CN115818820A - 基于自适应前馈网络对臭氧残余浓度预测的臭氧氧化装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供基于自适应前馈网络对臭氧残余浓度预测的臭氧氧化装置，包括外缘面固设有至少一阀门以实现臭氧氧化的臭氧反应器；与至少一臭氧反应器阀门连接，实现臭氧反应器内废水与臭氧接触充分以消除臭氧反应器边界效应的循环装置；固定安装于臭氧反应器进气口处的臭氧进气浓度检测器；固定安装于臭氧反应器出气口处的臭氧尾气浓度检测器。本发明通过设置包括旋流组件以及循环管道相配合的循环装置，使得含有臭氧的废水液体经过时能够自旋、传热效果更佳，同时使得臭氧反应器内部废水与管道内壁的粘性作用能够降低，从而在废水流动时产生局部加速，循环效果更佳，具备减小臭氧反应器内流体边界效应，强化气液传质效果的优点。

Description

基于自适应前馈网络对臭氧残余浓度预测的臭氧氧化装置

技术领域

本发明涉及农药废水处理技术领域，具体为基于自适应前馈网络对臭氧残余浓度预测的臭氧氧化装置。

背景技术

臭氧是一种强氧化剂，具有很强的杀菌消毒、漂白、除味等特性，因此广泛应用于水消毒、食品加工杀菌净化、食品贮藏保鲜、医疗卫生和家庭消毒净化等方面的产品。在臭氧发生器生产和应用中，一定的臭氧浓度是保证消毒氧化效果、节约能源和防止污染的重要参数。

臭氧除了对人类有益的一面外，同时它又是一种对环境污染的物质，我国环境空气质量标准（ GB3095-1996 ）中规定臭氧的浓度限值（ 1 小时平均）一级标准为 0.12mg/m3 ；二级标准为 0.16mg/m 3 ；三级标准为 0.20mg/m 3 。臭氧的工业卫生标准大多数国家最高限值为 0.1ppm （ 0.20mg/m 3 ）。

也因此，臭氧催化氧化广泛应用于难降解的农药废水处理领域，目的在于去除水中难降解有机物，包括除臭脱色等功能。

然后在实际应用中，普遍存在以下问题：

1、传统臭氧反应器中臭氧与水接触时间短，臭氧利用率低下；

2、由于流体边界效应的存在，导致臭氧反应器中废水与臭氧接触不充分，强化气液传质效果不理想；

3、传统臭氧反应器中只知晓臭氧投加量，臭氧实际消耗量未知，无法评判臭氧的有效利用率，造成资源浪费，成本一直居高不下，对臭氧催化氧化评估效能微乎其微。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供基于自适应前馈网络对臭氧残余浓度预测的臭氧氧化装置，通过在臭氧反应器外增设旋流组件的方式，使臭氧反应器内废水经过循环装置时因旋流组件存在而自旋，降低废水与循环管道内壁的粘性作用，解决因臭氧反应器内流体边界效应的存在，导致臭氧反应器中废水与臭氧接触不充分的问题；同时通过设置臭氧尾气浓度检测器，对臭氧反应器内臭氧浓度衰减浓度进行检测，通过计算实际废水浓度，改变臭氧投加量，调整臭氧浓度和曝气流量，从而达到理想处理效果的方式，具备降低投入成本的优点。以解决上述背景技术中提出的问题。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：基于自适应前馈网络对臭氧残余浓度预测的臭氧氧化装置，包括：

外缘面固设有至少一阀门以实现臭氧氧化的臭氧反应器；

与至少一臭氧反应器阀门连接，实现臭氧反应器内废水与臭氧接触充分以消除臭氧反应器边界效应的循环装置；

固定安装于臭氧反应器进气口处，以用于通过不同强度的紫外光线摄入量实现精确控制臭氧进气浓度的臭氧进气浓度检测器；

固定安装于臭氧反应器出气口处以获取在臭氧反应器边界效应下臭氧进气浓度衰减量，从而计算得到臭氧有效利用率的臭氧尾气浓度检测器。

作为对本发明中所述基于自适应前馈网络对臭氧残余浓度预测的臭氧氧化装置的改进，所述臭氧进气浓度检测器包括:

通过输出不同强度的紫外光线入射光束量控制臭氧进气浓度，以消除除臭氧反应器内设管道外，还影响臭氧进气浓度的光照因素的第一处理模块；与第一处理模块连接以向臭氧反应器内发射入射光束的紫外线发射模块；与第一处理模块连接以检测臭氧进气浓度的第一检测模块；与所述紫外线发射模块连接，以检测入射光束强度的光照强度检测模块；其中，

第一处理模块基于入射光束强度获取并控制臭氧进气浓度的具体步骤包括：

获取所述紫外线发射模块入射光束强度随着工作时间变化的映射关系，具体为：

S1-1、基于光照强度检测模块获取所述紫外线发射模块作业前的初始光照强度L₀，同时，获取紫外线发射模块在产生初始光照强度L₀时所对应的时间T₀；

S1-2、获取紫外线发射模块工作过程中达到预设光照强度Lx时所对应的时间Tx；

S1-3、构建温升速率公式，计算得到紫外线发射模块发射入射光束时的温升速率Vtx：

S1-4、基于光照强度检测模块二次获取紫外线发射模块在作业结束后入射光束光照强度达到初始光照强度L₀值时，所对应的时间T_y；

S1-5、构建温降速率公式，计算得到紫外线发射模块在发射入射光束结束后的温降速率Vty：

S1-6、根据公式

T=Ty-T₀获取得到紫外线发射模块的工作时间T_g，同时将所述工作时间划分为若干个时间点T_gi，获取在若干个时间点T_gi时紫外线发射模块发射入射光束时对应的光照强度，并将其对应的光照强度标记为LTgi，其中，i=1，2，……，n；

S1-7、基于步骤S6，计算所述紫外线发射模块发射入射光束时平均光照强度Lp：

式中，

1、

2、

3以及

4均为紫外线发射模块工作过程中预设的比例系数固定数值。

作为对本发明中所述基于自适应前馈网络对臭氧残余浓度预测的臭氧氧化装置的改进，第一处理模块基于入射光束强度获取并控制臭氧进气浓度的具体步骤还包括：

S1-8、基于朗伯比尔定律获取紫外线发射模块作业时间内入射光束强度对被吸收臭氧进气浓度的影响：

Lq= Lp e – KhC_吸

式中，Lp表示紫外线发射模块发射入射光束时平均光照强度；Lq表示为入射光束穿透臭氧后的光照强度；h表示为入射光束通过臭氧的光程长度；C_吸表示臭氧反应器内被吸收的臭氧浓度；K表示为臭氧对入射光束波长的比吸收系数；

S1-9、计算臭氧反应器剩余臭氧进气浓度C_剩与在不同强度紫外光线入射光束量下吸收的臭氧浓度C_吸的匹配关系：

C_剩=

（C_投，C_吸）。

作为对本发明中所述基于自适应前馈网络对臭氧残余浓度预测的臭氧氧化装置的改进，所述循环装置包括循环泵、旋流组件以及循环管道，其中，

所述旋流组件与所述循环管道结合而密闭形成一用于实现臭氧反应器内废水与臭氧接触充分的容纳腔；

所述循环泵贯穿所述容纳腔，以提供废水流转动力；

所述循环管道上下两端固设有对称且连续的半圆式内凹焊槽；

所述旋流组件上下端焊点与焊槽对应安装，且所述旋流组件轴向长度与所述循环管道轴向长度一致，以使臭氧反应器内废水经过循环装置时因旋流组件存在而自旋，降低废水与循环管道内壁的粘性作用，保证循环效果；

所述循环管道以及旋流组件内壁均附有至少一流速传感器，用于对流经旋流组件的缓慢废水的流速进行测量，获取废水的摩擦阻力V_f。

作为对本发明中所述基于自适应前馈网络对臭氧残余浓度预测的臭氧氧化装置的改进，臭氧尾气浓度检测器包括第二处理器、分别于所述第二处理器连接的显示模块、存储模块、通信模块以及数据录入模块，其中，

第二处理器连接流速传感器，用于基于获取的废水摩擦阻力V_f计算因循环装置边界效应而导致的臭氧衰减浓度C_减；

第二处理器通过通信模块连接第一处理模块，用于计算臭氧反应器内的臭氧有效利用率；

数据录入模块，用于用户对外设信息的录入；显示模块，用于对第二处理器的处理结果进行可视化；存储模块，用于对第二处理器的处理结果进行分布式存储；通信模块，用于建立臭氧尾气浓度检测器与外设设备的数据交互通道；其中，

第二处理器根据获取的废水摩擦阻力V_f计算臭氧衰减浓度C_减的具体的步骤为：

S2-1、基于已知的废水在循环泵提供的动力流量下通过旋流组件所产生的摩阻、循环管道的内径、循环管道的轴向管路长度以及废水密度，确定流经旋流组件的缓慢废水所产生的摩擦阻力V_f

式中，

表示为经验常数；D表示为循环管道的内径；

表示为已知的废水在循环泵提供的动力流量下通过旋流组件所产生的摩阻；l表示为循环管道的轴向管路长度；ρ表示为废水密度；

S2-2、计算臭氧衰减浓度C_减

S2-21、构建臭氧衰变成氧气时的半衰期公式：

N'=N0*(0.5)^n；M'=M0*(0.5)^n.(n=t/τ)

式中，N'、M'表示为衰变后剩余原子数和质量；N0、m0表示为衰变前原子数和质量；n表示为半衰期个数；t表示为衰变所用时间，π表示为半衰期；

S2-22、求取臭氧衰变时初始时间周期到完成衰变后的总的衰变质量M_衰总

M_衰总=m1+m2+……+mT

S2-23、计算T周期后的臭氧质量M_臭氧

M_臭氧=M_总-M_衰总

S2-24、计算臭氧衰减浓度C_减

Q=V_f

S

式中，V_f表示为废水摩擦阻力；S表示为循环管道的截面积；Q表示为废水在T周期内流过的流量，其中Q的单位是m³/s、V的单位是m/s、S的单位是㎡；

C_减=M_臭氧/Q。

作为对本发明中所述基于自适应前馈网络对臭氧残余浓度预测的臭氧氧化装置的改进，当基于第二处理器计算得到臭氧衰减浓度C_减后，还需要基于第二处理器构建臭氧衰减扩散模型，以模拟获取因循环装置边界效应而导致的臭氧衰减浓度C_减与循环管道的轴向管路长度的浓度分布关系，得到当前臭氧衰减浓度C_减的衰减强度对当前不同轴向长度的循环管道的理论区域影响值；其具体实施方式为：

S3-1、对一个臭氧衰减浓度C_减相对于当前不同轴向长度的循环管道进行线性叠加，以降低计算难度：

式中，

表示为不同轴向长度的循环管道n处的测量结果；c表示为当前循环管道测量时的臭氧背景浓度；

为当前臭氧衰减浓度C_减的衰减强度，

表示为当前臭氧衰减浓度C_减对不同轴向长度的循环管道n的贡献值；

S3-2、获取得到当前臭氧衰减浓度C_减的衰减强度对当前不同轴向长度的循环管道理论区域影响值B_qn

式中，b1、b2、b3以及b4均表示为预设的固定比例系数数值；Lqp表示为平均光照强度Lp对当前臭氧衰减浓度C_减的衰减强度影响值；Ln表示为循环管道n处的轴向管路长度，自定义废水流向为正向时，Ln以沿废水流向且靠近臭氧反应器进气口的第一个臭氧反应器阀门为零点，进行距离计算；

表示为误差补偿常数，由PID控制器计算得到。

作为对本发明中所述基于自适应前馈网络对臭氧残余浓度预测的臭氧氧化装置的改进，当基于第二处理器计算模拟获取得到臭氧衰减浓度C_减的衰减强度对当前不同轴向长度的循环管道区域影响值B_qn后，还需要基于第二处理器构建用于拟合其实际区域影响值

B_qn的BP神经网络，其具体实施步骤为:

S4-1，建立所述BP神经网络的隐含层神经元节点经验公式：

式中，S为输入节点数；1为输出节点数；

为1～10间的常数，其中，输入节点数用于表征当前臭氧衰减浓度C_减的衰减强度，输出节点数1用于表征当前不同轴向长度的循环管道；

S4-2，对所述BP神经网络隐含层使用激活函数，以获取BP神经网络隐含层的非线性关系：

式中，

为误差；

S4-3，将输入节点数输入BP神经网络，BP神经网络将依次得到的当前不同轴向长度的循环管道处的臭氧衰减浓度C_减的衰减强度预测结果与真值进行比较，同时基于误差

利用反向传播算法进行修正重复迭代，其中，当误差

最小时，将此时得到的臭氧衰减浓度C_减的衰减强度对当前不同轴向长度的循环管道区域影响的值做为确定的实际区域影响值；

S4-4，完成BP神经网络训练，输出分布在循环管道实际区域的真实臭氧衰减浓度C_减值。

作为对本发明中所述基于自适应前馈网络对臭氧残余浓度预测的臭氧氧化装置的改进，当基于第二处理器计算获取得到真实的分布在循环管道实际区域的臭氧衰减浓度C_减值后，还需要基于第二处理器对得到的真实臭氧衰减浓度C_减值进行聚类，以得到真实臭氧衰减浓度C_减值在循环管道内的变化集H，其具体实施方式为：

S5-1，变量选取真实臭氧衰减浓度C_减值在循环管道内不同轴向长度状态下的7项浓度值进行聚类分析，每个样本设定n个维度，记为：xi＝{xi,j,j＝1,2,...,7}；

对样本xi进行分类，选取N个理想状态下真实臭氧衰减浓度C_减值在循环管道内不同轴向长度处的浓度值的样本；

S5-2，对所述7项浓度值进行无量纲化处理，得到正向指标：

式中，X_ij表示为第i个样本的第j项浓度值的实际值；Y_ij表示为无量纲化处理后的浓度值，为第j项浓度值的均值；S_j为第j项浓度值的标准差；

基于得到的正向指标进行取其倒数处理后，继续进行无量纲化处理，得到逆向指标；

S5-3，基于样本无量纲化指标值，制定聚类数目k，并确定每一类的初始类中心点；并按照距类中心点距离最短的原则将所有数据分类，形成k个类，依次计算各类中变量的均值；

S5-4，确定的类中心点距上个类中心点之间的偏移量，此时，

当最大偏移量大于设定值时，返回步骤S5-3，否则聚类结束得到k个类；

S5-5，进行最大、最小相似类寻找，得到最大相似类中的真实臭氧衰减浓度C_减值的最小相似度以及最大相似类中的真实臭氧衰减浓度C_减值的最大相似度，从而得到真实臭氧衰减浓度C_减值在循环管道内的变化集H{minSim，maxSim}，其中，minSim表示为真实臭氧衰减浓度C_减值在循环管道内的变化集H的最小浓度值，maxSim表示为真实臭氧衰减浓度C_减值在循环管道内的变化集H的最大浓度值。

作为对本发明中所述基于自适应前馈网络对臭氧残余浓度预测的臭氧氧化装置的改进，臭氧反应器内的臭氧有效利用率的计算方式为：

式中，

表示为臭氧反应器内的最大臭氧有效利用率；

表示为臭氧反应器内的最小臭氧有效利用率；

表示为除在不同强度紫外光线入射光束量下吸收臭氧浓度后臭氧反应器剩余臭氧进气浓度；

表示为初始臭氧投加量；C_min减表示为在臭氧反应器内因循环装置边界效应而导致臭氧浓度在循环管道内的真实最小衰减浓度值，C_max减表示为在臭氧反应器内因循环装置边界效应而导致臭氧浓度在循环管道内的真实最大衰减浓度值。

作为对本发明中所述基于自适应前馈网络对臭氧残余浓度预测的臭氧氧化装置的改进，还包括氧气瓶、干燥管、臭氧发生器、第一取样口、第二取样口以及尾气破坏器，其中，

所述氧气瓶、所述干燥管以及所述臭氧发生器依次顺序连接后，与所述臭氧进气浓度检测器相通；

所述第一取样口以及第二取样口分别固定安装于循环装置和臭氧反应器的连接处，用于样品取样；

所述尾气破坏器固定连接所述臭氧尾气浓度检测器的出气口，用于吸收臭氧氧化装置在臭氧催化氧化过程中产生的有害气体。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、首先，为解决臭氧发生器发生臭氧能力在很大程度上受气源的影响，本发明通过增设臭氧进气浓度检测器，通过输出不同强度的紫外光线入射光束量控制臭氧进气浓度，首先消除了除臭氧反应器内设管道存在的边界效应影响因素外的，还影响臭氧进气浓度的光照因素，从而基于获取的入射光束的平均光照强度Lp直接得到因不同强度紫外光线入射光束量下吸收的臭氧浓度C_吸，进而通过紫外线自控制灯的数量，实现不同程度的光线摄入量，通过控制紫外线灯的开启数量进而控制Lq，以精确测量反应时臭氧被吸收后的剩余浓度总量；

2、其次，为解决因流体边界效应的存在，导致臭氧反应器中废水与臭氧接触不充分的问题，本发明通过设置包括旋流组件以及循环管道相配合的循环装置，使得含有臭氧的废水液体经过时能够自旋、传热效果更佳，同时对于流体边界层而言，由于旋流结构的存在，臭氧反应器内部废水与管道内壁的粘性作用能够降低，从而在废水流动时产生局部加速，循环效果更佳，具备减小臭氧反应器内流体边界效应，强化气液传质效果的优点；

3、最后，为解决现有传统臭氧反应器中只知晓臭氧投加量，臭氧实际消耗量未知，无法评判臭氧的有效利用率的问题，本发明设置臭氧尾气浓度检测器，对臭氧反应器内臭氧浓度衰减浓度进行检测，通过对因臭氧反应器边界效应而导致的臭氧衰减浓度C_减按照时序流程先模拟获取因循环装置边界效应而导致的臭氧衰减浓度C_减与循环管道的轴向管路长度的浓度分布关系，再进行最接近真实值计算后，形成聚类指标集合，得到因循环装置边界效应存在，导致臭氧浓度衰减的区间值，最后改变臭氧投加量，调整臭氧浓度和曝气流量，达到理想处理效果的方式，具备降低投入成本、适性强的优点。

附图说明

参照附图来说明本发明的公开内容。应当了解，附图仅仅用于说明目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制，在附图中，相同的附图标记用于指代相同的部件。其中：

图1为本发明一实施例中所提出的基于自适应前馈网络对臭氧残余浓度预测的臭氧氧化装置的整体结构示意图；

图2为本发明一实施例中所提出的循环装置的截面结构示意图；

图3本发明一实施例中所提出的循环装置中旋流组件的结构示意图；

图4本发明一实施例中所提出的臭氧尾气浓度检测器计算得到臭氧有效利用率的时序步骤流程示意图；

图5本发明一实施例中所提出的臭氧尾气浓度检测器计算得到臭氧有效利用率时的处理系统原理框图；

图6本发明另一实施例中所提出的紫外线装置安装结构示意图。

附图标记说明：

1-氧气瓶、2-干燥管、3-臭氧发生器、4-臭氧进气浓度检测器、5-第一取样口、6-第二取样口、7-臭氧反应器、8-循环装置、81-循环管道、82-旋流组件、9-臭氧尾气浓度检测器、10-尾气破坏器、11-壳体。

具体实施方式

容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。

以下结合附图对本发明作近一步详细说明，但不作为对本发明的限定。

如图1所示，作为本发明的一实施例，提出基于自适应前馈网络对臭氧残余浓度预测的臭氧氧化装置，包括：

外缘面固设有至少一阀门以实现臭氧氧化的臭氧反应器7，可以理解的是，臭氧发生器3的臭氧产量最主要、最基本的技术指标，而产量又是通过测定臭氧浓度后计算得出的；

本发明还包括与至少一臭氧反应器7阀门连接，实现臭氧反应器7内废水与臭氧接触充分以消除臭氧反应器7边界效应的循环装置8；

基于上述构思，需要说明的是，在流体与固体接触的薄层里，存在一个速度剪切层，称作边界层，粘性作用只存在于这个薄层中，而薄层之外的主流区可以不考虑粘性作用，正是有这样一个边界层存在着剪切应力和耗散，物体在流体中才会存在摩擦阻力，也就是前序提到的边界效应，边界层的厚度是从物面（当地速度为零）开始，沿法线方向至速度与当地自由流速度U相等（严格地说是等于0.990或0.995U）的位置之间的距离。

而，由于上述因臭氧反应器7内流体边界效应的存在，就会出现导致臭氧反应器7中废水与臭氧接触不充分的问题，可以理解的是，目前对流体局部加速几种有效的办法：a使部分物面移动；b通过物面上的喷孔(狭缝)吹出流体，以增加表面滞流的能量；c通过物面上的狭缝，吸走滞流，使边界层变薄，以抑制分离；d用不同气体喷射，加速滞流；e变更机翼形状，为此，如图2-3所示，为解决上述技术问题，本发明采用变更机翼形状的方式，提出了在臭氧反应器7外设置至少一循环装置8，循环装置8包括循环泵、旋流组件82以及循环管道81，其中，旋流组件82与循环管道81结合而密闭形成一用于实现臭氧反应器7内废水与臭氧接触充分的容纳腔；循环泵贯穿容纳腔，以提供废水流转动力；循环管道81上下两端固设有对称且连续的半圆式内凹焊槽；旋流组件82上下端焊点与焊槽对应安装，且旋流组件82轴向长度与循环管道81轴向长度一致，以使臭氧反应器7内废水经过循环装置8时因旋流组件82存在而自旋，降低废水与循环管道81内壁的粘性作用，保证循环效果；循环管道81以及旋流组件82内壁均附有至少一流速传感器，用于对流经旋流组件的缓慢废水的流速进行测量，获取废水的摩擦阻力V_f。

基于上述构思，需要说明的是，通过上述设置包括旋流组件82以及循环管道81相配合的循环装置8，使得含有臭氧的废水液体经过时能够自旋、传热效果更佳，同时对于流体边界层而言，由于旋流结构（旋流组件82以及循环管道81）的存在，臭氧反应器7内部废水与管道内壁的粘性作用能够降低，从而在废水流动时产生局部加速，循环效果更佳，具备减小臭氧反应器7内流体边界效应，强化气液传质效果的优点。

本发明还包括固定安装于臭氧反应器7进气口处，以用于通过不同强度的紫外光线摄入量实现精确控制臭氧进气浓度的臭氧进气浓度检测器4；

基于上述技术构思，在本发明的一实施例中，需要说明的是，臭氧进气浓度检测器4包括：通过输出不同强度的紫外光线入射光束量控制臭氧进气浓度，以消除除臭氧反应器7内设管道外，还影响臭氧进气浓度的光照因素的第一处理模块，其优选为型号为MT6261的单片机芯片；与第一处理模块连接以向臭氧反应器7内发射入射光束的紫外线发射模块；与第一处理模块连接以检测臭氧进气浓度的第一检测模块；与紫外线发射模块连接，以检测入射光束强度的光照强度检测模块；其中，

第一处理模块基于入射光束强度获取并控制臭氧进气浓度，目的在于，基于获取的入射光束的平均光照强度Lp直接得到因不同强度紫外光线入射光束量下吸收的臭氧浓度C_吸，进而通过紫外线自控制灯的数量，实现不同程度的光线摄入量，通过控制紫外线灯的开启数量进而控制Lq，以精确测量反应时臭氧被吸收后的剩余浓度总量C_剩，其具体步骤包括：

获取紫外线发射模块入射光束强度随着工作时间变化的映射关系，具体为：

S1-1、基于光照强度检测模块获取紫外线发射模块作业前的初始光照强度L₀，同时，获取紫外线发射模块在产生初始光照强度L₀时所对应的时间T₀；

S1-2、获取紫外线发射模块工作过程中达到预设光照强度Lx时所对应的时间Tx；

S1-3、构建温升速率公式，计算得到紫外线发射模块发射入射光束时的温升速率Vtx：

S1-4、基于光照强度检测模块二次获取紫外线发射模块在作业结束后入射光束光照强度恢复到初始光照强度L₀值时，所对应的时间T_y；

S1-5、构建温降速率公式，计算得到紫外线发射模块在发射入射光束结束后的温降速率Vty：

S1-6、根据公式

T=Ty-T₀获取得到紫外线发射模块的工作时间T_g，同时将工作时间划分为若干个时间点T_gi，获取在若干个时间点T_gi时紫外线发射模块发射入射光束时对应的光照强度，并将其对应的光照强度标记为LTgi，其中，i=1，2，……，n；

S1-7、基于步骤S6，计算紫外线发射模块作业时发射入射光束时平均光照强度Lp：

式中，

1、

2、

3以及

4均为紫外线发射模块工作过程中预设的比例系数固定数值。

基于上述技术构思，当第一处理模块获取紫外线发射模块入射光束强度随着工作时间变化的映射关系后，还需要基于入射光束强度获取并控制臭氧进气浓度，其具体步骤包括：

S1-8、基于朗伯比尔定律获取紫外线发射模块作业时间内入射光束强度对被吸收臭氧进气浓度的影响：

Lq= Lp e – KhC_吸（4）

式中，Lp表示紫外线发射模块发射入射光束时平均光照强度；Lq表示为入射光束穿透臭氧后的光照强度；h表示为入射光束通过臭氧的光程长度；C_吸表示臭氧反应器内被吸收的臭氧浓度；K表示为臭氧对入射光束波长的比吸收系数；

S1-9、计算臭氧反应器7剩余臭氧进气浓度C_剩与在不同强度紫外光线入射光束量下吸收的臭氧浓度C_吸的匹配关系：

C_剩=

（C_投，C_吸）（5）。

如图4-5所示，本发明还包括固定安装于臭氧反应器7出气口处以获取在臭氧反应器边界效应下臭氧进气浓度衰减量，从而计算得到臭氧有效利用率的臭氧尾气浓度检测器9，可以理解的是，设置臭氧尾气浓度检测器9的目的在于，为解决现有传统臭氧反应器7中只知晓臭氧投加量，臭氧实际消耗量未知，无法评判臭氧的有效利用率的问题，即，通过对因臭氧反应器7边界效应而导致的臭氧衰减浓度C_减按照时序流程先模拟获取因循环装置8边界效应而导致的臭氧衰减浓度C_减与循环管道81的轴向管路长度的浓度分布关系，再进行最接近真实值计算后，形成聚类指标集，得到因循环装置81边界效应存在，导致臭氧浓度衰减的区间值，最后通过改变臭氧投加量，调整臭氧浓度和曝气流量，达到理想处理效果的方式，具备降低投入成本、适性强的优点。

在本发明的一实施例中，基于上述技术构思，需要说明的是，

臭氧尾气浓度检测器9包括第二处理器，其优选为89c2051型号的单片机、分别于第二处理器连接的显示模块、存储模块、通信模块以及数据录入模块，其中，第二处理器连接流速传感器，用于基于获取的废水摩擦阻力V_f计算因循环装置8边界效应而导致的臭氧衰减浓度C_减；第二处理器通过通信模块连接第一处理模块，用于计算臭氧反应器内的臭氧有效利用率；数据录入模块，用于用户对外设信息的录入；显示模块，用于对第二处理器的处理结果进行可视化；存储模块，用于对第二处理器的处理结果进行分布式存储；通信模块，用于建立臭氧尾气浓度检测器9与外设设备、臭氧尾气浓度检测器9与臭氧进气浓度检测器4间的数据交互通道。

可以理解的是，在通过控制紫外线灯的开启数量进而控制Lq，精确测量得到反应时臭氧被吸收后的剩余浓度总量C_剩后，后续臭氧浓度的损失（衰减）主要受边界效应的影响，导致臭氧反应器7中废水与臭氧接触不充分，而对于臭氧反应器7内的边界效应，本发明提出在臭氧反应器7内增设臭氧溶解层和催化剂层，臭氧在臭氧反应器7下部溶解，而后在催化剂层催化反应，而臭氧的投加采用持续曝气的方式自下而上进入臭氧反应器7，因此，臭氧反应器7内的边界效应对剩余浓度总量C_剩的影响较小，而再在增设循环装置8后，这部分的臭氧衰减影响直接可以忽略，为此，只需要计算因循环装置8的边界效应而导致的臭氧衰减浓度C_减即可。

基于上述技术构思，需要说明的是，第二处理器根据获取的废水摩擦阻力V_f计算臭氧衰减浓度C_减的具体的步骤为：

S2-1、基于已知的废水在循环泵提供的动力流量下通过旋流组件82所产生的摩阻、循环管道81的内径、循环管道81的轴向管路长度以及废水密度，确定流经旋流组件82的缓慢废水所产生的摩擦阻力V_f

（6）

式中，

表示为经验常数；D表示为循环管道的内径；

表示为已知的废水在循环泵提供的动力流量下通过旋流组件所产生的摩阻；l表示为循环管道的轴向管路长度；ρ表示为废水密度；

S2-2、计算臭氧衰减浓度C_减

S2-21、构建臭氧衰变成氧气时的半衰期公式：

N'=N0*(0.5)^n；M'=M0*(0.5)^n.(n=t/τ)（7）

式中，N'、M'表示为衰变后剩余原子数和质量；N0、m0表示为衰变前原子数和质量；n表示为半衰期个数；t表示为衰变所用时间，π表示为半衰期；

S2-22、求取臭氧衰变时初始时间周期到完成衰变后的总的衰变质量M_衰总

M_衰总=m1+m2+……+mT（8）

S2-23、计算T周期后的臭氧质量M_臭氧

M_臭氧=M_总-M_衰总（9）

S2-24、计算臭氧衰减浓度C_减

Q=V_f

S（10）

式中，V_f表示为废水摩擦阻力；S为循环管道的截面积；Q表示为废水在T周期内流过的流量，其中Q的单位是m³/s、V的单位是m/s、S的单位是㎡；

C_减=M_臭氧/Q。（11）。

基于上述技术构思，当基于第二处理器计算得到臭氧衰减浓度C_减后，还需要基于第二处理器构建臭氧衰减扩散模型，以模拟获取因循环装置8边界效应而导致的臭氧衰减浓度C_减与循环管道81的轴向管路长度的浓度分布关系，得到当前臭氧衰减浓度C_减的衰减强度对当前不同轴向长度的循环管道的区域影响值；其具体实施方式为：

S3-1、对一个臭氧衰减浓度C_减相对于当前不同轴向长度的循环管道81进行线性叠加，以降低计算难度：

（12）

式中，

表示为不同轴向长度的循环管道n处的测量结果；c表示为当前循环管道测量时的臭氧背景浓度；

为当前臭氧衰减浓度C_减的衰减强度，

表示为当前臭氧衰减浓度C_减对不同轴向长度的循环管道n的贡献值；

S3-2、获取得到当前臭氧衰减浓度C_减的衰减强度对当前不同轴向长度的循环管道区域影响值B_qn

（13）

式中，b1、b2、b3以及b4均表示为预设的固定比例系数数值；Lqp表示为平均光照强度Lp对当前臭氧衰减浓度C_减的衰减强度影响值；Ln表示为循环管道n处的轴向管路长度，自定义废水流向为正向时，Ln以沿废水流向且靠近臭氧反应器进气口的第一个臭氧反应器阀门为零点，进行距离计算；

表示为误差补偿常数，由PID控制器计算得到。

基于上述技术构思，当基于第二处理器计算模拟获取得到臭氧衰减浓度C_减的衰减强度对当前不同轴向长度的循环管道区域影响值B_qn后，还需要基于第二处理器构建用于拟合其实际区域影响值

B_qn的BP神经网络，其具体实施步骤为:

S4-1，建立BP神经网络的隐含层神经元节点经验公式：

（14）

式中，S为输入节点数；1为输出节点数；

为1～10间的常数，其中，输入节点数用于表征当前臭氧衰减浓度C_减的衰减强度，输出节点数1用于表征当前不同轴向长度的循环管道；

S4-2，对BP神经网络隐含层使用激活函数，以获取BP神经网络隐含层的非线性关系：

（15）

式中，

为误差；

S4-3，将输入节点数输入BP神经网络，BP神经网络将依次得到的当前不同轴向长度的循环管道81处的臭氧衰减浓度C_减的衰减强度预测结果与真值进行比较，同时基于误差

利用反向传播算法进行修正重复迭代，其中，当误差

最小时，将此时得到的臭氧衰减浓度C_减的衰减强度对当前不同轴向长度的循环管道区域影响的值做为确定的实际区域影响值；

S4-4，完成BP神经网络训练，输出分布在循环管道实际区域的真实臭氧衰减浓度C_减值。

基于上述技术构思，当基于第二处理器计算获取得到真实的分布在循环管道实际区域的臭氧衰减浓度C_减值后，还需要基于第二处理器对得到的真实臭氧衰减浓度C_减值进行聚类，以得到真实臭氧衰减浓度C_减值在循环管道内的变化集H，其具体实施方式为：

S5-1，变量选取真实臭氧衰减浓度C_减值在循环管道81内不同轴向长度状态下的7项浓度值进行聚类分析，每个样本设定n个维度，记为：xi＝{xi,j,j＝1,2,...,7}；

对样本xi进行分类，选取N个理想状态下真实臭氧衰减浓度C_减值在循环管道内不同轴向长度处的浓度值的样本；

S5-2，对7项浓度值进行无量纲化处理，得到正向指标：

（16）

式中，X_ij表示为第i个样本的第j项浓度值的实际值；Y_ij表示为无量纲化处理后的浓度值，为第j项浓度值的均值；S_j为第j项浓度值的标准差；

基于得到的正向指标进行取其倒数处理后，继续进行无量纲化处理，得到逆向指标；

S5-3，基于样本无量纲化指标值，制定聚类数目k，并确定每一类的初始类中心点；并按照距类中心点距离最短的原则将所有数据分类，形成k个类，依次计算各类中变量的均值；

S5-4，确定的类中心点距上个类中心点之间的偏移量，此时，

当最大偏移量大于设定值时，返回步骤S5-3，否则聚类结束得到k个类，

S5-5，进行最大、最小相似类寻找，得到最大相似类中的真实臭氧衰减浓度C_减值的最小相似度以及最小相似类中的真实臭氧衰减浓度C_减值的最大相似度，从而得到真实臭氧衰减浓度C_减值在循环管道内的变化集H{minSim，maxSim}，其中，minSim表示为真实臭氧衰减浓度C_减值在循环管道内的变化集H的最小浓度值，maxSim表示为真实臭氧衰减浓度C_减值在循环管道内的变化集H的最大浓度值。

在本发明的一实施例中，臭氧反应器7内的臭氧有效利用率的计算方式为：

（17）

（18）

式中，

表示为臭氧反应器内的最大臭氧有效利用率；

表示为臭氧反应器内的最小臭氧有效利用率；

表示为除在不同强度紫外光线入射光束量下吸收臭氧浓度后臭氧反应器剩余臭氧进气浓度；

表示为初始臭氧投加量；C_min减表示为在臭氧反应器内因循环装置边界效应而导致臭氧浓度在循环管道内的真实最小衰减浓度值，C_max减为在臭氧反应器内因循环装置边界效应而导致臭氧浓度在循环管道内的真实最大衰减浓度值，故而，通过设置臭氧尾气浓度检测器，区别于传统臭氧反应器中，在只知晓臭氧投加量，可以直接有效评判臭氧的有效利用率。

在本发明的一实施例中，本发明还包括还包括氧气瓶1、干燥管2、臭氧发生器3、第一取样口5、第二取样口6以及尾气破坏器10，其中，氧气瓶1、干燥管2以及臭氧发生器3依次顺序连接后，与臭氧进气浓度检测器4相通；第一取样口5以及第二取样口6分别固定安装于循环装置8和臭氧反应器7的连接处，用于样品取样；尾气破坏器10固定连接臭氧尾气浓度检测器9的出气口，用于吸收臭氧氧化装置在臭氧催化氧化过程中产生的有害气体。

作为本发明的另一实施例，为保证臭氧进气浓度检测器4内紫外线发射模块发射的紫外线灯强度保持恒定，进而保证波长稳定，如图6所示，可以设计一种安装在臭氧进气浓度检测器内的紫外线装置，该装置包括壳体11、紫外线组件a、若干组凸透镜c、准直透镜b、反光镜d、光探测器f、棱镜e、温度传感器、加热装置以及水冷装置；其中，水冷装置包括电磁阀与电磁阀连接的水管；加热装置包括热电阻；紫外线组件a内包括灯罩、若干组紫外线灯，紫外线灯之间设有温度传感器，水管均匀分布于灯罩之中。在具体实施时，紫外线组件a安装于壳体11的一侧，准直透镜b安装于靠近紫外线组件a灯光的一侧，靠近准直透镜b远离紫外线组件a的一侧设有若干组凸透镜c，壳体11内部设有棱镜e和反光镜d，反光镜d以一定倾斜角度放置于壳体11内部，用于反射凸透镜c的光线，反光镜d设置有多个，最终光线反射到棱镜e上，棱镜e的接受面放置于沿着反光镜d反射光线轨迹的方向，棱镜e的放射面固定安装有光探测器f。

可以理解的是，紫外线装置中紫外线组件a发射光线（以图6中的箭头表示发射光线）的轨迹方向为：紫外线灯-准直透镜b-凸透镜c-反光镜d-棱镜e-光探测器f，从而通过紫外线灯的数量，实现不同程度的光线摄入量，通过控制紫外线灯的开启数量进而控制光照强度Lp，以便于精确多次测量臭氧浓度剩余浓度，保证臭氧反应器内的臭氧有效利用率

更为准确。

本发明的技术范围不仅仅局限于上述说明中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本发明技术思想的前提下，对上述实施例进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.基于自适应前馈网络对臭氧残余浓度预测的臭氧氧化装置，其特征在于：包括：

外缘面固设有至少一阀门以实现臭氧氧化的臭氧反应器；

与至少一臭氧反应器阀门连接，实现臭氧反应器内废水与臭氧接触充分以消除臭氧反应器边界效应的循环装置；

固定安装于臭氧反应器进气口处，以用于通过不同强度的紫外光线摄入量实现精确控制臭氧进气浓度的臭氧进气浓度检测器；

固定安装于臭氧反应器出气口处以获取在臭氧反应器边界效应下臭氧进气浓度衰减量，从而计算得到臭氧有效利用率的臭氧尾气浓度检测器。

2.根据权利要求1所述的基于自适应前馈网络对臭氧残余浓度预测的臭氧氧化装置，其特征在于：所述臭氧进气浓度检测器包括:

通过输出不同强度的紫外光线入射光束量控制臭氧进气浓度，以消除除臭氧反应器内设管道外，还影响臭氧进气浓度的光照因素的第一处理模块；与第一处理模块连接以向臭氧反应器内发射入射光束的紫外线发射模块；与第一处理模块连接以检测臭氧进气浓度的第一检测模块；与所述紫外线发射模块连接，以检测入射光束强度的光照强度检测模块；其中，

第一处理模块基于入射光束强度获取并控制臭氧进气浓度的具体步骤包括：

获取所述紫外线发射模块入射光束强度随着工作时间变化的映射关系，具体为：

S1-1、基于光照强度检测模块获取所述紫外线发射模块作业前的初始光照强度L₀，同时，获取紫外线发射模块在产生初始光照强度L₀时所对应的时间T₀；

S1-2、获取紫外线发射模块工作过程中达到预设光照强度Lx时所对应的时间Tx；

S1-3、构建温升速率公式，计算得到紫外线发射模块发射入射光束时的温升速率Vtx：

S1-4、基于光照强度检测模块二次获取紫外线发射模块在作业结束后入射光束光照强度达到初始光照强度L₀值时，所对应的时间T_y；

S1-5、构建温降速率公式，计算得到紫外线发射模块在发射入射光束结束后的温降速率Vty：

S1-6、根据公式

T=Ty-T₀获取得到紫外线发射模块的工作时间T_g，同时将所述工作时间划分为若干个时间点T_gi，获取在若干个时间点T_gi时紫外线发射模块发射入射光束时对应的光照强度，并将其对应的光照强度标记为LTgi，其中，i=1，2，……，n；

S1-7、基于步骤S6，计算所述紫外线发射模块发射入射光束时平均光照强度Lp：

式中，

1、

2、

3以及

4均为紫外线发射模块工作过程中预设的比例系数固定数值。

3.根据权利要求2所述的基于自适应前馈网络对臭氧残余浓度预测的臭氧氧化装置，其特征在于：

第一处理模块基于入射光束强度获取并控制臭氧进气浓度的具体步骤还包括：

S1-8、基于朗伯比尔定律获取紫外线发射模块作业时间内入射光束强度对被吸收臭氧进气浓度的影响：

式中，Lp表示紫外线发射模块发射入射光束时平均光照强度；Lq表示为入射光束穿透臭氧后的光照强度；h表示为入射光束通过臭氧的光程长度；C_吸表示臭氧反应器内被吸收的臭氧浓度；K表示为臭氧对入射光束波长的比吸收系数；

S1-9、计算臭氧反应器剩余臭氧进气浓度C_剩与在不同强度紫外光线入射光束量下吸收的臭氧浓度C_吸的匹配关系：

。

4.根据权利要求1所述的基于自适应前馈网络对臭氧残余浓度预测的臭氧氧化装置，其特征在于：所述循环装置包括循环泵、旋流组件以及循环管道，其中，

所述旋流组件与所述循环管道结合而密闭形成一用于实现臭氧反应器内废水与臭氧接触充分的容纳腔；

所述循环泵贯穿所述容纳腔，以提供废水流转动力；

所述循环管道上下两端固设有对称且连续的半圆式内凹焊槽；

所述旋流组件上下端焊点与焊槽对应安装，且所述旋流组件轴向长度与所述循环管道轴向长度一致，以使臭氧反应器内废水经过循环装置时因旋流组件存在而自旋，降低废水与循环管道内壁的粘性作用，保证循环效果；

所述循环管道以及旋流组件内壁均附有至少一流速传感器，用于对流经旋流组件的缓慢废水的流速进行测量，获取废水的摩擦阻力V_f。

5.根据权利要求1或4所述的基于自适应前馈网络对臭氧残余浓度预测的臭氧氧化装置，其特征在于：臭氧尾气浓度检测器包括第二处理器、分别于所述第二处理器连接的显示模块、存储模块、通信模块以及数据录入模块，其中，

第二处理器连接流速传感器，用于基于获取的废水摩擦阻力V_f计算因循环装置边界效应而导致的臭氧衰减浓度C_减；

第二处理器通过通信模块连接第一处理模块，用于计算臭氧反应器内的臭氧有效利用率

；

数据录入模块，用于用户对外设信息的录入；显示模块，用于对第二处理器的处理结果进行可视化；存储模块，用于对第二处理器的处理结果进行分布式存储；通信模块，用于建立臭氧尾气浓度检测器与外设设备、臭氧尾气浓度检测器与臭氧进气浓度检测器间的数据交互通道；其中，

第二处理器根据获取的废水摩擦阻力V_f计算臭氧衰减浓度C_减的具体的步骤为：

S2-1、基于已知的废水在循环泵提供的动力流量下通过旋流组件所产生的摩阻、循环管道的内径、循环管道的轴向管路长度以及废水密度，确定流经旋流组件的缓慢废水所产生的摩擦阻力V_f

式中，

表示为经验常数；D表示为循环管道的内径；

表示为已知的废水在循环泵提供的动力流量下通过旋流组件所产生的摩阻；l表示为循环管道的轴向管路长度；ρ表示为废水密度；

S2-2、计算臭氧衰减浓度C_减

S2-21、构建臭氧衰变成氧气时的半衰期公式：

N'=N0*(0.5)^n；M'=M0*(0.5)^n.(n=t/τ)

式中，N'、M'表示为衰变后剩余原子数和质量；N0、m0表示为衰变前原子数和质量；n表示为半衰期个数；t表示为衰变所用时间，π表示为半衰期；

S2-22、求取臭氧衰变时初始时间周期到完成衰变后的总的衰变质量M_衰总

M_衰总=m1+m2+……+mT

S2-23、计算T周期后的臭氧质量M_臭氧

M_臭氧=M_总-M_衰总

S2-24、计算臭氧衰减浓度C_减

式中，V_f表示为废水摩擦阻力；S表示为循环管道的截面积；Q表示为废水在T周期内流过的流量，其中Q的单位是m³/s、V的单位是m/s、S的单位是㎡；

C_减=M_臭氧/Q。

6.根据权利要求5所述的基于自适应前馈网络对臭氧残余浓度预测的臭氧氧化装置，其特征在于：当基于第二处理器计算得到臭氧衰减浓度C_减后，还需要基于第二处理器构建臭氧衰减扩散模型，以模拟获取因循环装置边界效应而导致的臭氧衰减浓度C_减与循环管道的轴向管路长度的浓度分布关系，得到当前臭氧衰减浓度C_减的衰减强度对当前不同轴向长度的循环管道的理论区域影响值；其具体实施方式为：

S3-1、对一个臭氧衰减浓度C_减相对于当前不同轴向长度的循环管道进行线性叠加，以降低计算难度：

式中，

表示为不同轴向长度的循环管道n处的测量结果；c表示为当前循环管道测量时的臭氧背景浓度；

为当前臭氧衰减浓度C_减的衰减强度，

表示为当前臭氧衰减浓度C_减对不同轴向长度的循环管道n的贡献值；

S3-2、获取得到当前臭氧衰减浓度C_减的衰减强度对当前不同轴向长度的循环管道理论区域影响值B_qn

式中，b1、b2、b3以及b4均表示为预设的固定比例系数数值；Lqp表示为平均光照强度Lp对当前臭氧衰减浓度C_减的衰减强度影响值；Ln表示为循环管道n处的轴向管路长度，自定义废水流向为正向时，Ln以沿废水流向且靠近臭氧反应器进气口的第一个臭氧反应器阀门为零点，进行距离计算；

表示为误差补偿常数，由PID控制器计算得到。

7.根据权利要求6所述的基于自适应前馈网络对臭氧残余浓度预测的臭氧氧化装置，其特征在于：当基于第二处理器计算模拟获取得到臭氧衰减浓度C_减的衰减强度对当前不同轴向长度的循环管道区域影响值B_qn后，还需要基于第二处理器构建用于拟合其实际区域影响值

B_qn的BP神经网络，其具体实施步骤为:

S4-1，建立所述BP神经网络的隐含层神经元节点经验公式：

式中，S为输入节点数；1为输出节点数；

为1～10间的常数，其中，输入节点数用于表征当前臭氧衰减浓度C_减的衰减强度，输出节点数1用于表征当前不同轴向长度的循环管道；

S4-2，对所述BP神经网络隐含层使用激活函数，以获取BP神经网络隐含层的非线性关系：

式中，

为误差；

S4-3，将输入节点数输入BP神经网络，BP神经网络将依次得到的当前不同轴向长度的循环管道处的臭氧衰减浓度C_减的衰减强度预测结果与真值进行比较，同时基于误差

利用反向传播算法进行修正重复迭代，其中，当误差

最小时，将此时得到的臭氧衰减浓度C_减的衰减强度对当前不同轴向长度的循环管道区域影响的值做为确定的实际区域影响值；

S4-4，完成BP神经网络训练，输出分布在循环管道实际区域的真实臭氧衰减浓度C_减值。

8.根据权利要求7所述的基于自适应前馈网络对臭氧残余浓度预测的臭氧氧化装置，其特征在于：当基于第二处理器计算获取得到真实的分布在循环管道实际区域的臭氧衰减浓度C_减值后，还需要基于第二处理器对得到的真实臭氧衰减浓度C_减值进行聚类，以得到真实臭氧衰减浓度C_减值在循环管道内的变化集H，其具体实施方式为：

S5-1，变量选取真实臭氧衰减浓度C_减值在循环管道内不同轴向长度状态下的7项浓度值进行聚类分析，每个样本设定n个维度，记为：xi＝{xi,j,j＝1,2,...,7}；

对样本xi进行分类，选取N个理想状态下真实臭氧衰减浓度C_减值在循环管道内不同轴向长度处的浓度值的样本；

S5-2，对所述7项浓度值进行无量纲化处理，得到正向指标：

式中，X_ij表示为第i个样本的第j项浓度值的实际值；Y_ij表示为无量纲化处理后的浓度值，为第j项浓度值的均值；S_j为第j项浓度值的标准差；

基于得到的正向指标进行取其倒数处理后，继续进行无量纲化处理，得到逆向指标；

S5-3，基于样本无量纲化指标值，制定聚类数目k，并确定每一类的初始类中心点；并按照距类中心点距离最短的原则将所有数据分类，形成k个类，依次计算各类中变量的均值；

S5-4，确定的类中心点距上个类中心点之间的偏移量，此时，

当最大偏移量大于设定值时，返回步骤S5-3，否则聚类结束得到k个类；

S5-5，分别进行最大、最小相似类寻找，得到最大相似类中的真实臭氧衰减浓度C_减值的最小相似度以及最小相似类中的真实臭氧衰减浓度C_减值的最大相似度，从而得到真实臭氧衰减浓度C_减值在循环管道内的变化集H{minSim，maxSim}，其中，minSim表示为真实臭氧衰减浓度C_减值在循环管道内的变化集H的最小浓度值，maxSim表示为真实臭氧衰减浓度C_减值在循环管道内的变化集H的最大浓度值。

9.根据权利要求5所述的基于自适应前馈网络对臭氧残余浓度预测的臭氧氧化装置，其特征在于：臭氧反应器内的臭氧有效利用率的计算方式为：

式中，

表示为臭氧反应器内的最大臭氧有效利用率；

表示为臭氧反应器内的最小臭氧有效利用率；

表示为除在不同强度紫外光线入射光束量下吸收臭氧浓度后臭氧反应器剩余臭氧进气浓度；

表示为初始臭氧投加量；C_min减表示为在臭氧反应器内因循环装置边界效应而导致臭氧浓度在循环管道内的真实最小衰减浓度值，C_max减表示为在臭氧反应器内因循环装置边界效应而导致臭氧浓度在循环管道内的真实最大衰减浓度值。

10.根据权利要求1所述的基于自适应前馈网络对臭氧残余浓度预测的臭氧氧化装置，其特征在于：还包括氧气瓶、干燥管、臭氧发生器、第一取样口、第二取样口以及尾气破坏器，其中，

所述氧气瓶、所述干燥管以及所述臭氧发生器依次顺序连接后，与所述臭氧进气浓度检测器相通；

所述第一取样口以及第二取样口分别固定安装于循环装置和臭氧反应器的连接处，用于样品取样；

所述尾气破坏器固定连接所述臭氧尾气浓度检测器的出气口，用于吸收臭氧氧化装置在臭氧催化氧化过程中产生的有害气体。

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