[发明专利]一种基于臭氧间接氧化的臭氧投加自控系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于臭氧间接氧化的臭氧投加自控系统及方法，其控制系统包括依次连接的反应器、臭氧浓度变送器、PLC控制器、逆变电源、臭氧发生器和混合器，以及两端分别与PLC控制器和臭氧发生器连接的流量调节阀，逆变电源包括电性连接的供电系统和变频器。通过这套控制系统，以臭氧浓度为控制变量，以臭氧浓度的变化规律为控制依据，以此调整逆变电源的输出功率进而调控臭氧的产率，将臭氧的投加控制在最佳工况区内，既可以实现系统的自控功能，也可以达到节能降耗的目的。

技术领域

本发明涉及水质净化技术领域，具体涉及到一种基于臭氧间接氧化的臭氧投加自控系统及方法。

背景技术

伴随着城市化和工业化进程，全球饮用水水源水质逐年下降已经是一个不争的事实。在国内很多居民不得不饮用纯净水。由此可见，提高城市和工业污水厂的排放标准和革新饮用水净化技术已迫在眉睫。在工程技术领域，高级氧化技术应运而生，以此来分解那些持久性有机污染物(PersistentOrganic Pollutants，POPs)，以实现水资源可持续利用，保障水生态系统良性循环。

臭氧间接氧化(标准氧化还原电位2.8v)和臭氧的直接氧化(臭氧氧化和臭氧消毒等，标准氧化还原电位2.07v)有非常大的不同。臭氧的间接氧化就是向水中溶入臭氧，在催化剂的作用下通过链式反应产生羟基自由基。因为羟基自由基的氧化能力仅次于单质氟，因此可利用羟基自由基来分解水中持久性有机物。在臭氧的间接氧化中臭氧只是一种原料不直接参与氧化过程。

因为羟基自由基的氧化能力远远高于臭氧本身的氧化能力，不但可以应用于难降解废水的处理，也可以应用于自来水净化领域。以此斩断持久性污染物在水生态系统中的循环与积累。随着人们对水环境质量的重视，近年来臭氧间接氧化技术的应用逐渐广泛。

对多种水的臭氧间接氧化处理过程的研究表明，因为臭氧的间接氧化过程中涉及到一系列复杂的链式反应，所以反应器中的臭氧浓度与臭氧投加量之间不是一个简单的线性关系，如图2所示。从中我们可以看出，在臭氧浓度上升区反应器中的臭氧浓度随着臭氧投加量的增加而提高。而在臭氧浓度平台区臭氧浓度提高趋势变缓。在臭氧浓度上升区和臭氧平台区之间存在一个临界区，当臭氧投加量位于临界区时，净化效率接近最大值。这就意味着临界区后臭氧投加量将不是臭氧间接氧化过程的主要限制性因素(包括水力停留时间、催化剂类型等等)。因此以臭氧浓度为控制变量，以临界区(最佳工况区)臭氧浓度为控制依据即可实现臭氧间接氧化水质净化过程的臭氧投加自动控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于臭氧间接氧化的臭氧投加自控系统及方法，可以在水质和水量发生变化时，自动调节臭氧投入量，来响应水质和水量的变化。

为达上述目的，本发明提供了一种基于臭氧间接氧化的臭氧投加自控系统，包括依次连接的反应器、臭氧浓度变送器、PLC控制器、逆变电源、臭氧发生器和混合器，以及两端分别与PLC控制器和臭氧发生器连接的流量调节阀，逆变电源包括电性连接的供电系统和变频器。

采用上述方案的有益效果是：在反应器末端安装有臭氧浓度变送器，可以将测定的臭氧的浓度值以数字信号输送给PLC控制器，PLC控制器再来调整逆变电源的频率和脉宽进而调整电源的输出功率，从而控制臭氧发生器中的臭氧产率，再将臭氧发生器中产生的臭氧输送到混合器中，与水混合后进入反应器中发生反应。其中，流量调节阀与PLC控制器电性连接，通过PLC控制器可以调节富氧气体的流量，以稳定臭氧发生器产气的臭氧浓度。其中，PLC控制器的型号可以是欧姆龙CP1H-X40DT-D型PLC控制器。

优选地，混合器设置有进水口；流量调节阀连接有进气口。

采用上述方案的有益效果是：进水口投入需要净化的水，在混合器中先与来自于臭氧发生器中的臭氧混合，混合均匀后再进入反应器中发生反应，可以提高反应效率；通过流量调节阀连接进气口，将富氧气体可控制的输送到臭氧发生器中，避免富氧气体流量过大而造成浪费，也防止流量过小而不能满足净化过程的需要。