[发明专利]一种基于芬顿试剂的非连续式投加比例调控系统

权利要求书

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。