CN105502741B - 一种曝气氧化法处理矿井废水中铁锰离子的装置及其去除方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种曝气氧化法处理矿井废水中铁锰离子的装置及其去除方法，由矿井废水池，进水装置，反应塔，高分子吸附层，絮凝剂加料装置，曝气系统，排泥管，清水排出管，清水池，反冲洗进水装置，反冲洗水排水管，支架，控制系统组成。支架底部设有矿井废水池和清水池，支架上部设置有反应塔和控制系统，矿井废水池底部和反应塔一侧中部通过进水装置相连，反应塔顶部中心连接有絮凝剂加料装置，反应塔侧壁中部分别设有排泥管和反冲洗水排水管，反应塔底部中心与清水池通过清水排出管和反冲洗进水装置相连，清水池底部和清水排出管之间连接有反冲洗进水装置。本发明采用曝气、特定吸附材料吸附的方法对矿井废水中铁锰离子进行针对性去除，处理效率高，处理效果好，设备紧凑实用，占地面积小，能耗低，维护方便，适合富含铁锰离子的矿井废水的处理。

Description

一种曝气氧化法处理矿井废水中铁锰离子的装置及其去除 方法

技术领域

本发明属于井下废水处理装置领域，具体涉及一种曝气氧化法处理矿井废水中铁锰离子的装置及其去除方法。

背景技术

铁、锰都是构成生物体的基本元素,但是铁、锰过量也会给人们的生活和生产带来很多不便和危害。在某些煤矿开采区,铁锰在井下废水中含量较高。在抽取井下废水过程中,呈溶解状态的铁容易被氧化而沉淀,堵塞水管,导致水泵出水量减少甚至不得不废弃。从感官上讲,水中锰的含量在0.5mgPL以上时,水就会产生令人不愉快的颜色和独特的臭味,而且会在衣物、器具上着色,很不美观。从生理学上讲,人体摄入过量的锰,会造成相关器官的病变。日本东京郊区曾发生过居民饮用受锰污染的井水而患病死亡的事件。锰对人体有慢性中毒现象,对锰矿工人的调查资料表明,他们患有类似于精神分裂症的强烈的精神障碍症。对于工业用水,如造纸工业、纺织工业、食品工业、酿造工业等,过多的锰含量会使产品的质量下降,造成很大的经济损失。世界各国生产饮用水标准对于锰含量都有明确规定:铁、锰含量之和为0.3mgPL,锰的允许浓度为0.05mgPL。我国饮用水标准规定:锰的允许浓度为0.1mgPL。

现有治理技术

1．自然氧化法

我国建国初期时，除铁锰的主要方法为从国外引进的自然氧化法，自然氧化技术为：直接向水中曝气，利用空气中含有的氧使铁锰被氧化，生成铁锰沉淀物后，过滤去除，其工艺流程一般情况下包括：曝气、氧化、沉淀及过滤等步骤，由三级处理构筑物组成的这种自然氧化技术除铁工艺具有系统复杂、设备庞大的缺点，而且由于三价铁絮状物极其容易破碎而穿透滤层，所以这种工艺十分难以控制，导致出水经常无法达标，在除锰过程中都是需要投加碱（如石灰）来提高水中pH，这样的处理方式使得工艺流程变得更加复杂，而且其除铁、锰的效果都不够理想，因此这种方法并不适用于我国在建国初期水处理设施的建设资金十分有限的国情。

2．药剂氧化法

药剂氧化法是指向水中投加氧化剂（如氯气、臭氧、高锰酸钾等）将有毒有害物质氧化转变成为无毒无害或者毒性小的新物质的方法，目前在除铁除锰方面常规使用的氧化剂主要有氯气、臭氧、二氧化氯和高锰酸钾等，但是由于药剂成本较高，不适合工业化处理。

3．生物氧化法

20世纪80年代后期，我国张杰院士率领的中国市政工程东北设计研究院项目组对除锰滤池进行了深入研究，发现滤料表面有大量微生物繁殖，由此提出了生物催化氧化除铁的新思路，并于90年代在我国率先开展了地下水生物除锰新技术的理论及应用研究，并正式确立了生物固锰除锰技术，生物除锰的过程主要包括了扩散、吸附和氧化三个阶段，微生物除锰具有经济高效的优点，但是由于微生物对于生长环境要求比较严格，不适宜在北方等冬季气温过低的区域推广。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种曝气氧化法处理矿井废水中铁锰离子的装置，包括矿井废水池1，进水装置2，反应塔3，絮凝剂加料装置4，排泥管6，清水排出管7，清水池8，反冲洗进水装置9，反冲洗水排水管10，支架11，控制系统12；所述支架11的底部设有矿井废水池1和清水池8，支架11的上部设置有反应塔3和控制系统12，所述矿井废水池1底部和反应塔3一侧中部通过进水装置2相连，反应塔3顶部中心连接有絮凝剂加料装置4，反应塔3侧壁中部分别设有排泥管6和反冲洗水排水管10，反应塔3底部中心与清水池8通过清水排出管7和反冲洗进水装置9相连。

进一步的，所述反应塔3包括：曝气絮凝室3-1，固定缓冲板3-2，吸附饱和传感器3-3，高分子吸附层3-4，承托层3-5，溶氧浓度传感器3-6，水位传感器3-7，曝气系统3-8；曝气絮凝室3-1位于反应塔3中心靠上位置，曝气絮凝室3-1为上端圆柱下端圆锥的中空室，曝气絮凝室3-1圆锥段外侧与固定缓冲板3-2内侧无缝焊接，曝气絮凝室3-1上堰口距反应塔3顶部的距离为10cm~20cm；曝气絮凝室3-1上堰口为溢流堰结构，曝气絮凝室3-1底部与进水装置2连通；所述固定缓冲板3-2位于曝气絮凝室3-1下部，固定缓冲板3-2为水平布置的带有弧形孔隙的圆盘，固定缓冲板3-2弧形孔隙的孔径可调并受控于控制系统12，固定缓冲板3-2外围与反应塔3内壁垂直无缝焊接；所述吸附饱和传感器3-3位于反应塔3的中部，并插在高分子吸附层3-4中，吸附饱和传感器3-3通过导线与控制系统12连接；溶氧浓度传感器3-6位于曝气絮凝室3-1的上部，溶氧浓度传感器3-6通过导线与控制系统12连接；水位传感器3-7位于反应塔3的顶部，水位传感器3-7通过导线与控制系统12连接；所述高分子吸附层3-4位于固定缓冲板3-2下部，高分子吸附层3-4包括高分子吸附球3-4-1，吸附球间隙3-4-2；高分子吸附球3-4-1的直径为15nm~50nm，吸附球间隙3-4-2最大距离为150nm，高分子吸附球3-4-1的数量50~500万个；高分子吸附层3-4装填高度为反应塔3总高程的2/3；高分子吸附层3-4上端距曝气絮凝室3-1底部的距离为10cm~20cm；所述承托层3-5位于高分子吸附层3-4下部，承托层3-5由粒度在5mm~10mm的石英石组成，承托层3-5厚度为10cm~20cm。

进一步的，所述曝气系统3-8，包括曝气主管3-8-1，曝气支管3-8-2，曝气环3-8-3，外接气泵3-8-4，微型曝气头3-8-5；所述曝气主管3-8-1从反应塔3侧面伸入曝气絮凝室3-1的中部；所述曝气支管3-8-2和曝气环3-8-3位于曝气絮凝室3-1内部下方，曝气支管3-8-2上端中部与曝气主管3-8-1直角连接并贯通，曝气支管3-8-2两端分成形成两个向下弯曲的直角弯管，两直角弯管的距离与曝气环3-8-3的直径相同，曝气支管3-8-2两个直角弯管底部与曝气环3-8-3直角连接并贯通；所述曝气环3-8-3平行于曝气絮凝室3-1底平面，曝气环3-8-3为环形中空管，曝气环3-8-3的直径为曝气絮凝室3-1直径的5/17；曝气环3-8-3上部设有微型曝气头3-8-5，微型曝气头3-8-5与曝气环3-8-3贯通，微型曝气头3-8-5的数量为4-15个，多个微型曝气头3-8-5沿着曝气环3-8-3一字环形排列，多个微型曝气头3-8-5相互等距布局，相邻二个微型曝气头3-8-5间距为20mm-190mm，微型曝气头3-8-5表面为多孔铝合金结构，其孔径为0.7mm-1.5mm；曝气环3-8-3中心轴线与曝气絮凝室3-1中心轴线相吻合，曝气环3-8-3上端距曝气絮凝室3-1上堰口的距离为10cm-20cm；所述外接气泵3-8-4位于支架11的下部，外接气泵3-8-4与整个装置的基座固定连接，外接气泵3-8-4与控制系统12导线连接。

进一步的，所述絮凝剂加料装置4包括：进料管4-1，搅拌电机4-2，搅拌轴4-3；其中所述进料管4-1一端水平延伸到反应塔3外部，进料管4-1另一端沿反应塔3中心垂直伸入反应塔3内部，所述进料管4-1底部到反应塔3顶部的距离为30cm~40cm；所述搅拌电机4-2位于进料管4-1垂直段正上方；所述搅拌轴4-3上端连接搅拌电机4-2，搅拌轴4-3从进料管4-1垂直段中心穿过，搅拌轴4-3底部为水平布置的圆柱状结构。

进一步的，所述承托层3-5由处理后的石英石组成，承托层3-5的处理过程如下：

筛选出粒径为1mm~1.5mm的天然石英石，洗净后在100℃~150℃环境下干燥5h~8h，先用质量浓度为9％~15％的氢氧化钠溶液浸泡侵蚀20h~24h，洗净后在100℃~150℃环境下干燥5h~8h，然后用质量浓度为5％~7%的高锰酸钾溶液浸泡20h~24h，直接烘干后放入马弗炉内，在200℃~240℃条件下进行高温灼烧3h~4h，降温后洗净即得到所需的石英石。

进一步的，所述高分子吸附球3-4-1由高分子材料合成得到，高分子吸附球3-4-1的组成成分和制造过程如下：

一、高分子吸附球3-4-1组成成分：

按重量份数计，乳酸异丁酯10～15份，油酸正丁酯15～25份，邻苯二甲酸单正丁酯15～30份，醋酸正辛酯10～20份，丙酸乙酯15～20份，纳米级硼酸钯80～120份，浓度为3ppm～10ppm的甘油酸乙酯30～50份，对氨基苯乙酸15～20份，二溴醋酸乙酯12～20份，交联剂15～35份，草酸氢乙酯5～10份，烯丙基醚15～30份，乙二胺四亚甲基磷酸钠15～25份；

所述交联剂为2-4-6-三硝基苯甲酸；

所述纳米级硼酸钯的粒径为25nm～45nm；

二、高分子吸附球3-4-1的制造过程，包含以下步骤：

第1步、在反应釜中加入电导率为0.004μS/cm～0.02μS/cm的超纯水1000～2500份，启动反应釜内搅拌器，转速为30rpm～50rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至50℃～70℃；依次加入乳酸异丁酯、油酸正丁酯、邻苯二甲酸单正丁酯，搅拌至完全溶解，调节pH值为6.0～7.8，将搅拌器转速调至60rpm～80rpm，温度为30℃～40℃，酯化反应5～8小时；

第2步、取醋酸正辛酯、丙酸乙酯粉碎，粉末粒径为100～250目；加入纳米级硼酸钯混合均匀，平铺于托盘内，平铺厚度为15mm～35mm，采用剂量为1.2kGy～2.0kGy、能量为1.0MeV～2.0MeV的α射线辐照10min～20min；

第3步、经第2步处理的混合粉末溶于甘油酸乙酯中，加入反应釜，搅拌器转速为100rpm～150rpm，温度为50℃～70℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.005MPa～-0.02MPa，保持此状态反应3h～5h；泄压并通入氨气，使反应釜内压力为0.002～0.02MPa，保温静置6h～8h；之后搅拌器转速提升至150rpm～200rpm，同时反应釜泄压至0MPa；依次加入对氨基苯乙酸、二溴醋酸乙酯完全溶解后，加入交联剂搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为4.5～5.5，保温静置8h～10h；

第4步、在搅拌器转速为20rpm～40rpm时，依次加入草酸氢乙酯、烯丙基醚和乙二胺四亚甲基磷酸钠，提升反应釜压力，使其达到0.05MPa～0.30MPa，温度为60℃～100℃，聚合反应5h～6h；反应完成后将反应釜内压力降至0MPa，降温至35℃～40℃，出料，通过超微超细研磨机，即可制得高分子吸附球3-4-1。

本发明还公开了一种曝气氧化法处理矿井废水中铁锰离子的去除方法，矿井废水中铁锰离子去除方法包括以下几个步骤：

第1步：打开进水装置2的水泵，将待处理井下废水从矿井废水池1底部输送至曝气絮凝室3-1圆锥段上部，使出水量控制在10m³/h～50m³/h；打开位于外部的外接气泵3-8-4，将新鲜空气从曝气系统3-8进入到曝气絮凝室3-1底部，使空气流量控制在50m³/h～80m³/h，此时，新鲜空气沿着曝气主管3-8-1，曝气支管3-8-2，曝气环3-8-3，进入到微型曝气头3-8-5；并从微型曝气头3-8-5表面微孔中高速喷出，控制曝气头3-8-5表面微孔喷水压力在0.1Mpa～0.8MPA之间；

第2步：位于曝气絮凝室3-1上部的溶氧浓度传感器3-6对曝气絮凝室3-1溶液中的溶解氧情况进行实时监测，并反馈给控制系统12，当溶解氧低于3mg/L～5mg/L时，溶氧浓度传感器3-6向控制系统12发出信号，控制系统12通过导线促使外接气泵3-8-4增加气体流量，当溶解氧高于450mg/L～500mg/L时，溶氧浓度传感器3-6向控制系统12发出信号，控制系统12通过导线促使外接气泵3-8-4减少气体流量对曝气絮凝室3-1的供给；

第3步：与此同时，通过位于曝气絮凝室3-1上部的絮凝剂加料装置4，将化学絮凝剂与含铁锰离子矿井水混合，控制化学絮凝剂的添加量为880mg/L～2100mg/L；曝气系统3-8与絮凝剂加料装置4二者的共同作用促使矿井水中铁锰沉淀，为此通过水泵控制上清水通过曝气絮凝室3-1上檐口溢出的流量为10m³/h～50m³/h；经过固定缓冲板3-2缓冲后落在高分子吸附层3-4上，对上清水进行进一步处理；

所述化学絮凝剂为聚合硫酸铝；

第4步：位于絮凝剂加料装置4上部搅拌电机4-2受到控制系统12的控制，当所加絮凝剂的浓度低于780mg/L时，控制系统12控制搅拌电机4-2增加转速，增加絮凝剂的加注量；当所加絮凝剂的浓度高于2500mg/L时，控制系统12控制搅拌电机4-2降低转速，减少絮凝剂的加注量；

第5步：未完全反应的上清水经过固定缓冲板3-2减速和分散后，均匀的通过高分子吸附层3-4，上清水中剩余铁锰离子经过高分子吸附层3-4的进一步催化、氧化、吸附，最终完全转化并固定、沉降、滞留在高分子吸附层3-4上，为此控制系统12控制固定缓冲板3-2孔径开启的大小，进一步控制流过高分子吸附层3-4的流速为0.1m/min～0.9m/min；反应完全的清水经过承托层3-5后，最终沿清水排出管7排入到清水池8；

第6步：位于反应塔3的中部，并插在高分子吸附层3-4中吸附饱和传感器3-3，对高分子吸附层3-4饱和吸附状态进行实时监测，设定吸附饱和传感器3-3当高分子吸附层3-4对铁锰的吸附饱和率达到90%～95%，则吸附饱和传感器3-3向控制系统12发出信号，此时控制系统12控制进水装置2、曝气系统3-8和絮凝剂加料装置4停止工作，5min～10min后，控制系统12发出信号，关闭清水排出管7阀门，打开排泥管6和反冲洗水排出管10阀门，并控制反冲洗水进水装置9开始工作，反冲进水量为2m³/h～10m³/h；设定吸附饱和传感器3-3当监测到高分子吸附层3-4吸附饱和率为5%～10%时，吸附饱和传感器3-3向控制系统12发出信号，控制系统12控制打开清水排出管7阀门，关闭排泥管6和反冲洗水排出管10阀门，并控制反冲洗水进水装置9关闭，装置再次进入处理废水状态；

第7步：位于反应塔3的顶部的水位传感器3-7，对反应塔3水位运行安全实时监测，设定水位传感器3-7当运行水位位于反应塔3上檐5cm～10cm时，水位传感器3-7向控制系统12发出信号，控制系统12控制整个系统停止工作，并发出音频报警。

本发明专利公开的一种曝气氧化法处理矿井废水中铁锰离子的装置及其去除方法，其优点在于。

（1）该装置采用曝气加特定吸附材料的方法处理污水，处理效率高。

（2）该装置设计新颖，对矿井废水中铁锰离子进行针对性去除，处理效果好。

（3）整体设备紧凑实用，占地面积小，能耗低，维护方便。

本发明所述的一种曝气氧化法处理矿井废水中铁锰离子的装置及其去除方法采用曝气、特定吸附材料吸附的方法对矿井废水中铁锰离子进行针对性去除，处理效率高，处理效果好，设备紧凑实用，占地面积小，能耗低，维护方便，适合富含铁锰离子的矿井废水的处理。

附图说明

图1是本发明中所述的一种曝气氧化法处理矿井废水中铁锰离子的装置的示意图。

图2是本发明中所述的反应塔的示意图。

图3是本发明中所述的高分子吸附球显微结构图。

图4是本发明中所述的曝气系统示意图。

图5是本发明中所述的絮凝剂加料装置的示意图。

图6是本发明所述的铁锰吸附材料对铁锰总吸附量。

以上图1~图5中，矿井废水池1，进水装置2，反应塔3，曝气絮凝室3-1，固定缓冲板3-2，吸附饱和传感器3-3，高分子吸附层3-4，高分子吸附球3-4-1，吸附球间隙3-4-2，承托层3-5，溶氧浓度传感器3-6，水位传感器3-7，曝气系统3-8，曝气主管3-8-1，曝气支管3-8-2，曝气环3-8-3，外接气泵3-8-4，微型曝气头3-8-5，絮凝剂加料装置4，进料管4-1，搅拌电机4-2，搅拌轴4-3，排泥管6，清水排出管7，清水池8，反冲洗进水装置9，反冲洗水排水管10，支架11，控制系统12。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的一种曝气氧化法处理矿井废水中铁锰离子的装置进行进一步说明。

如图1所示，是本发明提供的一种曝气氧化法处理矿井废水中铁锰离子的装置示意图，图中看出，包括矿井废水池1，进水装置2，反应塔3，絮凝剂加料装置4，排泥管6，清水排出管7，清水池8，反冲洗进水装置9，反冲洗水排水管10，支架11，控制系统12；所述支架11的底部设有矿井废水池1和清水池8，支架11的上部设置有反应塔3和控制系统12，所述矿井废水池1底部和反应塔3一侧中部通过进水装置2相连，反应塔3顶部中心连接有絮凝剂加料装置4，反应塔3侧壁中部分别设有排泥管6和反冲洗水排水管10，反应塔3底部中心与清水池8通过清水排出管7和反冲洗进水装置9相连，清水池8底部和清水排出管7之间连接有反冲洗进水装置9。

进水装置2将待处理井下废水从矿井废水池1底部输送至反应塔3中部，曝气系统3-8将空气输送至反应塔3中部，待处理废水与空气在反应塔3中进行氧化反应，同时与来自絮凝剂加料装置4的絮凝剂进行混合絮凝反应，经过反应塔3的氧化与沉淀，并经过吸附处理后，最终反应产生的清水从清水排出管6排入清水池8。

如图2所示，是本发明中所述的反应塔的示意图。图中看出，反应塔3包括：曝气絮凝室3-1，固定缓冲板3-2，吸附饱和传感器3-3，高分子吸附层3-4，承托层3-5，溶氧浓度传感器3-6，水位传感器3-7，曝气系统3-8；曝气絮凝室3-1位于反应塔3中心靠上位置，曝气絮凝室3-1为上端圆柱下端圆锥的中空室，曝气絮凝室3-1圆锥段外侧与固定缓冲板3-2内侧无缝焊接，曝气絮凝室3-1上堰口距反应塔3顶部的距离为10cm~20cm；曝气絮凝室3-1上堰口为溢流堰结构，曝气絮凝室3-1底部与进水装置2连通；所述固定缓冲板3-2位于曝气絮凝室3-1下部，固定缓冲板3-2为水平布置的带有弧形孔隙的圆盘，固定缓冲板3-2外围与反应塔3内壁垂直无缝焊接；所述吸附饱和传感器3-3位于反应塔3的中部，并插在高分子吸附层3-4中，吸附饱和传感器3-3通过导线与控制系统12连接；溶氧浓度传感器3-6位于曝气絮凝室3-1的上部，溶氧浓度传感器3-6通过导线与控制系统12连接；水位传感器3-7位于反应塔3的顶部，水位传感器3-7通过导线与控制系统12连接；所述高分子吸附层3-4位于固定缓冲板3-2下部；高分子吸附层3-4上端距曝气絮凝室3-1底部的距离为10cm~20cm；所述承托层3-5位于高分子吸附层3-4下部，承托层3-5由粒度在5mm~10mm的石英石组成，承托层3-5厚度为10cm~20cm。

如图3所示，是本发明中所述的高分子吸附球显微结构图。图中看出，高分子吸附层3-4包括高分子吸附球3-4-1，吸附球间隙3-4-2；高分子吸附球3-4-1的直径为15nm~50nm，吸附球间隙3-4-2最大距离为150nm，高分子吸附球3-4-1的数量50~500万个；高分子吸附层3-4装填高度为反应塔3总高程的2/3。

如图4所示，是本发明中所述的曝气系统示意图。图中看出，曝气系统3-8，包括曝气主管3-8-1，曝气支管3-8-2，曝气环3-8-3，外接气泵3-8-4，微型曝气头3-8-5；所述曝气主管3-8-1从反应塔3侧面伸入曝气絮凝室3-1的中部；所述曝气支管3-8-2和曝气环3-8-3位于曝气絮凝室3-1内部下方，曝气支管3-8-2上端中部与曝气主管3-8-1直角连接并贯通，曝气支管3-8-2两端分成形成两个向下弯曲的直角弯管，两直角弯管的距离与曝气环3-8-3的直径相同，曝气支管3-8-2两个直角弯管底部与曝气环3-8-3直角连接并贯通；所述曝气环3-8-3平行于曝气絮凝室3-1底平面，曝气环3-8-3为环形中空管，曝气环3-8-3的直径为曝气絮凝室3-1直径的5/17；曝气环3-8-3上部设有微型曝气头3-8-5，微型曝气头3-8-5与曝气环3-8-3贯通，微型曝气头3-8-5的数量为4-15个，多个微型曝气头3-8-5沿着曝气环3-8-3一字环形排列，多个微型曝气头3-8-5相互等距布局，相邻二个微型曝气头3-8-5间距为20mm-190mm，微型曝气头3-8-5表面为多孔铝合金结构，其孔径为0.7mm-1.5mm；曝气环3-8-3中心轴线与曝气絮凝室3-1中心轴线相吻合，曝气环3-8-3上端距曝气絮凝室3-1上堰口的距离为10cm-20cm（如图2所示）；所述外接气泵3-8-4位于支架11的下部，外接气泵3-8-4与整个装置的基座固定连接，外接气泵3-8-4与控制系统12导线连接。

如图5所示，是本发明中所述的絮凝剂加料装置的示意图。图中看出，所述絮凝剂加料装置4包括：进料管4-1，搅拌电机4-2，搅拌轴4-3；其中所述进料管4-1一端水平延伸到反应塔3外部，进料管4-1另一端沿反应塔3中心垂直伸入反应塔3内部，所述进料管4-1底部到反应塔3顶部的距离为30cm~40cm；所述搅拌电机4-2位于进料管4-1垂直段正上方；所述搅拌轴4-3上端连接搅拌电机4-2，搅拌轴4-3从进料管4-1垂直段中心穿过，搅拌轴4-3底部为水平布置的圆柱状结构。

本发明所述的一种曝气氧化法处理矿井废水中铁锰离子的装置的工作过程是。

第1步：打开进水装置2的水泵，将待处理井下废水从矿井废水池1底部输送至曝气絮凝室3-1圆锥段上部，使出水量控制在10m³/h～50m³/h；打开位于外部的外接气泵3-8-4，将新鲜空气从曝气系统3-8进入到曝气絮凝室3-1底部，使空气流量控制在50m³/h～80m³/h，此时，新鲜空气沿着曝气主管3-8-1，曝气支管3-8-2，曝气环3-8-3，进入到微型曝气头3-8-5；并从微型曝气头3-8-5表面微孔中高速喷出，控制曝气头3-8-5表面微孔喷水压力在0.1Mpa～0.8MPA之间。

第2步：位于曝气絮凝室3-1上部的溶氧浓度传感器3-6对曝气絮凝室3-1溶液中的溶解氧情况进行实时监测，并反馈给控制系统12，当溶解氧低于3mg/L～5mg/L时，溶氧浓度传感器3-6向控制系统12发出信号，控制系统12通过导线促使外接气泵3-8-4增加气体流量，当溶解氧高于450mg/L～500mg/L时，溶氧浓度传感器3-6向控制系统12发出信号，控制系统12通过导线促使外接气泵3-8-4减少气体流量对曝气絮凝室3-1的供给。

第3步：与此同时，通过位于曝气絮凝室3-1上部的絮凝剂加料装置4，将化学絮凝剂与含铁锰离子矿井水混合，控制化学絮凝剂的添加量为880mg/L～2100mg/L；曝气系统3-8与絮凝剂加料装置4二者的共同作用促使矿井水中铁锰沉淀，为此通过水泵控制上清水通过曝气絮凝室3-1上檐口溢出的流量为10m³/h～50m³/h；经过固定缓冲板3-2缓冲后落在高分子吸附层3-4上，对上清水进行进一步处理。

所述化学絮凝剂为聚合硫酸铝。

第4步：位于絮凝剂加料装置4上部搅拌电机4-2受到控制系统12的控制，当所加絮凝剂的浓度低于780mg/L时，控制系统12控制搅拌电机4-2增加转速，增加絮凝剂的加注量；当所加絮凝剂的浓度高于2500mg/L时，控制系统12控制搅拌电机4-2降低转速，减少絮凝剂的加注量。

第5步：未完全反应的上清水经过固定缓冲板3-2减速和分散后，均匀的通过高分子吸附层3-4，上清水中剩余铁锰离子经过高分子吸附层3-4的进一步催化、氧化、吸附，最终完全转化并固定、沉降、滞留在高分子吸附层3-4上，为此控制系统12控制固定缓冲板3-2孔径开启的大小，进一步控制流过高分子吸附层3-4的流速为0.1m/min～0.9m/min；反应完全的清水经过承托层3-5后，最终沿清水排出管7排入到清水池8。

第6步：位于反应塔3的中部，并插在高分子吸附层3-4中吸附饱和传感器3-3，对高分子吸附层3-4饱和吸附状态进行实时监测，设定吸附饱和传感器3-3当高分子吸附层3-4对铁锰的吸附饱和率达到90%～95%，则吸附饱和传感器3-3向控制系统12发出信号，此时控制系统12控制进水装置2、曝气系统3-8和絮凝剂加料装置4停止工作，5min～10min后，控制系统12发出信号，关闭清水排出管7阀门，打开排泥管6和反冲洗水排出管10阀门，并控制反冲洗水进水装置9开始工作，反冲进水量为2m³/h～10m³/h；设定吸附饱和传感器3-3当监测到高分子吸附层3-4吸附饱和率为5%～10%时，吸附饱和传感器3-3向控制系统12发出信号，控制系统12控制打开清水排出管7阀门，关闭排泥管6和反冲洗水排出管10阀门，并控制反冲洗水进水装置9关闭，装置再次进入处理废水状态。

第7步：位于反应塔3的顶部的水位传感器3-7，对反应塔3水位运行安全实时监测，设定水位传感器3-7当运行水位位于反应塔3上檐5cm～10cm时，水位传感器3-7向控制系统12发出信号，控制系统12控制整个系统停止工作，并发出音频报警。

本发明所述的一种曝气氧化法处理矿井废水中铁锰离子的装置及其去除方法，采用曝气、特定材料吸附方法对矿井废水中铁锰离子进行针对性去除，处理效率高，处理效果好，设备紧凑实用，占地面积小，能耗低，维护方便，适合富含铁锰离子的矿井废水的处理。

以下为制造本发明所述高分子吸附球3-4-1方法的实施例，实施例是为了进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本发明的范围。

若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。

实施例1

按照以下步骤制造本发明所述高分子吸附球3-4-1：

第1步、在反应釜中加入电导率为0.004μS/cm的超纯水1000份，启动反应釜内搅拌器，转速为30rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至50℃；依次加入乳酸异丁酯10份，油酸正丁酯15份，邻苯二甲酸单正丁酯15份，搅拌至完全溶解，调节pH值为6.0，将搅拌器转速调至60rpm，温度为30℃，酯化反应5小时；

第2步、取醋酸正辛酯10份，丙酸乙酯15份粉碎，粉末粒径为100目；加入纳米级硼酸钯80份混合均匀，纳米级硼酸钯的粒径为25nm，平铺于托盘内，平铺厚度为15mm，采用剂量为1.2kGy、能量为1.0MeV的α射线辐照10min；

第3步、经第2步处理的混合粉末溶于浓度为3ppm的甘油酸乙酯30份中，加入反应釜，搅拌器转速为100rpm，温度为50℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.005MPa，保持此状态反应3h；泄压并通入氨气，使反应釜内压力为0.002MPa，保温静置6h；之后搅拌器转速提升至150rpm，同时反应釜泄压至0MPa；依次加入对氨基苯乙酸15份，二溴醋酸乙酯12份完全溶解后，加入交联剂2-4-6-三硝基苯甲酸15份搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为4.5，保温静置8h；

第4步、在搅拌器转速为20rpm时，依次加入草酸氢乙酯5份，烯丙基醚15份，乙二胺四亚甲基磷酸钠15份，提升反应釜压力，使其达到0.05MPa，温度为60℃，聚合反应5h；反应完成后将反应釜内压力降至0MPa，降温至35℃，出料，通过超微超细研磨机，即可制得高分子吸附球3-4-1。

实施例2

按照以下步骤制造本发明所述高分子吸附球3-4-1：

第1步、在反应釜中加入电导率为0.02μS/cm的超纯水2500份，启动反应釜内搅拌器，转速为50rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至70℃；依次加入乳酸异丁酯15份，油酸正丁酯25份，邻苯二甲酸单正丁酯30份，搅拌至完全溶解，调节pH值为7.8，将搅拌器转速调至80rpm，温度为40℃，酯化反应8小时；

第2步、取醋酸正辛酯20份，丙酸乙酯20份粉碎，粉末粒径为250目；加入纳米级硼酸钯120份混合均匀，纳米级硼酸钯的粒径为45nm，平铺于托盘内，平铺厚度为35mm，采用剂量为2.0kGy、能量为2.0MeV的α射线辐照20min；

第3步、经第2步处理的混合粉末溶于浓度为10ppm的甘油酸乙酯50份中，加入反应釜，搅拌器转速为150rpm，温度为70℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.02MPa，保持此状态反应5h；泄压并通入氨气，使反应釜内压力为0.02MPa，保温静置8h；之后搅拌器转速提升至200rpm，同时反应釜泄压至0MPa；依次加入对氨基苯乙酸20份，二溴醋酸乙酯20份完全溶解后，加入交联剂2-4-6-三硝基苯甲酸35份搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为5.5，保温静置10h；

第4步、在搅拌器转速为40rpm时，依次加入草酸氢乙酯10份，烯丙基醚30份，乙二胺四亚甲基磷酸钠25份，提升反应釜压力，使其达到0.30MPa，温度为100℃，聚合反应6h；反应完成后将反应釜内压力降至0MPa，降温至40℃，出料，通过超微超细研磨机，即可制得高分子吸附球3-4-1。

实施例3

按照以下步骤制造本发明所述高分子吸附球3-4-1：

第1步、在反应釜中加入电导率为0.012μS/cm的超纯水2100份，启动反应釜内搅拌器，转速为40rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至67℃；依次加入乳酸异丁酯11份，油酸正丁酯21份，邻苯二甲酸单正丁酯29份，搅拌至完全溶解，调节pH值为6.8，将搅拌器转速调至70rpm，温度为35℃，酯化反应7小时；

第2步、取醋酸正辛酯15份，丙酸乙酯19份粉碎，粉末粒径为210目；加入纳米级硼酸钯110份混合均匀，纳米级硼酸钯的粒径为40nm，平铺于托盘内，平铺厚度为31mm，采用剂量为1.8kGy、能量为1.8MeV的α射线辐照19min；

第3步、经第2步处理的混合粉末溶于浓度为9ppm的甘油酸乙酯49份中，加入反应釜，搅拌器转速为140rpm，温度为68℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.01MPa，保持此状态反应4h；泄压并通入氨气，使反应釜内压力为0.01MPa，保温静置7h；之后搅拌器转速提升至180rpm，同时反应釜泄压至0MPa；依次加入对氨基苯乙酸19份，二溴醋酸乙酯19份完全溶解后，加入交联剂2-4-6-三硝基苯甲酸30份搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为5.4，保温静置9h；

第4步、在搅拌器转速为39rpm时，依次加入草酸氢乙酯9份，烯丙基醚29份，乙二胺四亚甲基磷酸钠24份，提升反应釜压力，使其达到0.20MPa，温度为99℃，聚合反应5h；反应完成后将反应釜内压力降至0MPa，降温至39℃，出料，通过超微超细研磨机，即可制得高分子吸附球3-4-1。

对照例

对照例为市售某品牌的铁锰吸附材料用于矿井水的处理过程。

实施例4

将实施例1~3制备获得的铁锰吸附材料和对照例所述的铁锰吸附材料用于矿井水的处理过程。处理结束后分别对矿井水的性质，及其对矿井水各项参数的影响做检测。表1为实施例1~3和对照例所述的铁锰吸附材料用于矿井水的处理过程中的性能参数的影响，从表1可见，本发明所述的铁锰吸附材料，其吸附聚合度、洗脱解吸速率、吸附量提升率、吸附率均高于现有技术生产的产品。

此外，如图6所示，是本发明所述的铁锰吸附材料对铁锰总吸附量。图中看出，材料的高分子吸附球晶体细小、量多，遍布于材料组份中，高分子吸附球表面积与体积比较大，表面分散性好，连续相中游离的分散载体的浓度相对对照例高。使用本发明的铁锰吸附材料，使得铁锰离子聚集成团小，形成分散结构的依附体，并对吸附材料具有良好的依附性能；使用本发明所述铁锰吸附材料，其对铁锰总吸附量均优于现有产品。

Claims (6)

1.一种曝气氧化法处理矿井废水中铁锰离子的装置，包括矿井废水池（1），进水装置（2），反应塔（3），絮凝剂加料装置（4），排泥管（6），清水排出管（7），清水池（8），反冲洗进水装置（9），反冲洗水排水管（10），支架（11），控制系统（12）；其特征在于，所述支架（11）的底部设有矿井废水池（1）和清水池（8），支架（11）的上部设置有反应塔（3）和控制系统（12），所述矿井废水池（1）底部和反应塔（3）一侧中部通过进水装置（2）相连，反应塔（3）顶部中心连接有絮凝剂加料装置（4），反应塔（3）侧壁中部分别设有排泥管（6）和反冲洗水排水管（10），反应塔（3）底部中心与清水池（8）通过清水排出管（7）和反冲洗进水装置（9）相连；

所述反应塔（3）包括：曝气絮凝室（3-1），固定缓冲板（3-2），吸附饱和传感器（3-3），高分子吸附层（3-4），承托层（3-5），溶氧浓度传感器（3-6），水位传感器（3-7），曝气系统（3-8）；曝气絮凝室（3-1）位于反应塔（3）中心靠上位置，曝气絮凝室（3-1）为上端圆柱下端圆锥的中空室，曝气絮凝室（3-1）圆锥段外侧与固定缓冲板（3-2）内侧无缝焊接，曝气絮凝室（3-1）上堰口距反应塔（3）顶部的距离为10cm~20cm；曝气絮凝室（3-1）上堰口为溢流堰结构，曝气絮凝室（3-1）底部与进水装置（2）连通；所述固定缓冲板（3-2）位于曝气絮凝室（3-1）下部，固定缓冲板（3-2）为水平布置的带有弧形孔隙的圆盘，固定缓冲板（3-2）弧形孔隙的孔径可调并受控于控制系统（12），固定缓冲板（3-2）外围与反应塔（3）内壁垂直无缝焊接；所述吸附饱和传感器（3-3）位于反应塔（3）的中部，并插在高分子吸附层（3-4）中，吸附饱和传感器（3-3）通过导线与控制系统（12）连接；溶氧浓度传感器（3-6）位于曝气絮凝室（3-1）的上部，溶氧浓度传感器（3-6）通过导线与控制系统（12）连接；水位传感器（3-7）位于反应塔（3）的顶部，水位传感器（3-7）通过导线与控制系统（12）连接；所述高分子吸附层（3-4）位于固定缓冲板（3-2）下部，高分子吸附层（3-4）包括高分子吸附球（3-4-1），吸附球间隙（3-4-2）；高分子吸附球（3-4-1）的直径为15nm~50nm，吸附球间隙（3-4-2）最大距离为150nm，高分子吸附球（3-4-1）的数量50~500万个；高分子吸附层（3-4）装填高度为反应塔（3）总高程的2/3；高分子吸附层（3-4）上端距曝气絮凝室（3-1）底部的距离为10cm~20cm；所述承托层（3-5）位于高分子吸附层（3-4）下部，承托层（3-5）由粒度在5mm~10mm的石英石组成，承托层（3-5）厚度为10cm~20cm。

2.根据权利要求1所述的一种曝气氧化法处理矿井废水中铁锰离子的装置，其特征在于，所述曝气系统（3-8），包括曝气主管（3-8-1），曝气支管（3-8-2），曝气环（3-8-3），外接气泵（3-8-4），微型曝气头（3-8-5）；所述曝气主管（3-8-1）从反应塔（3）侧面伸入曝气絮凝室（3-1）的中部；所述曝气支管（3-8-2）和曝气环（3-8-3）位于曝气絮凝室（3-1）内部下方，曝气支管（3-8-2）上端中部与曝气主管（3-8-1）直角连接并贯通，曝气支管（3-8-2）两端分成形成两个向下弯曲的直角弯管，两直角弯管的距离与曝气环（3-8-3）的直径相同，曝气支管（3-8-2）两个直角弯管底部与曝气环（3-8-3）直角连接并贯通；所述曝气环（3-8-3）平行于曝气絮凝室（3-1）底平面，曝气环（3-8-3）为环形中空管，曝气环（3-8-3）的直径为曝气絮凝室（3-1）直径的5/17；曝气环（3-8-3）上部设有微型曝气头（3-8-5），微型曝气头（3-8-5）与曝气环（3-8-3）贯通，微型曝气头（3-8-5）的数量为4-15个，多个微型曝气头（3-8-5）沿着曝气环（3-8-3）一字环形排列，多个微型曝气头（3-8-5）相互等距布局，相邻二个微型曝气头（3-8-5）间距为20mm-190mm，微型曝气头（3-8-5）表面为多孔铝合金结构，其孔径为0.7mm-1.5mm；曝气环（3-8-3）中心轴线与曝气絮凝室（3-1）中心轴线相吻合，曝气环（3-8-3）上端距曝气絮凝室（3-1）上堰口的距离为10cm-20cm；所述外接气泵（3-8-4）位于支架（11）的下部，外接气泵（3-8-4）与整个装置的基座固定连接，外接气泵（3-8-4）与控制系统（12）导线连接。

3.根据权利要求1所述的一种曝气氧化法处理矿井废水中铁锰离子的装置，其特征在于，所述絮凝剂加料装置（4）包括：进料管（4-1），搅拌电机（4-2），搅拌轴（4-3）；其中所述进料管（4-1）一端水平延伸到反应塔（3）外部，进料管（4-1）另一端沿反应塔（3）中心垂直伸入反应塔（3）内部，所述进料管（4-1）底部到反应塔（3）顶部的距离为30cm~40cm；所述搅拌电机（4-2）位于进料管（4-1）垂直段正上方；所述搅拌轴（4-3）上端连接搅拌电机（4-2），搅拌轴（4-3）从进料管（4-1）垂直段中心穿过，搅拌轴（4-3）底部为水平布置的圆柱状结构。

4.根据权利要求1所述的一种曝气氧化法处理矿井废水中铁锰离子的装置，其特征在于，所述承托层（3-5）由处理后的石英石组成，承托层（3-5）的处理过程如下：

筛选出粒径为1mm~1.5mm的天然石英石，洗净后在100℃~150℃环境下干燥5h~8h，先用质量浓度为9％~15％的氢氧化钠溶液浸泡侵蚀20h~24h，洗净后在100℃~150℃环境下干燥5h~8h，然后用质量浓度为5％~7%的高锰酸钾溶液浸泡20h~24h，直接烘干后放入马弗炉内，在200℃~240℃条件下进行高温灼烧3h~4h，降温后洗净即得到所需的石英石。

5.根据权利要求1所述的一种曝气氧化法处理矿井废水中铁锰离子的装置，其特征在于，所述高分子吸附球（3-4-1）由高分子材料合成得到，高分子吸附球（3-4-1）的组成成分和制造过程如下：

一、高分子吸附球（3-4-1）组成成分：

按重量份数计，乳酸异丁酯10～15份，油酸正丁酯15～25份，邻苯二甲酸单正丁酯15～30份，醋酸正辛酯10～20份，丙酸乙酯15～20份，纳米级硼酸钯80～120份，浓度为3ppm～10ppm的甘油酸乙酯30～50份，对氨基苯乙酸15～20份，二溴醋酸乙酯12～20份，交联剂15～35份，草酸氢乙酯5～10份，烯丙基醚15～30份，乙二胺四亚甲基磷酸钠15～25份；

所述交联剂为2-4-6-三硝基苯甲酸；

所述纳米级硼酸钯的粒径为25nm～45nm；

二、高分子吸附球（3-4-1）的制造过程，包含以下步骤：

第1步、在反应釜中加入电导率为0.004μS/cm～0.02μS/cm的超纯水1000～2500份，启动反应釜内搅拌器，转速为30rpm～50rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至50℃～70℃；依次加入乳酸异丁酯、油酸正丁酯、邻苯二甲酸单正丁酯，搅拌至完全溶解，调节pH值为6.0～7.8，将搅拌器转速调至60rpm～80rpm，温度为30℃～40℃，酯化反应5～8小时；

第2步、取醋酸正辛酯、丙酸乙酯粉碎，粉末粒径为100～250目；加入纳米级硼酸钯混合均匀，平铺于托盘内，平铺厚度为15mm～35mm，采用剂量为1.2kGy～2.0kGy、能量为1.0MeV～2.0MeV的α射线辐照10min～20min；

第3步、经第2步处理的混合粉末溶于甘油酸乙酯中，加入反应釜，搅拌器转速为100rpm～150rpm，温度为50℃～70℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.005MPa～-0.02MPa，保持此状态反应3h～5h；泄压并通入氨气，使反应釜内压力为0.002～0.02MPa，保温静置6h～8h；之后搅拌器转速提升至150rpm～200rpm，同时反应釜泄压至0MPa；依次加入对氨基苯乙酸、二溴醋酸乙酯完全溶解后，加入交联剂搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为4.5～5.5，保温静置8h～10h；

第4步、在搅拌器转速为20rpm～40rpm时，依次加入草酸氢乙酯、烯丙基醚和乙二胺四亚甲基磷酸钠，提升反应釜压力，使其达到0.05MPa～0.30MPa，温度为60℃～100℃，聚合反应5h～6h；反应完成后将反应釜内压力降至0MPa，降温至35℃～40℃，出料，通过超微超细研磨机，即可制得高分子吸附球（3-4-1）。

6.一种曝气氧化法处理矿井废水中铁锰离子的去除方法，其特征在于，矿井废水中铁锰离子去除方法包括以下几个步骤：

第1步：打开进水装置（2）的水泵，将待处理井下废水从矿井废水池（1）底部输送至曝气絮凝室（3-1）圆锥段上部，使出水量控制在10m³/h～50m³/h；打开位于外部的外接气泵（3-8-4），将新鲜空气从曝气系统（3-8）进入到曝气絮凝室（3-1）底部，使空气流量控制在50m³/h～80m³/h，此时，新鲜空气沿着曝气主管（3-8-1），曝气支管（3-8-2），曝气环（3-8-3），进入到微型曝气头（3-8-5）；并从微型曝气头（3-8-5）表面微孔中高速喷出，控制曝气头（3-8-5）表面微孔喷水压力在0.1Mpa～0.8MPA之间；

第2步：位于曝气絮凝室（3-1）上部的溶氧浓度传感器（3-6）对曝气絮凝室（3-1）溶液中的溶解氧情况进行实时监测，并反馈给控制系统（12），当溶解氧低于3mg/L～5mg/L时，溶氧浓度传感器（3-6）向控制系统（12）发出信号，控制系统（12）通过导线促使外接气泵（3-8-4）增加气体流量，当溶解氧高于450mg/L～500mg/L时，溶氧浓度传感器（3-6）向控制系统（12）发出信号，控制系统（12）通过导线促使外接气泵（3-8-4）减少气体流量对曝气絮凝室（3-1）的供给；

第3步：与此同时，通过位于曝气絮凝室（3-1）上部的絮凝剂加料装置（4），将化学絮凝剂与含铁锰离子矿井水混合，控制化学絮凝剂的添加量为880mg/L～2100mg/L；曝气系统（3-8）与絮凝剂加料装置（4）二者的共同作用促使矿井水中铁锰沉淀，为此通过水泵控制上清水通过曝气絮凝室（3-1）上檐口溢出的流量为10m³/h～50m³/h；经过固定缓冲板（3-2）缓冲后落在高分子吸附层（3-4）上，对上清水进行进一步处理；

所述化学絮凝剂为聚合硫酸铝；

第4步：位于絮凝剂加料装置（4）上部搅拌电机（4-2）受到控制系统（12）的控制，当所加絮凝剂的浓度低于780mg/L时，控制系统（12）控制搅拌电机（4-2）增加转速，增加絮凝剂的加注量；当所加絮凝剂的浓度高于2500mg/L时，控制系统（12）控制搅拌电机（4-2）降低转速，减少絮凝剂的加注量；

第5步：未完全反应的上清水经过固定缓冲板（3-2）减速和分散后，均匀的通过高分子吸附层（3-4），上清水中剩余铁锰离子经过高分子吸附层（3-4）的进一步催化、氧化、吸附，最终完全转化并固定、沉降、滞留在高分子吸附层（3-4）上，为此控制系统（12）控制固定缓冲板（3-2）孔径开启的大小，进一步控制流过高分子吸附层（3-4）的流速为0.1m/min～0.9m/min；反应完全的清水经过承托层（3-5）后，最终沿清水排出管（7）排入到清水池（8）；

第6步：位于反应塔（3）的中部，并插在高分子吸附层（3-4）中吸附饱和传感器（3-3），对高分子吸附层（3-4）饱和吸附状态进行实时监测，设定吸附饱和传感器（3-3）当高分子吸附层（3-4）对铁锰的吸附饱和率达到90%～95%，则吸附饱和传感器（3-3）向控制系统（12）发出信号，此时控制系统（12）控制进水装置（2）、曝气系统（3-8）和絮凝剂加料装置（4）停止工作，5min～10min后，控制系统（12）发出信号，关闭清水排出管（7）阀门，打开排泥管（6）和反冲洗水排出管（10）阀门，并控制反冲洗水进水装置（9）开始工作，反冲进水量为2m³/h～10m³/h；设定吸附饱和传感器（3-3）当监测到高分子吸附层（3-4）吸附饱和率为5%～10%时，吸附饱和传感器（3-3）向控制系统（12）发出信号，控制系统（12）控制打开清水排出管（7）阀门，关闭排泥管（6）和反冲洗水排出管（10）阀门，并控制反冲洗水进水装置（9）关闭，装置再次进入处理废水状态；

第7步：位于反应塔（3）的顶部的水位传感器（3-7），对反应塔（3）水位运行安全实时监测，设定水位传感器（3-7）当运行水位位于反应塔（3）上檐5cm～10cm时，水位传感器（3-7）向控制系统（12）发出信号，控制系统（12）控制整个系统停止工作，并发出音频报警。