CN114229990A - 一种臭氧催化氧化工艺的臭氧投加控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种臭氧催化氧化工艺的臭氧投加控制系统及方法，用于臭氧催化氧化池的臭氧投加控制，系统包括：进水UV254在线监测仪与进水流量计，分别设在臭氧催化氧化池的进水管上，均与电控装置电气连接；出水UV254在线监测仪，设在臭氧催化氧化池的出水管，与电控装置电气连接；调节型臭氧发生器的控制端与电控装置电气连接，该调节型臭氧发生器的臭氧供气管路与臭氧催化氧化池的曝气装置连接；臭氧浓度在线监测仪，设在调节型臭氧发生器的臭氧供气管路上，与控制装置电气连接；控制装置，能实现根据进水流量与进水UV254值的臭氧投加量的前馈补偿以及根据出水UV254值的反馈补偿。该系统及方法能稳定臭氧催化氧化工艺的运行，并能降低能耗。

Description

一种臭氧催化氧化工艺的臭氧投加控制系统及方法

技术领域

本发明涉及污水臭氧催化氧化控制领域，尤其涉及一种臭氧催化氧化工艺的臭氧投加控制系统及方法。

景技术

目前，为了处理工业废水中所含有的毒有害难降解有机物(通常用化学需氧量COD值表征)，通常采用生化处理，膜处理，或是芬顿氧化处理。但是生化技术处理通常达不到排放的标准，而且也满足不了废水回用的标准；膜处理的成本较高；而芬顿氧化处理会产生额外的污泥，同样对环境也是一种污染。相比之下，臭氧催化氧化法因降解能力强、不产生二次污染、运行简单而备受青睐，长期以来被用于水质净化、杀菌消毒及难降解工业废水的深度处理。但臭氧催化氧化法因生产臭氧的臭氧发生器耗电量大，存在的能耗高的缺点，这与当前社会节能减排目标不符。为了节省能耗，一般将臭氧催化氧化工艺安装在污水处理深度处理段，保证出水COD达标。污水处理进水水质通常波动较大，而现有的臭氧催化氧化工艺的控制系统往往存在大延迟，滞后影响较大，无法根据进水波动来调节臭氧投加量，造成系统调节效果不佳；随着自控过程控制系统的发展，虽有加入前馈控制应对水量水质波动等手段，但也存在水质波动情况下进水化学需要量(COD)等仪表无法实时响应，造成控制系统存在偏差的问题。

因此，如何提供一种能实时响应，保证稳定运行以及降低能耗的控制臭氧催化氧化工艺运行的系统是需要解决的问题。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的是提供了一种臭氧催化氧化工艺的臭氧投加控制系统及方法，能实时响应且保证低能耗稳定运行，进而解决现有技术中存在的上述技术问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明实施方式提供一种臭氧催化氧化工艺的臭氧投加控制系统，用于臭氧催化氧化池的臭氧投加控制，包括：

调节型臭氧发生器、臭氧浓度在线监测仪、进水UV254在线监测仪、出水UV254在线监测仪、进水流量计和电控装置；其中，

所述进水UV254在线监测仪与进水流量计，分别设置在所述臭氧催化氧化池的进水管上，均与所述电控装置电气连接；

所述出水UV254在线监测仪，设置在所述臭氧催化氧化池的出水管，与所述电控装置电气连接；

所述调节型臭氧发生器的臭氧供气管路与所述臭氧催化氧化池的曝气装置连接，能按预设的臭氧浓度值向所述臭氧催化氧化池内投加臭氧；

所述调节型臭氧发生器的控制端与所述电控装置电气连接，能根据所述电控装置输入的臭氧浓度值调节自身功率来输出对应的臭氧浓度；

所述臭氧浓度在线监测仪，设置在所述调节型臭氧发生器的臭氧供气管路上，与所述控制装置电气连接；

所述控制装置，能通过所述臭氧浓度在线监测仪监测所述调节型臭氧发生器向所述臭氧催化氧化池内投加的臭氧浓度；并在根据所述进水流量计测得的进水流量值判断超过预设比例时，控制所述调节型臭氧发生器调整向所述臭氧催化氧化池内投加的臭氧浓度进行臭氧投加量的前馈补偿；以及在根据所述进水UV254在线监测仪测得的进水UV254实际值判断超过进水UV254预设值时，控制所述调节型臭氧发生器调整向所述臭氧催化氧化池内投加的臭氧浓度进行臭氧投加量的前馈补偿；以及在根据所述出水UV254在线监测仪测得的出水UV254实际值判断超过出水UV254安全值时，控制所述调节型臭氧发生器调整向所述臭氧催化氧化池内投加的臭氧浓度进行臭氧投加量的反馈补偿。

本发明实施方式还提供一种臭氧催化氧化工艺的臭氧投加控制方法，采用本发明所述的臭氧投加控制系统，包括以下步骤：

将所述臭氧投加控制系统安装于臭氧催化氧化池，并通过所述臭氧投加控制系统的调节型臭氧发生器按预设的臭氧浓度值向所述臭氧催化氧化池内投加臭氧；

所述臭氧投加控制系统的控制装置分别根据所述臭氧投加控制系统的进水流量计测得的进水流量值、进水UV254在线监测仪测得的进水UV254实际值以及出水UV254在线监测仪测得的出水UV254实际值，控制所述调节型臭氧发生器对应进行以下臭氧投加补偿处理：

(一)在根据所述进水流量计测得的进水流量值判断超过预设比例时，控制所述调节型臭氧发生器调整向所述臭氧催化氧化池内投加的臭氧浓度进行臭氧投加量的前馈补偿；

(二)在根据所述进水UV254在线监测仪测得的进水UV254实际值判断超过进水UV254预设值时，控制所述调节型臭氧发生器调整向所述臭氧催化氧化池内投加的臭氧浓度进行臭氧投加量的前馈补偿；

(三)在根据所述出水UV254在线监测仪测得的出水UV254实际值判断超过出水UV254安全值时，控制所述调节型臭氧发生器调整向所述臭氧催化氧化池内投加的臭氧浓度进行臭氧投加量的反馈补偿。

与现有技术相比，本发明所提供的臭氧催化氧化工艺的臭氧投加控制系统及方法，其有益效果包括：

以不需要试剂、能即时测量、测量简便且可使用数学方法简单转换为COD值的进水、出水的UV254值作为臭氧催化氧化池的臭氧投加量的控制依据，实现了实时测量，稳定控制臭氧投加，很好的解决了因水质波动造成臭氧投加控制系统延迟调整的问题；该控制系统在20m³/h的工业废水处理工程中实验应用，可降低臭氧催化氧化工艺能耗10％以上，并可以大幅降低运营操作强度。该控制系统及方法，能够提高臭氧催化氧化工艺系统稳定控制水平，并降低臭氧催化氧化工艺的能耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的臭氧催化氧化工艺控制系统的构成示意图；

图2为本发明实施例提供的臭氧催化氧化工艺控制方法的流程图；

图中：1-调节型臭氧发生器；2-臭氧浓度在线监测仪；3-臭氧催化氧化池；4-进水UV254在线监测仪；5-出水UV254在线监测仪；6-反冲洗气子系统；7-尾气吸收子系统；8-进水流量计；9-电控装置；A-进、出水管线；B-臭氧管线；C-反洗气路管线；D-臭氧尾气管线；E-信号电缆线。

具体实施方式

下面结合本发明的具体内容，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，这并不构成对本发明的限制。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

首先对本文中可能使用的术语进行如下说明：

术语“和/或”是表示两者任一或两者同时均可实现，例如，X和/或Y表示既包括“X”或“Y”的情况也包括“X和Y”的三种情况。

术语“包括”、“包含”、“含有”、“具有”或其它类似语义的描述，应被解释为非排它性的包括。例如：包括某技术特征要素(如原料、组分、成分、载体、剂型、材料、尺寸、零件、部件、机构、装置、步骤、工序、方法、反应条件、加工条件、参数、算法、信号、数据、产品或制品等)，应被解释为不仅包括明确列出的某技术特征要素，还可以包括未明确列出的本领域公知的其它技术特征要素。

术语“由……组成”表示排除任何未明确列出的技术特征要素。若将该术语用于权利要求中，则该术语将使权利要求成为封闭式，使其不包含除明确列出的技术特征要素以外的技术特征要素，但与其相关的常规杂质除外。如果该术语只是出现在权利要求的某子句中，那么其仅限定在该子句中明确列出的要素，其他子句中所记载的要素并不被排除在整体权利要求之外。

除另有明确的规定或限定外，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本文中的具体含义。

当浓度、温度、压力、尺寸或者其它参数以数值范围形式表示时，该数值范围应被理解为具体公开了该数值范围内任何上限值、下限值、优选值的配对所形成的所有范围，而不论该范围是否被明确记载；例如，如果记载了数值范围“2～8”时，那么该数值范围应被解释为包括“2～7”、“2～6”、“5～7”、“3～4和6～7”、“3～5和7”、“2和5～7”等范围。除另有说明外，本文中记载的数值范围既包括其端值也包括在该数值范围内的所有整数和分数。

术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是明示或暗示所指的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文的限制。

下面对本发明所提供的臭氧催化氧化工艺控制系统及方法进行详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本发明实施例中未注明具体条件者，按照本领域常规条件或制造商建议的条件进行。本发明实施例中所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

如图1所示，本发明实施例提供一种臭氧催化氧化工艺的臭氧投加控制系统，用于臭氧催化氧化池3的臭氧投加控制，包括：

调节型臭氧发生器1、臭氧浓度在线监测仪2、进水UV254在线监测仪4、出水UV254在线监测仪5、进水流量计8和电控装置9；其中，

所述进水UV254在线监测仪4与进水流量计8，分别设置在所述臭氧催化氧化池3的进水管上，均与所述电控装置9电气连接；

所述出水UV254在线监测仪5，设置在所述臭氧催化氧化池3的出水管，与所述电控装置9电气连接；

所述调节型臭氧发生器1的臭氧供气管路与所述臭氧催化氧化池3的曝气装置连接，能按预设的臭氧浓度值向所述臭氧催化氧化池3内投加臭氧；

所述调节型臭氧发生器1的控制端与所述电控装置9电气连接，能根据所述电控装置9输入的臭氧浓度值调节自身功率来输出对应的臭氧浓度；

所述臭氧浓度在线监测仪2，设置在所述调节型臭氧发生器1的臭氧供气管路上，与所述控制装置9电气连接；

所述控制装置9，能通过所述臭氧浓度在线监测仪2监测所述调节型臭氧发生器1向所述臭氧催化氧化池3内投加的臭氧浓度；并在根据所述进水流量计8测得的进水流量值判断超过预设比例时，控制所述调节型臭氧发生器1调整向所述臭氧催化氧化池3内投加的臭氧浓度进行臭氧投加量的前馈补偿；以及在根据所述进水UV254在线监测仪4测得的进水UV254实际值判断超过进水UV254预设值时，控制所述调节型臭氧发生器1调整向所述臭氧催化氧化池3内投加的臭氧浓度进行臭氧投加量的前馈补偿；以及在根据所述出水UV254在线监测仪4测得的出水UV254实际值判断超过出水UV254安全值时，控制所述调节型臭氧发生器1调整向所述臭氧催化氧化池3内投加的臭氧浓度进行臭氧投加量的反馈补偿。

上述系统中，所述调节型臭氧发生器1采用变频调节型臭氧发生器。这种调节型臭氧发生器能根据臭氧浓度自动调节功率，进而调节臭氧产量，实现不同的臭氧投加量。

所述控制装置通过所述臭氧浓度在线监测仪能监测所述调节型臭氧发生器向所述臭氧催化氧化池内投加的臭氧浓度，确保臭氧发生器输出的臭氧浓度与设定的臭氧浓度值匹配。

上述系统中，在所述进水流量值超过预设比例10％～30％时，所述控制装置(9)用按以下公式(1)确定的臭氧投加量的前馈补偿值I_q，控制所述调节型臭氧发生器(1)调整向所述臭氧催化氧化池(3)内投加的臭氧浓度值，进行臭氧投加量的前馈补偿，所述臭氧投加量的前馈补偿值I_q为：I_q＝Y×Q_设×(Q_实÷Q_设-1) (1)；

其中，Y为所述臭氧催化氧化池的设计臭氧投加量与进水量比值；Q_设为所述臭氧催化氧化池的设计进水流量；Q_实为所述臭氧催化氧化池的实际进水流量。

上述的前馈补偿中，得出前馈补偿值后，通过控制装置利用该前馈补偿值调整调节型臭氧发生器的臭氧浓度设定值，即在之前的臭氧浓度设定值上加上该前馈补偿值作为当前的臭氧浓度设定值，调节型臭氧发生器即能根据最新的臭氧浓度设定值，自动调节功率，调整臭氧产量，实现了输出臭氧量的补偿。

上述系统中，所述控制装置9用按以下公式(2)确定的臭氧投加量的前馈补偿值I_q，控制所述调节型臭氧发生器1调整向所述臭氧催化氧化池3内投加的臭氧浓度值，进行臭氧投加量的前馈补偿，所述臭氧投加量的前馈补偿值I_q为：

I_q＝Y×Q_设×(Q_实÷Q_设-1) (2)；

其中，Y为所述臭氧催化氧化池的设计臭氧投加量与进水量比值；Q_设为设计进水流量；Q_实为实际进水流量。

上述系统中，所述控制装置9用按以下公式3确定的臭氧投加量的反馈补偿值I_q，控制所述调节型臭氧发生器(1)调整向所述臭氧催化氧化池3内投加的臭氧浓度值，进行臭氧投加量的反馈补偿，所述臭氧投加量的反馈补偿值O_f为：

O_f＝Y×Q_实×UV_c×K₀ (3)；

其中，Q_实为所述臭氧催化氧化池3的实际进水流量；Y为所述臭氧催化氧化池3的设计臭氧投加量与进水量比值；UV_c为出水UV254实际值与出水UV254安全值的差值；K₀为修正系数，该修正系数的取值为1.0～1.5。

上述控制装置控制调节型臭氧发生器进行反馈补偿的方式，与前馈补偿相同，在此不再重复。

参见图2，本发明实施例还提供一种臭氧催化氧化工艺的臭氧投加控制方法，采用上述的臭氧投加控制系统，包括以下步骤：

将所述臭氧投加控制系统安装于臭氧催化氧化池3，并通过所述臭氧投加控制系统的调节型臭氧发生器按预设的臭氧浓度值向所述臭氧催化氧化池3内投加臭氧；

所述臭氧投加控制系统的控制装置分别根据所述臭氧投加控制系统的进水流量计8测得的进水流量值、进水UV254在线监测仪4测得的进水UV254实际值以及出水UV254在线监测仪5测得的出水UV254实际值，控制所述调节型臭氧发生器对应进行以下臭氧投加补偿处理：

(一)在根据所述进水流量计8测得的进水流量值判断超过预设比例时，控制所述调节型臭氧发生器(1)调整向所述臭氧催化氧化池3内投加的臭氧浓度进行臭氧投加量的前馈补偿；

(二)在根据所述进水UV254在线监测仪4测得的进水UV254实际值判断超过进水UV254预设值时，控制所述调节型臭氧发生器1调整向所述臭氧催化氧化池3内投加的臭氧浓度进行臭氧投加量的前馈补偿；

(三)在根据所述出水UV254在线监测仪4测得的出水UV254实际值判断超过出水UV254安全值时，控制所述调节型臭氧发生器1调整向所述臭氧催化氧化池3内投加的臭氧浓度进行臭氧投加量的反馈补偿。

上述方法中，调节型臭氧发生器可以根据臭氧浓度设定值，自动调节臭氧发生器的功率，进而调节臭氧产量。初始阶段调节型臭氧发生器按预设的臭氧投加量进行臭氧投加，发生水量和水质波动时，按照以下所说的控制逻辑调节臭氧浓度。

上述方法中，在所述进水流量值超过预设比例10％～30％时，所述控制装置9用按以下公式1确定的臭氧投加量的前馈补偿值I_q，控制所述调节型臭氧发生器(1)调整向所述臭氧催化氧化池3内投加的臭氧浓度值，进行臭氧投加量的前馈补偿，所述臭氧投加量的前馈补偿值I_q为：I_q＝Y×Q_设×(Q_实÷Q_设-1) (1)；

其中，Y为所述臭氧催化氧化池的设计臭氧投加量与进水量比值；Q_设为所述臭氧催化氧化池的设计进水流量；Q_实为所述臭氧催化氧化池的实际进水流量。

上述方法中，所述控制装置9用按以下公式(2)确定的臭氧投加量的前馈补偿值I_q，控制所述调节型臭氧发生器1调整向所述臭氧催化氧化池3内投加的臭氧浓度值，进行臭氧投加量的前馈补偿，所述臭氧投加量的前馈补偿值I_q为：

I_q＝Y×Q_设×(Q_实÷Q_设-1) (2)；

其中，Y为所述臭氧催化氧化池的设计臭氧投加量与进水量比值；Q_设为设计进水流量；Q_实为实际进水流量；

所述控制装置9用按以下公式(3)确定的臭氧投加量的反馈补偿值I_q，控制所述调节型臭氧发生器(1)调整向所述臭氧催化氧化池3内投加的臭氧浓度值，进行臭氧投加量的反馈补偿，所述臭氧投加量的反馈补偿值O_f为：

O_f＝Y×Q_实×UV_c×K₀ (3)；

其中，Q_实为所述臭氧催化氧化池3的实际进水流量；Y为所述臭氧催化氧化池3的设计臭氧投加量与进水量比值；UV_c为出水UV254实际值与出水UV254安全值的差值；K₀为修正系数，该修正系数的取值为1.0～1.5。

上述臭氧投加控制方法中，所述进水UV254预设值UV254_进通过以下公式(4)确定，包括：

其中，COD_进为所述臭氧催化氧化池3的设计进水COD值；k_进为连续监测的所述臭氧催化氧化池3的进水COD值与对应的出水UV254值的线性关系系数；

所述出水UV254安全值UV254_出通过以下公式(5)确定，包括：

其中，COD_出为所述臭氧催化氧化池3的设计出水COD值；k_出为连续监测的所述臭氧催化氧化池3的出水COD值与对应的出水UV254值的线性关系系数。

综上可见，本发明实施例的控制系统及方法，以不需要试剂、能即时测量、测量简便且可使用数学方法简单转换为COD值的进水、出水的UV254值作为臭氧催化氧化池的臭氧投加量的控制依据，实现了实时测量，稳定控制臭氧投加，很好的解决了因水质波动造成臭氧投加控制系统延迟调整的问题；该控制系统在20m³/h的工业废水处理工程中实验应用，可降低臭氧催化氧化工艺能耗10％以上，并可以大幅降低运营操作强度。

为了更加清晰地展现出本发明所提供的技术方案及所产生的技术效果，下面以具体实施例对本发明实施例所提供的臭氧催化氧化工艺的臭氧投加控制系统及方法进行详细描述。

实施例1

本发明实施例提供一种臭氧催化氧化工艺的臭氧投加控制系统，是一种基于UV254值进行臭氧催化氧化工艺臭氧投加量的控制系统。UV254值是水中一些有机物在254nm波长紫外光下的吸光度，反映的是水中天然存在的腐殖质类大分子有机物以及含C＝C双键和C＝O双键的芳香族化合物的多少。水中有机污染物在254nm波长下具有吸收峰，在经过标定后，这个波长下的光强度吸收值可以最好的表征有机物的浓度，而UV254值可以使用数学方法转换为COD值，即通过测量的UV254值，能反应出对应的COD值，而测量UV254值的方式简单，不需要试剂，且能实现即时测量，实时性好。

本发明的臭氧投加控制系统通过设置过程在线仪表与自控系统，采用UV254值前馈与反馈控制方式，以UV254值作为控制变量，对臭氧催化氧化工艺中的臭氧投加量进行分配调节。同时根据进水流量波动情况实施前馈补偿，进而解决臭氧催化氧化工艺臭氧投加难以应对水质水量波动而产生的耗电量大的问题，同时保障工艺达标，实现系统高效稳定运行。

该控制系统用于臭氧催化氧化工艺的臭氧催化氧化池3，进行臭氧投加控制，臭氧催化氧化池3上分别连接有反冲洗子系统6和尾气吸收子系统7，包括

调节型臭氧发生器1、臭氧浓度在线监测仪2、进水UV254在线监测仪4、出水UV254在线监测仪5、进水流量计8和电控装置9；其中，调节型臭氧发生器1采用可变频调节产生的臭氧浓度大小；

该臭氧投加控制系统的构成如图1所示：能根据臭氧催化氧化工艺的臭氧催化氧化池3的进、出水实时UV254值，反馈控制臭氧投加量，具体如下：

(1)在臭氧催化氧化池的进水管与出水管上分别安装进水UV254在线监测仪与出水UV254在线监测仪，分别记为1#UV254、2#UV254；进水管安装进水流量计；臭氧发生器可变频调节产生的臭氧浓度大小；

根据臭氧催化氧化池的COD设计参数选定调节型臭氧发生器的最大功率与最小功率，以能保证臭氧催化氧化池的出水达标为准；

(2)安装好进水UV254在线监测仪与出水UV254在线监测仪后，通过实验连续监测臭氧催化氧化池进水和出水的COD值及对应的UV254值，确定水样COD与进水、出水UV254的线性关系，得到系数k：

根据臭氧催化氧化池的进水COD设计参数与出水COD设计参数，分别除以k值，得到对应COD设计参数的进水UV254值(即进水UV254预设值)，记为a值，出水UV254值(即出水UV254安全值)，记为b值；

(3)根据臭氧发生器的臭氧产量M，臭氧催化氧化池进水流量Q，可以得到臭氧投加量I：

(4)设定1#UV254的UV254值为一个数值，(如上述(a)中确定的a值，该值可根据控制要求实时调整)，作为进水UV254预设值，根据1#UV254实时测得的进水UV254实际值与预先设定的进水UV254预设值的偏差进行PI反馈控制臭氧投加量；

(5)进水流量Q超过一定幅度(如20％，可根据需要调整设定)，启动前馈补偿，臭氧投加量的前馈补偿值为：

I_q＝Y×Q_设×(Q_实÷Q_设-1)；

其中：

I_q：臭氧投加量的前馈补偿值；

Y：臭氧催化氧化池3的设计臭氧投加量与进水量比值；

Q_设：臭氧催化氧化池3的设计进水流量；

Q_实：臭氧催化氧化池3的实际进水流量；

(6)设定2#UV254的UV254值为一个数值(如上述(2)中得出的b值，该值可根据控制要求实时调整)，作为出水UV254安全值，根据2#UV254实时测得的出水UV254实际值，超过设定值后启动反馈补偿，臭氧投加量的反馈补偿值O_f为：

O_f＝Y×Q_实×UV_c×K₀；

O_f：臭氧投加量的反馈补偿值；

Q_实：臭氧催化氧化池3的实际进水流量；

Y：臭氧催化氧化池3的设计臭氧投加量与进水量比值；

UV_c：出水UV254在线监测仪的实际值与设定值的差值；

K₀：修正系数，该修正系数根据实际长期运行情况调整。

实施例2

本实施例提供一种应用本发明臭氧投加控制系统的方法，包括：

工艺运行情况，某工业污水处理站，规模20m³/h，深度处理工艺采用臭氧催化氧化工艺，要求出水COD达到地表Ⅳ类水排放标准，COD出水为30mg/L；

氧投加控制系统包括：调节型臭氧发生器1、臭氧浓度在线监测仪2、臭氧催化氧化池3、进水UV254在线监测仪4、出水UV254在线监测仪5、反冲洗气子系统6、尾气吸收系统7、进水流量计8和电控装置9；

其中，臭氧催化氧化池3的前端进水管安装进水UV254在线监测仪4和进水流量计8，末端出水管安装出水UV254在线监测仪5；

所述设备及仪表通过电源线、信号线与电控装置电气连接，电控装置采用PLC控制装置；

将上述设备、仪表安装完毕并建立通讯连接，将控制程序导入PLC控制装置。

臭氧催化氧化工艺实时控制步骤，包括：

按臭氧催化氧化工艺设计水质分析，进水COD浓度为60mg/L，出水COD浓度为30mg/L，臭氧投加量与进水量比值为2mg/L。通过实验连续监测臭氧催化氧化池进水和出水的COD值及对应的UV254值，确定水样COD与UV254的线性关系，得到系数k：k＝COD/UV254＝60；设定进水UV254值为1，设定出水UV254值在0.5；

进水流量计8的进水水量持续30min超过25m³/h或低于15m³/h时启动前馈臭氧投加量补偿，臭氧投加前馈补偿值为O_q＝2×20×(Q_实×20-1)，通过调整调节型臭氧发生器1的功率实现补偿臭氧投加量；

设定出水UV254值为0.5，超过时启动UV254反馈补偿，补偿臭氧投加量为O_f＝2×Q_实*UV_c×20，通过调整调节型臭氧发生器1的功率实现补偿臭氧投加量；

控制系统运行期间，出水UV254在线监测仪5基本上保持在0.5上下幅度，水量冲击波动后系统能快速响应进行臭氧投加量补偿，主要仪表数值出现异常故障无法自动修复时，控制系统切换至恒量臭氧投加方式，避免被系统错误信号进行控制；经过6个月的运行，控制系统对臭氧催化氧化工艺进行稳定的控制，相比于未实施控制时期节约能耗10％左右，并且合理的控制出水指标效果明显，臭氧催化氧化工艺的出水COD指标可基本上稳定在地表Ⅳ类以内。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。本文背景技术部分公开的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种臭氧催化氧化工艺的臭氧投加控制系统，用于臭氧催化氧化池(3)的臭氧投加控制，其特征在于，包括：

调节型臭氧发生器(1)、臭氧浓度在线监测仪(2)、进水UV254在线监测仪(4)、出水UV254在线监测仪(5)、进水流量计(8)和电控装置(9)；其中，

所述进水UV254在线监测仪(4)与进水流量计(8)，分别设置在所述臭氧催化氧化池(3)的进水管上，均与所述电控装置(9)电气连接；

所述出水UV254在线监测仪(5)，设置在所述臭氧催化氧化池(3)的出水管，与所述电控装置(9)电气连接；

所述调节型臭氧发生器(1)的臭氧供气管路与所述臭氧催化氧化池(3)的曝气装置连接，能按预设的臭氧浓度值向所述臭氧催化氧化池(3)内投加臭氧；

所述调节型臭氧发生器(1)的控制端与所述电控装置(9)电气连接，能根据所述电控装置(9)输入的臭氧浓度值调节自身功率来输出对应的臭氧浓度；

所述臭氧浓度在线监测仪(2)，设置在所述调节型臭氧发生器(1)的臭氧供气管路上，与所述控制装置(9)电气连接；

所述控制装置(9)，能通过所述臭氧浓度在线监测仪(2)监测所述调节型臭氧发生器(1)向所述臭氧催化氧化池(3)内投加的臭氧浓度；并在根据所述进水流量计(8)测得的进水流量值判断超过预设比例时，控制所述调节型臭氧发生器(1)调整向所述臭氧催化氧化池(3)内投加的臭氧浓度进行臭氧投加量的前馈补偿；以及在根据所述进水UV254在线监测仪(4)测得的进水UV254实际值判断超过进水UV254预设值时，控制所述调节型臭氧发生器(1)调整向所述臭氧催化氧化池(3)内投加的臭氧浓度进行臭氧投加量的前馈补偿；以及在根据所述出水UV254在线监测仪(4)测得的出水UV254实际值判断超过出水UV254安全值时，控制所述调节型臭氧发生器(1)调整向所述臭氧催化氧化池(3)内投加的臭氧浓度进行臭氧投加量的反馈补偿。

2.根据权利要求1所述的臭氧催化氧化工艺的臭氧投加控制系统，其特征在于，所述调节型臭氧发生器(1)采用变频调节型臭氧发生器。

3.根据权利要求1或2所述的臭氧催化氧化工艺的臭氧投加控制系统，其特征在于，

在所述进水流量值超过预设比例10％～30％时，所述控制装置(9)用按以下公式(1)确定的臭氧投加量的前馈补偿值I_q，控制所述调节型臭氧发生器(1)调整向所述臭氧催化氧化池(3)内投加的臭氧浓度值，进行臭氧投加量的前馈补偿，所述臭氧投加量的前馈补偿值I_q为：I_q＝Y×Q_设×(Q_实÷Q_设-1) (1)；

其中，Y为所述臭氧催化氧化池的设计臭氧投加量与进水量比值；Q_设为所述臭氧催化氧化池的设计进水流量；Q_实为所述臭氧催化氧化池的实际进水流量。

4.根据权利要求1所述的臭氧催化氧化工艺的臭氧投加控制系统，其特征在于，所述控制装置(9)用按以下公式(2)确定的臭氧投加量的前馈补偿值I_q，控制所述调节型臭氧发生器(1)调整向所述臭氧催化氧化池(3)内投加的臭氧浓度值，进行臭氧投加量的前馈补偿，所述臭氧投加量的前馈补偿值I_q为：

I_q＝Y×Q_设×(Q_实÷Q_设-1) (2)；

其中，Y为所述臭氧催化氧化池的设计臭氧投加量与进水量比值；Q_设为设计进水流量；Q_实为实际进水流量。

5.根据权利要求1所述的臭氧催化氧化工艺的臭氧投加控制系统，其特征在于，所述控制装置(9)用按以下公式(3)确定的臭氧投加量的反馈补偿值I_q，控制所述调节型臭氧发生器(1)调整向所述臭氧催化氧化池(3)内投加的臭氧浓度值，进行臭氧投加量的反馈补偿，所述臭氧投加量的反馈补偿值O_f为：

O_f＝Y×Q_实×UV_c×K₀ (3)；

其中，Q_实为所述臭氧催化氧化池(3)的实际进水流量；Y为所述臭氧催化氧化池(3)的设计臭氧投加量与进水量比值；UV_c为出水UV254实际值与出水UV254安全值的差值；K₀为修正系数，该修正系数的取值为1.0～1.5。

6.根据权利要求1、4或5所述的臭氧催化氧化工艺的臭氧投加控制系统，其特征在于，所述进水UV254预设值UV254_进通过以下公式(4)确定，包括：

其中，COD_进为所述臭氧催化氧化池(3)的设计进水COD值；k_进为连续监测的所述臭氧催化氧化池(3)的进水COD值与对应的出水UV254值的线性关系系数；

所述出水UV254安全值UV254_出通过以下公式(5)确定，包括：

其中，COD_出为所述臭氧催化氧化池(3)的设计出水COD值；k_出为连续监测的所述臭氧催化氧化池(3)的出水COD值与对应的出水UV254值的线性关系系数。

7.一种臭氧催化氧化工艺的臭氧投加控制方法，其特征在于，采用权利要求1至6任一项所述的臭氧投加控制系统，包括以下步骤：

将所述臭氧投加控制系统安装于臭氧催化氧化池(3)，并通过所述臭氧投加控制系统的调节型臭氧发生器按预设的臭氧浓度值向所述臭氧催化氧化池(3)内投加臭氧；

所述臭氧投加控制系统的控制装置分别根据所述臭氧投加控制系统的进水流量计(8)测得的进水流量值、进水UV254在线监测仪(4)测得的进水UV254实际值以及出水UV254在线监测仪(5)测得的出水UV254实际值，控制所述调节型臭氧发生器对应进行以下臭氧投加补偿处理：

(一)在根据所述进水流量计(8)测得的进水流量值判断超过预设比例时，控制所述调节型臭氧发生器(1)调整向所述臭氧催化氧化池(3)内投加的臭氧浓度进行臭氧投加量的前馈补偿；

(二)在根据所述进水UV254在线监测仪(4)测得的进水UV254实际值判断超过进水UV254预设值时，控制所述调节型臭氧发生器(1)调整向所述臭氧催化氧化池(3)内投加的臭氧浓度进行臭氧投加量的前馈补偿；

(三)在根据所述出水UV254在线监测仪(4)测得的出水UV254实际值判断超过出水UV254安全值时，控制所述调节型臭氧发生器(1)调整向所述臭氧催化氧化池(3)内投加的臭氧浓度进行臭氧投加量的反馈补偿。

8.根据权利要求7所述的臭氧催化氧化工艺的臭氧投加控制方法，其特征在于，在所述进水流量值超过预设比例10％～30％时，所述控制装置(9)用按以下公式(1)确定的臭氧投加量的前馈补偿值I_q，控制所述调节型臭氧发生器(1)调整向所述臭氧催化氧化池(3)内投加的臭氧浓度值，进行臭氧投加量的前馈补偿，所述臭氧投加量的前馈补偿值I_q为：I_q＝Y×Q_设×(Q_实÷Q_设-1) (1)；

其中，Y为所述臭氧催化氧化池的设计臭氧投加量与进水量比值；Q_设为所述臭氧催化氧化池的设计进水流量；Q_实为所述臭氧催化氧化池的实际进水流量。

9.根据权利要求7所述的臭氧催化氧化工艺的臭氧投加控制方法，其特征在于，

所述控制装置(9)用按以下公式(2)确定的臭氧投加量的前馈补偿值I_q，控制所述调节型臭氧发生器(1)调整向所述臭氧催化氧化池(3)内投加的臭氧浓度值，进行臭氧投加量的前馈补偿，所述臭氧投加量的前馈补偿值I_q为：

I_q＝Y×Q_设×(Q_实÷Q_设-1) (2)；

其中，Y为所述臭氧催化氧化池的设计臭氧投加量与进水量比值；Q_设为设计进水流量；Q_实为实际进水流量；

所述控制装置(9)用按以下公式(3)确定的臭氧投加量的反馈补偿值I_q，控制所述调节型臭氧发生器(1)调整向所述臭氧催化氧化池(3)内投加的臭氧浓度值，进行臭氧投加量的反馈补偿，所述臭氧投加量的反馈补偿值O_f为：

O_f＝Y×Q_实×UV_c×K₀ (3)；

其中，Q_实为所述臭氧催化氧化池(3)的实际进水流量；Y为所述臭氧催化氧化池(3)的设计臭氧投加量与进水量比值；UV_c为出水UV254实际值与出水UV254安全值的差值；K₀为修正系数，该修正系数的取值为1.0～1.5。

10.根据权利要求7至9任一项所述的臭氧催化氧化工艺的臭氧投加控制方法，其特征在于，所述进水UV254预设值UV254_进通过以下公式(4)确定，包括：

其中，COD_进为所述臭氧催化氧化池(3)的设计进水COD值；k_进为连续监测的所述臭氧催化氧化池(3)的进水COD值与对应的出水UV254值的线性关系系数；

所述出水UV254安全值UV254_出通过以下公式(5)确定，包括：

其中，COD_出为所述臭氧催化氧化池(3)的设计出水COD值；k_出为连续监测的所述臭氧催化氧化池(3)的出水COD值与对应的出水UV254值的线性关系系数。

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