CN116282723A - 一种有机污染地下水智能循环修复系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种有机污染地下水智能循环修复系统及控制方法，其系统包括控制单元、修复单元；控制单元包括1号判定器、2号判定器、一级模拟器、一级控制器、二级模拟器、二级控制器、3号判定器、4号判定器；修复单元包括第一修复单元、第二修复单元、控制阀A、控制阀B、自动抽水泵。本发明为解决现有的有机污染地下水抽出处理工艺中存在的处理效果较低、修复模式单一、再利用效率低下、自动化程度不足的问题，采用多层智能控制方法，结合非均相催化氧化技术，提供一种有机污染地下水智能循环修复技术。
Description
技术领域
本发明属于环境修复技术领域，具体涉及一种有机污染地下水智能循环修复技术。
背景技术
地下水抽出处理技术是一种针对透水层污染的处理方式，首先确定地下水污染范围，在污染场地布设一定数量的抽水井，将被污染的地下水抽取上来，然后利用地面设备作无害化处理，处理后的地下水，可排入地表径流回灌到地下或用于当地其他用途的供水。
高级氧化技术是一种高效降解有机物的方法，利用各种光、声、电、磁等物理和化学过程产生大量自由基，进而利用自由基的强氧化特性对难降解有机物进行降解的技术过程。芬顿(Fenton)氧化法是一种典型的高级氧化技术，其氧化过程中产生的羟基自由基·OH作为一种强力氧化剂，可以有效降解污染地下水中的有机污染物。芬顿体系一般分为均相和非均相。传统的均相芬顿处理装置中，通常是使用铁盐作为催化剂，但铁盐的流失造成二价铁的不可还原，导致铁盐过度消耗，并随之产生大量铁淤泥，需要进行后处理，弊病极多。非均相芬顿体系是对芬顿工艺的改进，通过利用含铁的固态催化剂与双氧水进行催化反应，避免向水中投加硫酸亚铁盐，从而减少含铁污泥的产生量，具有自由基利用效率高、反应条件温和、污泥产量少等优点，有效解决了铁盐过度损耗及铁淤泥后处理的问题。
申请公布号为CN111701342A的专利文献公开了一种地下水有机污染抽出处理装置及工艺，主要围绕抽出处理中的抽提装置进行设计，同时设计了一种抽吸分离有机污染物的方法，但是该方案修复工艺只能针对挥发性有机物进行处理，对于地下水中难挥发的并且难以降解的有机物不能有效处理。申请公布号为CN112142255A的专利文献公开了一种地下水污染抽提循环修复系统，采用电修复方法进行有机污染地下水的修复，该方案虽然设置了控制系统，但是该地下水修复控制方案不能针对来水水量水质进行工艺调控，同时电解方式处理地下水能耗较大，处理水量较小，对于一些高浓度、难降解、日处理量较大地下水修复任务难以高效完成。
发明内容
本发明为解决现有的有机污染地下水抽出处理工艺中存在的处理效果较低、修复模式单一、再利用效率低下、自动化程度不足的问题，采用多层智能控制方法，结合非均相催化氧化技术，提供一种有机污染地下水智能循环修复技术。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种有机污染地下水智能循环修复系统，它包括控制单元、修复单元；
控制单元包括1号判定器、2号判定器、一级模拟器、一级控制器、二级模拟器、二级控制器、3号判定器、4号判定器；
修复单元包括第一修复单元、第二修复单元、控制阀A、控制阀B、自动抽水泵；
1号判定器输出端与2号判定器的输入端连接，2号判定器的输出端与自动抽水泵信号输入端连接，自动抽水泵信号输出端和一级模拟器的输入端连接，一级模拟器的输出端与一级控制器输入端连接，一级控制器的输出端与第一处理单元的信号输入端和控制阀A的信号接收器连接，第一处理单元的信号输出端与3号判定器的输入端连接，3号判定器的输出端与二级模拟器的输入端连接，二级模拟器的输出端与二级控制器的输入端连接，二级控制器的输出端与第二修复单元的信号输入端及控制阀B的信号接收器连接，第二修复单元的信号输出端与4号判定器的输入端连接，4号判定器的输出端与一级模拟器的输入端连接；
自动抽水泵的进水口用于接入含水层中的地下水，自动抽水泵的出水口和第一修复单元、控制阀A的进水口连接，控制阀A的出水口与第二修复单元的进水口连接；
第一修复单元的出水口接入含水层回灌口、以及控制阀B的进水口，控制阀B的出水口与第二修复单元的进水口连接，第二修复单元的出水口接入含水层回灌口，同时可以接入控制阀A的进水口。
第一修复单元包括第一调酸池、第一氧化池、第一脱气池、第一调碱池、第一絮凝反应池、第一高效沉淀池；
第二修复单元包括第二调酸池、第二氧化池、第二脱气池、第二调碱池、第二絮凝反应池、第二高效沉淀池；
第一调酸池的入水口与自动抽水泵的出水口连接，第一调酸池的出水口与第一氧化池进水口连接，第一氧化池的出水口与第一脱气池的进水口连接，第一脱气池的出水口与第一调碱池进水口连接，第一调碱池的出水口与第一絮凝池的进水口连接，第一絮凝池的出水口与第一高效沉淀池的进水口连接，第一高效沉淀池的出水口与控制阀B的进水口连接或者直接和地下水回灌井口连接，控制阀B的出水口和第二调酸池进水口连接，第二调酸池的出水口与第二氧化池的进水口连接，第二氧化池的出水口与第二脱气池的进水口连接，第二脱气池的出水口与第二调碱池的进水口连接，第二调碱池的出水口与第二絮凝池的进水口连接，第二絮凝池的出水口与第二高效沉淀池的进水口连接，第二高效沉淀池的出水口与地下水回灌井口、控制阀A的进水口连接。
该系统在运行时，采用以下步骤：
步骤1)1号判定器判定地下水是否污染，若水体质量判定合格，则不进行修复，结束进程；若判定水质不合格，则进入步骤2)；
步骤2)2号判定器判定水中污染物能否在施工周期内实现自然降解，若判定合格，结束循环；若判定不合格，则进入步骤3)；
步骤3)自动抽水泵根据工程需要确定污水抽取量，同时将抽水量指标传递给一级模拟器；
步骤4)一级模拟器根据水体污染物浓度和来水水量以及4号判定器信息选择修复模式，并根据最优目标，计算第一修复单元单轮修复所需要的最佳工艺参数，并将计算所得的最优工艺参数和工艺方案传递给一级控制器和下一级模拟器；在步骤4)中，根据不同进水量大小和不同水质条件，一级模拟器在步骤4)中可传递不同参数信号，以控制控制阀A、控制阀B开闭状态。
若步骤4)中来水信号显示有机污染地下水浓度较高(大于2000mg/L)，且日需处理量较少(小于10000m3/d)，一级模拟器根据水质监测信号进行预测，若预测结果表明第一修复单元氧化修复不能完成修复目标，此时步骤4)中一级模拟器传递信号为关闭控制阀A，启动控制阀B，进入步骤5)；
步骤5)一级控制器根据一级模拟器确定的参数目标值和控制阀开闭要求，将数字信号转换为控制信号，维持控制阀A关闭，并对第一修复单元的加药量、曝气量、停留时间进行控制，进入步骤6)；
步骤6)若第一修复单元接收的控制器信号为启动，则根据步骤5)控制信号执行修复，进入步骤7)，
步骤7)3号判定器判定地下水水质是否达到地下水回灌要求，选择是否执行回灌任务，若水质达标则执行回灌命令，回灌后地下含水层水体由于稀释作用，若提前达到修复目标，则重新进入步骤1)，判定是否开启下一阶段的修复；若判定不合格，则3号判定器将水质未达标的信号传递给二级模拟器，进入步骤8)；
步骤8)二级模拟器根据一级模拟器参数信号要求、实时水质信号、3号判定器输入结果，计算第二修复单元所需要的最佳工艺参数，并将信号传递给二级控制器，进入步骤9)；
步骤9)二级控制器根据二级模拟器确定的参数目标值和控制阀开闭要求，将数字信号转换为控制信号，控制控制阀B开启，并对第二修复单元的加药量、曝气量、停留时间进行控制，进入步骤10)；
步骤10)若第二修复单元接收的控制器信号为启动，则根据步骤8)、9)控制信号执行修复，进入步骤11)；
步骤11)4号判定器判定地下水水质是否达到地下水回灌要求，选择是否执行回灌任务，若水质达标则执行回灌命令，回灌后地下含水层水体由于稀释作用，若提前达到修复目标，则重新进入步骤1)，判定是否开启下一阶段的修复；若判定不合格，则4号判定器将水质未达标的信号传递给一级模拟器，再次进入步骤4)；之后继续执行后续步骤，直到修复完成。
若步骤4)中来水信号显示有机污染地下水浓度较低(小于2000mg/L)，且日需处理量较少(小于10000m3/d)，一级模拟器判定单一修复单元修复可以完成修复目标，此时步骤4)中一级模拟器传递信号为关闭控制阀A，关闭控制阀B，之后执行步骤5)；
步骤5)一级控制器根据一级模拟器确定的参数目标值和控制阀开闭要求，将数字信号转换为控制信号，控制控制阀A关闭，并对第一修复单元的加药量、曝气量、停留时间进行控制，同时二级模拟器根据一级模拟器参数信号要求，通过二级控制器维持控制阀B关闭，进入步骤6)；
步骤6)第一修复单元接收的控制器信号为启动，则根据步骤5)控制信号执行修复，进入步骤7)；
步骤7)3号判定器判定地下水水质是否达到地下水回灌要求，选择是否执行回灌任务，若水质达标则执行回灌命令，回灌后地下含水层水体由于稀释作用，若提前达到修复目标，则重新进入步骤1)，判定是否开启下一阶段的修复；若遇到突发状况，判定不合格，则3号判定器将水质未达标的信号传递给二级模拟器，进入步骤8)；
步骤8)二级模拟器根据一级模拟器参数信号要求、实时水质信号、3号判定器输入结果，计算第二修复单元所需要的最佳工艺参数，并将信号传递给二级控制器，进入步骤9)；
步骤9)二级控制器根据二级模拟器确定的参数目标值和控制阀开闭要求，将数字信号转换为控制信号，控制控制阀B开启，控制阀A仍保持关闭，并对第二修复单元的加药量、曝气量、停留时间进行控制，进入步骤10)；
步骤10)若第二修复单元接收的控制器信号为启动，则根据步骤7)控制信号执行应急修复，进入步骤11)；
步骤11)4号判定器判定地下水水质是否达到地下水回灌要求，选择是否执行回灌任务，若水质达标，则执行回灌命令，回灌后地下含水层水体由于稀释作用，若提前达到修复目标，则重新进入步骤1)，若判定不合格，则4号判定器将水质未达标的信号传递给一级模拟器，进入步骤4)，此时第二修复单元水体再次回流进入第一修复单元；之后继续执行后续步骤，直到修复完成。
若步骤4中来水信号显示有机污染地下水浓度较低(小于2000mg/L)，且日需处理量较大(大于10000m3/d)，一级模拟器通过模拟预测判定单反应器修复可以完成修复目标，此时步骤4)中一级模拟器传递信号为开启控制阀A，关闭控制阀B，之后进入步骤5)
步骤5)二级模拟器根据一级模拟器参数信号要求、实时水质信号、3号判定器输入结果，计算第二修复单元所需要的最佳工艺参数，并将信号传递给二级控制器，之后进入步骤6)
步骤6)一级控制器根据一级模拟器确定的参数目标值和控制阀开闭要求，将数字信号转换为控制信号，控制控制阀A开启，并对第一修复单元的加药量、曝气量、停留时间进行控制；同时二级控制器根据二级模拟器确定的参数目标值和控制阀开闭要求，将数字信号转换为控制信号，控制控制阀B关闭，并对第二修复单元的加药量、曝气量、停留时间进行控制，进入步骤7)；
步骤7)若各修复单元接收的控制器信号为启动，则根据步骤6)控制信号执行修复，进入步骤8)；
步骤8)3号判定器、4号判定器判定地下水水质是否达到地下水回灌要求，选择是否执行回灌任务，若水质达标则执行回灌命令，回灌后地下含水层水体由于稀释作用，若提前达到修复目标，则重新进入步骤1)，判定是否开启下一阶段的修复；如遇其它干扰，未达到修复目标，则4号判定器将水质未达标的信号传递给一级模拟器，再次进入步骤4)，此时第一修复单元水体进入第二修复单元，第二修复单元水体进入第一修复单元；之后继续依次执行步骤5)，步骤6)，步骤7)，二轮修复结束后，再次进入步骤8)，由3号判定器和4号判定器再次进行判定，若水质判定仍不合格，重复上述步骤，直到修复完成。
若步骤4中来水信号显示有机污染地下水浓度较高(大于2000mg/L)，且日需处理量较大(大于10000m3/d)，一级模拟器通过模拟预测判定单反应器修复不可以完成修复目标，此时步骤4)中一级模拟器传递信号为开启控制阀A，关闭控制阀B，进入步骤5)
步骤5)二级模拟器根据一级模拟器参数信号要求、实时水质信号、3号判定器输入结果，计算第二修复单元所需要的最佳工艺参数，并将信号传递给二级控制器，进入步骤6)
步骤6)一级控制器根据一级模拟器确定的参数目标值和控制阀开闭要求，将数字信号转换为控制信号，控制控制阀A开启，并对第一修复单元的加药量、曝气量、停留时间进行控制；二级控制器根据二级模拟器确定的参数目标值和控制阀开闭要求，将数字信号转换为控制信号，控制控制阀B关闭，并对第二修复单元的加药量、曝气量、停留时间进行控制，进入步骤7)；
步骤7)若各修复单元接收的控制器信号为启动，则根据步骤6)控制信号执行修复，进入步骤8)；
步骤8)3号判定器、4号判定器判定地下水水质是否达到地下水回灌要求，选择是否执行回灌任务，若水质达标则执行回灌命令，回灌后地下含水层水体由于稀释作用，若提前达到修复目标，则重新进入步骤1)，判定是否开启下一阶段的修复；若判定不合格，则4号判定器将水质未达标的信号传递给一级模拟器，再次进入步骤4)，此时第一修复单元水体进入第二修复单元，第二修复单元水体进入第一修复单元；之后继续执行步骤5)，步骤6)，步骤7)，二轮修复结束后，再次返回步骤8)，由3号判定器和4号判定器再次进行判定，若判定仍不合格，重复上述步骤，直到修复完成。
在第一修复单元和第二修复单元执行修复时，具体包括以下子步骤：
步骤s1)污染地下水首先进入调酸池，进行非均相催化氧化前的调酸，各级控制器通过控制pH调节剂添加量将pH调节为指定值；
步骤s2)调酸后的水体通入氧化池，向池中投加催化剂、氧化剂，氧化池采用流化床反应器；
步骤s3)经过第一轮非均相催化氧化后，出水自流进入脱气池，通过空气曝气，脱除氧化反应过程产生的CO2；
步骤s4)脱气池出水自流进入调碱池，通过向调碱池内投加碱溶液，终止非均相催化氧化反应；
步骤s5)调碱池内出水自流进入絮凝反应池，投加絮凝剂进行絮凝反应；
步骤s6)絮凝反应池出水自流进入高级沉淀池，进行最后的固液分离，将地下水排出修复单元，结束步骤。
与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：
1)本发明基于智能控制方法、非均相催化氧化技术和地下水抽出-回灌技术，可有效提高地下水抽出处理反应体系的效率，降低处理成本、提高水资源利用效率，同时降低实际水处理过程中对设备、场地及后续处理的要求；
2)本发明所包含的非均相催化氧化修复单元，可以实现对催化剂的分离、回收并重复利用，大幅提高催化剂的利用率，减少二次污染；
3)本发明通过将两个单一氧化单元进行多模式组合，可针对多种来水模式、多种浓度水质状况通过智能控制进行多模态切换，能够显著地去除地下水中难降解有机物，同时实现去除效率最佳和修复成本最低；
4)本发明能针对不同来水有机污染物浓度和日处理需求，通过组合运行模式实现多种修复方案，以实现最大日处理量和最优处置效果；同时本修复单元可实现闭环动态控制，每一阶段修复前都进行最优参数求解；本修复系统通过智能监控-优化-控制-修复模式，实现了自然衰减和机械修复的有机结合；和其他抽出处理修复不同，本专利最终修复目标为回灌，并且回灌之后，如果出现污染物质的回弹，还可以继续进行循环修复，并采用新的修复模式。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1是本发明的系统流程图；
图2是本发明中修复单元的结构示意图；
图3是本发明实施例中的污染去除效果图。
具体实施方式
如图1所示，一种有机污染地下水智能循环修复系统，它包括控制单元、修复单元；
控制单元包括1号判定器1、2号判定器2、一级模拟器4、一级控制器5、二级模拟器10、二级控制器9、3号判定器11、4号判定器13；
修复单元包括第一修复单元6、第二修复单元12、控制阀A7、控制阀B8、自动抽水泵3；
1号判定器1输出端与2号判定器2的输入端连接，2号判定器2的输出端与自动抽水泵3信号输入端连接，自动抽水泵3信号输出端和一级模拟器4的输入端连接，一级模拟器4的输出端与一级控制器5输入端连接，一级控制器5的输出端与第一处理单元的信号输入端和控制阀A7的信号接收器连接，第一处理单元的信号输出端与3号判定器11的输入端连接，3号判定器11的输出端与二级模拟器10的输入端连接，二级模拟器10的输出端与二级控制器9的输入端连接，二级控制器9的输出端与第二修复单元12的信号输入端及控制阀B8的信号接收器连接，第二修复单元12的信号输出端与4号判定器13的输入端连接，4号判定器13的输出端与一级模拟器4的输入端连接；
自动抽水泵3的进水口用于接入含水层中的地下水，自动抽水泵3的出水口和第一修复单元6、控制阀A7的进水口连接，控制阀A7的出水口与第二修复单元12的进水口连接；
第一修复单元6的出水口接入含水层回灌口、以及控制阀B8的进水口，控制阀B8的出水口与第二修复单元12的进水口连接，第二修复单元12的出水口接入含水层回灌口，同时可以接入控制阀A7的进水口。
第一修复单元6包括第一调酸池14、第一氧化池15、第一脱气池16、第一调碱池17、第一絮凝反应池18、第一高效沉淀池19；
第二修复单元12包括第二调酸池20、第二氧化池21、第二脱气池22、第二调碱池23、第二絮凝反应池24、第二高效沉淀池25；
第一调酸池14的入水口与自动抽水泵3的出水口连接，第一调酸池14的出水口与第一氧化池15进水口连接，第一氧化池15的出水口与第一脱气池16的进水口连接，第一脱气池16的出水口与第一调碱池17进水口连接，第一调碱池17的出水口与第一絮凝池18的进水口连接，第一絮凝池18的出水口与第一高效沉淀池19的进水口连接，第一高效沉淀池19的出水口与控制阀B8的进水口连接或者直接和地下水回灌井口连接，控制阀B8的出水口和第二调酸池20进水口连接，第二调酸池20的出水口与第二氧化池21的进水口连接，第二氧化池21的出水口与第二脱气池22的进水口连接，第二脱气池22的出水口与第二调碱池23的进水口连接，第二调碱池23的出水口与第二絮凝池24的进水口连接，第二絮凝池24的出水口与第二高效沉淀池25的进水口连接，第二高效沉淀池25的出水口与地下水回灌井口、控制阀A7的进水口连接。
该系统在运行时，采用以下步骤：
步骤1)1号判定器判定地下水是否污染，若水体质量判定合格，则不进行修复，结束进程；若判定水质不合格，则进入步骤2)；
步骤2)2号判定器判定水中污染物能否在施工周期内实现自然降解，若判定合格，结束循环；若判定不合格，则进入步骤3)；
步骤3)自动抽水泵根据工程需要确定污水抽取量，同时将抽水量指标传递给一级模拟器；
步骤4)一级模拟器根据水体污染物浓度和来水水量以及4号判定器信息选择修复模式，并根据最优目标，计算第一修复单元单轮修复所需要的最佳工艺参数，并将计算所得的最优工艺参数和工艺方案传递给一级控制器和下一级模拟器；在步骤4)中，根据不同进水量大小和不同水质条件，一级模拟器在步骤4)中可传递不同参数信号，以控制控制阀A、控制阀B开闭状态。
修复工艺也随之相应改变，具体的情况如下：
情况1：若步骤4)中来水信号显示有机污染地下水浓度较高(大于2000mg/L)，且日需处理量较少(小于10000m3/d)，一级模拟器根据水质监测信号进行预测，若预测结果表明第一修复单元氧化修复不能完成修复目标，此时步骤4)中一级模拟器传递信号为关闭控制阀A，启动控制阀B，进入步骤5)，；
步骤5)一级控制器根据一级模拟器确定的参数目标值和控制阀开闭要求，将数字信号转换为控制信号，维持控制阀A关闭，并对第一修复单元的加药量、曝气量、停留时间进行控制进入步骤6)；
步骤6)若第一修复单元接收的控制器信号为启动，则根据步骤5)控制信号执行修复，进入步骤7)，
步骤7)3号判定器判定地下水水质是否达到地下水回灌要求，选择是否执行回灌任务，若水质达标则执行回灌命令，回灌后地下含水层水体由于稀释作用，若提前达到修复目标，则重新进入步骤1)，判定是否开启下一阶段的修复；若判定不合格，则3号判定器将水质未达标的信号传递给二级模拟器，进入步骤8)；
步骤8)二级模拟器根据一级模拟器参数信号要求、实时水质信号、3号判定器输入结果，计算第二修复单元所需要的最佳工艺参数，并将信号传递给二级控制器，进入步骤9)；
步骤9)二级控制器根据二级模拟器确定的参数目标值和控制阀开闭要求，将数字信号转换为控制信号，控制控制阀B开启，并对第二修复单元的加药量、曝气量、停留时间进行控制，进入步骤10)；
步骤10)若第二修复单元接收的控制器信号为启动，则根据步骤8)、9)控制信号执行修复，进入步骤11)；
步骤11)4号判定器判定地下水水质是否达到地下水回灌要求，选择是否执行回灌任务，若水质达标则执行回灌命令，回灌后地下含水层水体由于稀释作用，若提前达到修复目标，则重新进入步骤1)，判定是否开启下一阶段的修复；若判定不合格，则4号判定器将水质未达标的信号传递给一级模拟器，再次进入步骤4)；之后继续执行后续步骤，直到修复完成。
情况2：若步骤4)中来水信号显示有机污染地下水浓度较低(小于2000mg/L)，且日需处理量较少(小于10000m3/d)，一级模拟器判定单一修复单元修复可以完成修复目标，此时步骤4)中一级模拟器传递信号为关闭控制阀A，关闭控制阀B，之后执行步骤5)，
步骤5)一级控制器根据一级模拟器确定的参数目标值和控制阀开闭要求，将数字信号转换为控制信号，控制控制阀A关闭，并对第一修复单元的加药量、曝气量、停留时间进行控制，同时二级模拟器根据一级模拟器参数信号要求，通过二级控制器维持控制阀B关闭，进入步骤6)；
步骤6)第一修复单元接收的控制器信号为启动，则根据步骤5)控制信号执行修复，进入步骤7)；
步骤7)3号判定器判定地下水水质是否达到地下水回灌要求，选择是否执行回灌任务，若水质达标则执行回灌命令，回灌后地下含水层水体由于稀释作用，若提前达到修复目标，则重新进入步骤1)，判定是否开启下一阶段的修复；若遇到突发状况，判定不合格，则3号判定器将水质未达标的信号传递给二级模拟器，进入步骤8)，
步骤8)二级模拟器根据一级模拟器参数信号要求、实时水质信号、3号判定器输入结果，计算第二修复单元所需要的最佳工艺参数，并将信号传递给二级控制器，进入步骤9)；
步骤9)二级控制器根据二级模拟器确定的参数目标值和控制阀开闭要求，将数字信号转换为控制信号，控制控制阀B开启，控制阀A仍保持关闭，并对第二修复单元的加药量、曝气量、停留时间进行控制，进入步骤10)；
步骤10)若第二修复单元接收的控制器信号为启动，则根据步骤7)控制信号执行应急修复，进入步骤11)；
步骤11)4号判定器判定地下水水质是否达到地下水回灌要求，选择是否执行回灌任务，若水质达标，则执行回灌命令，回灌后地下含水层水体由于稀释作用，若提前达到修复目标，则重新进入步骤1)，若判定不合格，则4号判定器将水质未达标的信号传递给一级模拟器，进入步骤4)，此时第二修复单元水体再次回流进入第一修复单元；之后继续执行后续步骤，直到修复完成。
情况3：若步骤4中来水信号显示有机污染地下水浓度较低(小于2000mg/L)，且日需处理量较大(大于10000m3/d)，一级模拟器通过模拟预测判定单反应器修复可以完成修复目标，此时步骤4)中一级模拟器传递信号为开启控制阀A，关闭控制阀B，之后进入步骤5)
步骤5)二级模拟器根据一级模拟器参数信号要求、实时水质信号、3号判定器输入结果，计算第二修复单元所需要的最佳工艺参数，并将信号传递给二级控制器，之后进入步骤6)
步骤6)一级控制器根据一级模拟器确定的参数目标值和控制阀开闭要求，将数字信号转换为控制信号，控制控制阀A开启，并对第一修复单元的加药量、曝气量、停留时间进行控制；同时二级控制器根据二级模拟器确定的参数目标值和控制阀开闭要求，将数字信号转换为控制信号，控制控制阀B关闭，并对第二修复单元的加药量、曝气量、停留时间进行控制，进入步骤7)；
步骤7)若各修复单元接收的控制器信号为启动，则根据步骤6)控制信号执行修复，进入步骤8)；
步骤8)3号判定器、4号判定器判定地下水水质是否达到地下水回灌要求，选择是否执行回灌任务，若水质达标则执行回灌命令，回灌后地下含水层水体由于稀释作用，若提前达到修复目标，则重新进入步骤1)，判定是否开启下一阶段的修复；如遇其它干扰，未达到修复目标，则4号判定器将水质未达标的信号传递给一级模拟器，再次进入步骤4)，此时第一修复单元水体进入第二修复单元，第二修复单元水体进入第一修复单元；之后继续依次执行步骤5)，步骤6)，步骤7)，二轮修复结束后，再次进入步骤8)，由3号判定器和4号判定器再次进行判定，若水质判定仍不合格，重复上述步骤，直到修复完成。
情况4：若步骤4)中来水信号显示有机污染地下水浓度较高(大于2000mg/L)，且日需处理量较大(大于10000m3/d)，一级模拟器通过模拟预测判定单反应器修复不可以完成修复目标，此时步骤4)中一级模拟器传递信号为开启控制阀A，关闭控制阀B，进入步骤5)
步骤5)二级模拟器根据一级模拟器参数信号要求、实时水质信号、3号判定器输入结果，计算第二修复单元所需要的最佳工艺参数，并将信号传递给二级控制器，进入步骤6)
步骤6)一级控制器根据一级模拟器确定的参数目标值和控制阀开闭要求，将数字信号转换为控制信号，控制控制阀A开启，并对第一修复单元的加药量、曝气量、停留时间进行控制；二级控制器根据二级模拟器确定的参数目标值和控制阀开闭要求，将数字信号转换为控制信号，控制控制阀B关闭，并对第二修复单元的加药量、曝气量、停留时间进行控制，进入步骤7)；
步骤7)若各修复单元接收的控制器信号为启动，则根据步骤6)控制信号执行修复，进入
步骤8)；
步骤8)3号判定器、4号判定器判定地下水水质是否达到地下水回灌要求，选择是否执行回灌任务，若水质达标则执行回灌命令，回灌后地下含水层水体由于稀释作用，若提前达到修复目标，则重新进入步骤1)，判定是否开启下一阶段的修复；若判定不合格，则4号判定器将水质未达标的信号传递给一级模拟器，再次进入步骤4)，此时第一修复单元水体进入第二修复单元，第二修复单元水体进入第一修复单元；之后继续执行步骤5)，步骤6)，步骤7)，二轮修复结束后，再次返回步骤8)由3号判定器和4号判定器再次进行判定，若判定仍不合格，重复上述步骤，直到修复完成。
在第一修复单元和第二修复单元执行修复时(情况1下的步骤6和步骤10),情况2下的步骤6和步骤10情况3下的步骤7，情况4下的步骤7)具体包括以下子步骤：
步骤s1)污染地下水首先进入调酸池，进行非均相催化氧化前的调酸，各级控制器通过控制pH调节剂添加量将pH调节为指定值；
步骤s2)调酸后的水体通入氧化池，向池中投加催化剂、氧化剂，氧化池采用流化床反应器；
步骤s3)经过第一轮非均相催化氧化后，出水自流进入脱气池，通过空气曝气，脱除氧化反应过程产生的CO2；
步骤s4)脱气池出水自流进入调碱池，通过向调碱池内投加碱溶液，终止非均相催化氧化反应；
步骤s5)调碱池内出水自流进入絮凝反应池，投加絮凝剂进行絮凝反应；
步骤s6)絮凝反应池出水自流进入高级沉淀池，进行最后的固液分离，将地下水排出修复单元，结束步骤。
为了便于本领域普通技术人员更好的理解，提供以下实施例：
本发明中系统由控制单元和修复单元两部分构成，控制单元主要由1号判定器、2号判定器、一级模拟器、一级控制器、二级模拟器、二级控制器、3号判定器、4号判定器组成，负责修复过程的预测控制、模式选择、参数优化、步骤切换。其中1号判定器输出端和2号判定器输入端连接，2号判定器输出端和自动抽水泵信号输入端连接，自动抽水泵信号输出端和一级模拟器输入端连接，一级模拟器输出端和一级控制器输入端连接，一级控制器输出端和第一修复单元信号输入端以及控制阀A信号接收器连接，第一修复单元信号输出端和3号判定器输入端连接，3号判定器输出端和二级模拟器输入端连接，二级模拟器输出端和二级控制器输入端连接，二级控制器输出端和第二修复单元信号输入端和控制阀B信号接收器连接，第二修复单元信号输出端和4号判定器输入端连接，4号判定器输出端与一级模拟器输入端连接，整个控制系统信号可实现完整循环，从而实现全过程可控，其中判定器负责地下水浓度信号检测、水质综合评价、信息反馈、信号处理(如产生差分信号)、出水方向控制等步骤，1号判定器基于《地下水质量标准GB/T 14848—2017》中物质浓度标准进行判定，2号判定器根据污染物自然衰减速率和修复工期约束进行综合判定，3号判定器和4号判定器参考水质基于《城市污水再生利用地下水回灌水质GB/T197722005》物质浓度标准进行判定。如果这一周期地下水未达标，判定器会将判定结果传递给模拟器，并控制地下水循环进入下一周期或者第二级修复阶段；模拟器内嵌预测器和优化器，根据化学反应动力学方程和日处理要求、工程进展需求对后续修复进行多目标优化求解，并将最优控制参数传递给控制器；控制器会根据模拟器的推荐参数，对各阶段非均相芬顿反应各个工艺步骤进行控制。其中一级控制器、二级控制器相互配合可对修复模式进行切换控制，通过直接控制控制阀A以及通过二级控制器间接控制控制阀B，实现4类修复工艺的动态切换。
(二)修复单元由自动抽水泵、第一修复单元、第二修复单元以及控制阀A，控制阀B构成，第一修复单元由调酸池、氧化池、脱气池、调碱池、絮凝反应池、高效沉淀池构成，第二修复单元由调酸池、氧化池、脱气池、调碱池、絮凝反应池、高效沉淀池构成。其中自动抽水泵进水口和含水层相连，出水口和第一修复单元进水口连接以及经过控制阀A和第二修复单元进水口连接，第一修复单元出水口和含水层回灌口以及经过控制阀B第二修复单元进水口连接，第二修复单元出水口和含水层回灌口连接，同时第二修复单元也可以和控制阀A进水口连接。对于修复单元内部，调酸池和为入水口，其出水口分别和氧化池的进水口连接，氧化池的出水口分别和脱气池的进水口连接，脱气池出水口分别和调碱池的进水口连接，调碱池出水口分别和絮凝池的进水口连接，絮凝池出水口分别和高效沉淀池的进水口连接。
其中自动抽水泵负责对污染地下水进行抽提处理，将其导入第一修复单元；控制阀负责接受控制器信号进行开闭，调控水流方向；两个修复单元负责对有机污染地下水中的难降解有机物进行氧化降解，其中调酸池负责对地下水进行pH调节，氧化池负责进行非均相催化氧化反应，脱气池通过空气曝气脱除氧化反应过程产生的CO2等气体，调碱池通过向其中投加碱溶液来终止非均相催化氧化反应，絮凝池接收絮凝剂发生絮凝反应，进一步去除其中胶体悬浮颗粒；高效沉淀池负责实现固液分离，进一步提升水质。
(2)本智能控制系统可以根据日处理能力和来水水质，进行模型切换，以实现最大处理量和最优处置效果。针对不同来水有机污染物浓度和日处理需求，可以通过组合运行模式实现多种修复方案，主要有以下基本步骤：
步骤1：1号判定器基于《地下水质量标准GB/T 14848—2017》中物质浓度标准判定是地下水是否污染。若水体质量判定合格，则不进行修复，结束进程；若判定水质不合格，则进入步骤2；
步骤2：2号判定器根据污染物自然衰减速度和工期时间判定水中污染物能否实现自然降解。2号判定器内嵌污染物衰减反应动力学方程，具体算法参数可以参考不同含水层性质进行预测，若判定合格，结束循环；若判定不合格，则进入步骤3；
步骤3：根据工程需要确定污水抽取量，同时自动抽水泵的控制芯片将抽水量指标传递给一级模拟器；
步骤4：一级模拟器进行水体污染物浓度和来水水量选择修复模式，并以成本最优和工期最短为最优目标，计算其所在修复单元单轮修复所需要的最佳工艺参数，并将计算所得的最优工艺参数和工艺方案传递给一级控制器和下一级模拟器。
传统处理系统大多为开环、静态的控制，本修复单元可实现闭环动态控制，每一阶段修复前都进行最优参数求解，具体优化过程如下：以日COD(化学需氧量)的去除总量(以Y表示)最大和日修复成本最低(以Cd表示)建立多目标优化方程，对于不同处理水量和不同进水浓度的日处理能力目标函数可以表达为①，其成本函数为②：
MaxY＝Σf (△t,Vi,C0i,C1i,p0,Ki, Kp, T ,nk,nh,np) ①
MinCd＝Σf’ (△t, K, Kp, T, nk, nh, np, pk, ph, pp) ②
其中，△t—单位处理时段(h)；V—单位时段内处理水体积(m3)；C0i—单位水体第i种污染物质的初始化学需氧量(mg/L)；C1i—单位水体第i种污染物修复完成时化学需氧量(mg/L)；p0—单位时段内初始时刻反应池pH；K—所用催化剂种类反应速率常数；nk—催化剂用量(mol/L)；nh—氧化剂用量(mol/L)；np—pH调节剂用量(mol/L)；pk—催化剂单价(元/kg)；ph—氧化剂单价(元/kg)；pp—pH调节剂单价(元/kg)；T—反应温度(℃)。
约束条件为：
模拟器通过求解上述方程获得下一阶段各子单元药剂添加量，并将信号传递给控制器，求解方法可不限定使用遗传算法在内的多种非启发式算法。
步骤5：二级模拟器根据一级模拟器参数信号要求、实时水质信号、判定器判定结果，计算下一阶段的最优控制参数(如需进行二轮修复)，并将信号传递给二级控制器；
步骤6：一级控制器根据一级模拟器确定的参数目标值和控制阀开闭要求，将数字信号转换为控制信号，控制控制阀A开启，并对第一修复单元的加药量、曝气量、停留时间进行控制；
步骤7：二级控制器根据二级模拟器确定的参数目标值和控制阀开闭要求，将数字信号转换为控制信号，控制控制阀B开启，并对第二修复单元的加药量、曝气量、停留时间进行控制；
步骤8：若各修复单元接收的控制器信号为启动，则根据步骤6控制信号执行修复。其步骤如下：
步骤8-1污染地下水首先进入调酸池，进行非均相催化氧化前的调酸，各级控制器通过控制pH调节剂添加量将pH调节为3.5。
步骤8-2调酸后的水体通入氧化池，向池中投加催化剂、氧化剂。氧化池采用流化床反应器，其催化氧化系统利用非均相芬顿。
步骤8-3经过第一轮非均相催化氧化后，出水自流进入脱气池。通过空气曝气，脱除氧化反应过程产生的CO2等气体。
步骤8-4脱气池出水自流进入调碱池，通过向调碱池内投加碱溶液，终止非均相催化氧化反应。
步骤8-5调碱池内出水自流进入絮凝反应池，投加絮凝剂进行絮凝反应。
步骤8-6絮凝反应池出水自流进入高级沉淀池，进行最后的固液分离，结束步骤7，进入步骤8；
步骤9：3号判定器、4号判定器根据各单元修复后水质现状，根据《城市污水再生利用地下水回灌水质GB/T 197722005》，判定地下水水质是否达到地下水回灌要求，选择是否执行回灌任务，若水质达标则执行回灌命令，回灌后地下含水层水体由于稀释作用，可能提前达到修复目标，需重新进入步骤1，判定是否开启下一阶段的修复；若判定不合格，则3号判定器将水质未达标的信号传递给二级模拟器，再次进入步骤5；4号判定器将水质未达标的信号传递给一级模拟器，再次进入步骤3；之后继续执行步骤6，步骤7，步骤8，开启第二轮修复，二轮修复结束后，由3号判定器或者4号判定器再次进行判定，若判定仍不合格，重复上述步骤，直到修复完成。
根据不同进水量大小和不同水质条件，一级模拟器在步骤4中可传递不同参数信号，以控制阀A、控制B开闭状态，修复工艺也随之相应改变。
工艺1：若步骤4中来水信号显示有机污染地下水浓度较高(大于2000mg/L)，且日需处理量较少(小于10000m3)，一级模拟器根据水质监测信号进行预测，若预测结果表明第一修复单元氧化修复不能完成修复目标，此时步骤4)中一级模拟器传递信号为关闭控制阀A，启动控制阀B，之后执行步骤5，6，7，8，此时整体修复工艺为串联氧化反应，第二修复单元氧化修复结束后，进入步骤9，4号判定器判定水质是否达到回灌标准，如果达到地下水回灌标准，则进行地下水回灌；如果没有达到回灌标准，地下水重新循环进入第一修复单元，开启新一轮修复。
工艺2：若步骤4)中来水信号显示有机污染地下水浓度较低(小于2000mg/L)，且日需处理量较少(小于10000m3)，一级模拟器判定单一修复单元修复可以完成修复目标，此时步骤4)中一级模拟器传递信号为关闭控制阀A，关闭控制阀B，之后执行步骤6)，8)，此时只有第一修复单元进行单阶段修复，修复完成后，进入步骤9，判定器3检验是否达到回灌标准，如果达到修复目标，直接回灌。如遇到其他干扰，未达到预测目标，之后依次进入步骤5，步骤7，步骤8，步骤9，即重新开启第二修复单元进行最优修复，直到水质达标。
工艺3：若步骤4中来水信号显示有机污染地下水浓度较低(小于2000mg/L)，且日需处理量较大(大于10000m3)，一级模拟器通过模拟预测判定单反应器修复可以完成修复目标，此时步骤4)中一级模拟器传递信号为开启控制阀A，关闭控制阀B，步骤4中一级模拟器直接针对来水进行单阶段修复参数规划求解，之后进入步骤5，此时二级模拟器不进行优化计算，仅传递一级控制器信号，之后同时进入步骤6和步骤7，一级控制器对第一修复单元进行参数控制，同时二级控制器对第二修复单元进行参数控制，之后进入步骤8，此时由于两个修复单元互不干扰，步骤8两修复单元同时进行，进行平行修复，各单元修复结束后，进入步骤9，如果达到地下水回灌标准则全部回灌，如遇其它干扰，重新回到步骤4，步骤5转为工艺4。
工艺4：若步骤4中来水信号显示有机污染地下水浓度较高(大于2000mg/L)，且日需处理量较大(大于10000m3)，第一轮修复前期步骤同工艺3，待第一轮步骤9结束后，重新回到步骤4，步骤5，同时第一修复单元水体进入第二修复单元，第二修复单元水体进入第一修复单元，之后再次执行步骤6，步骤7，步骤8，步骤9，对污染水体进行循环修复直到水质达标。
以我国某污染场地苯污染地下水修复为例：
污染含水层为第四系松散沙砾层，主要污染物为苯系物，有机污染浓度较高，日需求处理量较小(小于5000m3)。通过本智能氧化修复系统对来水进行了处理，由于日处理量较小，系统采用了工艺1修复方案，该修复采用非均相芬顿催化氧化，氧化池采用流化床反应器，催化采用市面可以购买的L型陶基易流化固体催化剂，H2O2投加量为COD目标去除率的2倍，最终经过三阶段串联修复，水质达到地下水回灌标准，成功实现修复后回灌。结果表明通过智能控制实现多阶段处理，污染物去除率达到了百分之95以上，实现了良好的地下水修复效果。
Claims (8)
1.一种有机污染地下水智能循环修复系统，其特征在于，它包括控制单元、修复单元；
控制单元包括1号判定器(1)、2号判定器(2)、一级模拟器(4)、一级控制器(5)、二级模拟器(10)、二级控制器(9)、3号判定器(11)、4号判定器(13)；
修复单元包括第一修复单元(6)、第二修复单元(12)、控制阀A(7)、控制阀B(8)、自动抽水泵(3)；
1号判定器(1)输出端与2号判定器(2)的输入端连接，2号判定器(2)的输出端与自动抽水泵(3)信号输入端连接，自动抽水泵(3)信号输出端和一级模拟器(4)的输入端连接，一级模拟器(4)的输出端与一级控制器(5)输入端连接，一级控制器(5)的输出端与第一处理单元的信号输入端和控制阀A(7)的信号接收器连接，第一处理单元的信号输出端与3号判定器(11)的输入端连接，3号判定器(11)的输出端与二级模拟器(10)的输入端连接，二级模拟器(10)的输出端与二级控制器(9)的输入端连接，二级控制器(9)的输出端与第二修复单元(12)的信号输入端及控制阀B(8)的信号接收器连接，第二修复单元(12)的信号输出端与4号判定器(13)的输入端连接，4号判定器(13)的输出端与一级模拟器(4)的输入端连接；
自动抽水泵(3)的进水口用于接入含水层中的地下水，自动抽水泵(3)的出水口和第一修复单元(6)、控制阀A(7)的进水口连接，控制阀A(7)的出水口与第二修复单元(12)的进水口连接；
第一修复单元(6)的出水口接入含水层回灌口、以及控制阀B(8)的进水口，控制阀B(8)的出水口与第二修复单元(12)的进水口连接，第二修复单元(12)的出水口接入含水层回灌口，同时可以接入控制阀A(7)的进水口。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，第一修复单元(6)包括第一调酸池(14)、第一氧化池(15)、第一脱气池(16)、第一调碱池(17)、第一絮凝反应池(18)、第一高效沉淀池(19)；
第二修复单元(12)包括第二调酸池(20)、第二氧化池(21)、第二脱气池(22)、第二调碱池(23)、第二絮凝反应池(24)、第二高效沉淀池(25)；
第一调酸池(14)的入水口与自动抽水泵(3)的出水口连接，第一调酸池(14)的出水口与第一氧化池(15)进水口连接，第一氧化池(15)的出水口与第一脱气池(16)的进水口连接，第一脱气池(16)的出水口与第一调碱池(17)进水口连接，第一调碱池(17)的出水口与第一絮凝池(18)的进水口连接，第一絮凝池(18)的出水口与第一高效沉淀池(19)的进水口连接，第一高效沉淀池(19)的出水口与控制阀B(8)的进水口连接或者直接和地下水回灌井口连接，控制阀B(8)的出水口和第二调酸池(20)进水口连接，第二调酸池(20)的出水口与第二氧化池(21)的进水口连接，第二氧化池(21)的出水口与第二脱气池(22)的进水口连接，第二脱气池(22)的出水口与第二调碱池(23)的进水口连接，第二调碱池(23)的出水口与第二絮凝池(24)的进水口连接，第二絮凝池(24)的出水口与第二高效沉淀池(25)的进水口连接，第二高效沉淀池(25)的出水口与地下水回灌井口、控制阀A(7)的进水口连接。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，该系统在运行时，采用以下步骤：
步骤1)1号判定器判定地下水是否污染，若水体质量判定合格，则不进行修复，结束进程；若判定水质不合格，则进入步骤2)；
步骤2)2号判定器判定水中污染物能否在施工周期内实现自然降解，若判定合格，结束循环；若判定不合格，则进入步骤3)；
步骤3)自动抽水泵根据工程需要确定污水抽取量，同时将抽水量指标传递给一级模拟器；
步骤4)一级模拟器根据水体污染物浓度和来水水量以及4号判定器信息选择修复模式，并根据最优目标，计算第一修复单元单轮修复所需要的最佳工艺参数，并将计算所得的最优工艺参数和工艺方案传递给一级控制器和下一级模拟器；在步骤4)中，根据不同进水量大小和不同水质条件，一级模拟器在步骤4)中可传递不同参数信号，以控制控制阀A、控制阀B开闭状态。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，
若步骤4)中来水信号显示有机污染地下水浓度较高，且日需处理量较少，一级模拟器根据水质监测信号进行预测，若预测结果表明第一修复单元氧化修复不能完成修复目标，此时步骤4)中一级模拟器传递信号为关闭控制阀A，启动控制阀B，进入步骤5)；
步骤5)一级控制器根据一级模拟器确定的参数目标值和控制阀开闭要求，将数字信号转换为控制信号，维持控制阀A关闭，并对第一修复单元的加药量、曝气量、停留时间进行控制进入步骤6)；
步骤6)若第一修复单元接收的控制器信号为启动，则根据步骤5)控制信号执行修复，进入步骤7)，
步骤7)3号判定器判定地下水水质是否达到地下水回灌要求，选择是否执行回灌任务，若水质达标则执行回灌命令，回灌后地下含水层水体由于稀释作用，若提前达到修复目标，则重新进入步骤1)，判定是否开启下一阶段的修复；若判定不合格，则3号判定器将水质未达标的信号传递给二级模拟器，进入步骤8)；
步骤8)二级模拟器根据一级模拟器参数信号要求、实时水质信号、3号判定器输入结果，计算第二修复单元所需要的最佳工艺参数，并将信号传递给二级控制器，进入步骤9)；
步骤9)二级控制器根据二级模拟器确定的参数目标值和控制阀开闭要求，将数字信号转换为控制信号，控制控制阀B开启，并对第二修复单元的加药量、曝气量、停留时间进行控制，进入步骤10)；
步骤10)若第二修复单元接收的控制器信号为启动，则根据步骤8)、9)控制信号执行修复，进入步骤11)；
步骤11)4号判定器判定地下水水质是否达到地下水回灌要求，选择是否执行回灌任务，若水质达标则执行回灌命令，回灌后地下含水层水体由于稀释作用，若提前达到修复目标，则重新进入步骤1)，判定是否开启下一阶段的修复；若判定不合格，则4号判定器将水质未达标的信号传递给一级模拟器，再次进入步骤4)；之后继续执行后续步骤，直到修复完成。
5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，
若步骤4)中来水信号显示有机污染地下水浓度较低，且日需处理量较少，一级模拟器判定单一修复单元修复可以完成修复目标，此时步骤4)中一级模拟器传递信号为关闭控制阀A，关闭控制阀B，之后执行步骤5)；
步骤5)一级控制器根据一级模拟器确定的参数目标值和控制阀开闭要求，将数字信号转换为控制信号，控制控制阀A关闭，并对第一修复单元的加药量、曝气量、停留时间进行控制，同时二级模拟器根据一级模拟器参数信号要求，通过二级控制器维持控制阀B关闭，进入步骤6)；
步骤6)第一修复单元接收的控制器信号为启动，则根据步骤5)控制信号执行修复，进入步骤7)；
步骤7)3号判定器判定地下水水质是否达到地下水回灌要求，选择是否执行回灌任务，若水质达标则执行回灌命令，回灌后地下含水层水体由于稀释作用，若提前达到修复目标，则重新进入步骤1)，判定是否开启下一阶段的修复；若遇到突发状况，判定不合格，则3号判定器将水质未达标的信号传递给二级模拟器，进入步骤8)；
步骤8)二级模拟器根据一级模拟器参数信号要求、实时水质信号、3号判定器输入结果，计算第二修复单元所需要的最佳工艺参数，并将信号传递给二级控制器，进入步骤9)；
步骤9)二级控制器根据二级模拟器确定的参数目标值和控制阀开闭要求，将数字信号转换为控制信号，控制控制阀B开启，控制阀A仍保持关闭，并对第二修复单元的加药量、曝气量、停留时间进行控制，进入步骤10)；
步骤10)若第二修复单元接收的控制器信号为启动，则根据步骤7)控制信号执行应急修复，进入步骤11)；
步骤11)4号判定器判定地下水水质是否达到地下水回灌要求，选择是否执行回灌任务，若水质达标，则执行回灌命令，回灌后地下含水层水体由于稀释作用，若提前达到修复目标，则重新进入步骤1)，若判定不合格，则4号判定器将水质未达标的信号传递给一级模拟器，进入步骤4)，此时第二修复单元水体再次回流进入第一修复单元；之后继续执行后续步骤，直到修复完成。
6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，若步骤4中来水信号显示有机污染地下水浓度较低，且日需处理量较大，一级模拟器通过模拟预测判定单反应器修复可以完成修复目标，此时步骤4)中一级模拟器传递信号为开启控制阀A，关闭控制阀B，之后进入步骤5)
步骤5)二级模拟器根据一级模拟器参数信号要求、实时水质信号、3号判定器输入结果，计算第二修复单元所需要的最佳工艺参数，并将信号传递给二级控制器，之后进入步骤6)
步骤6)一级控制器根据一级模拟器确定的参数目标值和控制阀开闭要求，将数字信号转换为控制信号，控制控制阀A开启，并对第一修复单元的加药量、曝气量、停留时间进行控制；同时二级控制器根据二级模拟器确定的参数目标值和控制阀开闭要求，将数字信号转换为控制信号，控制控制阀B关闭，并对第二修复单元的加药量、曝气量、停留时间进行控制，进入步骤7)；
步骤7)若各修复单元接收的控制器信号为启动，则根据步骤6)控制信号执行修复，进入步骤8)；
步骤8)3号判定器、4号判定器判定地下水水质是否达到地下水回灌要求，选择是否执行回灌任务，若水质达标则执行回灌命令，回灌后地下含水层水体由于稀释作用，若提前达到修复目标，则重新进入步骤1)，判定是否开启下一阶段的修复；如遇其它干扰，未达到修复目标，则4号判定器将水质未达标的信号传递给一级模拟器，再次进入步骤4)，此时第一修复单元水体进入第二修复单元，第二修复单元水体进入第一修复单元；之后继续依次执行步骤5)，步骤6)，步骤7)，二轮修复结束后，再次进入步骤8)，由3号判定器和4号判定器再次进行判定，若水质判定仍不合格，重复上述步骤，直到修复完成。
7.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，若步骤4中来水信号显示有机污染地下水浓度较高，且日需处理量较大，一级模拟器通过模拟预测判定单反应器修复不可以完成修复目标，此时步骤4)中一级模拟器传递信号为开启控制阀A，关闭控制阀B，进入步骤5)
步骤5)二级模拟器根据一级模拟器参数信号要求、实时水质信号、3号判定器输入结果，计算第二修复单元所需要的最佳工艺参数，并将信号传递给二级控制器，进入步骤6)
步骤6)一级控制器根据一级模拟器确定的参数目标值和控制阀开闭要求，将数字信号转换为控制信号，控制控制阀A开启，并对第一修复单元的加药量、曝气量、停留时间进行控制；二级控制器根据二级模拟器确定的参数目标值和控制阀开闭要求，将数字信号转换为控制信号，控制控制阀B关闭，并对第二修复单元的加药量、曝气量、停留时间进行控制，进入步骤7)；
步骤7)若各修复单元接收的控制器信号为启动，则根据步骤6)控制信号执行修复，进入步骤8)；
步骤8)3号判定器、4号判定器判定地下水水质是否达到地下水回灌要求，选择是否执行回灌任务，若水质达标则执行回灌命令，回灌后地下含水层水体由于稀释作用，若提前达到修复目标，则重新进入步骤1)，判定是否开启下一阶段的修复；若判定不合格，则4号判定器将水质未达标的信号传递给一级模拟器，再次进入步骤4)，此时第一修复单元水体进入第二修复单元，第二修复单元水体进入第一修复单元；之后继续执行步骤5)，步骤6)，步骤7)，二轮修复结束后，再次返回步骤8)，由3号判定器和4号判定器再次进行判定，若判定仍不合格，重复上述步骤，直到修复完成。
8.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，在第一修复单元和第二修复单元执行修复时，具体包括以下子步骤：
步骤s1)污染地下水首先进入调酸池，进行非均相催化氧化前的调酸，各级控制器通过控制pH调节剂添加量将pH调节为指定值；
步骤s2)调酸后的水体通入氧化池，向池中投加催化剂、氧化剂，氧化池采用流化床反应器；
步骤s3)经过第一轮非均相催化氧化后，出水自流进入脱气池，通过空气曝气，脱除氧化反应过程产生的CO2；
步骤s4)脱气池出水自流进入调碱池，通过向调碱池内投加碱溶液，终止非均相催化氧化反应；
步骤s5)调碱池内出水自流进入絮凝反应池，投加絮凝剂进行絮凝反应；
步骤s6)絮凝反应池出水自流进入高级沉淀池，进行最后的固液分离，将地下水排出修复单元，结束步骤。
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|---|---|---|---|
| CN202310322179.1A CN116282723A (zh) | 2023-03-29 | 2023-03-29 | 一种有机污染地下水智能循环修复系统及控制方法 |
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| CN105819616A (zh) * | 2016-03-09 | 2016-08-03 | 北京师范大学 | 一种多目标条件下的浅层地下水污染物集成修复系统 |
| CN111302556A (zh) * | 2020-03-13 | 2020-06-19 | 中建水务环保有限公司 | 一种农药污染场地的地下水修复方法 |
| CN211445351U (zh) * | 2019-12-20 | 2020-09-08 | 中建环能科技股份有限公司 | 一种抽出地下水处理系统 |
| CN212356627U (zh) * | 2020-03-23 | 2021-01-15 | 中新瑞美(天津)环保科技有限公司 | 一种用于非均相有机污染地下水修复系统 |
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2023
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