CN117566976B - 芬顿工艺精准加药控制***及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种芬顿工艺精准加药控制***及其方法，属于水质处理装置技术领域，包括水量控制模块和加药控制模块，所述水量控制模块与加药控制模块联动控制，所述水量控制模块包括依次相连接的进水泵房、调节池、A段曝气池、初沉池、生化池、二沉池和芬顿反应池，加药控制模块连接有小流量精准校准装置，所述小流量精准校准装置在药剂进入芬顿反应池之前对药剂进行精准校核，控制***通过测定控制变量和数据算法，确定调整参数并反馈至加药控制模块调整芬顿药剂药耗。实现芬顿氧化工艺的自适应调节运行，减少运行人员频繁根据过程参数调整药剂的工作，并且可以根据水质情况及时调整药剂投加量及配比，保障水质稳定达标的同时，降低药剂成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种芬顿工艺精准加药控制***及其方法，属于水质处理装置技术领域。
背景技术
现有市场精确加药以单药剂投加控制为主，如碳源投加***、化学除磷剂投加***，本研究中芬顿工艺单元药剂种类多样，将多种药剂投加联动控制***应用到实际工程中，实现芬顿加药智能控制。
目前芬顿工艺单元相关过程参数仪表以无法实现自动调节，需跟据水质、水量情况手动调整药剂投加量及配比，无法实现药剂投加量的精准控制，加药成本无法达到精细化控制，存在药剂欠加或过量投加情况，导致出水稳定性差，人工操作强度较大。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种芬顿工艺精准加药控制***及其方法，解决了现有技术中出现的问题。
本发明所述的芬顿工艺精准加药控制***，包括水量控制模块和加药控制模块，所述水量控制模块与加药控制模块联动控制，所述水量控制模块包括依次相连接的进水泵房、调节池、A段曝气池、初沉池、生化池、二沉池和芬顿反应池，所述进水泵房和调节池之间连接有总进水流量计，所述初沉池和生化池之间连接有生化池进水流量计，所述二沉池和芬顿反应池之间连接有芬顿进水流量计，所述加药控制模块连接于生化池和芬顿反应池之间，加药控制模块连接有小流量精准校准装置，所述小流量精准校准装置在药剂进入芬顿反应池之前对药剂进行精准校核，控制***通过测定控制变量和数据算法，确定调整参数并反馈至加药控制模块调整芬顿药剂药耗。
进一步的，水量控制模块中连接有提升泵，所述提升泵恒流量控制。
进一步的，加药控制模块包括酸碱控制模块、双氧水控制模块、硫酸亚铁控制模块和葡萄糖控制模块。
进一步的，小流量精准校准装置包括校准装置本体，所述校准装置本体内设有浮球，所述校准装置本体的入口连接有第一气动阀，所述校准装置本体的外部连接有第二气动阀和第三气动阀，所述第二气动阀和第三气动阀连接芬顿反应池。
进一步的，芬顿反应池包括调酸区和调碱区，所述调酸区和反应区分别配置一台PH检测计。
进一步的，加药控制模块包括反应前控制阶段和反应后控制阶段，所述反应前控制阶段包括调酸区、调碱区的pH调控，采用反馈机制调整酸、碱投加量；所述反应后控制阶段包括以芬顿反应区药剂投加量控制目标，采用前馈和后馈综合控制，根据二沉池不同出水COD，调整双氧水、硫酸亚铁加药量，根据出水COD对加药量进行修正。
本发明所述的芬顿工艺精准加药控制方法，包括以下步骤：
S1：对提升泵进行恒流量PID控制；
S2：对调节池进行恒液位PID控制；
S3：药剂投加精准联动控制，包括以下子步骤：
S31：酸、碱精准控制：
调酸程序采用恒流量控制、调减程序采用PH自动调节控制；
S32：双氧水、硫酸亚铁配比控制程序：
根据进水量实现双氧水、硫酸亚铁单耗联动控制。
S33：葡萄糖精准控制：
根据硝态氮仪表进行全自动精准投加控制。
S34：流量精准校准设备研制：
因部分药剂投加量较小，通过小流量精准校准装置进行校核。
进一步的，步骤S34中小流量精准校准装置进行校核包括以下步骤：
S81：正常运行模式：
第二气动阀打开，第一气动阀、第三气动阀关闭，药剂直接加入芬顿反应池；
S82：流量校准模式：
需要流量校准时，首先第二气动阀关闭、打开第一气动阀，药剂进入流量精准校准装置，流量精准校准装置内液位不断上涨，当装置内水位达到浮球位置时，关闭第一气动阀，打开第三气动阀，流量校准装置内的药剂进入芬顿反应池；
S83：校准流量计算：
根据流量校准模式时第一气动阀从打开到关闭的时间差与流量精准校准装置到达浮球的溶剂计算出流量值。
进一步的，还包括加药模型选择步骤，具体包括以下：采用PID反馈控制***调整酸、碱投加量；以芬顿反应池药剂投加量控制目标，采用前馈+后馈综合控制，目标双氧水单耗根据芬顿出水COD、芬顿进水COD进行计算，用芬顿出水COD值，利用查表法生成原始目标单耗，利用进水COD和出水COD差值，计算补偿因子，对原始目标单耗进行修正。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明所述的芬顿工艺精准加药控制***及其方法，实现芬顿氧化工艺的自适应调节运行，减少运行人员频繁根据过程参数调整药剂的工作，并且可以根据水质情况及时调整药剂投加量及配比，保障水质稳定达标的同时，降低药剂成本。
通过测定控制变量，数据算法，确定调整参数，反馈至控制***调整芬顿药剂药耗，预计芬顿药剂用量节省15%左右。
目前芬顿单元药剂去除单位COD27.5%双氧水投加量在6.5mg左右，通过对张店厂二沉池出水开展芬顿实验，在反应条件控制较精细情况下，去除单位COD27.5%双氧水投加量在4.5~4.8mg左右，计划通过实施该***，去除单位COD27.5%双氧水投加量控制在5mg/L左右，预期双氧水投加量可降低70mg/L，硫酸亚铁按照比例投加，投加量可降低90mg/L，成本降低约0.15元/t；同时通过pH反馈调整碱液药剂投加，出水pH控制由现在控制的8.5左右降至7.5左右，调用药剂成本降低约0.10元/t；合计成本降低约0.25元/t，预计年节省药剂费约40万元；通过降低芬顿药剂投加量减少污泥处置量约165吨/年，预计年节省污泥处置费约5万元。芬顿单元铁盐投加量降低约90mg/L，铁盐投加量导致的泥量减少（含水率60%污泥）约90*20.14%*107/54/0.4*5000=0.45吨，年污泥量减少约165吨。解决了现有技术中存在的问题。
附图说明
图1为本发明芬顿工艺精准加药控制***中水量控制***的连接图；
图2为本发明芬顿工艺精准加药控制***中加药控制***的连接图；
图3为本发明芬顿工艺精准加药控制***中小流量精准校准设备的原理图；
图4为本发明芬顿工艺精准加药控制***中小流量精准校准设备的流程原理框图；
图中：1、水量控制模块；2、进水泵房；3、总进水流量计；4、调节池；5、A段曝气池；6、初沉池；7、AO进水流量计；8、生化池；9、二沉池；10、芬顿进水流量计；11、芬顿反应池；12、加药控制模块；13、第一加药计量泵；14、第二加药计量泵；15、加药泵主控柜；16、PH检测计；17、出水COD；18、浮球；19、第一气动阀；20、第二气动阀；21、第三气动阀；22、进水提升泵；23、AO进水提升泵。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明：
实施例1：
如图1-图4所示，本发明所述的芬顿工艺精准加药控制***，包括水量控制模块1和加药控制模块12，所述水量控制模块1与加药控制模块12联动控制，所述水量控制模块1包括依次相连接的进水泵房2、调节池4、A段曝气池5、初沉池6、生化池8、二沉池9和芬顿反应池11，所述进水泵房2和调节池4之间连接有总进水流量计3，所述初沉池6和生化池8之间连接有生化池进水流量计7，所述二沉池9和芬顿反应池11之间连接有芬顿进水流量计10，所述加药控制模块12连接于生化池8和芬顿反应池11之间，加药控制模块12连接有小流量精准校准装置，所述小流量精准校准装置在药剂进入芬顿反应池11之前对药剂进行精准校核，控制***通过测定控制变量和数据算法，确定调整参数并反馈至加药控制模块12调整芬顿药剂药耗。
精确加药***通过水量控制、酸碱控制、芬顿试剂控制以及结合进出水COD和ORP仪表，实现芬顿处理单元智能控制，该***可实现依据进水水量、水质自动调节芬顿药剂的药剂投加量，在确保出水稳定达标的前提下，减少相关药剂的过渡投加并减少运行人员对芬顿处理单元的工作量。
控制策略根据总进水流量和调节池液位实现芬顿进水的恒流量控制，在水量稳定的前提条件下，通过设定调酸pH计目标值（5.3~5.5），利用酸加药泵恒流量运行，避免调酸pH大幅波动。满足芬顿调酸pH后，依据芬顿进出水COD变化差值和芬顿反应池ORP仪表，***综合做出判断，并自动调节芬顿试剂（双氧水、硫酸亚铁）药剂投加量。具体策略详见下表：
加药控制模块12包括酸碱控制模块、双氧水控制模块、硫酸亚铁控制模块和葡萄糖控制模块。
具体的，控制***中计算模型如下：
（1）双氧水计算模型：
双氧水投加量（q1）＝芬顿进水水量（Q）*双氧水单耗（x）；
芬顿进水水量（Q）量：通过进水泵房恒流量及调节池恒液位实现PID恒量控制。
双氧水单耗（x）：通过上表，按照查表法***实时计算。
（2）硫酸亚铁计算模型：
硫酸亚铁投加量（q2）＝双氧水投加量（q1）*双氧水与硫酸亚铁药剂体积比（n）；
双氧水投加量（q1）：芬顿进水水量（Q）*双氧水单耗（x）；
双氧水与硫酸亚铁药剂体积比（n）：按照查表法***实时计算。
水量控制模块1中连接有进水提升泵22和AO进水提升泵23，所述进水提升泵22恒流量控制，AO进水提升泵23恒液位控制。
如图1所示，进水提升泵22，恒流量控制，AO进水提升泵23，恒液位控制，总进水流量计3，参与进水提升泵22恒流量控制反馈，AO进水流量计7，用于监测AO进水水量，不参与控制；芬顿进水流量计10，用于监测芬顿进水水量，用于计算双氧水投加量，通过进水提升泵22和AO进水提升泵23相结合的控制策略，实现芬顿进水流量计10流量恒定。
小流量精准校准装置包括校准装置本体，所述校准装置本体内设有浮球18，所述校准装置本体的入口连接有第一气动阀19，所述校准装置本体的外部连接有第二气动阀20和第三气动阀21，所述第二气动阀20和第三气动阀21连接芬顿反应池11。
芬顿反应池11包括调酸区和调碱区，所述调酸区和反应区分别配置一台PH检测计16。
加药控制模块12包括反应前控制阶段和反应后控制阶段，所述反应前控制阶段包括调酸区、调碱区的pH调控，采用反馈机制调整酸、碱投加量；所述反应后控制阶段包括以芬顿反应区药剂投加量控制目标，采用前馈和后馈综合控制，根据二沉池9不同出水COD，调整双氧水、硫酸亚铁加药量，根据出水COD17对加药量进行修正。
本实施例的具体应用为：同水质对应不同药剂投加量，水质变化时需及时调整药剂投加确保达标。解决方案：基于芬顿工艺反应机理，建立初步加药模型；开展大量芬顿烧杯实验，优化模型参数；进行生产性试验确定最终参数及控制条件。
加药模型选择。
芬顿反应前控制，主要为调酸区、调碱区pH调控，采用PID反馈控制***调整酸、碱投加量；
芬顿反应区药剂投加量控制目标，采用“前馈+反馈”综合控制，目标双氧水单耗根据芬顿出水COD、芬顿进水COD进行计算。用芬顿出水COD值，利用查表法生成原始目标单耗，利用进水COD和出水COD差值，计算补偿因子，对原始目标单耗进行修正。
水量精准控制。
芬顿工艺位于进水泵房、调节池、A曝池、初沉池、生化池、沉淀池之后，水量的稳定性对芬顿工艺的精准加药控制极为重要，由于芬顿进水泵安装于调节池，而流量计安装初沉池与生化池之间，中间隔着两个工艺单元，水量调节反应时间较长，无法使用简单的恒流量控制逻辑进行控制。
解决方案：编写一套流量与液位相结合精准控制程序。
实现芬顿氧化工艺的自适应调节运行，减少运行人员频繁根据过程参数调整药剂的工作，并且可以根据水质情况及时调整药剂投加量及配比，保障水质稳定达标的同时，降低药剂成本。
实施例2：
本发明所述的芬顿工艺精准加药控制方法，包括以下步骤：
S1：对提升泵进行恒流量PID控制；
S2：对调节池进行恒液位PID控制；
S3：药剂投加精准联动控制，包括以下子步骤：
S31：酸、碱精准控制：
调酸程序采用恒流量控制、调减程序采用PH自动调节控制；
S32：双氧水、硫酸亚铁配比控制程序：
根据进水量实现双氧水、硫酸亚铁单耗联动控制。
S33：葡萄糖精准控制：
根据硝态氮仪表进行全自动精准投加控制。
S34：流量精准校准设备研制：
因部分药剂投加量较小，通过小流量精准校准装置进行校核。
步骤S34中小流量精准校准装置进行校核包括以下步骤：
S81：正常运行模式：
第二气动阀20打开，第一气动阀19、第三气动阀21关闭，药剂直接加入芬顿反应池11；
S82：流量校准模式：
需要流量校准时，首先第二气动阀20关闭、打开第一气动阀19，药剂进入流量精准校准装置，流量精准校准装置内液位不断上涨，当装置内水位达到浮球18位置时，关闭第一气动阀19，打开第三气动阀21，流量校准装置内的药剂进入芬顿反应池11；
S83：校准流量计算：
根据流量校准模式时第一气动阀19从打开到关闭的时间差与流量精准校准装置到达浮球18的溶剂计算出流量值。
还包括加药模型选择步骤，具体包括以下：采用PID反馈控制***调整酸、碱投加量；以芬顿反应池11药剂投加量控制目标，采用前馈+后馈综合控制，目标双氧水单耗根据芬顿出水COD、芬顿进水COD进行计算，用芬顿出水COD值，利用查表法生成原始目标单耗，利用进水COD和出水COD差值，计算补偿因子，对原始目标单耗进行修正。
具体地，结合附图4给出的流程框图可以知晓整体***的控制过程，即：
S1、设定进水泵房流量为170m3/h，设定调节池液位7.48，通过进水泵和调节池液位计，实现AO水量恒定，AO进水量≈芬顿进水量，最终实现芬顿进水水量恒定；
S2、设定调酸pH区间范围为5.1~5.4，通过调酸pH计、酸加药泵控制在设定的pH区间范围；
S3、反应区pH和ORP作为关键参数监控芬顿***运行是否正常，不参与***计算，必要时报警，进入人工干预；
S4、设定调碱pH区间范围为8.3~8.8，通过调碱pH计、碱液加药泵控制在设定的pH区间范围。
S5、通过芬顿进、出水COD数值***自动调节药剂投加量。
本实施例的具体应用为：
（1）现场调研、数据采集，基于芬顿工艺反应机理，建立初步加药模型。
整理张店厂芬顿工艺2020年7月~2021年12月芬顿工艺相关运行数据。
张店厂芬顿药剂投加量及单耗运行数据。
2020年7月至2021年12月，H2O2月均吨水单耗235~465mg/L，Fe2SO4月均吨水单耗350~860mg/L，去除1mg/LCOD需要3.6~6.1mg/LH2O2。详细数据详见下表。
张店厂芬顿其他药剂投加量及单耗运行数据。
2020年7月至2021年12月，NaOH月均吨水单耗537~1964mg/L，Ca(OH)2月均吨水单耗72~766mg/L，PAM月均吨水单耗0.12~0.94mg/L。详细数据详见下表。
开展大量芬顿烧杯实验，优化模型参数。
实验仪器
实验药品
实验步骤：
①调酸：取张店厂二沉池出水8.5L，其中0.5L送样检测COD，剩余8L分装在8个1L玻璃烧杯，编号设置为#1~#8，并测量初始pH。其中#1~#4使用废酸调节pH，依次调至6.5、6.0、5.5、5.0，记录废酸使用量。5~8号使用98%浓硫酸调节pH，依次调至6.5、6.0、5.5、5.0，记录浓硫酸使用量。
②反应：在#1~#8玻璃烧杯内依次投加0.2mL27.5%双氧水和2.5mL15%硫酸亚铁，记录投加药剂后pH，反应60min后再记录pH。
③调碱：使用32.0%NaOH对#1~#8进行回调pH，将pH调至8左右，并记录药剂使用量。
④沉淀：使用PAM对#1~#8水样进行絮凝，快速搅拌60s，慢速搅拌300s，静置沉淀60min，取上清液检测COD。
实验数据
实验小结：
相同pH条件下，使用废酸调控去除的COD多于使用浓硫酸调控。
二、不同pH对去除COD的影响和不同双氧水、硫酸亚铁配比对去除COD的影响
实验步骤：
①调酸：取张店厂二沉池出水30.5L，其中0.5L送样检测COD，剩余30L分装在30个1L玻璃烧杯，编号设置为#1~#30，并测量初始pH。其中#1~#10使用废酸将pH调至6.5左右；#11~#20使用废酸将pH调至6.0左右；#21~#30使用废酸将pH调至5.5左右，记录废酸使用量和pH。
②反应：在#1、#11、#21玻璃烧杯内依次投加0.2mL27.5%双氧水和2.0mL15%硫酸亚铁；在#2、#12、#22玻璃烧杯内依次投加0.2mL27.5%双氧水和2.2mL15%硫酸亚铁；在#3、#13、#23玻璃烧杯内依次投加0.2mL27.5%双氧水和2.4mL15%硫酸亚铁；在#4、#14、#24玻璃烧杯内依次投加0.2mL27.5%双氧水和2.6mL15%硫酸亚铁；在#5、#15、#25玻璃烧杯内依次投加0.2mL27.5%双氧水和2.8mL15%硫酸亚铁；在#6、#16、#26玻璃烧杯内依次投加0.2mL27.5%双氧水和3.0mL15%硫酸亚铁；在#7、#17、#27玻璃烧杯内依次投加0.2mL27.5%双氧水和3.2mL15%硫酸亚铁；在#8、#18、#28玻璃烧杯内依次投加0.2mL27.5%双氧水和3.4mL15%硫酸亚铁；在#9、#19、#29玻璃烧杯内依次投加0.2mL27.5%双氧水和3.6mL15%硫酸亚铁；在#10、#20、#30玻璃烧杯内依次投加0.2mL27.5%双氧水和3.8mL15%硫酸亚铁，记录投加药剂后pH，反应60min后再记录pH。
③调碱：使用32.0%NaOH对#1~#30进行回调pH，将pH调至8左右，并记录药剂使用量。
④沉淀：使用PAM对#1~#30水样进行絮凝，快速搅拌60s，慢速搅拌300s，静置沉淀60min，取上清液检测COD。
实验数据
实验小结：
芬顿反应最佳调酸pH为5.5，双氧水:硫酸亚铁＝1:13时，COD去除效果较好。
不同双氧水浓度对去除COD的影响。
实验步骤：
①调酸：取张店厂二沉池出水10.5L，其中0.5L送样检测COD，剩余10L分装在10个1L玻璃烧杯，编号设置为#1~#10，并测量初始pH。
使用废酸将pH调至5.5左右，记录废酸使用量和pH。
②反应：在#1~#10玻璃烧杯内依次投加0.10、0.15、0.20、0.25、0.30、0.35、0.40、0.45、0.50、0.55mL27.5%双氧水和1.30、1.95、2.60、3.25、3.90、4.55、5.20、5.85、6.50、7.15mL15%硫酸亚铁，记录投加药剂后pH，反应60min后再记录pH。
③调碱：使用32.0%NaOH对#1~#10进行回调pH，将pH调至8左右，并记录药剂使用量。
④沉淀：使用PAM对#1~#10水样进行絮凝，快速搅拌60s，慢速搅拌300s，静置沉淀60min，取上清液检测COD。
实验数据
实验小结：
双氧水在220～440mg/L时为COD高效去除区间，双氧水在440mg/L时去除效果最好。
实验结论与应用
实验结论：
1、相同pH条件下，使用废酸调控去除的COD多于使用浓硫酸调控。
2、芬顿反应最佳调酸pH为5.5，双氧水:硫酸亚铁＝1:13时，COD去除效果较好。
3、双氧水在220～440mg/L时为COD高效去除区间，双氧水在440mg/L时去除效果最好。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“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。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种芬顿工艺精准加药控制***，其特征在于：包括水量控制模块（1）和加药控制模块（12），所述水量控制模块（1）与加药控制模块（12）联动控制，所述水量控制模块（1）包括依次相连接的进水泵房（2）、调节池（4）、A段曝气池（5）、初沉池（6）、生化池（8）、二沉池（9）和芬顿反应池（11），所述进水泵房（2）和调节池（4）之间连接有总进水流量计（3），所述初沉池（6）和生化池（8）之间连接有生化池进水流量计（7），所述二沉池（9）和芬顿反应池（11）之间连接有芬顿进水流量计（10），所述加药控制模块（12）连接于生化池（8）和芬顿反应池（11）之间，加药控制模块（12）连接有小流量精准校准装置，所述小流量精准校准装置在药剂进入芬顿反应池（11）之前对药剂进行精准校核，控制***通过测定控制变量和数据算法，确定调整参数并反馈至加药控制模块（12）调整芬顿药剂药耗；
所述的加药控制模块（12）包括酸碱控制模块、双氧水控制模块、硫酸亚铁控制模块和葡萄糖控制模块；所述的小流量精准校准装置包括校准装置本体，所述校准装置本体内设有浮球（18），所述校准装置本体的入口连接有第一气动阀（19），所述校准装置本体的外部连接有第二气动阀（20）和第三气动阀（21），所述第二气动阀（20）和第三气动阀（21）连接芬顿反应池（11）；所述的芬顿反应池（11）包括调酸区和调碱区，所述调酸区和反应区分别配置一台PH检测计（16）；所述的加药控制模块（12）包括反应前控制阶段和反应后控制阶段，所述反应前控制阶段包括调酸区、调碱区的pH调控，采用反馈机制调整酸、碱投加量；所述反应后控制阶段包括以芬顿反应区药剂投加量控制目标，采用前馈和后馈综合控制，根据二沉池（9）不同出水COD，调整双氧水、硫酸亚铁加药量，根据出水COD（17）对加药量进行修正。
2.根据权利要求1所述的芬顿工艺精准加药控制***，其特征在于：所述的水量控制模块（1）中连接有进水提升泵（22）和AO进水提升泵（23），所述进水提升泵（22）恒流量控制，所述AO进水提升泵（23）恒液位控制。
3.一种芬顿工艺精准加药控制方法，应用于权利要求1-2任一所述的芬顿工艺精准加药控制***，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
S1：对提升泵进行恒流量PID控制；
S2：对调节池进行恒液位PID控制；
S3：药剂投加精准联动控制，包括以下子步骤：
S31：酸、碱精准控制：
调酸程序采用恒流量控制、调碱程序采用PH自动调节控制；
S32：双氧水、硫酸亚铁配比控制程序：
根据进水量实现双氧水、硫酸亚铁单耗联动控制；
S33：葡萄糖精准控制：
根据硝态氮仪表进行全自动精准投加控制；
S34：流量精准校准设备研制：
因部分药剂投加量较小，通过小流量精准校准装置进行校核。
4.根据权利要求3所述的芬顿工艺精准加药控制方法，其特征在于，所述的步骤S34中小流量精准校准装置进行校核包括以下步骤：
S81：正常运行模式：
第二气动阀（20）打开，第一气动阀（19）、第三气动阀（21）关闭，药剂直接加入芬顿反应池（11）；
S82：流量校准模式：
需要流量校准时，首先第二气动阀（20）关闭、打开第一气动阀（19），药剂进入流量精准校准装置，流量精准校准装置内液位不断上涨，当装置内水位达到浮球（18）位置时，关闭第一气动阀（19），打开第三气动阀（21），流量校准装置内的药剂进入芬顿反应池（11）；
S83：校准流量计算：
根据流量校准模式时第一气动阀（19）从打开到关闭的时间差与流量精准校准装置到达浮球（18）的溶剂计算出流量值。
5.根据权利要求3所述的芬顿工艺精准加药控制方法，其特征在于，还包括加药模型选择步骤，具体包括以下：采用PID反馈控制***调整酸、碱投加量；以芬顿反应池（11）药剂投加量控制目标，采用前馈+后馈综合控制，目标双氧水单耗根据芬顿出水COD、芬顿进水COD进行计算，用芬顿出水COD值，利用查表法生成原始目标单耗，利用进水COD和出水COD差值，计算补偿因子，对原始目标单耗进行修正。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1071913A (en) * | 1964-04-16 | 1967-06-14 | Raymond William English | Improvements in or relating to fluid flow control valves for liquid level and calibration indicators |
| RU2163021C2 (ru) * | 1998-11-19 | 2001-02-10 | Научно-исследовательский институт физико-химической медицины Министерства здравоохранения Российской Федерации | Способ определения антиокислительной активности веществ |
| EP1593846A1 (de) * | 2004-05-03 | 2005-11-09 | Alfred Pohlen | Kalibriereinheit für Verdrängerpumpen |
| US7467630B2 (en) * | 2004-02-11 | 2008-12-23 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Medicament dispenser |
| CN115849471A (zh) * | 2022-11-17 | 2023-03-28 | 国能朗新明南京环保科技有限公司 | 一种水处理药剂投加精确自校准方法 |
-
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1071913A (en) * | 1964-04-16 | 1967-06-14 | Raymond William English | Improvements in or relating to fluid flow control valves for liquid level and calibration indicators |
| RU2163021C2 (ru) * | 1998-11-19 | 2001-02-10 | Научно-исследовательский институт физико-химической медицины Министерства здравоохранения Российской Федерации | Способ определения антиокислительной активности веществ |
| US7467630B2 (en) * | 2004-02-11 | 2008-12-23 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Medicament dispenser |
| EP1593846A1 (de) * | 2004-05-03 | 2005-11-09 | Alfred Pohlen | Kalibriereinheit für Verdrängerpumpen |
| CN115849471A (zh) * | 2022-11-17 | 2023-03-28 | 国能朗新明南京环保科技有限公司 | 一种水处理药剂投加精确自校准方法 |
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