CN117509810B - 一种高效反应的工业废水除氟处理方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及废水除氟技术领域，具体涉及一种高效反应的工业废水除氟处理方法及设备。该方法获取每个时刻下的温度数据、氟离子浓度数据和pH值；根据氟离子浓度数据和pH值之间的变化差异，获取当前时刻的非同步程度值；根据温度数据的波动情况，当前时刻下的氟离子浓度数据和预设波长范围内吸收峰面积的占比，获取反应效率值；根据反应效率值和pH值的相关程度，获取当前时刻的响应程度值；根据非同步程度值和响应程度值，对当前时刻下的pH值进行调整，获取当前时刻相邻下一时刻的pH值。本发明通过实时对pH值进行调整，确保工业废水除氟的反应条件保持最优，提高去除工业废水中氟离子的效率和准确性。
Description
技术领域
本发明涉及废水除氟技术领域，具体涉及一种高效反应的工业废水除氟处理方法及设备。
背景技术
晶片在电子行业至关重要，通过氟酸溶液对多晶硅进行蚀刻清洗后，进行加工即可获得晶片。在对多晶硅进行清洗的过程中，会产生大量低浓度的含氟废水，已知氟对环境和人体都会造成伤害，因此，需要对废水进行除氟操作。
现有方法通过紫外线高级氧化技术对废水中的氟进行去除，其中，紫外线高级氧化技术受到废水中pH值的影响，当废水中的pH值越接近于中性时，紫外线高级氧化技术对废水中的氟去除的效果越好。但在实际情况中，废水中的pH值是自动控制的，无法有效的对pH值进行控制，因此，影响紫外线高级氧化技术对废水中的氟进行去除的效果，即无法准确高效对工业废水中的氟离子进行去除，进而对环境和人体造成伤害。
发明内容
为了解决废水中的pH值是自动控制的，无法有效的对pH值进行控制，影响紫外线高级氧化技术对废水中的氟进行去除的效果，即无法准确高效对工业废水中的氟离子进行去除的技术问题，本发明的目的在于提供一种高效反应的工业废水除氟处理方法及设备，所采用的技术方案具体如下：
第一方面，本发明一个实施例提供了一种高效反应的工业废水除氟处理方法，该方法包括以下步骤：
获取紫外线高级氧化技术对工业废水除氟过程中每个时刻下的温度数据、氟离子浓度数据和pH值；
将工业废水除氟过程的初始时刻和当前时刻之间的温度数据、氟离子浓度数据和pH值均进行曲线拟合，依次获取当前时刻的温度数据曲线、氟离子浓度数据曲线和pH值曲线；根据氟离子浓度数据曲线和pH值曲线中相邻的极大值和极小值之间的差异，分别获取氟离子浓度数据曲线和pH值曲线的特征提取因子；
根据氟离子浓度数据曲线和pH值曲线之间的特征提取因子差异，以及相同时刻下的氟离子浓度数据和pH值之间的差异，获取当前时刻的氟离子浓度数据和pH值之间的非同步程度值；
根据温度数据曲线中相邻的极大值和极小值之间的差异波动情况，以及当前时刻下的氟离子浓度数据和当前时刻在预设波长范围内吸收峰面积的占比，获取当前时刻下的反应效率值；
将初始时刻和当前时刻之间的反应效率值进行曲线拟合，获取当前时刻的反应效率值曲线；根据反应效率值曲线和pH值曲线之间的相关程度，以及当前时刻下的pH值与预设的pH值阈值之间的差异，获取当前时刻的pH值与反应效率值之间的响应程度值；
根据当前时刻的非同步程度值和响应程度值，对当前时刻下的pH值进行调整，获取当前时刻相邻下一时刻的pH值。
进一步地，所述特征提取因子的获取方法为：
对于当前时刻的参考曲线，获取该参考曲线中相邻的极大值和极小值之间的差异，作为第一极差值；
获取该参考曲线中的第一极差值的方差，作为第一方差；
根据第一极差值的变化程度和第一方差，获取该参考曲线的特征提取因子；其中，该参考曲线代表氟离子浓度数据曲线和pH值曲线。
进一步地，所述特征提取因子的计算公式为：
式中，为氟离子浓度数据曲线F的特征提取因子；/>为氟离子浓度数据曲线F中最大的第一极差值；/>为氟离子浓度数据曲线F中最小的第一极差值； />为氟离子浓度数据曲线F的第一方差；norm为归一化函数。
进一步地，所述非同步程度值的计算公式为：式中，/>为当前时刻n的氟离子浓度数据和pH值之间的非同步程度值； />为氟离子浓度数据曲线F的特征提取因子；/>为pH值曲线H的特征提取因子；n为初始时刻到当前时刻之间的时刻总数量；/>为第i个时刻下的pH值；/>为第i个时刻下的氟离子浓度数据；/>为绝对值函数；norm为归一化函数。
进一步地，所述反应效率值的获取方法为：
通过荧光法，获取当前时刻废水在紫外线条件下的荧光光谱图像的面积，作为第一面积；
获取当前时刻在预设波长范围内吸收峰面积，作为第二面积；
将第二面积与第一面积的比值，作为当前时刻在预设波长范围内吸收峰面积的占比；
将当前时刻下的氟离子浓度数据与预设的氟离子浓度阈值之间的比值，作为第二比值；
根据当前时刻在预设波长范围内吸收峰面积的占比、第二比值和温度数据曲线的第一方差，获取当前时刻下的反应效率值。
进一步地，所述反应效率值的的计算公式为：式中，/>为当前时刻n下的反应效率值；/> 为第二面积；/>为第一面积；/>为当前时刻n下的氟离子浓度数据； />为预设的氟离子浓度阈值； />为当前时刻在预设波长范围内吸收峰面积的占比；/>为第二比值；/>为温度数据曲线T的第一方差。
进一步地，所述响应程度值的获取方法为：
获取反应效率值曲线和pH值曲线之间的相关系数的绝对值，作为第一相关值；
获取当前时刻下的pH值与预设的pH值阈值之间的差异，作为第二差异；
根据第一相关值和第二差异，获取当前时刻的pH值与反应效率值之间的响应程度值。
进一步地，所述响应程度值的计算公式为：式中，为当前时刻n的pH值与反应效率值之间的响应程度值；/>为pH值曲线H和反应效率值曲线B之间的协方差；/>为pH值曲线H中pH值的标准差；/> 为反应效率值曲线B中反应效率值的标准差；/> 为当前时刻n下的pH值；/>为预设的pH值阈值；为第一相关值；/>为第二差异；/>为绝对值函数。
进一步地，所述获取当前时刻相邻下一时刻的pH值的计算公式为：式中，/>为当前时刻相邻下一时刻的pH值；/>为当前时刻n的氟离子浓度数据和pH值之间的非同步程度值；/>为当前时刻n的pH值与反应效率值之间的响应程度值；/>为当前时刻n下的pH值；norm为归一化函数。
第二方面，本发明另一个实施例提供了一种高效反应的工业废水除氟处理设备，该设备包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行所述计算机程序时，实现上述任意一项方法。
本发明具有如下有益效果：
将工业废水除氟过程的初始时刻和当前时刻之间的温度数据、氟离子浓度数据和pH值均进行曲线拟合，依次获取当前时刻的温度数据曲线、氟离子浓度数据曲线和pH值曲线，便于实时对工业废水除氟情况进行分析，以及调整pH值，确保工业废水中除氟的氧化反应高效进行；进而根据氟离子浓度数据曲线和pH值曲线中相邻的极大值和极小值之间的差异，以及相同时刻下的氟离子浓度数据和pH值之间的差异，获取当前时刻的氟离子浓度数据和pH值之间的非同步程度值，初步确定当前时刻下的pH值是否合理，初步确定pH值需要进行调整的程度；进一步根据温度数据曲线中相邻的极大值和极小值之间的差异波动情况，以及当前时刻下的氟离子浓度数据和当前时刻在预设波长范围内吸收峰面积的占比，获取当前时刻下的反应效率值，进而获取当前时刻的反应效率值曲线，为进一步确定当前时刻下的pH值的调整程度做准备，因此，根据反应效率值曲线和pH值曲线之间的相关程度，以及当前时刻下的pH值与预设的pH值阈值之间的差异，获取当前时刻的pH值与反应效率值之间的响应程度值；进而根据当前时刻的非同步程度值和响应程度值，对当前时刻下的pH值进行调整，获取当前时刻相邻下一时刻的pH值，实时对废水中的pH值进行调整，加速氟离子的氧化，使得工业废水中的氟离子被准确高效的去除，同时减少中间产物的生成，减少工业废水除氟设备的能耗，有助于提高工业废水除氟的运行效率，降低了氟离子对环境和人体造成的伤害。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1为本发明一个实施例所提供的一种高效反应的工业废水除氟处理方法的流程示意图。
具体实施方式
为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种高效反应的工业废水除氟处理方法及设备，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。
下面结合附图具体的说明本发明所提供的一种高效反应的工业废水除氟处理方法的具体方案。
本发明实施例的具体场景为：已知对多晶硅蚀刻的溶液为酸性的氟酸溶液，因此，含氟的工业废水中的pH值为酸性。本发明实施例将含氟的工业废水放置在反应池中，在反应池中通过紫外线高级氧化技术对工业废水进行除氟操作，去除工业废水中的氟离子。
本发明实施例的目的为：已知当废水中的pH值越接近于中性时，紫外线高级氧化技术对废水中的氟去除的效果越好，因此，本发明实施例通过实时的对工业废水中的pH值进行调整，以确保对工业废水中的氟进行准确高效的去除。
请参阅图1，其示出了本发明一个实施例提供的一种高效反应的工业废水除氟处理方法的流程示意图，该方法包括以下步骤：
步骤S1：获取紫外线高级氧化技术对工业废水除氟过程中每个时刻下的温度数据、氟离子浓度数据和pH值。
具体的，已知废水中的氟对环境和人体都会造成伤害，因此，需要对废水中的氟进行去除。为了提高对工业废水除氟的效率，在对工业废水进行除氟之前，需要将工业废水进行初步的处理，去除工业废水中的悬浮物、沉淀物等其他固体杂质，确保除氟反应系统的稳定性和高效性。传统方法中采用钙法除氟，只能将废水中的氟离子浓度降低至20mg/L以下，随着科技的不断进步，现有方法中通过紫外线高级氧化技术可以将氟离子浓度控制在1mg/L以下。紫外线高级氧化技术的反应机理是通过紫外线辐射工业废水中的光催化剂二氧化钛，促进具有强氧化性的物种生成，实现高效去除废水中的氟。为了提高工业废水除氟的效率，在工业废水中添加光催化剂二氧化钛后，通过曝气或者机械搅拌等方式，确保二氧化钛均匀分散在工业废水中，提高工业废水与催化剂的接触面积。其中，通过紫外线高级氧化技术对废水中的氟进行去除的过程中，废水中的pH值是自动控制的，无法有效对pH值进行控制，进而，容易存在不准确的pH值对废水除氟的过程造成不利影响，降低废水除氟的效率，无法有效的对氟离子进行去除。其中，紫外线高级氧化技术为现在技术，不再进行赘述。
为了降低pH值对废水除氟的影响，本发明实施例通过温度传感器获取紫外线高级氧化技术对工业废水除氟过程中每个时刻下的温度数据；采用pH电极法，通过将两个电极浸入废水中，根据电化学反应的结果记录工业废水除氟过程中每个时刻下的pH值；采用离子选择性电极方法监测废水中每个时刻下的氟离子浓度数据；实时对工业废水除氟过程进行监测，同时，对废水中的pH值进行监测，便于及时对废水中的pH值进行调整，降低pH值对废水除氟产生的影响。其中，pH电极法和离子选择性电极方法均为公知技术，不再进行赘述。
为了高效对工业废水除氟的情况进行分析，及时对工业废水中的pH值进行调整，本发明实施例将相邻两个采集数据时刻之间的时间间隔设定为5分钟，实施者可根据实际情况设定相邻两个采集数据时刻之间的时间间隔的大小，在此不进行限定。
步骤S2：将工业废水除氟过程的初始时刻和当前时刻之间的温度数据、氟离子浓度数据和pH值均进行曲线拟合，依次获取当前时刻的温度数据曲线、氟离子浓度数据曲线和pH值曲线；根据氟离子浓度数据曲线和pH值曲线中相邻的极大值和极小值之间的差异，分别获取氟离子浓度数据曲线和pH值曲线的特征提取因子。
具体的，为了实时对工业废水除氟情况进行分析，本发明实施例将工业废水除氟过程的初始时刻和当前时刻之间的温度数据、氟离子浓度数据和pH值均进行曲线拟合，依次获取当前时刻的温度数据曲线、氟离子浓度数据曲线和pH值曲线。其中，曲线拟合方法为现有技术，不再进行赘述。为了对当前时刻的pH值进行准确的分析，本发明实施例首先对氟离子浓度数据曲线和pH值曲线进行分析，当氟离子浓度数据曲线与pH值曲线变化的越一致时，说明当前时刻下的氟离子浓度数据和pH值的变化越同步，间接说明当前时刻下的pH值对工业废水除氟操作不会产生不利影响。因此，本发明实施例通过分析氟离子浓度数据曲线和pH值曲线中相邻的极大值和极小值之间的差异，分别获取氟离子浓度数据曲线和pH值曲线的特征提取因子。通过特征提取因子，反映出对应曲线的变化程度，进而根据氟离子浓度数据曲线和pH值曲线的特征提取因子，判断氟离子浓度数据曲线和pH值曲线的变化一致性，初步分析当前时刻的工业废水除氟情况，进而判断当前时刻下的pH值是否合理。
优选地，获取特征提取因子的方法为：对于当前时刻的参考曲线，获取该参考曲线中相邻的极大值和极小值之间的差异，作为第一极差值；获取该参考曲线中的第一极差值的方差，作为第一方差；通过第一方差准确的反应出该参考曲线的整体波动情况。根据第一极差值的变化程度和第一方差，获取该参考曲线的特征提取因子，确定该参考曲线的变化程度。其中，该参考曲线代表氟离子浓度数据曲线和pH值曲线。至此，获取当前时刻的氟离子浓度数据曲线的特征提取因子，以及当前时刻的pH值曲线的特征提取因子。
作为一个示例，以当前时刻的氟离子浓度数据曲线F为例，为了准确确定氟离子浓度数据从初始时刻到当前时刻之间的变化程度，本发明实施例获取氟离子浓度数据曲线F中最大的第一极差值和最小的第一极差值之间的差异，作为第一变化值，其中，第一变化值一定大于或者等于0，当第一变化值为0时，说明初始时刻到当前时刻，工业废水中的氟离子浓度没有发生变化，间接说明当前时刻可能为初始时刻，因此，若当前时刻为初始时刻时，默认当前时刻的氟离子浓度数据曲线F的特征提取因子为0。进而根据氟离子浓度数据曲线F的第一变化值和第一方差，获取当前时刻的氟离子浓度数据曲线F的特征提取因子的计算公式为：式中，/>为氟离子浓度数据曲线F的特征提取因子；/>为氟离子浓度数据曲线F中最大的第一极差值；/>为氟离子浓度数据曲线F中最小的第一极差值；/>为氟离子浓度数据曲线F的第一方差；为第一变化值；norm为归一化函数。
需要说明是，第一变化值越大，说明氟离子浓度数据曲线F的变化程度越大， 越大；/>越大，说明氟离子浓度数据曲线F的波动程度越大，/>越大；因此， />越大，说明初始时刻到当前时刻之间工业废水中的氟离子浓度波动的程度越大。
根据获取当前时刻的氟离子浓度数据曲线F的特征提取因子的方法，获取当前时刻的pH值曲线H的特征提取因子。
步骤S3：根据氟离子浓度数据曲线和pH值曲线之间的特征提取因子差异，以及相同时刻下的氟离子浓度数据和pH值之间的差异，获取当前时刻的氟离子浓度数据和pH值之间的非同步程度值。
具体的，由步骤S2可知，特征提取因子可以反映出对应曲线的变化程度，因此，根据氟离子浓度数据曲线F和pH值曲线H之间的特征提取因子差异，初步确定氟离子浓度数据曲线F与pH值曲线H之间的变化程度是否一致。为了更进一步确定氟离子浓度数据曲线F与pH值曲线H之间的变化程度一致性，进而获取氟离子浓度数据曲线F与pH值曲线H相同时刻下的氟离子浓度数据和pH值之间的差异。因为，氟离子浓度数据和pH值的单位，以及取值范围均不相同，为了准确分析出相同时刻下氟离子浓度数据和pH值之间的变化差异，本发明实施例将氟离子浓度数据和pH值均进行归一化处理，将氟离子浓度数据和pH值量化到同一取值范围内，进而获取当前时刻的氟离子浓度数据和pH值之间的非同步程度值，反映出当前时刻的氟离子浓度数据和pH值之间的变化一致性，初步判断当前时刻下的pH值是否合理，初步确定当前时刻下的pH值需要进行调整的程度。
作为一个示例，获取当前时刻的氟离子浓度数据和pH值之间的非同步程度值的计算公式为：式中，/>为当前时刻n的氟离子浓度数据和pH值之间的非同步程度值；/>为氟离子浓度数据曲线F的特征提取因子；为pH值曲线H的特征提取因子；n为初始时刻到当前时刻之间的时刻总数量；/>为第i个时刻下的pH值；/>为第i个时刻下的氟离子浓度数据； />为绝对值函数；norm为归一化函数。
需要说明的是，越小，说明当前时刻的氟离子浓度数据曲线F和pH值曲线H的变化程度越一致，/>越小；/>越小，说明第i个时刻下的pH值和氟离子浓度数据的变化趋势越一致，/>越小，说明从初始时刻到当前时刻pH值和氟离子浓度数据的变化越一致，/>越小；因此，/>越小，说明当前时刻n的氟离子浓度数据和pH值之间的变化越一致，间接说明当前时刻下的pH值越合理，需要调整pH值的程度越小。其中，若当前时刻为初始时刻，则默认当前时刻的氟离子浓度数据和pH值之间的非同步程度值为0。
步骤S4：根据温度数据曲线中相邻的极大值和极小值之间的差异波动情况，以及当前时刻下的氟离子浓度数据和当前时刻在预设波长范围内吸收峰面积的占比，获取当前时刻下的反应效率值。
具体的，通过对反应池中的氧化反应效率进行监测，可以实时的了解反应池中的氧化反应情况，有助于及时调整反应条件，提高工业废水除氟的效率，因此，获取当前时刻下的反应效率值，对当前时刻反应池中的氧化反应进行分析。已知，当反应池中的氧化反应达到最优时，即反应池中不再发生氧化反应时，温度就会达到稳定的状态，因此，根据温度数据曲线中相邻的极大值和极小值之间的差异波动情况，初步反映当前时刻下的氧化反应情况。同时，获取当前时刻下的氟离子浓度数据，当氟离子浓度数据越大时，说明越需要对反应池中的工业废水进行除氟操作；当氟离子浓度数据越小时，说明反应池中的氧化反应越接近尾声。因此，根据当前时刻下的氟离子浓度数据，进一步对当前时刻下的反应效率值进行分析。通过荧光法测量当前时刻的工业废水在紫外线激发下的荧光强度，得到当前时刻的工业废水在紫外线条件下的荧光光谱图像。其中，荧光法为公知技术，不再进行赘述。本发明实施例将预设波长范围设定为200-400nm，因为200-400nm的波长范围内的荧光强度可以显示出工业废水中的有机物，因此，获取当前时刻在预设波长范围内吸收峰面积的占比，反映出工业废水中有机物的浓度大小，确保对工业废水除氟的过程中，不会产生其他有机物，同时，间接说明工业废水中氟离子的浓度占比。其中，预设波长范围内吸收峰面积的获取方法为公知技术，不再进行赘述。进而根据当前时刻在预设波长范围内吸收峰面积的占比，进一步反应出当前时刻下的反应效率值。因此，根据温度数据曲线中相邻的极大值和极小值之间的差异波动情况，以及当前时刻下的氟离子浓度数据和当前时刻在预设波长范围内吸收峰面积的占比，获取当前时刻下的反应效率值，确定当前时刻工业废水中的氧化反应情况。
优选地，获取反应效率值的方法为：获取当前时刻废水在紫外线条件下的荧光光谱图像的面积，作为第一面积；获取当前时刻在预设波长范围内吸收峰面积，作为第二面积；将第二面积与第一面积的比值，作为当前时刻在预设波长范围内吸收峰面积的占比，反映出当前时刻下工业废水中有机物的浓度大小，间接说明工业废水中氟离子的浓度占比；将当前时刻下的氟离子浓度数据与预设的氟离子浓度阈值之间的比值，作为第二比值。本发明实施例将预设的氟离子浓度阈值设定为1，实施者可根据实际情况设定预设的氟离子浓度阈值，在此不进行限定。当氟离子浓度数据与预设的氟离子浓度阈值越接近，即第二比值越趋于1时，说明当前时刻的工业废水除氟过程越接近尾声，因此，当前时刻工业废水中的氧化反应效率应该越低。进而，根据当前时刻在预设波长范围内吸收峰面积的占比、第二比值和温度数据曲线的第一方差，获取当前时刻下的反应效率值。其中，反应效率值越小，说明当前时刻下的氟离子浓度数据越少，间接说明当前时刻下的pH值越不需要进行调整。反应效率值越大，说明当前时刻工业废水中的氟离子需要继续进行去除，间接说明pH值需要继续进行调整。
作为一个示例，获取当前时刻下的反应效率值的计算公式为：式中， />为当前时刻n下的反应效率值；/>为第二面积；/> 为第一面积；/>为当前时刻n下的氟离子浓度数据；/>为预设的氟离子浓度阈值；/> 为当前时刻在预设波长范围内吸收峰面积的占比；/>为第二比值；/>为温度数据曲线T的第一方差。
需要说明的是，越大，说明当前时刻的工业废水中有机物的浓度越大，间接说明当前时刻下的氟离子浓度数据越大，/>越大； />越大，说明当前时刻的工业废水中氟离子的浓度占比越大，第二比值 />越大于1，/> 越大；/> 越大，说明当前时刻下的氧化反应越不稳定，间接说明工业废水中的氟离子浓度越大，/>越大；因此， />越大，说明当前时刻反应池中的氟离子越需要继续进行去除，反应条件需要继续进行调整。
根据获取当前时刻下的反应效率值的方法，获取每个时刻下的反应效率值。其中，初始时刻的反应效率值默认为0。
步骤S5：将初始时刻和当前时刻之间的反应效率值进行曲线拟合，获取当前时刻的反应效率值曲线；根据反应效率值曲线和pH值曲线之间的相关程度，以及当前时刻下的pH值与预设的pH值阈值之间的差异，获取当前时刻的pH值与反应效率值之间的响应程度值。
具体的，为了准确确定当前时刻下的pH值需要进行调整的程度，本发明实施例将初始时刻和当前时刻之间的反应效率值进行曲线拟合，获取当前时刻的反应效率值曲线B。进而获取反应效率值曲线B和pH值曲线H之间的相关程度，当相关程度越大时，说明当前时刻下的pH值对反应池中除氟的氧化反应效率的影响程度越大。为了进一步确定对pH值调整的程度，本发明实施例获取当前时刻下的pH值与预设的pH值阈值之间的差异。本发明实施例将预设的pH值阈值设定为7，因为pH值越接近中性，说明对工业废水中的氟去除的效果越好，实施者可根据实际情况设定预设的pH值阈值的大小，在此不进行限定。当前时刻下的pH值与预设的pH值阈值之间的差异越小时，说明工业废水中的pH值越不需要进行调整；当前时刻下的pH值与预设的pH值阈值之间的差异越大时，说明当前时刻下的pH值越会对工业废水中除氟的氧化反应产生影响，越需要调整pH值来提高反应池中的氧化反应效率，达到对工业废水的处理期望。因此，根据反应效率值曲线和pH值曲线之间的相关程度，以及当前时刻下的pH值与预设的pH值阈值之间的差异，获取当前时刻的pH值与反应效率值之间的响应程度值，进一步确定pH值调整的程度。
优选地，获取响应程度值的方法为：获取反应效率值曲线和pH值曲线之间的相关系数的绝对值，作为第一相关值，根据第一相关值反映出pH值对反应池中氧化反应效率的影响程度。其中，相关系数的获取方法为公知技术，不再进行赘述。获取当前时刻下的pH值与预设的pH值阈值之间的差异，作为第二差异，确定当前时刻工业废水中的pH值偏离的程度，进而根据第一相关值和第二差异，获取当前时刻的pH值与反应效率值之间的响应程度值，确定对工业废水中pH值的调整程度。
作为一个示例，获取当前时刻的pH值与反应效率值之间的响应程度值的计算公式为：式中，/>为当前时刻n的pH值与反应效率值之间的响应程度值；/>为pH值曲线H和反应效率值曲线B之间的协方差；/> 为pH值曲线H中pH值的标准差；/>为反应效率值曲线B中反应效率值的标准差；/>为当前时刻n下的pH值；/> 为预设的pH值阈值；/> 为第一相关值；/>为第二差异；/>为绝对值函数。
需要说明的是，第一相关值越大，说明当前时刻下的pH值对反应池中的氧化反应效率的影响程度越大，当第二差异 越大时，说明当前时刻下的pH值需要进行调整的程度越大，/>越大。因此，/>越大，说明工业废水中的pH值需要调整的程度越大。
步骤S6：根据当前时刻的非同步程度值和响应程度值，对当前时刻下的pH值进行调整，获取当前时刻相邻下一时刻的pH值。
具体的，当前时刻n的氟离子浓度数据和pH值之间的非同步程度值越小，即当前时刻n的氟离子浓度数据和pH值之间的变化越一致，间接说明当前时刻下的pH值越合理，需要进行调整的程度越小。同时，当前时刻n的pH值与反应效率值之间的响应程度值越小，说明当前时刻下的pH值需要调整的程度越小。因此，根据当前时刻的非同步程度值和响应程度值，对当前时刻下的pH值进行调整，获取当前时刻相邻下一时刻的pH值，确保反应池中除氟的氧化反应高效的进行。
作为一个示例，获取当前时刻相邻下一时刻的pH值的计算公式为：式中，/>为当前时刻相邻下一时刻的pH值；/>为当前时刻n的氟离子浓度数据和pH值之间的非同步程度值；/>为当前时刻n的pH值与反应效率值之间的响应程度值；/>为当前时刻n下的pH值；norm为归一化函数。
需要说明的是， 越大，当前时刻n的氟离子浓度数据和pH值之间的变化越不一致，说明当前时刻下的pH值越不合理，/>越大；/>越大，工业废水中的pH值需要调整的程度越大， />越大；/>作为 />的调节权重，对/>进行有效调节，获取 />，提高反应池中的紫外线高级氧化效率，对工业废水中的氟进行准确高效的去除。
通过实时的对工业废水中的pH值进行控制，可以加速氟离子的氧化，并且通过添加碱性剂来控制pH值，可以优化反应条件，减少或者消除不利产物的生成，提高工业废水的处理效果，准确高效的去除工业废水中的氟离子，降低氟离子造成的伤害。
至此，本发明完成。
综上所述，本发明实施例获取每个时刻下的温度数据、氟离子浓度数据和pH值；根据氟离子浓度数据和pH值之间的变化差异，获取当前时刻的非同步程度值；根据温度数据的波动情况，当前时刻下的氟离子浓度数据和预设波长范围内吸收峰面积的占比，获取反应效率值；根据反应效率值和pH值的相关程度，获取当前时刻的响应程度值；根据非同步程度值和响应程度值，对当前时刻下的pH值进行调整，获取当前时刻相邻下一时刻的pH值。本发明通过实时对pH值进行调整，确保工业废水除氟的反应条件保持最优，提高去除工业废水中氟离子的效率和准确性。
基于与上述方法实施例相同的发明构思，本发明实施例还提供了一种高效反应的工业废水除氟处理设备，该设备包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行所述计算机程序时实现上述一种高效反应的工业废水除氟处理方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤。该一种高效反应的工业废水除氟处理方法在上述实施例中已经详细说明，不再赘述。
需要说明的是：上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
Claims (2)
1.一种高效反应的工业废水除氟处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
获取紫外线高级氧化技术对工业废水除氟过程中每个时刻下的温度数据、氟离子浓度数据和pH值；
将工业废水除氟过程的初始时刻和当前时刻之间的温度数据、氟离子浓度数据和pH值均进行曲线拟合，依次获取当前时刻的温度数据曲线、氟离子浓度数据曲线和pH值曲线；根据氟离子浓度数据曲线和pH值曲线中相邻的极大值和极小值之间的差异，分别获取氟离子浓度数据曲线和pH值曲线的特征提取因子；
根据氟离子浓度数据曲线和pH值曲线之间的特征提取因子差异，以及相同时刻下的氟离子浓度数据和pH值之间的差异，获取当前时刻的氟离子浓度数据和pH值之间的非同步程度值；
根据温度数据曲线中相邻的极大值和极小值之间的差异波动情况，以及当前时刻下的氟离子浓度数据和当前时刻在预设波长范围内吸收峰面积的占比，获取当前时刻下的反应效率值；
将初始时刻和当前时刻之间的反应效率值进行曲线拟合，获取当前时刻的反应效率值曲线；根据反应效率值曲线和pH值曲线之间的相关程度，以及当前时刻下的pH值与预设的pH值阈值之间的差异，获取当前时刻的pH值与反应效率值之间的响应程度值；
根据当前时刻的非同步程度值和响应程度值，对当前时刻下的pH值进行调整，获取当前时刻相邻下一时刻的pH值；
所述特征提取因子的获取方法为：
对于当前时刻的参考曲线，获取该参考曲线中相邻的极大值和极小值之间的差异，作为第一极差值；
获取该参考曲线中的第一极差值的方差，作为第一方差；
根据第一极差值的变化程度和第一方差，获取该参考曲线的特征提取因子；其中，该参考曲线代表氟离子浓度数据曲线和pH值曲线；
所述特征提取因子的计算公式为：
式中，为氟离子浓度数据曲线F的特征提取因子；为氟离子浓度数据曲线F
中最大的第一极差值；为氟离子浓度数据曲线F中最小的第一极差值；为氟离
子浓度数据曲线F的第一方差；norm为归一化函数；
所述非同步程度值的计算公式为：式
中，为当前时刻n的氟离子浓度数据和pH值之间的非同步程度值；为氟离子浓度数
据曲线F的特征提取因子；为pH值曲线H的特征提取因子；n为初始时刻到当前时刻之
间的时刻总数量；为第i个时刻下的pH值；为第i个时刻下的氟离子浓度数据；为
绝对值函数；norm为归一化函数；
所述反应效率值的获取方法为：
通过荧光法，获取当前时刻废水在紫外线条件下的荧光光谱图像的面积，作为第一面积；
获取当前时刻在预设波长范围内吸收峰面积，作为第二面积；
将第二面积与第一面积的比值，作为当前时刻在预设波长范围内吸收峰面积的占比；
将当前时刻下的氟离子浓度数据与预设的氟离子浓度阈值之间的比值，作为第二比值；
根据当前时刻在预设波长范围内吸收峰面积的占比、第二比值和温度数据曲线的第一方差，获取当前时刻下的反应效率值；
所述反应效率值的计算公式为：
式中，为当前时刻n下的反应效率值；为第二面积；为第一面积；为当前
时刻n下的氟离子浓度数据；为预设的氟离子浓度阈值；为当前时刻在预设波长范围
内吸收峰面积的占比；为第二比值；为温度数据曲线T的第一方差；
所述响应程度值的获取方法为：
获取反应效率值曲线和pH值曲线之间的相关系数的绝对值，作为第一相关值；
获取当前时刻下的pH值与预设的pH值阈值之间的差异，作为第二差异；
根据第一相关值和第二差异，获取当前时刻的pH值与反应效率值之间的响应程度值；
所述响应程度值的计算公式为：式中，为当前时刻
n的pH值与反应效率值之间的响应程度值；为pH值曲线H和反应效率值曲线B之
间的协方差；为pH值曲线H中pH值的标准差；为反应效率值曲线B中反应效率值的标
准差；为当前时刻n下的pH值；为预设的pH值阈值；为第一相关值；为第二差异；为绝对值函数；
所述获取当前时刻相邻下一时刻的pH值的计算公式为：
式中，为当前时刻相邻下一时刻的pH值；为当前时刻n的氟离子浓度数据
和pH值之间的非同步程度值；为当前时刻n的pH值与反应效率值之间的响应程度值；为当前时刻n下的pH值；norm为归一化函数。
2.一种高效反应的工业废水除氟处理设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器在执行所述计算机程序时，实现上述权利要求1所述一种高效反应的工业废水除氟处理方法。
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2024
- 2024-01-05 CN CN202410014006.8A patent/CN117509810B/zh active Active
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