CN117383684A - 一种高效智能循环式异相光催化氧化反应装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高效智能循环式异相光催化氧化反应装置，涉及污水处理技术领域，包括：池体及与其连接并由PLC系统控制的氧化剂加药系统、催化剂加药系统、酸加药系统、进水提升泵、反应装置循环泵；池体内设有ORP仪表，其与氧化剂加药系统的氧化剂加药计量流量计联锁，控制氧化剂的加入，PLC系统根据氧化剂与催化剂的比例控制催化剂加药系统的催化剂加药计量流量计，控制催化剂的加入；进水提升泵及反应装置循环泵的出水口汇合，再与酸加药系统的出水口汇合，在汇合管路设有pH仪表，其由PLC系统控制，并与酸加药系统的酸加药泵相联锁，控制酸的加入。本发明实现了随进水水质的变化智能化控制加药量，保证反应后出水水质的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及到一种高效智能循环式异相光催化氧化反应装置。
背景技术
在污水处理的渗滤液处理系统中，通常需要根据污水水质的变化调整加药量及加药种类，即：加药量需要根据进水水质做负责的计算调整，对运营人员的运营水平要求较高。
芬顿氧化工艺作为渗滤液处理“零排放”的污水处理技术，工艺先进成熟、运行稳定。芬顿反应产生的·OH具有很高的氧化电极电位（标准电极电位2.8V），在自然界中仅次于氟；·OH还具有很高的电负性或亲电性，其电子亲和能为569.3kJ，具有很强的加成反应特性，因而芬顿试剂可以选择氧化水中的大多数有机物；此外，芬顿处理有机废水还存在混凝机理，即催化剂铁盐在碱性条件下会形成氢氧化铁或氢氧化亚铁的胶体沉淀，具有凝聚、吸附性能，可去除水中部分悬浮物和杂质，可吸附水中部分的有机物和色度，使出水水质变好；但是，其存在投药量大，污泥量也大的缺点。
针对芬顿投药量大的问题，在芬顿技术上改进的循环式异相光催化氧化技术，使得芬顿反应效率得到进一步提高，加药量得到大幅减少，同时使部分催化剂循环利用，加药量得到进一步减少，解决了芬顿投药量大，污泥量的问题；但是，芬顿氧化工艺存在的原有问题如加药种类多，加药量需要根据进水水质做出复杂计算调整，智能化程度低，对运营人员的运营水平要求较高的问题并没有得到解决。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种高效智能循环式异相光催化氧化反应装置，通过连锁控制实现加药系统加药量随水质的变化而自动调整，减少人工计算、操作对系统运行的干扰，提升整个系统的智能化操作，满足了渗滤液处理系统对循环式异相光催化氧化反应装置的智能化操作需求。
为实现上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种高效智能循环式异相光催化氧化反应装置，包括：循环式异相光催化氧化反应池体及与其连接并由PLC自动控制系统控制的氧化剂加药系统、催化剂加药系统、酸加药系统、进水提升泵、反应装置循环泵；
所述循环式异相光催化氧化反应池体内设置有ORP在线仪表，所述ORP在线仪表与所述氧化剂加药系统的氧化剂加药计量流量计相联锁，控制所述循环式异相光催化氧化反应池体中氧化剂的加入，所述PLC自动控制系统根据氧化剂与催化剂的比例控制所述催化剂加药系统的催化剂加药计量流量计，进而控制所述循环式异相光催化氧化反应池体中催化剂的加入；
所述进水提升泵提升待反应的混合液，出水口与所述反应装置循环泵的出水口汇合，再与所述酸加药系统的出水口汇合至同一加药管路上，该加药管路上设有pH在线仪表，所述pH在线仪表由PLC自动控制系统控制，并与所述酸加药系统的酸加药泵相联锁，控制所述循环式异相光催化氧化反应池体中酸的加入。
作为本发明的进一步改进，所述循环式异相光催化氧化反应池体的底部设置有循环液出液管路，所述循环液出液管路连接所述反应装置循环泵，所述反应装置循环泵的出水口处设有循环流量自动调节控制阀。
作为本发明的进一步改进，所述进水提升泵出水口、所述反应装置循环泵出水口与所述酸加药系统汇合后的加药管路上设有管式混合器，将该三支路的液体混合均匀；
在管式混合器的下游加药管路上设置所述pH在线仪表。
作为本发明的进一步改进，所述催化剂加药系统的出水口也汇合至所述进水提升泵出水口、所述反应装置循环泵出水口及所述酸加药系统汇合后的加药管路上，且位于所述pH在线仪表的下游。
作为本发明的进一步改进，所述循环式异相光催化氧化反应池体中液位上部周向分布有多个消泡鸭型嘴；
所述加药管路绕所述循环式异相光催化氧化反应池体一周，与各消泡鸭型嘴连接。
作为本发明的进一步改进，所述氧化剂加药系统包括：氧化剂加药箱，所述氧化剂加药箱连接有氧化剂加药泵，所述氧化剂加药泵出水口连接氧化剂输送管路，所述氧化剂输送管路上设有所述氧化剂加药计量流量计；
所述ORP在线仪表与所述氧化剂加药计量流量计相联锁，所述氧化剂加药计量流量计控制所述氧化剂加药泵，所述氧化剂加药泵控制所述循环式异相光催化氧化反应池体中氧化剂的加入。
作为本发明的进一步改进，所述催化剂加药系统包括：催化剂加药箱，所述催化剂加药箱连接有催化剂加药泵，所述催化剂加药泵出水口连接催化剂输送管路，所述催化剂输送管路汇合至加药管路；
所述催化剂输送管路上设有所述催化剂加药计量流量计，所述PLC自动控制系统根据氧化剂与催化剂的比例控制所述催化剂加药计量流量计，所述催化剂加药计量流量计控制所述催化剂加药泵，所述催化剂加药泵控制所述循环式异相光催化氧化反应池体中催化剂的加入。
作为本发明的进一步改进，所述酸加药系统包括：酸加药箱，所述酸加药箱内设有酸加药箱液位计，所述酸加药箱连接有酸加药泵。
作为本发明的进一步改进，所述循环式异相光催化氧化反应池体内底部设有穿孔曝气系统，所述穿孔曝气系统连接外部曝气风机，所述曝气风机由所述PLC自动控制系统控制。
作为本发明的进一步改进，所述循环式异相光催化氧化反应池体内底部还设有紫外灯光催化装置，所述紫外灯光催化装置包括紫外灯系统、紫外灯清洗系统、紫外灯光控制系统。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明的高效智能循环式异相光催化氧化反应装置，在原有芬顿技术基础上利用循环式异相光催化氧化技术，使得芬顿反应效率得到进一步提高，加药量得到大幅减少，同时使部分催化剂循环利用，加药量得到进一步减少，解决了芬顿投药量大，污泥量的问题；同时，通过智能化控制系统，实现了加药量随着进水水质的变化而变化，从而有效保证了反应装置处理出水水质的稳定性。
本发明利用在线仪表、加药系统液位计、流量计、加药泵和PLC系统的连锁控制，实现各加药系统的加药量随进水水质的变化自动调整，免去人为计算加药量的干扰，减少人工操作对系统运行的干扰，提升了整个系统的智能化操作，实现了系统的一键启停，满足了渗滤液处理系统对循环式异相光催化氧化反应装置的智能化操作需求。
本发明的装置建设运行成本低，对运营人员运营水平要求低，并实现装置不因人为因素的干扰而稳定运行。
附图说明
图1为本发明实施例所述的一种高效智能循环式异相光催化氧化反应装置示意图；
图2为本发明实施例所述的氧化剂加药系统、催化剂加药系统、酸加药系统详细示意图。
附图标记说明：
1、进水提升泵；2、手动控制阀门；3、管式混合器；4、pH在线仪表；5、ORP在线仪表；6、消泡鸭型嘴；7、紫外灯光催化装置；8、穿孔曝气系统；9、反应装置循环泵；10、曝气风机；11、氧化剂加药箱；12、氧化剂加药泵；13、氧化剂加药箱液位计；14、催化剂加药箱；15、催化剂加药泵；16、催化剂加药箱液位计；17、酸加药箱；18、酸加药泵；19、酸加药箱液位计；20、循环式异相光催化氧化反应池体；21、出水管；22、氧化剂加药计量流量计；23、催化剂加药计量流量计；24、循环流量自动调节控制阀；25、PLC自动控制系统；26、氧化剂加药系统；27、催化剂加药系统；28、酸加药系统。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：
如图1、2所示，本发明提供的一种高效智能循环式异相光催化氧化反应装置，包括：循环式异相光催化氧化反应池体20及与其连接并由PLC自动控制系统25控制的氧化剂加药系统26、催化剂加药系统27、酸加药系统28、进水提升泵1、反应装置循环泵9；
循环式异相光催化氧化反应池体20内设置有ORP在线仪表5，ORP在线仪表5能够表征循环式异相光催化氧化反应池体20内溶液的反应状态，ORP在线仪表5与氧化剂加药系统26的氧化剂加药计量流量计22相联锁，控制循环式异相光催化氧化反应池体20中氧化剂的加入，PLC自动控制系统25上设置有氧化剂加药计量流量计22和催化剂加药计量流量计23的比例，通过调整比例控制催化剂和氧化剂的加药比例，即：根据氧化剂与催化剂的比例控制催化剂加药系统27的催化剂加药计量流量计23，进而控制循环式异相光催化氧化反应池体20中催化剂的加入；
进水提升泵1提升待反应的混合液，其出水口与反应装置循环泵9的出水口汇合，再与酸加药系统28的出水口汇合至同一加药管路上，该加药管路上设有pH在线仪表4，pH在线仪表4由PLC自动控制系统25控制，并与酸加药系统28的酸加药泵18相联锁，控制循环式异相光催化氧化反应池体20中酸的加入；
循环式异相光催化氧化反应池体20内底部设有穿孔曝气系统8，穿孔曝气系统8连接外部曝气风机10，曝气风机10由PLC自动控制系统25控制，通过穿孔曝气系统8，使循环式异相光催化氧化反应池体20中的溶液充分混合均匀。
循环式异相光催化氧化反应池体20内底部还设有紫外灯光催化装置7，紫外灯光催化装置7包括紫外灯系统、紫外灯清洗系统、紫外灯光控制系统；
循环式异相光催化氧化反应池体20内下部侧面还设置有出水管21，循环式异相光催化氧化反应池体20中的混合液，在酸提供的酸性条件下，在催化剂氧化剂的作用下发生催化氧化反应，反应后经出水管21流经下一个处理单元。
其中，
循环式异相光催化氧化反应池体20的底部设置有循环液出液管路，循环液出液管路连接反应装置循环泵9，反应装置循环泵9的出水口处设有循环流量自动调节控制阀24，循环流量自动调节控制阀24由PLC自动控制系统25控制，根据循环式异相光催化氧化反应池体20内的反应状态调节待反应的混合液的流量。
进水提升泵出水口、反应装置循环泵9出水口与酸加药系统28汇合后的加药管路上设有管式混合器3，将该三支路的液体混合均匀，在管式混合器3的下游加药管路上设置pH在线仪表4，pH在线仪表4与酸加药泵18相联锁，设置pH值控制酸加药泵18启停；具体的，在管式混合器3将三支路液体混合均匀的情况下，下游的pH在线仪表4能够更准确的测得混合液的PH值，进而使PLC自动控制系统25根据pH设定值、当前混合液pH值，控制酸加药泵18启停，即：控制酸的加入。
如图2所示，催化剂加药系统27的出水口也汇合至进水提升泵出水口、反应装置循环泵9出水口及酸加药系统28汇合后的加药管路上，且位于pH在线仪表4的下游；催化剂加药装置无需另设一个加药管道，但也不会影响pH在线仪表4的检测。
循环式异相光催化氧化反应池体20中液位上部周向分布有多个消泡鸭型嘴6；加药管路绕循环式异相光催化氧化反应池体20一周，与各消泡鸭型嘴6连接；回流液体与消泡鸭型嘴6结合，能够消除循环式异相光催化氧化反应装置在反应过程中产生的泡沫，同时也能起到循环搅拌的作用。
如图2所示，氧化剂加药系统26包括：氧化剂加药箱11，氧化剂加药箱11连接有氧化剂加药泵12，氧化剂加药泵12出水口连接氧化剂输送管路，氧化剂输送管路上设有氧化剂加药计量流量计22；ORP在线仪表5与氧化剂加药计量流量计22相联锁，氧化剂加药计量流量计22控制氧化剂加药泵12，氧化剂加药泵12控制循环式异相光催化氧化反应池体20中氧化剂的加入。
如图2所示，催化剂加药系统27包括：催化剂加药箱14，催化剂加药箱14连接有催化剂加药泵15，催化剂加药泵15出水口连接催化剂输送管路，催化剂输送管路汇合至加药管路；催化剂输送管路上设有催化剂加药计量流量计23，PLC自动控制系统25根据氧化剂与催化剂的比例控制催化剂加药计量流量计23，催化剂加药计量流量计23控制催化剂加药泵15，催化剂加药泵15控制循环式异相光催化氧化反应池体20中催化剂的加入。
如图2所示，酸加药系统28包括：酸加药箱17，酸加药箱17内设有酸加药箱液位计19，酸加药箱17连接有酸加药泵18。
氧化剂加药泵12、催化剂加药泵15与进水提升泵1相联锁，随着进水提升泵1的启停，氧化剂加药泵12、催化剂加药泵15实现同步启停；
氧化剂加药箱11、催化剂加药箱14、酸加药箱17侧壁上下端均设有上开口和下开口，上开口和下开口之间设置液位计，即分别设置氧化剂加药箱液位计13、催化剂加药箱液位计16、酸加药箱液位计19，分别用于观测氧化剂加药箱11、催化剂加药箱14、酸加药箱17中液体剩余量；三个液位计下端均通过手动控制阀门2连接地沟。
实施例：
本发明提供了一种高效智能循环式异相光催化氧化反应装置，工艺流程：
步骤1：将进水提升泵1连接上一处理阶段的得到的渗滤液，将整个系统上电启动；
步骤2、由于氧化剂加药泵12、催化剂加药泵15与进水提升泵1相联锁，在进水提升泵1上电启动后，氧化剂加药泵12、催化剂加药泵15同步启动；
步骤3、进水提升泵1的渗滤液到达pH在线仪表4，pH在线仪表4检测pH值并上传PLC自动控制系统25，PLC自动控制系统25比对该pH值与pH设定值，若7>pH值>pH设定值，则控制酸加药泵18启动，开始加酸。
步骤4、初始时，PLC自动控制系统25获取氧化剂加药计量流量计22、催化剂加药计量流量计23的值，根据预设初始比例，调整氧化剂加药泵12和催化剂加药泵15的功率；
步骤5、渗滤液、催化剂、氧化剂和酸均进入循环式异相光催化氧化反应池体20，在穿孔曝气系统8作用下，混合均匀，并在紫外灯光催化装置7的作用下，发生催化氧化反应；
步骤6、反应后的部分液体在循环式异相光催化氧化反应池体20侧面的出水管21流至下一处理单元，池底反应后的污泥（氢氧化铁或氢氧化亚铁的胶体沉淀）由池底设置的出水管21及反应装置循环泵9泵出，与进水提升泵出口汇合，进入循环；
步骤7、反应过程中，根据ORP在线仪表5的数值调整氧化剂加药计量流量计22流量，从而调整氧化剂的加药量；
步骤8、PLC自动控制系统25根据氧化剂加药计量流量计22与催化剂加药计量流量计23的设定比例，实时调整催化剂的加药量。
本发明的优点：
本发明的高效智能循环式异相光催化氧化反应装置，在原有芬顿技术基础上利用循环式异相光催化氧化技术，使得芬顿反应效率得到进一步提高，加药量得到大幅减少，同时使部分催化剂循环利用，加药量得到进一步减少，解决了芬顿投药量大，污泥量的问题；同时，通过智能化控制系统，实现了加药量随着进水水质的变化而变化，从而有效保证了反应装置处理出水水质的稳定性。
本发明利用在线仪表、加药系统液位计、流量计、加药泵和PLC系统的连锁控制，实现各加药系统的加药量随进水水质的变化自动调整，免去人为计算加药量的干扰，减少人工操作对系统运行的干扰，提升了整个系统的智能化操作，实现了系统的一键启停，满足了渗滤液处理系统对循环式异相光催化氧化反应装置的智能化操作需求。
本发明的装置建设运行成本低，对运营人员运营水平要求低，并实现装置不因人为因素的干扰而稳定运行。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高效智能循环式异相光催化氧化反应装置，其特征在于，包括：循环式异相光催化氧化反应池体及与其连接并由PLC自动控制系统控制的氧化剂加药系统、催化剂加药系统、酸加药系统、进水提升泵、反应装置循环泵；
所述循环式异相光催化氧化反应池体内设置有ORP在线仪表，所述ORP在线仪表与所述氧化剂加药系统的氧化剂加药计量流量计相联锁，控制所述循环式异相光催化氧化反应池体中氧化剂的加入，所述PLC自动控制系统根据氧化剂与催化剂的比例控制所述催化剂加药系统的催化剂加药计量流量计，进而控制所述循环式异相光催化氧化反应池体中催化剂的加入；
所述进水提升泵提升待反应的混合液，其出水口与所述反应装置循环泵的出水口汇合，再与所述酸加药系统的出水口汇合至同一加药管路上，该加药管路上设有pH在线仪表，所述pH在线仪表由PLC自动控制系统控制，并与所述酸加药系统的酸加药泵相联锁，控制所述循环式异相光催化氧化反应池体中酸的加入。
2.根据权利要求1所述的高效智能循环式异相光催化氧化反应装置，其特征在于：所述循环式异相光催化氧化反应池体的底部设置有循环液出液管路，所述循环液出液管路连接所述反应装置循环泵，所述反应装置循环泵的出水口处设有循环流量自动调节控制阀。
3.根据权利要求1所述的高效智能循环式异相光催化氧化反应装置，其特征在于：所述进水提升泵出水口、所述反应装置循环泵出水口与所述酸加药系统汇合后的加药管路上设有管式混合器，将所述进水提升泵出水口、所述反应装置循环泵出水口与所述酸加药系统汇合后的液体混合均匀；
在管式混合器的下游加药管路上设置所述pH在线仪表。
4.根据权利要求1所述的高效智能循环式异相光催化氧化反应装置，其特征在于：所述催化剂加药系统的出水口也汇合至所述进水提升泵出水口、所述反应装置循环泵出水口及所述酸加药系统汇合后的加药管路上，且位于所述pH在线仪表的下游。
5.根据权利要求1所述的高效智能循环式异相光催化氧化反应装置，其特征在于：所述循环式异相光催化氧化反应池体中液位上部周向分布有多个消泡鸭型嘴；
所述加药管路绕所述循环式异相光催化氧化反应池体一周，与各消泡鸭型嘴连接。
6.根据权利要求1所述的高效智能循环式异相光催化氧化反应装置，其特征在于，所述氧化剂加药系统包括：氧化剂加药箱，所述氧化剂加药箱连接有氧化剂加药泵，所述氧化剂加药泵出水口连接氧化剂输送管路，所述氧化剂输送管路上设有所述氧化剂加药计量流量计；
所述ORP在线仪表与所述氧化剂加药计量流量计相联锁，所述氧化剂加药计量流量计控制所述氧化剂加药泵，所述氧化剂加药泵控制所述循环式异相光催化氧化反应池体中氧化剂的加入。
7.根据权利要求1所述的高效智能循环式异相光催化氧化反应装置，其特征在于，所述催化剂加药系统包括：催化剂加药箱，所述催化剂加药箱连接有催化剂加药泵，所述催化剂加药泵出水口连接催化剂输送管路，所述催化剂输送管路汇合至加药管路；
所述催化剂输送管路上设有所述催化剂加药计量流量计，所述PLC自动控制系统根据氧化剂与催化剂的比例控制所述催化剂加药计量流量计，所述催化剂加药计量流量计控制所述催化剂加药泵，所述催化剂加药泵控制所述循环式异相光催化氧化反应池体中催化剂的加入。
8.根据权利要求1所述的高效智能循环式异相光催化氧化反应装置，其特征在于，所述酸加药系统包括：酸加药箱，所述酸加药箱内设有酸加药箱液位计，所述酸加药箱连接有酸加药泵。
9.根据权利要求1所述的高效智能循环式异相光催化氧化反应装置，其特征在于：所述循环式异相光催化氧化反应池体内底部设有穿孔曝气系统，所述穿孔曝气系统连接外部曝气风机，所述曝气风机由所述PLC自动控制系统控制。
10.根据权利要求1所述的高效智能循环式异相光催化氧化反应装置，其特征在于：所述循环式异相光催化氧化反应池体内底部还设有紫外灯光催化装置，所述紫外灯光催化装置包括紫外灯系统、紫外灯清洗系统、紫外灯光控制系统。
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Citations (4)
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| US20080035583A1 (en) * | 2003-08-22 | 2008-02-14 | Lopez Martinez Josem | Methods, Devices and Reagents for Wastewater Treatment |
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2023
- 2023-10-20 CN CN202311364800.7A patent/CN117383684A/zh active Pending
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