【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及廢水處理，特別是一種智能廢水回收及零排放控制系統(tǒng)，適用于高tds（總?cè)芙夤腆w）、高cod（化學(xué)需氧量）廢水的高效分離與資源化利用。
技術(shù)介紹
1、近年來，隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快，高鹽、高污染廢水的產(chǎn)生量顯著增加。特別是在新能源材料、電子半導(dǎo)體、石油化工等行業(yè)，廢水中常含有高濃度的溶解固體（tds）和化學(xué)需氧量（cod）。這類廢水的排放不僅會(huì)對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，還浪費(fèi)了廢水中潛在的可回收資源。傳統(tǒng)的廢水處理技術(shù)主要集中于物理、化學(xué)或生物處理工藝，但在應(yīng)對高tds、高cod廢水時(shí)存在以下主要問題：
2、分離效率低：傳統(tǒng)膜分離技術(shù)在高鹽、高污染環(huán)境下易受污染物堵塞，難以實(shí)現(xiàn)高效分離與資源化回用，通常回收率低于50%。
3、能耗和運(yùn)行成本高：高濃度廢水的深度處理通常需要復(fù)雜的多級處理設(shè)備，工藝能耗和運(yùn)行成本較高，難以滿足企業(yè)節(jié)能減排的需求。
4、缺乏智能化調(diào)控：現(xiàn)有廢水處理系統(tǒng)多采用固定參數(shù)運(yùn)行模式，無法根據(jù)廢水特性實(shí)時(shí)調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，導(dǎo)致系統(tǒng)效率低下，且運(yùn)行穩(wěn)定性差。
5、資源化利用不足：廢水中含有的金屬離子或無機(jī)鹽等可回收物質(zhì)常被直接廢棄，缺乏有效的資源回收機(jī)制，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)價(jià)值未被充分挖掘。
6、針對上述問題，智能化、模塊化和資源化的廢水處理技術(shù)成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)和工業(yè)應(yīng)用的趨勢。本專利技術(shù)結(jié)合動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)和深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法，通過對廢水特性進(jìn)行實(shí)時(shí)分析與優(yōu)化控制，提升廢水處理的效率和資源回收率，并利用錯(cuò)流pon耐污染設(shè)計(jì)和pom寬流道設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)高tds、高cod廢水
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)公開了一種智能廢水回收及零排放控制系統(tǒng)，結(jié)合動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)和深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法，實(shí)現(xiàn)對廢水處理過程的智能化控制和資源化利用。該系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)監(jiān)測廢水特性，動(dòng)態(tài)優(yōu)化操作參數(shù)，采用錯(cuò)流pon耐污染設(shè)計(jì)和pom寬流道設(shè)計(jì)處理高tds（總?cè)芙夤腆w濃度）、高cod（化學(xué)需氧量）廢水，達(dá)到高效分離、深度濃縮和零排放目標(biāo)。
2、本專利技術(shù)的技術(shù)方案是這樣的：一種智能廢水回收及零排放控制系統(tǒng)，包括：
3、a多參數(shù)傳感器組，用于采集廢水處理過程中的流量、tds、cod濃度、ph值參數(shù)；
4、b.數(shù)據(jù)處理與建模模塊，基于動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)對采集到的參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)因果分析，預(yù)測系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)；所述動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)通過以下公式預(yù)測系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)，包括但不限于污染物濃度、流量及分離效率，通過捕捉參數(shù)間的因果關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)性能的前瞻性調(diào)控：
5、；
6、其中：
7、：當(dāng)前時(shí)刻?t?的系統(tǒng)狀態(tài)??條件概率，由上一時(shí)刻狀態(tài)?及其組成狀態(tài)變量的因果關(guān)系決定；
8、：表示第?t?時(shí)刻的系統(tǒng)狀態(tài)，包括：
9、流量：由流量傳感器測量，單位：m3/h；
10、tds濃度：由tds傳感器測量，單位：ppm；
11、cod濃度：由cod傳感器測量，單位：mg/l；
12、：表示參數(shù)??的父節(jié)點(diǎn)集合，表示狀態(tài)變量受哪些其他變量影響：
13、流量的父節(jié)點(diǎn)：上一時(shí)刻的流量；
14、tds的父節(jié)點(diǎn)：當(dāng)前流量?和上一時(shí)刻tds濃度?；
15、cod的父節(jié)點(diǎn)：當(dāng)前流量和上一時(shí)刻?cod濃度?；
16、：表示污染物濃度對流量和cod的條件概率，由歷史數(shù)據(jù)或訓(xùn)練模型得到。
17、c.控制優(yōu)化模塊，采用ddpg深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法，根據(jù)動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測結(jié)果生成優(yōu)化策略，動(dòng)態(tài)調(diào)整廢水處理過程中的膜分離壓力、跨膜流速和投藥量；
18、d.濃縮分離模塊，包括錯(cuò)流pon耐污染設(shè)計(jì)和pom寬流道設(shè)計(jì)，用于處理高tds和高cod廢水，通過動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)預(yù)測流量波動(dòng)和污染物濃度，結(jié)合深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)優(yōu)化運(yùn)行阻力與分離效率，實(shí)現(xiàn)高效濃縮與污染物去除；
19、e.資源回收模塊，基于多頻改性吸附技術(shù)和離子交換系統(tǒng)，對濃縮廢水中的金屬離子和無機(jī)鹽進(jìn)行選擇性回收；
20、f.清潔維護(hù)模塊，用于自動(dòng)化化學(xué)清洗和物理清洗，維持系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行。
21、優(yōu)選的，所述動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)通過以下公式進(jìn)行更新：
22、；
23、作用：該公式用于動(dòng)態(tài)調(diào)整貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)，使預(yù)測模型能夠?qū)崟r(shí)適應(yīng)廢水特性的變化，提升預(yù)測的準(zhǔn)確性。
24、：更新后的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，用于優(yōu)化污染物濃度預(yù)測；
25、：更新前的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)參數(shù)；
26、η：學(xué)習(xí)率，控制參數(shù)更新的幅度，在系統(tǒng)中為固定值，如0.01；
27、：對數(shù)似然梯度，由當(dāng)前流量和污染物濃度測量值計(jì)算得出。
28、優(yōu)選的，所述ddpg深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法通過以下公式生成控制策略,優(yōu)化actor網(wǎng)絡(luò)的策略，通過學(xué)習(xí)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，輸出最優(yōu)控制參數(shù)（如膜分離壓力和流速）：
29、；
30、：策略?μ的性能目標(biāo)函數(shù)，衡量當(dāng)前策略對系統(tǒng)運(yùn)行的優(yōu)化程度；
31、：actor網(wǎng)絡(luò)輸出的策略函數(shù)，生成針對當(dāng)前狀態(tài)?s?的最優(yōu)動(dòng)作a，包括但不限于膜分離壓力、流速；
32、s：當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)，包括：流量、tds濃度、cod濃度；
33、a：actor網(wǎng)絡(luò)生成的控制動(dòng)作，包括：膜分離壓力和流速；
34、：critic網(wǎng)絡(luò)評估的當(dāng)前狀態(tài)和動(dòng)作的價(jià)值，用于指導(dǎo)actor網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化策略；
35、：actor網(wǎng)絡(luò)的梯度，用于優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)權(quán)重。
36、優(yōu)選的，所述critic網(wǎng)絡(luò)的價(jià)值通過以下公式進(jìn)行更新：
37、?；
38、作用：該公式用于訓(xùn)練critic網(wǎng)絡(luò)，通過評估當(dāng)前控制動(dòng)作的即時(shí)獎(jiǎng)勵(lì)和未來獎(jiǎng)勵(lì)，優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行策略。
39、：critic網(wǎng)絡(luò)的損失函數(shù)，用于衡量價(jià)值估計(jì)的誤差；
40、r：即時(shí)獎(jiǎng)勵(lì)，代表當(dāng)前控制動(dòng)作對系統(tǒng)性能的直接貢獻(xiàn)，單位：%，
41、分離效率提升：+50?分；
42、cod去除率提升：+30?分；
43、能耗降低：+20?分；
44、γ：折扣因子，通常為0.9，用于平衡短期與長期效益；
45、：critic網(wǎng)絡(luò)對下一時(shí)刻狀態(tài)?s′和動(dòng)作?μ(s′)?的價(jià)值評估；
46、：當(dāng)前狀態(tài)和動(dòng)作的價(jià)值，用于指導(dǎo)下一步優(yōu)化；
47、：critic網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)，用于更新價(jià)值函數(shù)。
48、優(yōu)選的，所述濃縮分離模塊結(jié)合錯(cuò)流pon耐污染設(shè)計(jì)，減少膜表面污染，并結(jié)合pom寬流道設(shè)計(jì)降低運(yùn)行阻力。
49、優(yōu)選的，所述控制優(yōu)化模塊通過動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)預(yù)測污染物濃度，深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法調(diào)整以下操作參數(shù)：
50、1.膜分離壓力；
51、2.跨膜流速；
52、3.寬流道通量分配。
53、優(yōu)選的，所述系統(tǒng)通過清潔維護(hù)模塊自動(dòng)化化學(xué)清洗和物理清本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種智能廢水回收及零排放控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能廢水回收及零排放控制系統(tǒng)，其特征在于，所述動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)通過以下公式進(jìn)行更新，使預(yù)測模型能夠?qū)崟r(shí)適應(yīng)廢水特性的變化：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能廢水回收及零排放控制系統(tǒng)，其特征在于，所述DDPG深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法通過以下公式生成控制策略,優(yōu)化Actor網(wǎng)絡(luò)的策略，通過學(xué)習(xí)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，輸出膜分離壓力和流速最優(yōu)控制參數(shù)：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能廢水回收及零排放控制系統(tǒng)，其特征在于，所述Critic網(wǎng)絡(luò)的價(jià)值通過以下公式進(jìn)行更新，通過評估當(dāng)前控制動(dòng)作的即時(shí)獎(jiǎng)勵(lì)和未來獎(jiǎng)勵(lì)，優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行策略：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能廢水回收及零排放控制系統(tǒng)，其特征在于，所述濃縮分離模塊結(jié)合錯(cuò)流PON耐污染設(shè)計(jì)，減少膜表面污染，并結(jié)合POM寬流道設(shè)計(jì)降低運(yùn)行阻力。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能廢水回收及零排放控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制優(yōu)化模塊通過動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)預(yù)測污染物濃度，深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法調(diào)整以下操作參數(shù)：膜分離壓力、跨膜流速、寬流道通量
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能廢水回收及零排放控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)通過清潔維護(hù)模塊自動(dòng)化化學(xué)清洗和物理清洗，維持膜組件的長期運(yùn)行穩(wěn)定性。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能廢水回收及零排放控制系統(tǒng)，其特征在于，所述動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)和深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法的結(jié)合能夠?qū)崿F(xiàn)以下操作參數(shù)的實(shí)時(shí)優(yōu)化：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種智能廢水回收及零排放控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能廢水回收及零排放控制系統(tǒng)，其特征在于，所述動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)通過以下公式進(jìn)行更新，使預(yù)測模型能夠?qū)崟r(shí)適應(yīng)廢水特性的變化：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能廢水回收及零排放控制系統(tǒng)，其特征在于，所述ddpg深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法通過以下公式生成控制策略,優(yōu)化actor網(wǎng)絡(luò)的策略，通過學(xué)習(xí)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，輸出膜分離壓力和流速最優(yōu)控制參數(shù)：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能廢水回收及零排放控制系統(tǒng)，其特征在于，所述critic網(wǎng)絡(luò)的價(jià)值通過以下公式進(jìn)行更新，通過評估當(dāng)前控制動(dòng)作的即時(shí)獎(jiǎng)勵(lì)和未來獎(jiǎng)勵(lì)，優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行策略：
5.根據(jù)權(quán)利要求1...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：蘇戰(zhàn)華，鄭婷婷，劉婷婷，黃艷君，蘇仲民，王曉強(qiáng)，
申請(專利權(quán))人：萊特萊德上海技術(shù)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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