CN116354458B - 一种水质自动调配方法、装置及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及饮用水处理技术领域，特别是一种水质自动调配方法、装置及存储介质。包括第一超滤步骤，对自来水进行超滤处理，得到超滤水；第二纳滤步骤，对第一部分超滤水进行纳滤处理，得到纳滤水；第三混合步骤，将纳滤水与第二部分超滤水按比例混合，得到直饮水。本发明结合了超滤和纳滤的优势，直饮水的当前参数可以具体计算出电磁阀的阀门开度，电磁阀的阀门开度的变化起到了调节直饮水水质的作用。

Description

一种水质自动调配方法、装置及存储介质

技术领域

本发明涉及饮用水处理技术领域，特别是一种水质自动调配方法、装置及存储介质。

背景技术

现有直饮水设备大多采用RO反渗透膜过滤，反渗透膜孔径小于1nm，过滤精度达0.1nm；具有高脱盐率(对NaC1去除达95％～99.9％)和对低分子量有机物的较高去除率，使出水A-mes致突活性试验呈阴性；反渗透膜作用水会将水中有益于健康的无机离子全部去除；而且反渗透具有工作压力高，水的回收率较低，其中《JYT 0593-2019中小学膜处理饮水设备技术要求和配备规范》中提出，采用反渗透处理方式时水产水率应低于45％，且宜设有浓缩水回收装置；反渗透膜出水pH值呈弱酸性，不宜使用铜质管材，应优先选用不锈钢等耐腐蚀材料作为管材；除了海水、淡化、苦咸水脱盐和工程需要之外，一般不推荐用于饮水净化。

纳滤具有很多优点，纳滤膜技术可以彻底去除自来水污染，去除氯气漂白粉的异味，去除氯仿、游离氯、三氯甲烷、四氯化碳等化学有毒物质。新鲜看得见，卫生看得见。pH值为7左右对人体消化系统有较好的平衡。通过纳滤膜的水分子团小，在人体内有很好的渗透、溶解、扩散、清洗作用，对人体血脂、免疫功能、肾功能等有促进或降低的作用。纳滤水保留了水中大自然所赋予的人体必需的适量的矿物质及微量元素(如钾离子、钠离子、钙离子等)、具有丰富的活性氧(养鱼养花无须提前养水)。家庭中做饭、煲汤、烧菜、沏茶、煮咖啡，配制饮料等可全方位使用自制水，不但味道更鲜美更香醇，且不易变质。其不足在于，自来水直接纳滤处理，会导致纳滤后的水PH值和电导率PH会小于7，电导率也小于80，需要经过勾兑调节。

先超滤后纳滤的模式的优点为，自来水经过超滤后pH一般大于7，电导率大于80，而后面在过一次纳滤之后，pH一般小于7，电导率也小于80。pH值为7左右对人体消化系统有较好的平衡，电导率太高或者太低也不好，太高容易产生水垢，太低将无矿物质，不利于身体健康。经过多次实验，引入超滤勾兑后，水质能大大改善，既保留了适量的矿物质，短期之内也不会产生明显的水垢，也可以做到弱碱性。其不足在于，勾兑调配超滤水和纳滤水需要手动调节，水质波动大，品质不稳定。

在CN 112978962A中公开了一种名称为“节水环保洗车装置”的发明专利，它首先超滤单元对原水进行预处理，然后依据在线检测的水中的TDS、钙和镁含量计算控制流量分配器，最后需要纯化的水经反渗透或者纳滤后，在混合单元同剩余未纯化的预处理水进行混合制备生理最适饮用水。其不足在于，1、并未针对水的PH值和电导率进行配合调控，得到的饮用水并不一定适合长期饮用；2、并未公开通过流量分配器如何计算流程的方式；3、由于PH值和电导率都需要通过流程来控制，如何只通过调节流量来均衡两个指标，并未公开；4、缺少通过水质来诊断装置的功能。

发明内容

本发明公开了一种水质自动调配方法，它通过控制电磁阀的阀门开度，即可均衡调节直饮水的PH值和电导率。

它通过这样方案实现的，包括第一超滤步骤、第二纳滤步骤和第三混合步骤；其中，第一超滤步骤，对自来水进行超滤处理，得到超滤水；第二纳滤步骤，对第一部分超滤水进行纳滤处理，得到纳滤水；第三混合步骤，将纳滤水与第二部分超滤水按比例混合，得到直饮水；

第三混合步骤中，将纳滤水与第二部分超滤水按比例混合的具体方法为：

保持纳滤水的流速，通过调节电磁阀的阀门开度控制部分第二部分超滤水的流速，电磁阀的阀门开度通过直饮水的当前参数计算得到。

该实施例的优点在于，结合了超滤和纳滤的优势，直饮水的当前参数可以具体计算出电磁阀的阀门开度，电磁阀的阀门开度的变化起到了调节直饮水水质的作用。

具体地，直饮水的当前参数包括有直饮水的当前PH值、直饮水的当前电导率和直饮水的当前温度值。

该实施例的优点在于，直饮水的电导率可以反应水中矿物质的含量，PH值决定是直饮水是否适用于人体，只有在两个参数都满足的情况下，才适用于人体饮用。

具体地，电磁阀的阀门开度公式为：

D_i＝(1/(θY+1))[αP(1+βT)+γN(1+δT)+εPN]+C式中：D_i为电磁阀的阀门开度，P为当前PH值，N为当前电导率，T为当前温度值，α为PH值的权重系数，γ为电导率的权重系数，β为PH值的温度修正系数，δ为电导率的温度修正系数，ε为PH值与电导率的交互系数，C为误差常量，θ为由纳滤膜型号决定的常量，Y为纳滤膜当前使用月份数。

该实施例的优点在于，电磁阀的阀门开度计算模型考虑了温度、PH权重、电导率权重、温度修改系数、电导率修改系数、纳滤膜型号决定的常量，以及纳滤膜的使用时间长度，构建了准确了计算模型，特别是纳滤膜型号决定的常量以及纳滤膜使用时间长度，是独有的有效的设计。相较于，利用机器学习回归算法，该数学模型在准确度上更准确，构建过程更简单，不需要大量的数据建模，特别是纳滤膜的使用时间长度，一般2年为一个周期，如果要用AI算法建模，需要大量的时间收集数据，纳滤膜的型号改变后又需要重新收集数据，该计算模型通用性和稳定性更强。

具体地，电磁阀的阀门开度D_i取值范围是0～1；0.2≤D_i≤0.8为快速调节区间，变化梯度为0.1；D_i<0.2或D_i>0.8为微调节区间，变化梯度为0.05。

进一步地，实时监测电磁阀的阀门开度是否发生变化，当电磁阀的阀门开度发生变化时，启动第四诊断步骤。

具体地，第四诊断步骤的具体方法如下：

步骤4-1、测量电磁阀的阀门开度变化后预设时间段内，自来水的变化后PH值PH1和变化后电导率N1，结合预设PH值PH0和预设电导率N1，分别计算PH偏差系数A和电导率偏差系数B；

步骤4-2、根据PH偏差系数A和电导率偏差系数B，判断纳滤膜是否存在故障；

其中，预设PH值PH0和预设电导率N0，是根据电磁阀变化后的阀门开度值，计算得到的；

PH偏差系数A＝(ph1-ph0)/10，若ph1小于7，则ph0取值为7，若ph1大于8，则ph0取值为8；

电导率偏差系数B＝(N1-N0)/2，若N1小于80，则N0取值为80，若N1大于150，则N0取值为150。

该实施例的优点在于，根据电磁阀的阀门开度公式，在确定电磁阀的阀门开度后，可以反向推导预设电导率N0和预设PH值PH0，便于后续故障诊断；偏差系数A和电导率偏差系数B作为自定义的诊断数值，可以在各种情况下进行有效的诊断。

进一步地，步骤4-2中判断纳滤膜是否存在故障的具体方法为：

若-0.1≤A≤0且-10≤B≤0，则增大电磁阀的阀门开度，并转向步骤4-1；

若0≤A≤0.1且0≤B≤10，则减小电磁阀的阀门开度，并转向步骤4-1；

若-0.1≤A≤0、0≤B≤10且自来水电导率无异常，则判断为纳滤膜堵塞或破损；

若0≤A≤0.1、-10≤B≤0且自来水电导率无异常，则判断为纳滤膜堵塞或破损。

该实施例的优点在于，结合自定义的偏差系数A和电导率偏差系数B，经过大量的使用和实验记录、总结和推导，得到了上述规律，纳滤膜的诊断方式简单有效。

本发明还公开了一种水质自动调配装置，包括第一超滤单元、第二纳滤单元和第三混合单元；

第一超滤单元，对自来水进行超滤处理，得到超滤水；

第二纳滤单元，对第一部分超滤水进行纳滤处理，得到纳滤水；

第三混合单元，将纳滤水与第二部分超滤水按比例混合，得到直饮水；

第三混合单元，保持纳滤水的流速，通过调节电磁阀的阀门开度控制部分第二部分超滤水的流速，电磁阀的阀门开度通过直饮水的当前参数计算得到。

进一步地，还包括第四诊断单元，第四诊断单元包括有计算模块和判断模块；

计算模块，测量电磁阀的阀门开度变化后预设时间段内，自来水的变化后PH值PH1和变化后电导率N1，结合预设PH值PH0和预设电导率N1，分别计算PH偏差系数A和电导率偏差系数B；

判断模块，根据PH偏差系数A和电导率偏差系数B，判断纳滤膜是否存在故障；

其中，预设PH值PH0和预设电导率N0，是计算模块根据电磁阀变化后的阀门开度值，得到的；

偏差系数A＝(ph1-ph0)/10，若ph1小于7，则ph0取值为7，若ph1大于8，则ph0取值为8；

电导率偏差系数B＝(N1-N0)/2，若N1小于80，则N0取值为80，若N1大于150，则N0取值为150。

类似地，本发明还公开了一种存储介质，存储有若干指令，指令适用于处理器进行加载，以执行上述任意一项水质自动调配方法。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。

附图说明

本发明的附图说明如下。

图1为本发明的流程示意图。

图2为超滤与纳滤结合的结构示意图；

图3为本发明的装置示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

一种水质自动调配方法，如图1和图2所示，包括第一超滤步骤、第二纳滤步骤和第三混合步骤；其中，第一超滤步骤，对自来水进行超滤处理，得到超滤水；第二纳滤步骤，对第一部分超滤水进行纳滤处理，得到纳滤水；第三混合步骤，将纳滤水与第二部分超滤水按比例混合，得到直饮水；

第三混合步骤中，将纳滤水与第二部分超滤水按比例混合的具体方法为：

保持纳滤水的流速，通过调节电磁阀的阀门开度控制部分第二部分超滤水的流速，电磁阀的阀门开度通过直饮水的当前参数计算得到。

具体地，经过第一超滤步骤处理后的超滤水pH一般大于7，电导率大于80；将其中第一部分超滤水再经过第二纳滤步骤处理，pH一般小于7，电导率也小于80；单独的使用超滤水或者纳滤水都不利于人体，因此需要将纳滤水与第二部分超滤水进行混合，即第三混合步骤；为了提高水处理的效率，采用的是流动混合的方式，即保持纳滤水的流量，实时调节第二部分超滤水的流量，稳定的输出符合标准的直饮水，第二部分超滤水的流量通过电磁阀的阀门开度调节。

进一步地，直饮水的当前参数包括有直饮水的当前PH值、直饮水的当前电导率和直饮水的当前温度值。PH值和电导率用于评价是否符合人体吸收，温度值用于修正电磁阀的阀门开度；当然也可以根据需要额外加入或者改变直饮水的参考数据。

具体地，电磁阀的阀门开度公式为：

D_i＝(1/(θY+1))[αP(1+βT)+γN(1+δT)+εPN]+C

式中：D_i为电磁阀的阀门开度，P为当前PH值，N为当前电导率，T为当前温度值，α为PH值的权重系数，γ为电导率的权重系数，β为PH值的温度修正系数，δ为电导率的温度修正系数，ε为PH值与电导率的交互系数，C为误差常量，θ为由纳滤膜型号决定的常量，Y为纳滤膜当前使用月份数；也可以采用其它数学模型或机器学习算法计算阀门开度。

具体地，电磁阀的阀门开度D_i取值范围是0～1；0.2≤D_i≤0.8为快速调节区间，变化梯度为0.1；D_i<0.2或D_i>0.8为微调节区间，变化梯度为0.05；也可以根据需要设置多个变化梯度，以及对应的取值范围。

进一步地，实时监测电磁阀的阀门开度是否发生变化，当电磁阀的阀门开度发生变化时，启动第四诊断步骤。

具体地，第四诊断步骤的具体方法如下：

步骤4-1、测量电磁阀的阀门开度变化后预设时间段内，自来水的变化后PH值PH1和变化后电导率N1，结合预设PH值PH0和预设电导率N1，分别计算PH偏差系数A和电导率偏差系数B；

步骤4-2、根据PH偏差系数A和电导率偏差系数B，判断纳滤膜是否存在故障；

其中，预设PH值PH0和预设电导率N0，是根据电磁阀变化后的阀门开度值，得到的；

偏差系数A＝(ph1-ph0)/10，若ph1小于7，则ph0取值为7，若ph1大于8，则ph0取值为8；

电导率偏差系数B＝(N1-N0)/2，若N1小于80，则N0取值为80，若N1大于150，则N0取值为150。

具体地，步骤4-2中判断纳滤膜是否存在故障的具体方法为：

若-0.1≤A≤0且-10≤B≤0，则增大电磁阀的阀门开度，并转向步骤4-1；

若0≤A≤0.1且0≤B≤10，则减小电磁阀的阀门开度，并转向步骤4-1；

若-0.1≤A≤0、0≤B≤10且自来水电导率无异常，则判断为纳滤膜堵塞或破损；

若0≤A≤0.1、-10≤B≤0且自来水电导率无异常，则判断为纳滤膜堵塞或破损。

PH偏差系数A和电导率偏差系数B为自定义公式，结合具体的数值可便于判断纳滤膜是否损坏；当然也可以用其它的参数或者方式进行推导。

实施例2：

一种水质自动调配装置，如图3所示，包括有第一超滤单元、第二纳滤单元和第三混合单元；

第一超滤单元，对自来水进行超滤处理，得到超滤水；

第二纳滤单元，对第一部分超滤水进行纳滤处理，得到纳滤水；

第三混合单元，将纳滤水与第二部分超滤水按比例混合，得到直饮水；

第三混合单元，保持纳滤水的流速，通过调节电磁阀的阀门开度控制部分第二部分超滤水的流速，电磁阀的阀门开度通过直饮水的当前参数计算得到。

具体地，第一超滤单元以自来水作为输入，输出第一部分超滤水和第二部分超滤水分别作为第二纳滤单元和第三混合单元的输入；第二纳滤单元以第一部分超滤水作为输入，输出纳滤水；第三混合单元以第二部分超滤水和纳滤水作为输入，输出直饮水。

进一步地，还包括第四诊断单元，第四诊断单元包括有计算模块和判断模块；

计算模块，测量电磁阀的阀门开度变化后预设时间段内，自来水的变化后PH值PH1和变化后电导率N1，结合预设PH值PH0和预设电导率N1，分别计算PH偏差系数A和电导率偏差系数B；

判断模块，根据PH偏差系数A和电导率偏差系数B，判断纳滤膜是否存在故障；

其中，预设PH值PH0和预设电导率N0，是计算模块根据电磁阀变化后的阀门开度值，得到的；

偏差系数A＝(ph1-ph0)/10，若ph1小于7，则ph0取值为7，若ph1大于8，则ph0取值为8；

电导率偏差系数B＝(N1-N0)/2，若N1小于80，则N0取值为80，若N1大于150，则N0取值为150。

实施例3：

一种存储介质，存储有若干指令，指令适用于处理器进行加载，以执行以上任意一项的水质自动调配方法。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (2)

1.一种水质自动调配方法，其特征在于，所述方法包括第一超滤步骤、第二纳滤步骤和第三混合步骤；其中，所述第一超滤步骤，对自来水进行超滤处理，得到超滤水；所述第二纳滤步骤，对第一部分超滤水进行纳滤处理，得到纳滤水；所述第三混合步骤，将纳滤水与第二部分超滤水按比例混合，得到直饮水；

所述第三混合步骤中，将纳滤水与第二部分超滤水按比例混合的具体方法为：

保持所述纳滤水的流速，通过调节电磁阀的阀门开度控制所述部分第二部分超滤水的流速，电磁阀的阀门开度通过直饮水的当前参数计算得到；

所述直饮水的当前参数包括有直饮水的当前PH值、直饮水的当前电导率和直饮水的当前温度值；

所述电磁阀的阀门开度公式为：

D_i＝(1/(θY+1))[αP(1+βT)+γN(1+δT)+εPN]+C

式中：D_i为电磁阀的阀门开度，P为当前PH值，N为当前电导率，T为当前温度值，α为PH值的权重系数，γ为电导率的权重系数，β为PH值的温度修正系数，δ为电导率的温度修正系数，ε为PH值与电导率的交互系数，C为误差常量，θ为由纳滤膜型号决定的常量，Y为纳滤膜当前使用月份数；

所述方法实时监测电磁阀的阀门开度是否发生变化，当电磁阀的阀门开度发生变化时，启动第四诊断步骤；

所述第四诊断步骤的具体方法如下：

步骤4-1、测量电磁阀的阀门开度变化后预设时间段内，自来水的变化后PH值PH1和变化后电导率N1，结合预设PH值PH0和预设电导率N1，分别计算PH偏差系数A和电导率偏差系数B；

步骤4-2、根据PH偏差系数A和电导率偏差系数B，判断纳滤膜是否存在故障；

其中，预设PH值PH0和预设电导率N0，是根据电磁阀变化后的阀门开度值，得到的；

偏差系数A＝(ph1-ph0)/10，若ph1小于7，则ph0取值为7，若ph1大于8，则ph0取值为8；

电导率偏差系数B＝(N1-N0)/2，若N1小于80，则N0取值为80，若N1大于150，则N0取值为150；

步骤4-2中判断纳滤膜是否存在故障的具体方法为：

若-0.1≤A≤0且-10≤B≤0，则增大电磁阀的阀门开度，并转向步骤4-1；

若0≤A≤0.1且0≤B≤10，则减小电磁阀的阀门开度，并转向步骤4-1；

若-0.1≤A≤0、0≤B≤10且自来水电导率无异常，则判断为纳滤膜堵塞或破损；

若0≤A≤0.1、-10≤B≤0且自来水电导率无异常，则判断为纳滤膜堵塞或破损。

2.如权利要求1所述的水质自动调配方法，其特征在于，所述电磁阀的阀门开度D_i取值范围是0～1；0.2≤D_i≤0.8为快速调节区间，变化梯度为0.1；D_i<0.2或D_i>0.8为微调节区间，变化梯度为0.05。