CN115677015B - 一种基于精准控制的废水处理工艺和回用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于精准控制的废水处理工艺和回用方法，框架包括管理层、控制层和设备层，所述设备层包括流量计、液位传感器、COD含量测定设备、阀门电控设备、PH测定设备，所述流量计用于对药剂投入的流量进行实时采集，所述液位传感器用于测定废水中不同区域的COD浓度值得到废水中COD平均浓度值，从而代入反应池容量中得到单池中含有COD的量，以实现对反应池中COD含量的精确计算，并通过COD含量的精确值由加药控制算法输出控制参数来自动调节阀门开关量、外加电流和外加电压，以精确控制反应试剂的添加量，以保证废水中COD的处理效率，同时避免了药剂的浪费。

Description

一种基于精准控制的废水处理工艺和回用方法

技术领域

本发明涉及废水处理中数据识别领域，特别涉及一种基于精准控制的废水处理工艺和回用方法。

背景技术

1894 年，H． J． Fenton 发现了采用Fe²⁺/H₂O₂体系能氧化多种有机物，1964 年加拿大学者H． R． Eisenhaner将Fenton 试剂法成功的应用到处理苯酚废水和烷基废水上，近年来，Fenton 法成功的用于多种工业废水的处理日益受到国内外的关注，Fenton 法处理造纸废水的原理是以H₂O₂为氧化剂、以亚铁盐为催化剂的均相催化氧化法，反应中产生的羟基自由基(·OH) 是一种氧化能力很强的自由基，能氧化废水中的有机物，从而降低废水的色度和COD 值，该方法不需要特制的反应系统，也不会分解产生新的有害物质，另外，加入的Fe²⁺和一部分被氧化成的Fe³⁺都可在中性或碱性环境中水解絮凝，因此可替代混凝作，电-芬顿试剂就是在电解槽中通过电解反应生成H2O2 或Fe2+ , 从而形成芬顿试剂, 并让废水流入电解槽, 由于电化学作用, 使反应机制得到改善, 从而提高了试剂的处理效果。该法综合了电化学反应和芬顿氧化, 充分利用了二者的氧化能力。它与光-芬顿法相比自动产生H2 O2的机制较完善。导致有机物降解的因素较多, 除·OH 的氧化作用外,还有阳极氧化、电吸附等，而现有技术在进行废水处理的芬顿试剂添加的过程中，无法做到精准控制，这主要是因为以下因素，首先，由于部分工业废水的水质变化较大比如有机硅等化工废水，在较大的反应池中各个区域的污染物浓度存在不同变化，导致对废水的不同区域的PH和废水中COD平均浓度值存在着明显差异，这样难以对废水的真实PH和废水中COD平均浓度值进行计算，这样就难以做到芬顿试剂添加的精准控制，同时现有计算无法使废水的真实PH保持在最佳的废水处理状态，导致废水处理效率较低，本发明是为了解决这一问题，提出一种基于精准控制的废水处理工艺和回用方法。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于精准控制的废水处理工艺和回用方法，能够有效解决背景技术中的问题：现有技术在进行废水处理的芬顿试剂添加的过程中，无法做到精准控制，这主要是因为以下因素，首先，由于部分工业废水的水质变化较大比如有机硅等化工废水，在较大的反应池中各个区域的污染物浓度存在不同变化，导致对废水的不同区域的PH和废水中COD平均浓度值存在着明显差异，这样难以对废水的真实PH和废水中COD平均浓度值进行计算，这样就难以做到芬顿试剂添加的精准控制，同时现有计算无法使废水的真实PH保持在最佳的废水处理状态，导致废水处理效率较低。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种基于精准控制的废水处理工艺和回用方法，其流程框架包括以下具体步骤：101、数据初始化，导入计算程序，进行数据的计算，废水导入反应池中进行参数测定；

102、计算模块通过ADC采样通道对流量计、液位传感器测量脉冲值进行滤波计数，按照脉冲-流量、脉冲-液位关系式将测量脉冲值转化为对应流量和液位数值，并对COD含量测定设备、PH测定设备和色度计输出电压信号进行滤波计数，按照电压-COD含量、电压-PH测定值和电压-色度将输出电压转化为对应COD含量、PH测定值和色度测定值；

103、CPU通过串口发送命令至工控机，控制端在接受到串口命令后进行数据的核检，核检成功则将加药参数发送至计算模块；

104、计算模块结合采集的加药参数信息，计算并辨别阀门的控制信息；

105、对阀门控制信息进行获取，经由加药控制算法输出控制参数来自动调节溶液PH值、阀门开关量、外加电流和外加电压；

106、单片机通过得到的阀门开关量数据依据PLC系统自动对阀门进行控制运行定量加入药剂，且通过PLC系统控制外加电源的电流和电压的输入量。

本发明进一步的改进在于，其框架包括管理层、控制层和设备层，所述设备层包括流量计、液位传感器、COD含量测定设备、阀门电控设备、PH测定设备、色度计、图像采集设备和外加电源，所述流量计用于对药剂投入的流量进行实时采集，所述液位传感器用于对进入反应釜的废水液位进行实时采集，所述COD含量测定设备用于对废水中COD含量进行测定并实时采集，所述阀门电控设备用于对阀门进行控制，以准确控制流量的输入值，所述PH测定设备用于实时测定废水的PH值，所述色度计用于实时测定废水的色度值，所述图像采集设备用于对废水图像进行实时拍照对废水图像进行采集，所述外加电源用于对外加电源进行控制，使其施加指定的电流量和电压量。

本发明进一步的改进在于，所述控制层包括CPU、计算模块、通讯模块、模拟量模块和数字量模块，所述CPU用于对整体系统的运行进行控制，所述计算模块用于将测量值代入精准控制模型，进行加药参数和外加电源电压值、电流值的运算，所述通讯模块用于在各个数据层之间构建通讯网络，以实现各个数据层之间的数据互传，所述模拟量模块用于对设备层中的模拟变量进行采集并传输，所述数字量模块用于对设备层中的数字变量进行采集并传输，所述管理层包括工控机和服务器，所述工控机用于录入管理人员的控制数据，进而控制各个设备的运行。

本发明进一步的改进在于，所述计算模块包括参数融合单元和投加量计算单元，所述参数融合单元用于将流量计、液位传感器、COD含量测定设备、阀门电控设备、PH测定设备、色度计、图像采集设备测量的参数进行融合，构建废水治理模型，所述投加量计算单元用于根据构建的废水治理模型计算外加电功率、药剂添加量和PH调节剂添加量的值，所述反应池中安装进水检测模块和出水检测模块，所述进水检测模块用于对进入反应池的废水进行参数检测，所述出水检测模块用于对出反应池的废水进行参数检测。

本发明进一步的改进在于，所述步骤106中的药剂芬顿试剂的反应机理为：

Fe²⁺+H₂O₂→Fe³⁺+OH^-+·OH

Fe³⁺+H₂O₂→Fe²⁺+HO₂·+H⁺

Fe²⁺+·OH→OH^-+Fe³⁺

RH+·OH→R·+H2O

R·+Fe³⁺→R⁺+Fe²⁺

R⁺+O₂→ROO+→…→CO₂+H₂O。

本发明进一步的改进在于，所述投加量计算单元中包括芬顿试剂的需要添加量的计算策略，所述芬顿试剂的需要添加量的计算策略为：1）测定废水中各个深度的COD浓度值（）得到废水中COD平均浓度值，从而代入芬顿单池容量中得到单池中含有COD的量为；2）根据COD与H₂O₂的反应比例1：，计算需要的H₂O₂量为，而实际H₂O₂浓度为由此得出需要浓度为的H₂O₂溶液的量为；3）根据H₂O₂和FeSO₄的比例为1：，由此计算需要的FeSO₄量为，这样测定废水中各个深度的COD浓度值得到废水中COD平均浓度值，从而代入芬顿单池容量中得到单池中含有COD的量，以实现对芬顿单池中COD的量的精确计算，并通过COD的量的精确值由药控制算法输出控制参数来自动调节阀门开关量、外加电流和外加电压，以精确控制芬顿试剂的添加量，以保证废水中COD的处理效率，同时避免了芬顿试剂的浪费。

本发明进一步的改进在于，所述投加量计算单元中包括PH调节剂的需要添加量的计算策略，所述PH调节剂的需要添加量的计算策略为：1）根据水质设定预定PH值m，m值取3-5，测定废水中各个深度的PH值（）代入H⁺浓度与PH转化公式得到废水中各个深度的H⁺浓度，从而得出废水整体的H⁺浓度，其中s为反应池底面积，为测量时测量深度的平均划分值；2）根据，计算将溶液调节为PH=预定PH值m所需要的PH调节剂的需要量，若测得实际PH值小于预定PH值m则需要添加氢氧化钠溶液，若测得实际PH值大于预定PH值m则需要添加硫酸溶液，计算添加量，若PH大于预定PH值m，添加PH为的硫酸溶液kL，计算公式为：，则测得；3）若PH小于预定PH值m，添加PH为的氢氧化钠溶液lL，求的，这样pH 达到预定PH值时，CODCr和色度的去除效果最好，这和水质成分有一定的关系，优选为3-5，过高或过低的pH 使CODCr和色度的去除效果都有一定的下降，这主要跟Fenton 试剂的作用机理有关，H⁺浓度高，对Fenton 反应有抑制作用，影响Fe^2 +的催化再生及·OH 的产生; 当pH 较高时，不仅抑制了·OH 的产生，同时也会使Fe^2 +和Fe^3 +生成氢氧化物沉淀而降低或失去催化作用; 同时较高的pH 值也能使H₂O₂产生无效分解，降低氧化效率。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：1）测定废水中不同区域的COD浓度值得到废水中COD平均浓度值，从而代入反应池容量中得到单池中含有COD的量，以实现对反应单池中COD的量的精确计算，并通过COD的量的精确值由药控制算法输出控制参数来自动调节阀门开关量、外加电流和外加电压，以精确控制药剂芬顿试剂的添加量，以保证废水中COD的处理效率，同时避免了药剂芬顿试剂的浪费；

2）通过测定废水中各个深度的PH值代入H⁺浓度与PH转化公式得到废水中各个深度的H⁺浓度，从而得出废水整体的H⁺浓度，同时通过公式实时计算将溶液调节为预定PH值所需要的PH调节剂的需要量，以保证废水溶液的PH值调节为最佳反应的PH值，有利于进一步保证废水中COD的处理效率，同时避免了芬顿试剂的浪费。

附图说明

图1为本发明一种基于精准控制的废水处理工艺和回用方法的原理构架示意图。

图2为本发明一种基于精准控制的废水处理工艺和回用方法的流程构架示意图。

图3为本发明一种基于精准控制的废水处理工艺和回用方法的数据传输示意图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指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发明的限制。此外，术语“一号”、“二号”、“三号”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

实施例1

本实施例测定废水中各个深度的COD浓度值得到废水中COD平均浓度值，从而代入芬顿单池容量中得到单池中含有COD的量，以实现对芬顿单池中COD的量的精确计算，并通过COD的量的精确值由药控制算法输出控制参数来自动调节阀门开关量、外加电流和外加电压，以精确控制芬顿试剂的添加量，以保证废水中COD的处理效率，同时避免了芬顿试剂的浪费，具体方案为，如图1-图3所示，一种基于精准控制的废水处理工艺和回用方法，其流程框架包括以下具体步骤：101、数据初始化，导入计算程序，进行数据的计算，废水导入反应池中进行参数测定；

102、计算模块通过ADC采样通道对流量计、液位传感器测量脉冲值进行滤波计数，按照脉冲-流量、脉冲-液位关系式将测量脉冲值转化为对应流量和液位数值，并对COD含量测定设备、PH测定设备和色度计输出电压信号进行滤波计数，按照电压-COD含量、电压-PH测定值和电压-色度将输出电压转化为对应COD含量、PH测定值和色度测定值；

103、CPU通过串口发送命令至工控机，控制端在接受到串口命令后进行数据的核检，核检成功则将加药参数发送至计算模块；

104、计算模块结合采集的加药参数信息，计算并辨别阀门的控制信息；

105、对阀门控制信息进行获取，经由加药控制算法输出控制参数来自动调节溶液PH值、阀门开关量、外加电流和外加电压；

106、单片机通过得到的阀门开关量数据依据PLC系统自动对阀门进行控制运行定量加入芬顿试剂，且通过PLC系统控制外加电源的电流和电压的输入量。

在本实施例中，其框架包括管理层、控制层和设备层，设备层包括流量计、液位传感器、COD含量测定设备、阀门电控设备、PH测定设备、色度计、图像采集设备和外加电源，流量计用于对药剂投入的流量进行实时采集，液位传感器用于对进入反应釜的废水液位进行实时采集，COD含量测定设备用于对废水中COD含量进行测定并实时采集，阀门电控设备用于对阀门进行控制，以准确控制流量的输入值，PH测定设备用于实时测定废水的PH值，色度计用于实时测定废水的色度值，图像采集设备用于对废水图像进行实时拍照对废水图像进行采集，外加电源用于对外加电源进行控制，使其施加指定的电流量和电压量；控制层包括CPU、计算模块、通讯模块、模拟量模块和数字量模块，CPU用于对整体系统的运行进行控制，计算模块用于将测量值代入精准控制模型，进行加药参数和外加电源电压值、电流值的运算，通讯模块用于在各个数据层之间构建通讯网络，以实现各个数据层之间的数据互传，模拟量模块用于对设备层中的模拟变量进行采集并传输，数字量模块用于对设备层中的数字变量进行采集并传输，管理层包括工控机和服务器，工控机用于录入管理人员的控制数据，进而控制各个设备的运行；计算模块包括参数融合单元和投加量计算单元，参数融合单元用于将流量计、液位传感器、COD含量测定设备、阀门电控设备、PH测定设备、色度计、图像采集设备测量的参数进行融合，构建废水治理模型，投加量计算单元用于根据构建的废水治理模型计算外加电功率、芬顿试剂添加量和PH调节剂添加量的值，反应池中安装进水检测模块和出水检测模块，进水检测模块用于对进入反应池的废水进行参数检测，出水检测模块用于对出反应池的废水进行参数检测；

在本实施例中，步骤106中的芬顿试剂的反应机理为：Fe²⁺+H₂O₂→Fe³⁺+OH^-+·OH

Fe³⁺+H₂O₂→Fe²⁺+HO₂·+H⁺

Fe²⁺+·OH→OH^-+Fe³⁺

RH+·OH→R·+H2O

R·+Fe³⁺→R⁺+Fe²⁺

R⁺+O₂→ROO+→…→CO₂+H₂O。

在本实施例中，投加量计算单元中包括芬顿试剂的需要添加量的计算策略，芬顿试剂的需要添加量的计算策略为：1）测定废水中各个深度的COD浓度值（）得到废水中COD平均浓度值，从而代入芬顿单池容量中得到单池中含有COD的量为；2）根据COD与H₂O₂的反应比例1：，计算需要的H₂O₂量为，而实际H₂O₂浓度为由此得出需要浓度为的H₂O₂溶液的量为；3）根据H₂O₂和FeSO₄的比例为1：，由此计算需要的FeSO₄量为。

通过本实施例能够实现：测定废水中各个深度的COD浓度值得到废水中COD平均浓度值，从而代入芬顿单池容量中得到单池中含有COD的量，以实现对芬顿单池中COD的量的精确计算，并通过COD的量的精确值由药控制算法输出控制参数来自动调节阀门开关量、外加电流和外加电压，以精确控制芬顿试剂的添加量，以保证废水中COD的处理效率，同时避免了芬顿试剂的浪费。

实施例2

实施例2在实施例1的基础上添加通过测定废水中各个深度的PH值代入H⁺浓度与PH转化公式得到废水中各个深度的H⁺浓度，从而得出废水整体的H⁺浓度，同时通过公式实时计算将溶液调节为PH=5所需要的PH调节剂的需要量，以保证废水溶液的PH值调节为最佳反应的PH值，有利于进一步保证废水中COD的处理效率，同时避免了芬顿试剂的浪费，具体方案为，如图1-图3所示，一种基于精准控制的废水处理工艺和回用方法，其流程框架包括以下具体步骤：101、数据初始化，导入计算程序，进行数据的计算，废水导入反应池中进行参数测定；

102、计算模块通过ADC采样通道对流量计、液位传感器测量脉冲值进行滤波计数，按照脉冲-流量、脉冲-液位关系式将测量脉冲值转化为对应流量和液位数值，并对COD含量测定设备、PH测定设备和色度计输出电压信号进行滤波计数，按照电压-COD含量、电压-PH测定值和电压-色度将输出电压转化为对应COD含量、PH测定值和色度测定值；

103、CPU通过串口发送命令至工控机，控制端在接受到串口命令后进行数据的核检，核检成功则将加药参数发送至计算模块；

104、计算模块结合采集的加药参数信息，计算并辨别阀门的控制信息；

105、对阀门控制信息进行获取，经由加药控制算法输出控制参数来自动调节溶液PH值、阀门开关量、外加电流和外加电压；

106、单片机通过得到的阀门开关量数据依据PLC系统自动对阀门进行控制运行定量加入芬顿试剂，且通过PLC系统控制外加电源的电流和电压的输入量。

在本实施例中，其框架包括管理层、控制层和设备层，设备层包括流量计、液位传感器、COD含量测定设备、阀门电控设备、PH测定设备、色度计、图像采集设备和外加电源，流量计用于对药剂投入的流量进行实时采集，液位传感器用于对进入反应釜的废水液位进行实时采集，COD含量测定设备用于对废水中COD含量进行测定并实时采集，阀门电控设备用于对阀门进行控制，以准确控制流量的输入值，PH测定设备用于实时测定废水的PH值，色度计用于实时测定废水的色度值，图像采集设备用于对废水图像进行实时拍照对废水图像进行采集，外加电源用于对外加电源进行控制，使其施加指定的电流量和电压量；控制层包括CPU、计算模块、通讯模块、模拟量模块和数字量模块，CPU用于对整体系统的运行进行控制，计算模块用于将测量值代入精准控制模型，进行加药参数和外加电源电压值、电流值的运算，通讯模块用于在各个数据层之间构建通讯网络，以实现各个数据层之间的数据互传，模拟量模块用于对设备层中的模拟变量进行采集并传输，数字量模块用于对设备层中的数字变量进行采集并传输，管理层包括工控机和服务器，工控机用于录入管理人员的控制数据，进而控制各个设备的运行；计算模块包括参数融合单元和投加量计算单元，参数融合单元用于将流量计、液位传感器、COD含量测定设备、阀门电控设备、PH测定设备、色度计、图像采集设备测量的参数进行融合，构建废水治理模型，投加量计算单元用于根据构建的废水治理模型计算外加电功率、芬顿试剂添加量和PH调节剂添加量的值，反应池中安装进水检测模块和出水检测模块，进水检测模块用于对进入反应池的废水进行参数检测，出水检测模块用于对出反应池的废水进行参数检测；

在本实施例中，步骤106中的芬顿试剂的反应机理为：Fe²⁺+H₂O₂→Fe³⁺+OH^-+·OH

Fe³⁺+H₂O₂→Fe²⁺+HO₂·+H⁺

Fe²⁺+·OH→OH^-+Fe³⁺

RH+·OH→R·+H2O

R·+Fe³⁺→R⁺+Fe²⁺

R⁺+O₂→ROO+→…→CO₂+H₂O。

在本实施例中，投加量计算单元中包括芬顿试剂的需要添加量的计算策略，芬顿试剂的需要添加量的计算策略为：1）测定废水中各个深度的COD浓度值（）得到废水中COD平均浓度值，从而代入芬顿单池容量中得到单池中含有COD的量为；2）根据COD与H₂O₂的反应比例1：，计算需要的H₂O₂量为，而实际H₂O₂浓度为由此得出需要浓度为的H₂O₂溶液的量为；3）根据H₂O₂和FeSO₄的比例为1：，由此计算需要的FeSO₄量为。

在本实施例中，投加量计算单元中包括PH调节剂的需要添加量的计算策略，PH调节剂的需要添加量的计算策略为：1）根据水质设定预定PH值m，m值取3-5，测定废水中各个深度的PH值（）代入H⁺浓度与PH转化公式得到废水中各个深度的H⁺浓度，从而得出废水整体的H⁺浓度，其中s为反应池底面积，为测量时测量深度的平均划分值；2）根据，计算将溶液调节为PH=预定PH值m所需要的PH调节剂的需要量，若测得实际PH值小于预定PH值m则需要添加氢氧化钠溶液，若测得实际PH值大于预定PH值m则需要添加硫酸溶液，计算添加量，若PH大于预定PH值m，添加PH为的硫酸溶液kL，计算公式为：，则测得；3）若PH小于预定PH值m，添加PH为的氢氧化钠溶液lL，求的，这样pH = 5 时，CODCr和色度的去除效果最好，过高或过低的pH 使CODCr和色度的去除效果都有一定的下降，这主要跟Fenton 试剂的作用机理有关，H⁺浓度高，对Fenton 反应有抑制作用，影响Fe^2 +的催化再生及·OH 的产生; 当pH 较高时，不仅抑制了·OH 的产生，同时也会使Fe^2 +和Fe^3 +生成氢氧化物沉淀而降低或失去催化作用; 同时较高的pH 值也能使H₂O₂产生无效分解，降低氧化效率。

通过本实施例能够实现：通过测定废水中各个深度的PH值代入H⁺浓度与PH转化公式得到废水中各个深度的H⁺浓度，从而得出废水整体的H⁺浓度，同时通过公式实时计算将溶液调节为PH=5所需要的PH调节剂的需要量，以保证废水溶液的PH值调节为最佳反应的PH值，有利于进一步保证废水中COD的处理效率，同时避免了芬顿试剂的浪费。

附图中的流程图和框图，图示了按照本申请各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这根据所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

描述于本申请实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬的方式来实现。其中，单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定。本文中以上描述的功能可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑部件来执行。例如，非限制性地，可以使用的示范类型的硬件逻辑部件包括：现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、片上系统(SOC)、复杂可编程逻辑设备(CPLD)等。以上描述仅为本申请的部分实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

此外，虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这不应当理解为要求这些操作以所示出的特定次序或以顺序次序来执行。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。同样地，虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本申请的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实施例中。相反地，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实施例中。尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。

Claims (2)

1.一种基于精准控制的废水处理工艺和回用方法，其特征在于：其流程框架包括以下具体步骤：101、数据初始化，导入计算程序，进行数据的计算，废水导入反应池中进行参数测定；

102、计算模块通过ADC采样通道对流量计、液位传感器测量脉冲值进行滤波计数，按照脉冲-流量、脉冲-液位关系式将测量脉冲值转化为对应流量和液位数值，并对COD含量测定设备、PH测定设备和色度计输出电压信号进行滤波计数，按照电压-COD含量、电压-PH测定值和电压-色度将输出电压转化为对应COD含量、PH测定值和色度测定值；

103、CPU通过串口发送命令至工控机，控制端在接受到串口命令后进行数据的核检，核检成功则将加药参数发送至计算模块；

104、计算模块结合采集的加药参数信息，计算并辨别阀门的控制信息；

105、对阀门控制信息进行获取，经由加药控制算法输出控制参数来自动调节溶液PH值、阀门开关量、外加电流和外加电压；

106、单片机通过得到的阀门开关量数据依据PLC系统自动对阀门进行控制运行定量加入药剂，且通过PLC系统控制外加电源的电流和电压的输入量；

其框架包括管理层、控制层和设备层，所述设备层包括流量计、液位传感器、COD含量测定设备、阀门电控设备、PH测定设备、色度计、图像采集设备和外加电源，所述流量计用于对药剂投入的流量进行实时采集，所述液位传感器用于对进入反应釜的废水液位进行实时采集，所述COD含量测定设备用于对废水中COD含量进行测定并实时采集，所述阀门电控设备用于对阀门进行控制，以准确控制流量的输入值，所述PH测定设备用于实时测定废水的PH值，所述色度计用于实时测定废水的色度值，所述图像采集设备用于对废水图像进行实时拍照对废水图像进行采集，所述外加电源用于对外加电源进行控制，使其施加指定的电流量和电压量；所述控制层包括CPU、计算模块、通讯模块、模拟量模块和数字量模块，所述CPU用于对整体系统的运行进行控制，所述计算模块用于将测量值代入精准控制模型，进行加药参数和外加电源电压值、电流值的运算，所述通讯模块用于在各个数据层之间构建通讯网络，以实现各个数据层之间的数据互传，所述模拟量模块用于对设备层中的模拟变量进行采集并传输，所述数字量模块用于对设备层中的数字变量进行采集并传输，所述管理层包括工控机和服务器，所述工控机用于录入管理人员的控制数据，进而控制各个设备的运行；所述计算模块包括参数融合单元和投加量计算单元，所述参数融合单元用于将流量计、液位传感器、COD含量测定设备、阀门电控设备、PH测定设备、色度计、图像采集设备测量的参数进行融合，构建废水治理模型；所述投加量计算单元用于根据构建的废水治理模型计算外加电功率、药剂添加量和PH调节剂添加量的值，所述反应池中安装进水检测模块和出水检测模块，所述进水检测模块用于对进入反应池的废水进行参数检测，所述出水检测模块用于对出反应池的废水进行参数检测；所述步骤106中的药剂为芬顿试剂；所述投加量计算单元中包括芬顿试剂的需要添加量的计算策略，所述芬顿试剂的需要添加量的计算策略为：1）测定废水中各个深度的COD浓度值（）得到废水中COD平均浓度值，从而代入芬顿单池容量中得到单池中含有COD的量为；2）根据COD与H₂O₂的反应比例1：，计算需要的H₂O₂量为，而实际H₂O₂浓度为由此得出需要浓度为的H₂O₂溶液的量为；3）根据H₂O₂和FeSO₄的比例为1：，由此计算需要的FeSO₄量为。

2.根据权利要求1所述的一种基于精准控制的废水处理工艺和回用方法，其特征在于：所述投加量计算单元中包括PH调节剂的需要添加量的计算策略，所述PH调节剂的需要添加量的计算策略为：1）根据水质设定预定PH值m，m值取3-5，测定废水中各个深度的PH值（）代入H⁺浓度与PH转化公式得到废水中各个深度的H⁺浓度，从而得出废水整体的H⁺浓度，其中s为反应池底面积，为测量时测量深度的平均划分值；2）根据，计算将溶液调节为PH=预定PH值m所需要的PH调节剂的需要量，若测得实际PH值小于预定PH值m则需要添加氢氧化钠溶液，若测得实际PH值大于预定PH值m则需要添加硫酸溶液，计算添加量，若PH大于预定PH值m，添加PH为的硫酸溶液kL，计算公式为：，则测得；3）若PH小于预定PH值m，添加PH为的氢氧化钠溶液lL，求的。

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