法进行测量。相对于水中余臭氧浓度监测仪表，其具有便于校准、精度较高的特点。

本发明研究对象自来水厂的后臭氧投加采用传统的反馈控制方法，当水中余臭氧浓度仪表失灵时，无法准确调整臭氧投加量，严重影响出厂水质安全。

发明内容

发明目的：

本发明针对自来水厂后臭氧接触池水中余臭氧浓度在线监测仪表经常失灵和维修保养不及时的现实状况，提出当监测到仪表失灵时，采用智能化连续监测方法根据臭氧破坏前浓度监测值预测当前水中余臭氧浓度值，进而可以为臭氧投加控制提供连续的水中余臭氧反馈信息，提高后臭氧化工艺的处理效果。

技术方案：

本发明为解决如上技术问题采用如下技术方案：

一种水中余臭氧浓度的智能化连续监测方法，包括以下步骤：

第(I)步骤，水中余臭氧浓度与臭氧破坏前浓度之间的相关性计算方法如下：

步骤1，对自来水厂历史运行数据(过去3年及以上)进行数据清洗，剔除水中余臭氧浓度历史数据箱线图不在上界和下四分位之间的数据样本，剔除臭氧破坏前浓度历史数据箱线图不在上界和下界之间的数据样本；

步骤2，对数据清洗后的数据进行数据归一化处理；

步骤3，对数据预处理后的数据采用Pearson相关系数分析两个变量之间的关系，验证水中余臭氧浓度与臭氧破坏前浓度是否具有较强相关性。

第(II)步骤，水中余臭氧浓度与臭氧破坏前浓度关系模型建立步骤具体如下：

步骤1，对自来水厂历史运行数据库中的水中余臭氧浓度、臭氧破坏前浓度(过去3年及以上)数据进行数据提取、数据清洗和数据分析，筛选出符合要求的大数据样本集；