CN112142183B - 一种基于芬顿试剂的非连续式投加比例调控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于芬顿试剂的非连续式投加比例调控系统，包括反应罐，所述反应罐上设置有进水管和出水管，所述系统通过废水提升泵将废水经进水管传输至所述反应罐，根据所述反应罐中废水的不同水量和水质确定废水中添加的芬顿试剂的比例，使废水与芬顿试剂充分反应并将反应后的废水传输至絮凝混合罐内，通过向絮凝混合罐内加入碱性物质进行调节，经碱性物质调节后的废水溢流至絮凝区进行絮凝，絮凝完成后所述系统完成一个工作周期。通过在不同废水处理时，所述系统对加入芬顿试剂的投加比例和流量进行调节控制，所述中控单元通过控制第二进料管和第三进料管的投加比例和流量实现对芬顿反应过程的控制。

Description

一种基于芬顿试剂的非连续式投加比例调控系统

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种基于芬顿试剂的非连续式投加比例调控系统。

背景技术

芬顿试剂是指由过氧化氢和亚铁离子组成的具有强氧化性的体系，通过向废水中加入芬顿试剂，通过羟基自由基与有机物的反应，使废水中难降解的有机物发生耦合或氧化，从而去除废水中的有机污染物，芬顿试剂特别是针对高COD的成分复杂的废水的处理效果尤为突出，是工业应用中最常使用的一种方法。

但现有芬顿试剂的反应过程中，总容易出现过氧化氢或硫酸亚铁超量从而在处理过程中造成二次污染的情况发生或过氧化氢或硫酸亚铁少量从而使反应过程不充分的情况发生，而且由于芬顿试剂在对不同的废水处理时的比例、投加速度和反应时间都是不固定的，所以对能够针对在不同废水处理时，对加入芬顿试剂的投加比例和流量进行控制的系统就变成亟待解决的问题。

发明内容

为此，本发明提供一种基于芬顿试剂的非连续式投加比例调控系统，用以克服现有技术中在不同废水处理时，对加入芬顿试剂的投加比例和流量进行控制的系统的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种基于芬顿试剂的非连续式投加比例调控系统，包括反应罐，所述反应罐上设置有进水管和出水管，所述进水管上设置有进水阀，所述出水管上设置有出水阀，废水提升泵将废水通过所述进水管传输至所述反应罐内，所述反应罐的进水管上设置有水表和水质检测仪，所述水表用以检测流入反应罐内的水量，所述水质检测仪用以检测废水的水质，所述反应罐上设置有酸碱浓度检测仪、COD测定仪和ORP计，所述酸碱浓度检测仪用以检测所述反应罐内废水的PH值，所述COD测定仪用以检测所述反应罐内废水的化学需氧量，所述ORP计用以检测所述反应罐内废水的氧化还原电位；

所述反应罐上还设置有第一进料管、第二进料管和第三进料管，所述第一进料管上设置有第一阀门，所述第二进料管上设置有第二阀门，所述第三进料管上设置有第三阀门，所述第一进料管用以向所述反应罐内加入浓硫酸，所述第二进料管用以向所述反应罐内加入过氧化氢，所述第三进料管用以向所述反应罐内加入硫酸亚铁；

所述系统通过废水提升泵将废水经进水管传输至所述反应罐，根据所述反应罐中废水的不同水量和水质确定废水中添加的芬顿试剂的比例，使废水与芬顿试剂充分反应并将反应后的废水传输至絮凝混合罐内，通过第四进料管向絮凝混合罐内加入碱性物质进行调节，经碱性物质调节后的废水溢流至絮凝区进行絮凝，絮凝完成后所述系统完成一个工作周期；

中控单元调节加入所述反应罐内的芬顿试剂的比例及含量从而控制所述反应罐内废水的水质，所述中控单元与所述进水管的进水阀、水表、水质检测仪、酸碱浓度检测仪、COD测定仪、ORP计、第一进料管的第一阀门、第二进料管的第二阀门、第三进料管的第三阀门和出水管的出水阀连接，所述中控单元根据实时接收水质检测仪、酸碱浓度检测仪、COD测定仪和ORP计的检测数据确定出当前水质系数z，并通过水质系数z确定所述反应罐单次反应的最大水量，从而确定所述反应罐的组数，所述中控单元通过废水提升泵将废水经进水管传输至对应反应罐组数的反应罐内，所述中控单元根据实时接收酸碱浓度检测仪的检测数据，所述中控单元根据接收到的所述反应罐内的实时PH值与所述反应罐内的废水水量Qi对第一进料管的进料量进行确定，若第一进料管进料完成后，所述反应罐内的实时PH值未达到预设PH值范围时，所述中控单元控制所述第一进料管继续进料Si，直至所述反应罐内的PH值达到预设PH值时，停止第一进料管的进料，所述中控单元根据水质系数和当前所述反应罐内废水的PH值来确定所述第二进料管的进料量，将第二进料管的进料量按次进行投放，并根据每次投放后的COD值与前一次投放后的COD值进行比较，从而确定是否进行下一次投放，并根据COD差值确定下一次投放量，所述中控单元通过小试确定第二进料管和第三进料管的投加比例和最佳反应时间，所述中控单元通过确定的投加比例和第二进料管的进料量确定所述第三进料管的进料量，再根据所述第三进料管的进料量和小试确定的最佳反应时间调整所述第三进料管的进料速度，所述反应罐内的反应持续预设时间后，所述中控单元控制所述反应罐的出水管的出水阀打开，将反应后的废水传输至絮凝混合罐内，所述絮凝混合罐上设置有PH计和第四进料管，所述第四进料管用以向絮凝混合罐内加入碱性物质进行调节，经碱性物质调节后的废水溢流至絮凝区进行絮凝，絮凝完成后所述系统的一个运行周期结束，当一个运行周期结束后再进行下一运行周期，直至所述系统将废水全部处理完，所述系统停止工作；

所述中控单元内预设有水质矩阵Z、所述PH值预设要达到的范围矩阵P和第二进料管的进料矩阵H，所述水质检测仪检测的水质矩阵Z（Z1、Z2、Z3…Zn），其中，Z1表示第一预设水质，Z2表示第二预设水质，Z3表示第三预设水质，Zn表示第n预设矩阵；所述PH值预设要达到的范围矩阵P（P1、P2、P3…Pn），其中，P1表示第一预设PH值，P2表示第二预设PH值，P3表示第三预设PH值，Pn表示第n预设PH值；所述第二进料管的进料矩阵H（H1、H2、H3…Hn），其中，H1表示为第二进料管的第一预设进料量，H2表示为第二进料管的第二预设进料量，H3表示为第二进料管的第三预设进料量，Hn表示为第二进料管的第n预设进料量；

所述中控单元通过水质系数z与当前所述反应罐内的PH值来确定对应的第二进料管的进料量，

若z≤Z1，P≤P1时，则确定第二进料管过氧化氢的进料量为H1；

若Z1＜z≤Z2，P≤P1时，则确定第二进料管过氧化氢的进料量为H2；

若Z2＜z≤Z3，P≤P1时，则确定第二进料管过氧化氢的进料量为H3；

若z∈Zi，P∈Pk时，则确定第二进料管过氧化氢的进料量为H(i+k-1)。

进一步地，所述水质系数z通过废水的PH值、COD值和ORP值表示为：

z = (PHs/ PH0+ COD/COD0 + ORP/ORP0)

其中，PHs表示为当前废水的实际PH值，PH0表示废水的预设PH值，COD表示当前废水的实际化学需氧量，COD0表示废水的预设化学需氧量，ORP表示当前废水的实际氧化还原电位，ORP0表示废水的预设氧化还原电位。

进一步地，所述中控单元内预设有水质矩阵Z和反应罐内的水量矩阵Q，所述反应罐的水量矩阵Q（Q1、Q2、Q3…Qn），其中，Q1表示第一预设水量，Q2表示第二预设水量，Q3表示第三预设水量，Qn表示第n预设水量；

所述中控单元通过废水的水质系数z来确定所述反应罐单次反应的最大水量，

若z≤Z1时，则确定单个所述反应罐的最大反应水量为Q1；

若Z1＜z≤Z2时，则确定单个所述反应罐的最大反应水量为Q2；

若Z2＜z≤Z3时，则确定单个所述反应罐的最大反应水量为Q3；

若Z（n-1）＜z≤Zn时，则确定单个所述反应罐的最大反应水量为Qn；

所述中控单元根据单个所述反应罐的最大反应水量Qi与当前废水的总水量来确定对应的反应罐组数，根据所述系统每个运行周期的实际反应罐数确定所述系统需要运行的周期数。

进一步地，所述中控单元通过废水提升泵将废水经每个所述反应罐的进水管传输至反应罐内，所述反应罐的进水管上的水表实时检测传输至所述反应罐内的实际水量，当反应罐的实时水量达到预设的Qi时，所述中控单元控制当前反应罐的进水管关闭，停止向当前反应罐内进水。

进一步地，所述中控单元内预设有PH差值矩阵C和第一进料管的进料量矩阵S，所述PH差值矩阵C（C1、C2、C3…Cn），其中，C1表示为第一预设差值，C2表示为第二预设差值，C3表示为第三预设差值，Cn表示为第n预设差值；

所述第一进料管的进料量矩阵S（S1、S2、S3…Sn），其中，S1表示为第一进料管的第一预设进料量，S2表示为第一进料管的第二预设进料值，S3表示为第一进料管的第三预设进料值，Sn表示为第一进料管的第n预设进料值；

所述中控单元接收所述酸碱浓度检测仪的检测数据，通过实时检测所述反应罐内的PH值为PHs与预设要达到的PH值为PH0之间的差值c和所述反应罐内废水的水量Qi来确定所述第一进料管的浓硫酸的进料量，其中c=|PHs - PH0|；

若c≤C1，Qi≤Q1时，则确定第一进料管浓硫酸的进料量为S1；

若C1＜c≤C2，Qi≤Q1时，则确定第一进料管浓硫酸的进料量为S2；

若C2＜c≤C3，Qi≤Q1时，则确定第一进料管浓硫酸的进料量为S3；

若c∈Ci，Q=Qk时，则确定第一进料管浓硫酸的进料量为S(i+k-1)。

进一步地，所述中控单元在所述第一进料管加入浓硫酸时，所述酸碱浓度检测仪实时对所述反应罐内的废水PH值进行检测，直至所述反应罐内废水的PH值达到预设范围时，则中控单元控制关闭第一阀门，若所述浓硫酸的进料量达到第一进料管的预设进料量Si时，所述反应罐内废水的PH值仍不在预设范围时，则对所述反应罐内实时PH值与反应罐内需要达到的预设PH值范围的最近点的差值△PH进行计算并判断△PH与S1之间的大小，若△PH大于S1时，则向所述反应罐内投放S2的浓硫酸，若△PH小于等于S1时，则向所述反应罐内投放S1的浓硫酸，直至所述反应罐内废水的PH值达到预设范围时，则中控单元控制关闭第一进料管。

进一步地，根据小试确定芬顿试剂的最佳反应时间为T，所述中控单元根据确定的第二进料管过氧化氢的进料量Hi，将过氧化氢投放量Hi分三次投放，当第一次投放后，实时检测所述废水中的COD值为COD1，当第二次投放后，实时检测所述废水中的COD值为COD2，所述中控单元对第一次投放和第二次投放过氧化氢后的废水中的COD1和COD2的差值与预设△COD比较，若COD1和COD2的差值在预设△COD范围内时，则所述中控单元关闭第二阀门，若COD1和COD2的差值不在预设△COD范围内时，则所述中控单元对过氧化氢进行第三次投放并检测第三次投放后废水中的COD值为COD3，同时对COD3与COD2进行比较，若COD2和COD3的差值在预设△COD范围内时，则所述中控单元关闭第二阀门，若COD2和COD3的差值不在预设△COD范围内时，则所述中控单元根据所述COD2和COD3的差值与H1之间的大小，若|COD2-COD3|小于等于H1时，则所述中控单元控制所述第二进料管继续进料H1，若|COD2-COD3|大于H1时，则所述中控单元控制所述第二进料管继续进料H2，直至进料结束时，废水中的COD值与前一次进料后的COD值之间的差值在△COD范围内时，则所述中控单元关闭第二阀门。

进一步地，所述中控单元内预设有第三进料管的进料矩阵F（F1、F2、F3…Fn），其中，F1表示为第三进料管的第一预设进料量，F2表示为第三进料管的第二预设进料量，F3表示为第三进料管的第三预设进料量，Fn表示为第三进料管的第n预设进料量；

所述中控单元加入过氧化氢后，通过小试的结果确定对应过氧化氢和硫酸亚铁的比例b，根据所述第二进料管过氧化氢的进料量和确定的过氧化氢和硫酸亚铁的比例确定第三进料管硫酸亚铁的进料量f，

f = b×Hi

其中，Hi表示第二进料管过氧化氢的进料量。

进一步地，所述第三进料管的进料速度V（V1、V2、V3…Vn）其中，V1表示为第三进料管的第一预设进料速度，V2表示为第三进料管的第二预设进料速度，V3表示为第三进料管的第三预设进料速度，Vn表示为第三进料管的第n预设进料速度，根据确定的第三进料管硫酸亚铁的进料量f确定对应第三进料管硫酸亚铁的进料速度，

若f≤F1时，则确定第三进料管硫酸亚铁的进料速度为V1；

若F1＜f≤F2时，则确定第三进料管硫酸亚铁的进料速度为V2；

若F2＜f≤F3时，则确定第三进料管硫酸亚铁的进料速度为V3；

若F（n-1）＜f≤Fn时，则确定第三进料管硫酸亚铁的进料速度为Vn。

进一步地，所述反应罐的水量Qi小于所述反应罐的最大水量，所述中控单元通过第一进料管向所述反应罐加入浓硫酸后的预设PH值区间为3至3.5。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明通过提供一种基于芬顿试剂的非连续式投加比例调控系统，所述系统通过废水提升泵将废水经进水管传输至所述反应罐，首先根据不同废水的水质系数的不同确定反应罐的最大反应水量，根据确定的反应罐水量从而确定反应罐的组数，所述中控单元根据实时接收酸碱浓度检测仪的检测数据，所述中控单元根据接收到的所述反应罐内的实时PH值与所述反应罐内的废水水量Qi对第一进料管的进料量进行确定，若第一进料管进料完成后，所述反应罐内的实时PH值未达到预设PH值范围时，所述中控单元控制所述第一进料管继续进料Si，直至所述反应罐内的PH值达到预设PH值时，停止第一进料管的进料，所述中控单元根据水质系数和当前所述反应罐内废水的PH值来确定所述第二进料管的进料量，将第二进料管的进料量按次进行投放，并根据每次投放后的COD值与前一次投放后的COD值进行比较，从而确定是否进行下一次投放，并根据COD差值确定下一次投放量，所述中控单元通过小试确定第二进料管和第三进料管的投加比例和最佳反应时间，所述中控单元通过确定的投加比例和第二进料管的进料量确定所述第三进料管的进料量，根据确定的最佳反应时间和第二进料管和第三进料管的比例确定第三进料管的进料量和第三进料管的进料速度，使废水与芬顿试剂充分反应并将反应后的废水传输至絮凝混合罐，经过碱性物质调PH值后经絮凝区进行絮凝，至此完成所述系统的一个运行周期，通过在不同废水处理时，所述系统对第二阀门和第三阀门的控制，从而对加入芬顿试剂的投加流量进行调节和控制，通过对水质系数的确定第二进料管的总流量，从而改变第三进料管的总流量的方式，所述中控单元控制第二进料管和第三进料管的投加比例和流量实现对芬顿反应过程的控制。

尤其，本发明通过引入水质系数z结合水质检测仪综合地对所述水质进行评价，通过所述水质系数将水质进行分类，通过不同废水的水质对应不同的反应罐的最大水量，通过所述系统的反应罐数量和反应罐单次反应最大水量来确定所述系统需要运行的反应周期，将反应罐内的废水系数与反应罐的水量结合起来，能够对所述系统在固定的反应罐容量的情况下，对反应罐内的废水处理量进行合理的分配，通过对反应罐内的水量的PH值与预设需要达到的PH值之间的差值和水量进行分析，得出将废水酸性处理所需要的第一进料管的浓硫酸的流量，通过控制废水的酸性条件提高芬顿反应的反应程度，通过控制芬顿试剂的反应发生条件，从而提高芬顿试剂的反应效率。

进一步地，本发明通过对水质系数和酸性条件下的废水的PH值两者结合确定过氧化氢的进料量，根据小试确定的过氧化氢和硫酸亚铁的比例和最佳反应时间，通过对过氧化氢和硫酸亚铁的比例确定硫酸亚铁的进料量，通过最佳反应时间和硫酸亚铁的进料量确定所述第三进料管的第三阀门的打开大小调整第三进料管的进料速度，通过对第一进料管、第二进料管和第三进料管的阀门的控制，从而控制所述芬顿试剂的进料速度和进料量，根据实时接收的参数信息随时对所述第一进料管、第二进料管和第三进料管的投加比例和流量进行调整，减少反应过程中多加或少加芬顿试剂的情况发生，提高芬顿试剂对废水处理的效率。

附图说明

图1为本发明所述实施例基于芬顿试剂的非连续式投加比例调控系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1所示，本发明通过提供一种基于芬顿试剂的非连续式投加比例调控系统，包括反应罐3，所述反应罐3上设置有进水管2和出水管10，所述进水管2上设置有进水阀（图中未示出），所述出水管10上设置有出水阀（图中未示出），废水提升泵1将废水通过所述进水管2传输至所述反应罐3内，所述反应罐3的进水管2上设置有水表14和水质检测仪，所述水表14用以检测流入反应罐3内的水量，所述水质检测仪用以检测废水的水质，所述反应罐3上设置有酸碱浓度检测仪5、COD测定仪4和ORP计6，所述酸碱浓度检测仪5用以检测所述反应罐3内废水的PH值，所述COD测定仪4用以检测所述反应罐3内废水的化学需氧量，所述ORP计6用以检测所述反应罐3内废水的氧化还原电位。

具体而言，本发明实施例中，所述系统通过废水提升泵1将废水经进水管2传输至所述反应罐3，根据所述反应罐3中废水的不同水量和水质确定废水中添加的芬顿试剂的比例，使废水与芬顿试剂充分反应并将反应后的废水传输至絮凝混合罐11，通过第四进料管13向絮凝混合罐11内加入碱性物质进行调节，经碱性物质调节后的废水溢流至絮凝区进行絮凝，絮凝完成后所述系统完成一个工作周期。

具体而言，本发明实施例中，所述水表14也可以设置为反应罐3内设置水位传感器，所述酸碱浓度检测仪5也可以设置为PH检测计，本发明并不限定具体的水量和水质PH的检测方法，一切以具体实施为准。

具体而言，本发明实施例中，所述反应罐3上还设置有第一进料管7、第二进料管8和第三进料管9，所述第一进料管7上设置有第一阀门（图中未示出），所述第二进料管8上设置有第二阀门（图中未示出），所述第三进料管9上设置有第三阀门（图中未示出），所述第一进料管7用以向所述反应罐3内加入浓硫酸；所述第二进料管8用以向所述反应罐3内加入过氧化氢；所述第三进料管9用以向所述反应罐3内加入硫酸亚铁。

具体而言，本发明实施例中，中控单元（图中未示出）调节加入所述反应罐3内的芬顿试剂的比例及含量从而控制所述反应罐3内废水的水质，所述中控单元与所述进水管2的进水阀、水表14、水质检测仪、酸碱浓度检测仪5、COD测定仪4、ORP计6、第一进料管7的第一阀门、第二进料管8的第二阀门、第三进料管9的第三阀门和出水管10的出水阀连接，所述中控单元根据实时接收水质检测仪、酸碱浓度检测仪5、COD测定仪4和ORP计6的检测数据确定出当前水质系数，并通过水质系数确定所述反应罐3单次反应的最大水量，从而确定所述反应罐3的组数，所述中控单元通过废水提升泵1将废水经进水管2传输至对应反应罐3组数的反应罐3内，所述中控单元根据实时接收酸碱浓度检测仪5的检测数据，所述中控单元根据接收到的所述反应罐3内的实时PH值与所述反应罐3内的废水水量Qi对第一进料管7的进料量进行确定，若第一进料管7进料完成后，所述反应罐3内的实时PH值未达到预设PH值时，所述中控单元控制所述第一进料管7继续进料Si，直至所述反应罐3内的PH值达到预设PH值时，停止第一进料管7的进料，所述中控单元根据水质系数和当前所述反应罐3内废水的PH值来确定所述第二进料管8的进料量，所述中控单元通过小试确定第二进料管8和第三进料管9的投加比例和最佳反应时间，所述中控单元通过确定的投加比例和第二进料管8的进料量确定所述第三进料管9的进料量，将第二进料管8的进料量按次进行投放，并根据每次投放后的COD值与前一次投放后的COD值进行比较，从而确定是否进行下一次投放，并根据COD差值确定下一次投放量，所述中控单元通过小试确定第二进料管8和第三进料管9的投加比例和最佳反应时间，再根据所述第三进料管9的进料量和第三进料管9的进料量与最佳反应时间控制第三阀门调整所述第三进料管9的进料速度，所述反应罐3内的反应持续预设时间后，所述中控单元控制所述反应罐3的出水管10的出水阀打开，将反应后的废水传输至絮凝混合罐11内，所述絮凝混合罐11上设置有PH计12和第四进料管13，所述第四进料管13用以向絮凝混合罐11内加入碱性物质进行调节，经碱性物质调节后的废水溢流至絮凝区进行絮凝，絮凝完成后所述系统的一个运行周期结束，当一个运行周期结束后再进行下一运行周期，直至所述系统将废水全部处理完，所述系统停止工作。

具体而言，本发明实施例中，本发明通过不同水质对应不同的单个反应罐3的最大反应水量，从而确定反应罐3的反应组数。其中，所述中控单元内预设有水质矩阵Z和反应罐3内的水量矩阵Q，所述水质检测仪检测的水质矩阵Z（Z1、Z2、Z3…Zn），其中，Z1表示第一预设水质，Z2表示第二预设水质，Z3表示第三预设水质，Zn表示第n预设矩阵；所述反应罐3的水量矩阵Q（Q1、Q2、Q3…Qn），其中，Q1表示第一预设水量，Q2表示第二预设水量，Q3表示第三预设水量，Qn表示第n预设水量。

所述中控单元通过废水提升泵1将废水经每个所述反应罐3的进水管2传输至反应罐3内，所述反应罐3的进水管2上的水表14检测传输至所述反应罐3内的实时水量，当反应罐3的实时水量达到预设的Qi时，所述中控单元控制当前反应罐3的进水管2关闭，停止向当前反应罐3内进水，所述反应罐3的水量Qi小于所述反应罐3的最大水量。

具体而言，本发明实施例中，所述中控单元通过废水的水质系数z来确定所述反应罐3单次反应的最大水量，

若z≤Z1时，则确定单个所述反应罐3的最大反应水量为Q1；

若Z1＜z≤Z2时，则确定单个所述反应罐3的最大反应水量为Q2；

若Z2＜z≤Z3时，则确定单个所述反应罐3的最大反应水量为Q3；

若Z（n-1）＜z≤Zn时，则确定单个所述反应罐3的最大反应水量为Qn。

所述中控单元根据单个所述反应罐3的最大反应水量Qi与当前废水的总水量来确定对应的反应罐3组数，根据所述系统每个运行周期的实际反应罐3数确定所述系统需要运行的周期数。

所述水质系数z通过废水的PH值、COD值和ORP值表示为：

z = (PHs/ PH0+ COD/COD0 + ORP/ORP0)

其中，PHs表示为当前废水的实际PH值，PH0表示废水的预设PH值，COD表示当前废水的实际化学需氧量，COD0表示废水的预设化学需氧量，ORP表示当前废水的实际氧化还原电位，ORP0表示废水的预设氧化还原电位。

具体而言，本发明实施例中，所述中控单元根据所述反应罐3内的废水的水量Qi来确定对应第一进料管7的进料量，所述中控单元接收所述酸碱浓度检测仪5的检测数据，通过实时检测所述反应罐3内的PH值为PHs与预设要达到的PH值为PH0之间的差值c和所述反应罐3内废水的水量Qi来确定所述第一进料管7的浓硫酸的进料量，其中c=|PHs - PH0|；

若c≤C1，Qi≤Q1时，则确定第一进料管7浓硫酸的进料量为S1；

若C1＜c≤C2，Qi≤Q1时，则确定第一进料管7浓硫酸的进料量为S2；

若C2＜c≤C3，Qi≤Q1时，则确定第一进料管7浓硫酸的进料量为S3；

若c∈Ci，Q=Qk时，则确定第一进料管7浓硫酸的进料量为S(i+k-1)。

所述中控单元在所述第一进料管7加入浓硫酸时，所述酸碱浓度检测仪5实时对所述反应罐3内的废水进行检测，直至所述反应罐3内废水的PH值达到预设范围时，则中控单元控制关闭第一进料管7，若所述浓硫酸的进料量达到第一进料管7的预设进料量Si时，所述反应罐3内废水的PH值仍不在预设范围时，则对所述反应罐3内实时PH值与反应罐内需要达到的预设PH值范围的最近点的差值△PH进行计算并判断△PH与S1之间的大小，若△PH大于S1时，则向所述反应罐3内投放S2的浓硫酸，若△PH小于等于S1时，则向所述反应罐3内投放S1的浓硫酸，直至所述反应罐3内废水的PH值达到预设范围时，则中控单元控制关闭第一进料管7。

具体而言，本发明实施例中，所述第一进料管7加入的浓硫酸是为了保持废水中的铁在水中离子形态的平衡，以保持芬顿反应的活性，同时加入浓硫酸以使废水的PH值保持在最佳范围，最佳范围为3至3.5。

具体而言，本发明实施例中，所述中控单元内预设有所述反应罐3内的实际PH值与预设PH值形成的PH差值矩阵C、第一进料管7的进料量矩阵S、第二进料管8的进料矩阵H、第三进料管9的进料矩阵F、PH值预设范围矩阵P和第三进料管9的进料速度V；所述PH差值矩阵C（C1、C2、C3…Cn），其中，C1表示为第一预设差值，C2表示为第二预设差值，C3表示为第三预设差值，Cn表示为第n预设差值；所述第一进料管7的进料量矩阵S（S1、S2、S3…Sn），其中，S1表示为第一进料管7的第一预设进料量，S2表示为第一进料管7的第二预设进料值，S3表示为第一进料管7的第三预设进料值，Sn表示为第一进料管7的第n预设进料值；所述第二进料管8的进料矩阵H（H1、H2、H3…Hn），其中，H1表示为第二进料管8的第一预设进料量，H2表示为第二进料管8的第二预设进料量，H3表示为第二进料管8的第三预设进料量，Hn表示为第二进料管8的第n预设进料量；所述第三进料管9的进料矩阵F（F1、F2、F3…Fn），其中，F1表示为第三进料管9的第一预设进料量，F2表示为第三进料管9的第二预设进料量，F3表示为第三进料管9的第三预设进料量，Fn表示为第三进料管9的第n预设进料量；所述PH值预设要达到的范围矩阵P（P1、P2、P3…Pn），其中，P1表示第一预设PH值，P2表示第二预设PH值，P3表示第三预设PH值，Pn表示第n预设PH值；所述第二进料管8的进料速度V（V1、V2、V3…Vn）其中，V1表示为第二进料管8的第一预设进料速度，V2表示为第二进料管8的第二预设进料速度，V3表示为第二进料管8的第三预设进料速度，Vn表示为第二进料管8的第n预设进料速度。

具体而言，本发明实施例中，所述中控单元根据水质系数z与当前所述反应罐3内的PH值来确定对应的第二进料管8的进料量，

若z≤Z1，P≤P1时，则确定第二进料管8过氧化氢的进料量为H1；

若Z1＜z≤Z2，P≤P1时，则确定第二进料管8过氧化氢的进料量为H2；

若Z2＜z≤Z3，P≤P1时，则确定第二进料管8过氧化氢的进料量为H3；

若z∈Zi，P∈Pk时，则确定第二进料管8过氧化氢的进料量为H(i+k-1)。

具体而言，本发明实施例中，根据小试确定芬顿试剂的最佳反应时间为T，所述中控单元根据确定的第二进料管8过氧化氢的进料量Hi，将过氧化氢投放量Hi分三次投放，当第一次投放后，实时检测所述废水中的COD值为COD1，当第二次投放后，实时检测所述废水中的COD值为COD2，所述中控单元对第一次投放和第二次投放过氧化氢后的废水中的COD1和COD2的差值与预设△COD比较，若COD1和COD2的差值在预设△COD范围内时，则所述中控单元关闭第二阀门，若COD1和COD2的差值不在预设△COD范围内时，则所述中控单元对过氧化氢进行第三次投放并检测第三次投放后废水中的COD值为COD3，同时对COD3与COD2进行比较，若COD2和COD3的差值在预设△COD范围内时，则所述中控单元关闭第二阀门，若COD2和COD3的差值不在预设△COD范围内时，则所述中控单元根据所述COD2和COD3的差值与H1之间的大小，若|COD2-COD3|小于等于H1时，则所述中控单元控制所述第二进料管8继续进料H1，若|COD2-COD3|大于H1时，则所述中控单元控制所述第二进料管8继续进料H2，直至进料结束时，废水中的COD值与前一次进料后的COD值之间的差值在△COD范围内时，则所述中控单元关闭第二阀门。

所述中控单元加入过氧化氢后，通过小试的结果确定对应过氧化氢和硫酸亚铁的比例b，根据所述第二进料管8过氧化氢的进料量和确定的过氧化氢和硫酸亚铁的比例确定第三进料管9硫酸亚铁的进料量f，

f = b×Hi

其中，Hi表示第二进料管8过氧化氢的进料量。

所述中控单元根据确定的第三进料管9硫酸亚铁的进料量f确定对应第三进料管9硫酸亚铁的进料速度，

若f≤F1时，则确定第三进料管硫酸亚铁的进料速度为V1；

若F1＜f≤F2时，则确定第三进料管硫酸亚铁的进料速度为V2；

若F2＜f≤F3时，则确定第三进料管硫酸亚铁的进料速度为V3；

若F（n-1）＜f≤Fn时，则确定第三进料管硫酸亚铁的进料速度为Vn。

所述中控单元所述硫酸亚铁的进料量和最佳反应时间与过氧化氢的速度的关系，从而确定硫酸亚铁的进料速度，通过调节硫酸亚铁和过氧化氢的流速和投放比例从而控制整个芬顿试剂反应的过程。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于芬顿试剂的非连续式投加比例调控系统，其特征在于，包括反应罐，所述反应罐上设置有进水管和出水管，所述进水管上设置有进水阀，所述出水管上设置有出水阀，废水提升泵将废水通过所述进水管传输至所述反应罐内，所述反应罐的进水管上设置有水表和水质检测仪，所述水表用以检测流入反应罐内的水量，所述水质检测仪用以检测废水的水质，所述反应罐上设置有酸碱浓度检测仪、COD测定仪和ORP计，所述酸碱浓度检测仪用以检测所述反应罐内废水的PH值，所述COD测定仪用以检测所述反应罐内废水的化学需氧量，所述ORP计用以检测所述反应罐内废水的氧化还原电位；

所述反应罐上还设置有第一进料管、第二进料管和第三进料管，所述第一进料管上设置有第一阀门，所述第二进料管上设置有第二阀门，所述第三进料管上设置有第三阀门，所述第一进料管用以向所述反应罐内加入浓硫酸，所述第二进料管用以向所述反应罐内加入过氧化氢，所述第三进料管用以向所述反应罐内加入硫酸亚铁；

所述系统通过废水提升泵将废水经进水管传输至所述反应罐，根据所述反应罐中废水的不同水量和水质确定废水中添加的芬顿试剂的比例，使废水与芬顿试剂充分反应并将反应后的废水传输至絮凝混合罐内，通过第四进料管向絮凝混合罐内加入碱性物质进行调节，经碱性物质调节后的废水溢流至絮凝区进行絮凝，絮凝完成后所述系统完成一个工作周期；

中控单元调节加入所述反应罐内的芬顿试剂的比例及含量从而控制所述反应罐内废水的水质，所述中控单元与所述进水管的进水阀、水表、水质检测仪、酸碱浓度检测仪、COD测定仪、ORP计、第一进料管的第一阀门、第二进料管的第二阀门、第三进料管的第三阀门和出水管的出水阀连接，所述中控单元根据实时接收水质检测仪、酸碱浓度检测仪、COD测定仪和ORP计的检测数据确定出当前水质系数z，并通过水质系数z确定所述反应罐单次反应的最大水量，从而确定所述反应罐的组数，所述中控单元通过废水提升泵将废水经进水管传输至对应反应罐组数的反应罐内，所述中控单元根据实时接收酸碱浓度检测仪的检测数据，所述中控单元根据接收到的所述反应罐内的实时PH值与所述反应罐内的废水水量Qi对第一进料管的进料量进行确定，若第一进料管进料完成后，所述反应罐内的实时PH值未达到预设PH值范围时，所述中控单元控制所述第一进料管继续进料Si，直至所述反应罐内的PH值达到预设PH值时，停止第一进料管的进料，所述中控单元根据水质系数和当前所述反应罐内废水的PH值来确定所述第二进料管的进料量，将第二进料管的进料量按次进行投放，并根据每次投放后的COD值与前一次投放后的COD值进行比较，从而确定是否进行下一次投放，并根据COD差值确定下一次投放量，所述中控单元通过小试确定第二进料管和第三进料管的投加比例和最佳反应时间，所述中控单元通过确定的投加比例和第二进料管的进料量确定所述第三进料管的进料量，再根据所述第三进料管的进料量和小试确定的最佳反应时间调整所述第三进料管的进料速度，所述反应罐内的反应持续预设时间后，所述中控单元控制所述反应罐的出水管的出水阀打开，将反应后的废水传输至絮凝混合罐内，所述絮凝混合罐上设置有PH计和第四进料管，所述第四进料管用以向絮凝混合罐内加入碱性物质进行调节，经碱性物质调节后的废水溢流至絮凝区进行絮凝，絮凝完成后所述系统的一个运行周期结束，当一个运行周期结束后再进行下一运行周期，直至所述系统将废水全部处理完，所述系统停止工作；

所述中控单元内预设有水质矩阵Z、所述PH值预设要达到的范围矩阵P和第二进料管的进料矩阵H，所述水质检测仪检测的水质矩阵Z（Z1、Z2、Z3…Zn），其中，Z1表示第一预设水质，Z2表示第二预设水质，Z3表示第三预设水质，Zn表示第n预设水质；所述PH值预设要达到的范围矩阵P（P1、P2、P3…Pn），其中，P1表示第一预设PH值，P2表示第二预设PH值，P3表示第三预设PH值，Pn表示第n预设PH值；所述第二进料管的进料矩阵H（H1、H2、H3…Hn），其中，H1表示为第二进料管的第一预设进料量，H2表示为第二进料管的第二预设进料量，H3表示为第二进料管的第三预设进料量，Hn表示为第二进料管的第n预设进料量；

所述中控单元通过水质系数z与当前所述反应罐内的PH值来确定对应的第二进料管的进料量，

若z≤Z1，P≤P1时，则确定第二进料管过氧化氢的进料量为H1；

若Z1＜z≤Z2，P≤P1时，则确定第二进料管过氧化氢的进料量为H2；

若Z2＜z≤Z3，P≤P1时，则确定第二进料管过氧化氢的进料量为H3；

若z∈Zi，P∈Pk时，则确定第二进料管过氧化氢的进料量为H(i+k-1);

所述水质系数z通过废水的PH值、COD值和ORP值表示为：

z = (PHs/ PH0+ COD/COD0 + ORP/ORP0)

其中，PHs表示为当前废水的实际PH值，PH0表示废水的预设PH值，COD表示当前废水的实际化学需氧量，COD0表示废水的预设化学需氧量，ORP表示当前废水的实际氧化还原电位，ORP0表示废水的预设氧化还原电位;

所述中控单元内预设有水质矩阵Z和反应罐内的水量矩阵Q，所述反应罐的水量矩阵Q（Q1、Q2、Q3…Qn），其中，Q1表示第一预设水量，Q2表示第二预设水量，Q3表示第三预设水量，Qn表示第n预设水量；

所述中控单元通过废水的水质系数z来确定所述反应罐单次反应的最大水量，

若z≤Z1时，则确定单个所述反应罐的最大反应水量为Q1；

若Z1＜z≤Z2时，则确定单个所述反应罐的最大反应水量为Q2；

若Z2＜z≤Z3时，则确定单个所述反应罐的最大反应水量为Q3；

若Z（n-1）＜z≤Zn时，则确定单个所述反应罐的最大反应水量为Qn；

所述中控单元根据单个所述反应罐的最大反应水量Qi与当前废水的总水量来确定对应的反应罐组数，根据所述系统每个运行周期的实际反应罐数确定所述系统需要运行的周期数;

所述中控单元通过废水提升泵将废水经每个所述反应罐的进水管传输至反应罐内，所述反应罐的进水管上的水表实时检测传输至所述反应罐内的实际水量，当反应罐的实时水量达到预设的Qi时，所述中控单元控制当前反应罐的进水管关闭，停止向当前反应罐内进水；

所述中控单元内预设有PH差值矩阵C和第一进料管的进料量矩阵S，所述PH差值矩阵C（C1、C2、C3…Cn），其中，C1表示为第一预设差值，C2表示为第二预设差值，C3表示为第三预设差值，Cn表示为第n预设差值；

所述第一进料管的进料量矩阵S（S1、S2、S3…Sn），其中，S1表示为第一进料管的第一预设进料量，S2表示为第一进料管的第二预设进料值，S3表示为第一进料管的第三预设进料值，Sn表示为第一进料管的第n预设进料值；

所述中控单元接收所述酸碱浓度检测仪的检测数据，通过实时检测所述反应罐内的PH值为PHs与预设要达到的PH值为PH0之间的差值c和所述反应罐内废水的水量Qi来确定所述第一进料管的浓硫酸的进料量，其中c=|PHs- PH0|；

若c≤C1，Qi≤Q1时，则确定第一进料管浓硫酸的进料量为S1；

若C1＜c≤C2，Qi≤Q1时，则确定第一进料管浓硫酸的进料量为S2；

若C2＜c≤C3，Qi≤Q1时，则确定第一进料管浓硫酸的进料量为S3；

若c∈Ci，Q∈Qk时，则确定第一进料管浓硫酸的进料量为S(i+k-1)；

所述中控单元在所述第一进料管加入浓硫酸时，所述酸碱浓度检测仪实时对所述反应罐内的废水PH值进行检测，直至所述反应罐内废水的PH值达到预设范围时，则中控单元控制关闭第一阀门，若所述浓硫酸的进料量达到第一进料管的预设进料量Si时，所述反应罐内废水的PH值仍不在预设范围时，则对所述反应罐内实时PH值与反应罐内需要达到的预设PH值范围的最近点的差值△PH进行计算并判断△PH与S1之间的大小，若△PH大于S1时，则向所述反应罐内投放S2的浓硫酸，若△PH小于等于S1时，则向所述反应罐内投放S1的浓硫酸，直至所述反应罐内废水的PH值达到预设范围时，则中控单元控制关闭第一进料管；

根据小试确定芬顿试剂的最佳反应时间为T，所述中控单元根据确定的第二进料管过氧化氢的进料量Hi，将过氧化氢投放量Hi分三次投放，当第一次投放后，实时检测所述废水中的COD值为COD1，当第二次投放后，实时检测所述废水中的COD值为COD2，所述中控单元对第一次投放和第二次投放过氧化氢后的废水中的COD1和COD2的差值与预设△COD比较，若COD1和COD2的差值在预设△COD范围内时，则所述中控单元关闭第二阀门，若COD1和COD2的差值不在预设△COD范围内时，则所述中控单元对过氧化氢进行第三次投放并检测第三次投放后废水中的COD值为COD3，同时对COD3与COD2进行比较，若COD2和COD3的差值在预设△COD范围内时，则所述中控单元关闭第二阀门，若COD2和COD3的差值不在预设△COD范围内时，则所述中控单元根据所述COD2和COD3的差值与H1之间的大小，若|COD2-COD3|小于等于H1时，则所述中控单元控制所述第二进料管继续进料H1，若|COD2-COD3|大于H1时，则所述中控单元控制所述第二进料管继续进料H2，直至进料结束时，废水中的COD值与前一次进料后的COD值之间的差值在△COD范围内时，则所述中控单元关闭第二阀门;

所述中控单元内预设有第三进料管的进料矩阵F（F1、F2、F3…Fn），其中，F1表示为第三进料管的第一预设进料量，F2表示为第三进料管的第二预设进料量，F3表示为第三进料管的第三预设进料量，Fn表示为第三进料管的第n预设进料量；

所述中控单元加入过氧化氢后，通过小试的结果确定对应过氧化氢和硫酸亚铁的比例b，根据所述第二进料管过氧化氢的进料量和确定的过氧化氢和硫酸亚铁的比例确定第三进料管硫酸亚铁的进料量f，

f=b×Hi

其中，Hi表示第二进料管过氧化氢的进料量；

所述第三进料管的进料速度V（V1、V2、V3…Vn）其中，V1表示为第三进料管的第一预设进料速度，V2表示为第三进料管的第二预设进料速度，V3表示为第三进料管的第三预设进料速度，Vn表示为第三进料管的第n预设进料速度，根据确定的第三进料管硫酸亚铁的进料量f确定对应第三进料管硫酸亚铁的进料速度，

若f≤F1时，则确定第三进料管硫酸亚铁的进料速度为V1；

若F1＜f≤F2时，则确定第三进料管硫酸亚铁的进料速度为V2；

若F2＜f≤F3时，则确定第三进料管硫酸亚铁的进料速度为V3；

若F（n-1）＜f≤Fn时，则确定第三进料管硫酸亚铁的进料速度为Vn。

2.根据权利要求1所述的基于芬顿试剂的非连续式投加比例调控系统，其特征在于，所述反应罐的水量Qi小于所述反应罐的最大水量，所述中控单元通过第一进料管向所述反应罐加入浓硫酸后的预设PH值区间为3至3.5。

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