一种基于CDI的智慧节能水处理方法及装置与流程

本发明属于水处理，具体涉及一种基于cdi的智慧节能水处理方法及装置。

背景技术：

1、随着工业化进程的迅猛推进，人类社会对水资源的需求与日俱增，但随之而来的水质污染问题也日益凸显，成为制约可持续发展的重大挑战。传统的水处理方法，如沉淀、过滤、活性炭吸附和离子交换等，虽然在一定程度上能够净化水质，但普遍面临着能耗高、处理效果不稳定、操作复杂以及可能产生二次污染等问题，这些问题不仅增加了水处理成本，还可能对环境造成进一步的负担。

2、在这种背景下，电容去离子cdi(capacitive deionization)技术应运而生，cdi技术是一种新兴的水处理技术，它利用电化学原理，通过电容性的离子交换材料去除水中的离子，cdi系统由交替排列的阴极和阳极组成，这些电极之间填充有电容性离子交换材料，当水通过这些电极时，离子会被吸附到电极上，从而降低水中的离子浓度，实现水的净化。

3、现有的cdi技术往往采用恒定的电压(恒压)的模式进行水处理。然而，固定的电压模式在水处理过程中无法根据水质情况动态调整，导致水处理系统的工作效率低。

技术实现思路

1、本发明的目的就在于解决固定的电压模式在水处理过程中无法根据水质情况动态调整，导致水处理系统的工作效率低的问题，而提出一种基于cdi的智慧节能水处理方法及装置。

2、在本发明实施的第一方面，首先提出一种基于cdi的智慧节能水处理方法，所述方法包括:

3、采集预处理水的电导率作为第一电导率，根据所述第一电导率确定水净化模块的工作模式；所述水净化模块包括并联模块和串联模块；所述并联模块由m个电容去离子cdi模块并联形成；所述串联模块由n个cdi模块串联形成，串联模块中从入水口到出水口cdi模块的施加电压依次增加；所述预处理水为从工作泵出来的水；

4、根据所述工作模式、所述第一电导率和目标电导率确定每个cdi模块的施加电压；所述目标电导率为水在满足最低使用标准时的电导率；

5、将经过所述水净化模块后的所述预处理水记为目标净化水，采集所述目标净化水的电导率记为第二电导率；

6、根据所述第二电导率和所述目标电导率更改每个cdi模块的施加电压，并确定所述目标净化水是否合格。

7、可选的，根据所述第一电导率确定水净化模块的工作模式包括：

8、若所述第一电导率大于第一预设电导率，则将串联模式记为所述水净化模块的工作模式，所述预处理水只通过所述串联模块；

9、若所述第一电导率小于第二预设电导率，则将并联模式记为所述水净化模块的工作模式，所述预处理水只通过所述并联模块；

10、若所述第一电导率小于第一预设电导率且大于第二预设电导率，则将混合模式记为所述水净化模块的工作模式，所述预处理水同时通过所述并联模块和所述串联模块。

11、可选的，串联模块中每个cdi模块的施加电压

12、通过公式确定；

13、其中，v0为所有cdi模块的初始电压，f(x)为初始电压的系数方程，k为比例常数，lin为所述第一电导率，lout为所述目标电导率，e为自然常数，α为吸附影响因子，t为当前模块的运行时间，q1为所述预处理水通过所述串联模块的速率，n为所述串联模块串联的cdi模块个数，x为所述串联模块中从所述预处理水流入方向数第x个cdi模块，vx为第x个cdi模块的施加电压。

14、可选的，并联模块中每个cdi模块的施加电压：

15、通过公式确定；

16、其中，v0为所有cdi模块的初始电压，k为比例常数，lin为所述第一电导率，lout为所述目标电导率，e为自然常数，α为吸附影响因子，t为当前模块的运行时间，q2为所述预处理水通过所述并联模块的速率，vx为第x个cdi模块的施加电压。

17、可选的，在串联模式下，根据所述第二电导率和所述目标电导率更改每个cdi模块的施加电压，并确定所述目标净化水是否合格包括：

18、若所述第二电导率小于所述目标电导率，且所述第二电导率在预设电导率区间，则将所述目标净化水运送至净化水存储处；

19、若所述第二电导率小于所述目标电导率，且所述第二电导率不在预设电导率区间，则根据第一预设步长调整每个cdi模块的初始电压，并将所述目标净化水运送至净化水存储处。

20、可选的，在并联模式或混合模式下，根据所述第二电导率和所述目标电导率更改每个cdi模块的施加电压，并确定所述目标净化水是否合格包括：

21、若所述第二电导率小于所述目标电导率，则将所述目标净化水运送至净化水存储处；

22、若所述第二电导率大于所述目标电导率，则根据第二预设步长调整每个cdi模块的初始电压，并将所述目标净化水运送至所述并联模块。

23、可选的，所述方法还包括：

24、实时检测对所述水净化模块施加的总电压，若所述总电压超过预设电压，且所述总电压在第一预设时间窗口内一直大于所述预设电压，则对所述水净化模块施加反向电压，并关闭所述预处理水进入所述水净化模块的阀门，开启再生水进入所述水净化模块的阀门；所述反向电压为所述预设电压；

25、在第二预设时间窗口后，关闭所述再生水进入所述水净化模块的阀门，开启预处理水入所述水净化模块的阀门。

26、在本发明实施的第二方面，提出一种基于cdi的智慧节能水处理装置，包括：所述装置包括：

27、工作模式确定模块，用于采集预处理水的电导率作为第一电导率，根据所述第一电导率确定水净化模块的工作模式；所述水净化模块包括并联模块和串联模块；所述并联模块由m个电容去离子cdi模块并联形成；所述串联模块由n个cdi模块串联形成；所述预处理水为从工作泵出来的水；

28、电压施加模块，用于根据所述工作模式、所述第一电导率和目标电导率确定每个cdi模块的施加电压；所述目标电导率为水在满足最低使用标准时的电导率；

29、目标电导率模块，用于将经过所述水净化模块后的所述预处理水记为目标净化水，采集所述目标净化水的电导率记为第二电导率；

30、净化水使用判断模块，用于根据所述第二电导率和所述目标电导率更改每个cdi模块的施加电压，并确定所述目标净化水是否合格。

31、本发明的有益效果：

32、本发明提出了一种基于cdi的智慧节能水处理方法，采集预处理水的电导率作为第一电导率，根据第一电导率确定水净化模块的工作模式；根据工作模式、第一电导率和目标电导率确定每个cdi模块的施加电压；目标电导率为满足最低使用标准时水的电导率；将经过水净化模块后的预处理水记为目标净化水，采集目标净化水的电导率记为第二电导率；根据第二电导率和目标电导率更改每个cdi模块的施加电压，并确定目标净化水是否使用。通过第一电导率可以迅速判断水质情况，从而选择适当的工作模式使得水净化模块可以针对具体水质条件进行优化处理，提高了水处理效率；再根据第二电导率、目标电导率动态确定每个cdi模块的施加电压，有效避免了电压过低导致的水处理效果差，电压过高导致的能源浪费，提高了整个水处理系统的效率。