本發(fā)明屬于水處理領(lǐng)域，具體來說是鋼鐵及相關(guān)水處理中過量亞鐵離子的預(yù)警及應(yīng)急處理的領(lǐng)域，涉及一種基于ORP(氧化還原電位)與pH(氫離子濃度指數(shù))值對亞鐵離子過量的預(yù)警及應(yīng)急處理的方法與裝置。

背景技術(shù)：

鋼鐵行業(yè)是用水大戶和廢水排放大戶，鋼鐵廢水的處理情況越來越受到社會各界的廣泛關(guān)注。鋼鐵原件毛坯在表面電鍍、噴涂前一般都要經(jīng)過酸洗，以清除表面氧化物，因而產(chǎn)生酸洗廢液和酸洗廢水，在實際工業(yè)生產(chǎn)中，硝酸、氫氟酸、鹽酸、硫酸等是較為常用的酸。其中酸洗廢液含酸濃度較高，可回收再生酸。而大量的沖洗水，即酸洗廢水含酸量較低，用來回收則很不經(jīng)濟(jì)，所以作為廢水外排。廢液中常含有硫酸、硝酸、鐵離子、亞鐵離子和油污等。污水處理廠在處理鋼鐵廢水的過程中，若進(jìn)水含有大量的亞鐵離子，亞鐵離子在氧化成鐵離子的同時，會造成水質(zhì)pH值的降低，嚴(yán)重危害水廠管道以及后續(xù)處理構(gòu)筑物等設(shè)備，嚴(yán)重抑制污水廠生化處理中微生物的數(shù)量和活性，影響污水處理廠整體工藝的正常運(yùn)行，難以實現(xiàn)出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種用于酸性廢水亞鐵離子超標(biāo)預(yù)警預(yù)測裝置及其方法，本發(fā)明預(yù)警裝置具有體積小、集成度高，預(yù)測精確的優(yōu)點。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的一種用于酸性廢水亞鐵離子超標(biāo)預(yù)警預(yù)測裝置，包括格柵前進(jìn)水池和計算機(jī)，其特征在于，還包括有NaOH溶液池，所述格柵前進(jìn)水池內(nèi)設(shè)有pH探頭、ORP探頭和投藥擴(kuò)散器，所述投藥擴(kuò)散器通過投藥管路與所述NaOH溶液池相連，所述投藥管路上設(shè)有NaOH加藥泵；所述pH探頭與所述計算機(jī)之間、所述ORP探頭與所述計算機(jī)之間均連接有傳輸線，所述NaOH加藥泵與所述計算機(jī)之間串聯(lián)有報警器和電磁閥。

利用上述用于酸性廢水亞鐵離子超標(biāo)預(yù)警預(yù)測裝置實現(xiàn)酸性廢水亞鐵離子超標(biāo)預(yù)警預(yù)測方法，其中，所述計算機(jī)中安裝有數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，所述pH探頭用于監(jiān)測污水廠進(jìn)水格柵前的pH值；所述ORP探頭用于監(jiān)測污水廠進(jìn)水格柵前的ORP值；所述數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)將通過所述pH探頭和ORP探頭接收到的污水廠進(jìn)水格柵前的pH值和ORP值進(jìn)行分析，從而得出污水廠進(jìn)水的鐵離子和亞鐵離子濃度比；當(dāng)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)得出的污水廠進(jìn)水的鐵離子和亞鐵離子濃度比超出設(shè)定值時，由報警器進(jìn)行報警，并開啟NaOH加藥泵將NaOH溶液池中的NaOH溶液經(jīng)過投藥管路自所述投藥擴(kuò)散器投加至所述格柵前進(jìn)水池中，數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)利用pH探頭和ORP探頭探測到的pH值和ORP值，在不同的pH值條件下，通過測定ORP值，根據(jù)回歸方程y＝ae^bx擬合回歸曲線得出所述格柵前進(jìn)水池3中的鐵離子和亞鐵離子的濃度比；上述回歸方程y＝ae^bx中，x為進(jìn)水的ORP值，y為進(jìn)水中鐵離子和亞鐵離子濃度比，e為自然常數(shù)，e≈2.71828；a和b均為常量，根據(jù)進(jìn)水的pH值，a和b的取值如下：

根據(jù)得出的所述格柵前進(jìn)水池3中的鐵離子和亞鐵離子的濃度比，預(yù)測該鐵離子和亞鐵離子的濃度比是否符合設(shè)定值。

進(jìn)一步講，本發(fā)明用于酸性廢水亞鐵離子超標(biāo)預(yù)警預(yù)測方法中，污水廠進(jìn)水的鐵離子和亞鐵離子濃度比的設(shè)定值為Fe³⁺:Fe²⁺＝2:1，通過向所述格柵前進(jìn)水池中投加NaOH溶液，使得所述格柵前進(jìn)水池中的pH在6～7。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的優(yōu)點在于：

本發(fā)明通過ORP探頭和pH探頭聯(lián)合在線監(jiān)測，根據(jù)數(shù)學(xué)回歸思想，利用ORP-pH擬合回歸曲線實現(xiàn)鐵離子和亞鐵離子濃度比預(yù)測，當(dāng)亞鐵離子濃度高于預(yù)警濃度時，污水廠會及時收到報警信息，以便污水處理廠采取應(yīng)急措施(在格柵前及時投加NaOH)，預(yù)防亞鐵離子對后續(xù)處理構(gòu)筑物造成腐蝕作用。本發(fā)明預(yù)警精度可達(dá)到0.702～0.998，可以實現(xiàn)對污水廠進(jìn)水亞鐵離子濃度過量的精確預(yù)警，并能夠及時處理，避免后續(xù)處理設(shè)備運(yùn)行故障。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中的pH-ORP擬合回歸曲線，反映不同比例鐵離子和亞鐵離子在不同pH條件下的ORP模擬回歸曲線；

圖2是本發(fā)明預(yù)警預(yù)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖：

圖3是本發(fā)明預(yù)警預(yù)測方法的流程圖。

圖中：1-pH探頭，2-ORP探頭，3-格柵前進(jìn)水池，4-投藥擴(kuò)散器，5-NaOH溶液池，6-NaOH加藥泵，7-計算機(jī)，8-報警器，9-電磁閥。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)描述，所描述的具體實施例僅對本發(fā)明進(jìn)行解釋說明，并不用以限制本發(fā)明。

如圖2所示，本發(fā)明提出的一種用于酸性廢水亞鐵離子超標(biāo)預(yù)警預(yù)測裝置，包括格柵前進(jìn)水池3、計算機(jī)7和NaOH溶液池5，所述格柵前進(jìn)水池3內(nèi)設(shè)有pH探頭1、ORP探頭2和投藥擴(kuò)散器4，所述投藥擴(kuò)散器4通過投藥管路10與所述NaOH溶液池5相連，所述投藥管路10上設(shè)有NaOH加藥泵6；所述pH探頭1與所述計算機(jī)7之間、所述ORP探頭2與所述計算機(jī)7之間均連接有傳輸線，所述NaOH加藥泵6與所述計算機(jī)7之間串聯(lián)有報警器8和電磁閥9。

利用上述用于酸性廢水亞鐵離子超標(biāo)預(yù)警預(yù)測裝置實現(xiàn)預(yù)警預(yù)測的方法是，如圖2所示，所述計算機(jī)7中安裝有數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，所述pH探頭1用于監(jiān)測污水廠進(jìn)水格柵前的pH值；所述ORP探頭2用于監(jiān)測污水廠進(jìn)水格柵前的ORP值；所述數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)將通過所述pH探頭1和ORP探頭2接收到的污水廠進(jìn)水格柵前的pH值和ORP值進(jìn)行分析，從而得出污水廠進(jìn)水的鐵離子和亞鐵離子濃度比；污水廠進(jìn)水的鐵離子和亞鐵離子濃度比的設(shè)定值為Fe³⁺:Fe²⁺＝2:1，當(dāng)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)得出的污水廠進(jìn)水的鐵離子和亞鐵離子濃度比超出設(shè)定值時，由報警器8進(jìn)行報警，并開啟NaOH加藥泵6將NaOH溶液池5中的NaOH溶液經(jīng)過投藥管路10自所述投藥擴(kuò)散器4投加至所述格柵前進(jìn)水池3中，由于，鐵離子的沉淀pH值在2～3左右，亞鐵離子的沉淀pH值在7～8左右，因此，通過投加NaOH溶液提高pH值，可以提高亞鐵離子的沉淀量，使得所述格柵前進(jìn)水池3中的pH在6～7，以保證后續(xù)污水處理構(gòu)筑物不被腐蝕。與此同時，數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)利用pH探頭1和ORP探頭2探測到的pH值和ORP值，在不同的pH值條件下，通過測定ORP值，根據(jù)回歸方程y＝ae^bx擬合回歸曲線，如圖1所示的pH-ORP擬合回歸曲線得出所述格柵前進(jìn)水池3中的鐵離子和亞鐵離子的濃度比；上述回歸方程y＝ae^bx中，x為進(jìn)水的ORP值，y為進(jìn)水中鐵離子和亞鐵離子濃度比，e為自然常數(shù)，e≈2.71828；a和b均為常量，根據(jù)進(jìn)水的pH值，a和b的取值如下：

最后，根據(jù)得出的所述格柵前進(jìn)水池3中的鐵離子和亞鐵離子的濃度比，預(yù)測該鐵離子和亞鐵離子的濃度比是否符合設(shè)定值。

本發(fā)明特別適用于市政污水處理廠接納鋼鐵酸洗廢水的過程中亞鐵離子超標(biāo)的預(yù)警。由于酸洗廢水pH值較低，且鐵離子和亞鐵離子在酸性條件下可以較好溶于水中，因此，本發(fā)明僅針對于酸性廢水。雖然本發(fā)明中的預(yù)測報警裝置是針對總鐵濃度為120mg/L的，但對于其他的總鐵濃度，本發(fā)明的設(shè)計原理仍然適用。

實施例1：采用本發(fā)明用于酸性廢水亞鐵離子超標(biāo)預(yù)警預(yù)測裝置對亞鐵離子未超標(biāo)的廢水預(yù)測，該廢水的pH值為3.0，ORP值為480，設(shè)定的鐵離子和亞鐵離子濃度比為低于1:2時發(fā)出預(yù)警。實現(xiàn)預(yù)警預(yù)測的處理步驟如下：

(1)工業(yè)污水排入管網(wǎng)進(jìn)入污水處理廠后，在粗格柵前通過pH探頭1和ORP探頭2監(jiān)測進(jìn)水的pH和ORP兩個指標(biāo)；

(2)pH探頭1和ORP探頭2通過傳輸線將所測得的數(shù)值傳遞到污水處理廠總控系統(tǒng)即計算機(jī)7中；

(3)計算機(jī)7中的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)通過接收到的pH值和ORP值，利用如圖1所示的pH-ORP擬合回歸曲線自動模擬出污水廠目前進(jìn)水的鐵離子和亞鐵離子的濃度比，測得當(dāng)前進(jìn)水的鐵離子和亞鐵離子的濃度比為3.5:1；

(4)當(dāng)前進(jìn)水的鐵離子和亞鐵離子的濃度比未達(dá)到預(yù)警值，報警器8不啟動，由NaOH溶液池5、NaOH加藥泵6和投藥擴(kuò)散器4構(gòu)成的NaOH應(yīng)急投加系統(tǒng)也不啟動。

實施例2：采用本發(fā)明用于酸性廢水亞鐵離子超標(biāo)預(yù)警預(yù)測裝置對亞鐵離子未超標(biāo)的廢水預(yù)測，該廢水的pH為3.0，ORP為430，設(shè)定的鐵離子和亞鐵離子濃度比為低于1:2時發(fā)出預(yù)警。實現(xiàn)預(yù)警預(yù)測的處理步驟如下：

步驟(1)至(3)與實施例1相同，并測得當(dāng)前進(jìn)水的鐵離子和亞鐵離子的濃度比為0.25:1；

(4)當(dāng)前進(jìn)水的亞鐵離子濃度超標(biāo)，電磁閥9開啟，報警器8啟動發(fā)出警報，由NaOH溶液池5、NaOH加藥泵6和投藥擴(kuò)散器4構(gòu)成的NaOH應(yīng)急投加系統(tǒng)同時啟動，向粗格柵前投加NaOH溶液，以調(diào)節(jié)水質(zhì)的pH值為6～7，防止后續(xù)構(gòu)筑物遭到酸性腐蝕作用。

通過實施例2可以看出，當(dāng)亞鐵離子濃度超過預(yù)警值時，本發(fā)明預(yù)警預(yù)測裝置會及時投加NaOH溶液，調(diào)節(jié)水質(zhì)的pH值滿足后續(xù)處理的要求，不但使得后續(xù)生物處理能夠正常運(yùn)行，而且可以防止后續(xù)構(gòu)筑物遭到酸性腐蝕作用。

盡管上面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨的情況下，還可以做出很多變形，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。