CN109231295A - 用于电化学重金属污水处理***的自动控制方法 - Google Patents

用于电化学重金属污水处理***的自动控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种用于电化学重金属污水处理***的自动控制方法，包括：获取第一处理池对应重金属含量降低到达标量的时间t1；获取第二处理池对应重金属含量降低到达标量的时间t2；获取第三处理池对应重金属含量降低到达标量的时间t3；建立时间拟合函数T(t,m)，时间拟合函数T(t,m)给出m含量的污水处理时间与一个单位的含重金属污水中重金属被附加剂反应完全的时间的映射关系，测量一个周期中等待处理的污水的含量m,将t1、t2、t3分别与m代入到时间拟合函数T(t,m)，计算对应m含量的污水处理时间T1、T2、T3；然后通过控制器编程设置第一电磁阀的开启时间为：T0+T1+合理周转时间；设置第二电磁阀的开启时间T0+T1+T2+合理周转时间；设置第三电磁阀的开启时间T0+T1+T2+T3+合理周转时间。

Description

用于电化学重金属污水处理***的自动控制方法
技术领域
本发明涉及电化学重金属污水处理领域，尤其是一种用于电化学重金属污水处理***的自动控制方法。
背景技术
电化学是研究两类导体形成的带电界面现象及其上所发生的变化的科学。电和化学反应相互作用可通过电池来完成，也可利用高压静电放电来实现；电化学往往专门指“电池的科学”。电化学中产生很多重金属污染，比如常见的汞、铅和铬离子污染，传统的电化学重金属污水处理耗费时间人工不方便实时管理，所以需要自动化控制技术的应用来进行***的管理，然而，自动化控制中，时间周期的把握是关键，不仅仅会影响污水处理的效率，甚至会影响污水处理的质量。
发明内容
为了克服现有的技术存在的不足，本发明提供一种用于电化学重金属污水处理***的自动控制方法，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是包括以下步骤：
步骤a、向第一处理池中通入一单位的含电化学重金属污水，并且将第一添加斗内的附加剂添加到第一处理池，获取对应重金属含量降低到达标量的时间t1；
步骤b、开启第一电磁阀向第二处理池中通入上述的一单位的含电化学重金属污水，并且将第二添加斗内的附加剂添加到第二处理池，获取对应重金属含量降低到达标量的时间t2；
步骤c、开启第二电磁阀向第三处理池中通入上述的一单位的含电化学重金属污水，并且将第三添加斗内的附加剂添加到第三处理池，获取对应重金属含量降低到达标量的时间t3； 步骤d、建立时间拟合函数T(t,m),其中t为一个单位的含重金属污水中重金属被附加剂反应完全的时间，m为污水的单位含量，时间拟合函数T(t,m)给出m含量的污水处理时间与一个单位的含重金属污水中重金属被附加剂反应完全的时间的映射关系；
步骤e、测量一个周期中等待处理的污水的含量m, 将t1、t2、t3分别与m代入到时间拟合函数T(t,m)，计算对应m含量的污水处理时间T1、T2、T3；
步骤f、预设一个污水处理的开启时间点T0，然后通过控制器编程设置第一电磁阀的开启时间为：T0+T1+合理周转时间；通过控制器编程设置第二电磁阀的开启时间为：T0+T1+T2+合理周转时间；通过控制器编程设置第三电磁阀的开启时间为：T0+T1+T2+T3+合理周转时间, 然后启动控制器的自动控制；
步骤g、m含量的污水由污水通入口通入第一处理池，之后将第一添加斗内的附加剂添加到第一处理池，完成重金属的去除反应，待第一电磁阀开启后污水通入第二处理池，之后将第二添加斗内的附加剂添加到第二处理池，完成重金属的去除反应，待第二电磁阀开启后污水通入第三处理池，之后将第三添加斗内的附加剂添加到第三处理池，完成重金属的去除反应，待第三电磁阀开启后污水通入留置池。
进一步，步骤g、m含量的污水由通入第一处理池，之后将第一添加斗内的附加剂添加到第一处理池，完成重金属的去除反应，待第一电磁阀开启后污水通入第二处理池，之后将第二添加斗内的附加剂添加到第二处理池，完成重金属的去除反应，待第二电磁阀开启后污水通入第三处理池，之后将第三添加斗内的附加剂添加到第三处理池，完成重金属的去除反应，待第三电磁阀开启后污水通入留置池。
进一步，步骤f其中的，合理周转时间是指的污水在前后两个处理池之间流动需要的时间。
进一步，步骤d其中的，时间拟合函数可以提前建立，时间拟合函数可以根据单位量与多量的含重金属污水的处理时间数据并且利用深度学习算法进行拟合。
进一步，步骤g其中的，待第一电磁阀开启后污水通入第二处理池之前先通过第一尾处理装置进行处理。
进一步，步骤g其中的，待第二电磁阀开启后污水通入第三处理池之前先通过第二尾处理装置进行处理。
进一步，步骤g其中的，待第三电磁阀开启后污水通入留置池之前先通过第三尾处理装置进行处理 。
进一步，步骤a/b/c/g，其中的附加剂用于反应重金属并且将重金属去除；其中的第一尾处理装置和第二尾处理装置、第三尾处理装置均用于回收重金属反应后的物质或进行气体无害处理。
本发明的有益效果是，可以实现通过一单位重金属污水含量的处理时间计算多量重金属污水的处理时间，进而可以计算与预先规划污水处理的自动化周期；在时间的计算或预估上，本发明采取高效率的时间拟合函数，不仅提高速度还可以提高准确性；另外，通过自动化控制在污水的重金属处理上采取分类分开的方式进行，提高了污水处理的效率和准确性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是电化学重金属污水处理***一实施例的示意图。
具体实施方式
具体实施中，如图1所示，电化学重金属污水处理***包括第一处理池3、第二处理池7和第三处理池11，第一处理池3通过管道连通第二处理池7且管道上安装第一尾处理装置4和第一电磁阀5，第二处理池7通过管道连通第三处理池11且管道上安装第二尾处理装置8和第二电磁阀9，第三处理池11通过管道连通留置池14且管道上安装第三尾处理装置12和第三电磁阀13；第一处理池3上部连通设置并第一添加斗2，第二处理池7上部连通设置并第二添加斗6，第三处理池11上部连通设置并第三添加斗10，第一电磁阀5、第二电磁阀9和第三电磁阀13均与控制器15电性相连，第一处理池3连通污水通入口1。控制器15具体是可编程逻辑控制器。
本发明的方法包括的步骤：
步骤a、向第一处理池3中通入一单位的含电化学重金属污水，并且将第一添加斗2内的附加剂添加到第一处理池3，获取对应重金属含量降低到达标量的时间t1；
步骤b、开启第一电磁阀5向第二处理池7中通入上述的一单位的含电化学重金属污水，并且将第二添加斗6内的附加剂添加到第二处理池7，获取对应重金属含量降低到达标量的时间t2；
步骤c、开启第二电磁阀9向第三处理池11中通入上述的一单位的含电化学重金属污水，并且将第三添加斗10内的附加剂添加到第三处理池11，获取对应重金属含量降低到达标量的时间t3；
步骤d、建立时间拟合函数T(t,m)，其中t为一个单位的含重金属污水中重金属被附加剂反应完全的时间，m为污水的单位含量，时间拟合函数T(t,m)给出m含量的污水处理时间与一个单位的含重金属污水中重金属被附加剂反应完全的时间的映射关系；
步骤e、测量一个周期中等待处理的污水的含量m，将t1、t2、t3分别与m代入到时间拟合函数T(t,m)，计算对应m含量的污水处理时间T1、T2、T3；
步骤f、预设一个污水处理的开启时间点T0,然后通过控制器15编程设置第一电磁阀5的开启时间为：T0+T1+合理周转时间；通过控制器15编程设置第二电磁阀9的开启时间为：T0+T1+T2+合理周转时间；通过控制器15编程设置第三电磁阀13的开启时间为：T0+T1+T2+T3+合理周转时，间然后启动控制器15的自动控制；
步骤g、m含量的污水由污水通入口1通入第一处理池3，之后将第一添加斗2内的附加剂添加到第一处理池3，完成重金属的去除反应，待第一电磁阀5开启后污水通入第二处理池7，之后将第二添加斗6内的附加剂添加到第二处理池7，完成重金属的去除反应，待第二电磁阀9开启后污水通入第三处理池11，之后将第三添加斗10内的附加剂添加到第三处理池11，完成重金属的去除反应，待第三电磁阀13开启后污水通入留置池14。
步骤f其中的，合理周转时间是指的污水在前后两个处理池之间流动需要的时间。
步骤d其中的，时间拟合函数可以提前建立，时间拟合函数可以根据单位量与多量的含重金属污水的处理时间数据并且利用深度学习算法进行拟合。
步骤g其中的，待第一电磁阀5开启后污水通入第二处理池7之前先通过第一尾处理装置4进行处理。
步骤g其中的，待第二电磁阀9开启后污水通入第三处理池11之前先通过第二尾处理装置8进行处理。
步骤g其中的，待第三电磁阀13开启后污水通入留置池14之前先通过第三尾处理装置12进行处理。
步骤a/b/c/g，其中的附加剂用于反应重金属并且将重金属去除；其中的第一尾处理装置4和第二尾处理装置8、第三尾处理装置12均用于回收重金属反应后的物质或进行气体无害处理。
时间拟合函数可以根据单位量与多量的含重金属污水的处理时间数据并且利用深度学习算法进行拟合
譬如，给出数据模型如下：
处理重金属种类 一单位量重金属污水处理时间,单位s 多单位量重金属污水处理时间,单位s
铅 x1 X1
铅 x2 X2
铅 x3 X3
铅 x4 X4
铅 x5 X5
铅 x6 X6
铅 x7 X7
铅 x8 X8
铅 x9 X9
铅 x10 X10
汞 y1 Y1
汞 y2 Y2
汞 y3 Y3
汞 y4 Y4
汞 y5 Y5
汞 y6 Y6
汞 y7 Y7
汞 y8 Y8
汞 y9 Y9
汞 y10 Y10
其中，x1- x10为不同浓度重金属铅，在一单位污水中被附加剂反应完全的时间，x1-x10为不同浓度重金属铅，在多量（多单位）污水中被附加剂反应完全的时间，不同浓度m含量的污水处理时间与一个单位的含重金属污水中重金属被附加剂反应完全的时间的映射关系显然不是一种简单的线性关系，针对每种重金属及其浓度可以对应通过函数拟合的方式求解时间拟合函数T(t,m)，它给出m含量的污水处理时间与一个单位的含重金属污水中重金属被附加剂反应完全的时间的映射关系。然后，收集足够数据，利用深度学习算法中的自适应处理算法进行迭代训练不断优化时间拟合函数。
在具体实施中，第一处理池3、第二处理池7和第三处理池11中需要进行处理的重金属或重金属相关物质分别为：汞、铅和铬离子；相应的第一添加斗2、第二添加斗6和第三添加斗10中放置的用于与重金属或重金属相关物质反应的附加剂。第一添加斗2制备附加剂为：将十二烷基硫酸钠及三氯甲烷，分别加入到四氯化碳中，并中速搅拌，之后添加草酰乙酸，高速搅拌制得液态的附加剂，该附加剂可以与汞进行反应形成油相并将其分离。第二添加斗6制备附加剂为：以醋酸、苹果酸、柠檬酸、延胡索酸和二乙二丙醇的混合物制备有机溶剂，将上述的有机溶剂和聚合氯化铝/聚丙烯酰胺絮凝剂作为附加剂，该附加剂与含铅废水反应后绝氧处理并曝气处理可以分离重金属铅。第三添加斗10制备附加剂为：固定化小球藻和酸碱度调节剂，通过酸碱度调节剂将污水调节后可以通过固定化小球藻高效吸附铬离子。
上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举， 所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。

Claims (8)

1.一种用于电化学重金属污水处理***的自动控制方法，其特征是包括步骤：
步骤a、向第一处理池中通入一单位的含电化学重金属污水，并且将第一添加斗内的附加剂添加到第一处理池，获取对应重金属含量降低到达标量的时间t1；
步骤b、开启第一电磁阀向第二处理池中通入上述的一单位的含电化学重金属污水，并且将第二添加斗内的附加剂添加到第二处理池，获取对应重金属含量降低到达标量的时间t2；
步骤c、开启第二电磁阀向第三处理池中通入上述的一单位的含电化学重金属污水，并且将第三添加斗内的附加剂添加到第三处理池，获取对应重金属含量降低到达标量的时间t3；
步骤d、建立时间拟合函数T(t,m),其中的t为一个单位的含重金属污水中重金属被附加剂反应完全的时间，m为污水的单位含量，时间拟合函数T(t,m)给出m含量的污水处理时间与一个单位的含重金属污水中重金属被附加剂反应完全的时间的映射关系；
步骤e、测量一个周期中等待处理的污水的含量m，将t1、t2、t3分别与m代入到时间拟合函数T(t,m)，计算对应m含量的污水处理时间T1、T2、T3；
步骤f、预设一个污水处理的开启时间点T0,然后通过控制器编程设置第一电磁阀的开启时间为：T0+T1+合理周转时间；通过控制器编程设置第二电磁阀的开启时间为：T0+T1+T2+合理周转时间；通过控制器编程设置第三电磁阀的开启时间为：T0+T1+T2+T3+合理周转时间,然后启动控制器的自动控制；
步骤g、m含量的污水由污水通入口通入第一处理池，之后将第一添加斗内的附加剂添加到第一处理池，完成重金属的去除反应，待第一电磁阀开启后污水通入第二处理池，之后将第二添加斗内的附加剂添加到第二处理池，完成重金属的去除反应，待第二电磁阀开启后污水通入第三处理池，之后将第三添加斗内的附加剂添加到第三处理池，完成重金属的去除反应，待第三电磁阀开启后污水通入留置池。
2.根据权利要求1所述的一种用于电化学重金属污水处理***的自动控制方法，其特征是：步骤g、m含量的污水由通入第一处理池，之后将第一添加斗内的附加剂添加到第一处理池，完成重金属的去除反应，待第一电磁阀开启后污水通入第二处理池，之后将第二添加斗内的附加剂添加到第二处理池，完成重金属的去除反应，待第二电磁阀开启后污水通入第三处理池，之后将第三添加斗内的附加剂添加到第三处理池，完成重金属的去除反应，待第三电磁阀开启后污水通入留置池 。
3.根据权利要求1所述的一种用于电化学重金属污水处理***的自动控制方法，其特征是：步骤f其中的，合理周转时间是指的污水在前后两个处理池之间流动需要的时间。
4.根据权利要求1所述的一种用于电化学重金属污水处理***的自动控制方法，其特征是：步骤d其中的，时间拟合函数可以提前建立，时间拟合函数可以根据单位量与多量的含重金属污水的处理时间数据并且利用深度学习算法进行拟合。
5.根据权利要求1所述的一种用于电化学重金属污水处理***的自动控制方法，其特征是：步骤g其中的，待第一电磁阀开启后污水通入第二处理池之前先通过第一尾处理装置进行处理。
6.根据权利要求1所述的一种用于电化学重金属污水处理***的自动控制方法，其特征是：步骤g其中的，待第二电磁阀开启后污水通入第三处理池之前先通过第二尾处理装置进行处理。
7.根据权利要求1所述的一种用于电化学重金属污水处理***的自动控制方法，其特征是：步骤g其中的，待第三电磁阀开启后污水通入留置池之前先通过第三尾处理装置进行处理。
8.根据权利要求1所述的一种用于电化学重金属污水处理***的自动控制方法，其特征是：步骤a/b/c/g，其中的附加剂用于反应重金属并且将重金属去除；其中的第一尾处理装置和第二尾处理装置、第三尾处理装置均用于回收重金属反应后的物质或进行气体无害处理。
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