用于臭氧－生物组合工艺的臭氧投加自动控制系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种水处理系统，其包括：臭氧处理子系统和生物处理子系统，其中臭氧处理子系统包括：臭氧发生器，其产生投加到处理水流中的臭氧；臭氧处理器，其利用臭氧对水进行处理，并将臭氧处理后的水输出至生物处理子系统；至少一个水质参数指示计，用于获取与所测量的水的水质参数具有相关性的至少一个指示信号，至少一个水质参数指示计位于如下位置中的至少一个：臭氧处理器的上游，臭氧处理器和生物处理子系统之间，和生物处理子系统的下游；以及控制器，其配置为从至少一个水质参数指示计接收至少一个指示信号，并根据该至少一个指示信号实时地确定臭氧的最优投加量，其中臭氧发生器基于控制器确定的最优投加量向臭氧处理器投加臭氧。
【专利说明】用于臭氧一生物组合工艺的臭氧投加自动控制系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及水处理系统，具体涉及用于水处理的臭氧投加自动控制，尤其涉及在工业废水处理中用于臭氧-生物组合工艺的臭氧投加自动控制系统。
【背景技术】
[0002]随着国家对工业生产节能减排的要求越来越严格，工业废水三级处理在达标排放以及中水回用这两个方面需要新技术的支持。臭氧是一种被广泛用于饮用水杀菌消毒处理的高效氧化剂，因为其独特的氧化性能，目前在针对去除工业废水中难降解有机物方面，成为最佳选择之一。然而臭氧的制备并不便宜，需要消耗电能以及原料气(空气或氧气)。因此针对工业废水中的难降解有机物，如何经济有效的利用臭氧去除有机物，使其达标排放或循环利用，是工业废水三级处理的重点研发方向。
[0003]臭氧在氧化有机物过程中，通常是分步地将有机物先氧化成醛、酮、醇类物质，然后再进一步的矿化。由于生成有机小分子，臭氧的氧化效率随着氧化进程而逐渐降低。在工程实践中，臭氧与生物处理的组合工艺正是利用了臭氧的强氧化性，把难降解有机物臭氧化后得到易生物降解的有机中间体，然后利用生物处理的降解功能，进一步去除生成的有机中间体。这种臭氧-生物组合工艺，利用了臭氧和生物处理各自的优势，使得有可能实现经济有效地去除难降解有机物。
[0004]然而在臭氧-生物组合工艺中，臭氧的投加量是非常关键的参数。由于臭氧-生物组合工艺的工业应用中，各体系水质不同，设计参数也不同，寻找到臭氧投加的最优化值是很关键的。如果投加量过少或过多，都会影响到后段生物处理的效果，从而影响整体组合工艺的处理效果以及增加运行费用等等。因此，在工程实践中，控制最优臭氧投加量是决定臭氧-生物组合工艺能否在工业废水三级处理市场中成功推广的重要因素。
[0005]目前臭氧在工业废水处理中的应用中，实现在线控制臭氧投加量的技术方案很少。由于工业废水水质波动性较大，如果按照废水水质的具体情况进行控制臭氧投加，并且相应调整氧化程度确保后续生化阶段的有效性，可以带来运行成本很大程度的节省以及达到整体处理系统的最优化控制。臭氧的在线投加可以采用不同的参数进行控制，包括尾气或者水中臭氧剩余浓度以及水中特征污染物浓度。在臭氧-生物组合工艺中，有机物浓度以及可生物降解性是最为关注的指标，所以直接监测废水中有机物浓度是直接控制臭氧投加量的最优方法之一。
[0006]光学检测法测量废水中有机物含量有其独特的技术优势:系统简单，无需投加化学试剂；测量迅速，读数可靠性高；运行与设备投资较低等等。大多数有机物光学检测采用紫外吸收法，市场上有不少相关商业化产品。相对于紫外吸收法，荧光分析法更为灵敏，设备成本更低。
[0007]尽管自动控制系统能够给臭氧-生物系统的结合带来许多附加价值，但目前在工业废水处理中还少有通过水质信息在线控制臭氧投加系统的实际应用。原因有两个方面，一个是由于臭氧-生物系统作为废水三级处理领域中的应用由于成本和控制精度等因素在现有技术中受到限制，另一个是缺少合适的可依赖的在线传感器。
[0008]基于水中污染物浓度监测的臭氧自动投加控制装置有部分相关专利和商业化产品，大多数都基于紫外吸收为原理。监测的指标是样品位于波长254nm的吸收常数。UV254是常用的监测水中有机物浓度的光学传感器原理，其优点是相关性高，操作简单，容易实现连续操作，但是紫外吸收需要比较精密的光源，一般传感器造价不菲，并且相对于荧光分析法所使用的荧光计来说灵敏度不够。
[0009]例如，日本专利申请公开JP平3-56196号公开了一种水处理设备中的臭氧注入量控制装置，其中臭氧用于去除水中的臭味物质，并使用紫外吸收光度计来监测水中有机物浓度。
[0010]又如，日本专利申请公开特开平8-318285号公开了一种用于高度净化水处理的臭氧处理方法及装置，其中同样使用紫外吸收光度计来检测水中有机物浓度。
[0011]再如，日本专利申请公开特开平6-269786号公开了一种水处理工艺中臭氧注入量的控制方法，其中臭氧用于去除水中的臭味物质，并使用了 T0C(总有机碳)分析计来测定水中的总有机碳浓度。
[0012]利用荧光作为指标来控制臭氧自动投加的相关专利如下:
[0013]例如，日本专利申请公开特开平10-43776号公开了一种臭氧注入装置的控制系统，其中使用荧光分析仪检测水中的有机物浓度，但其投加臭氧的目的是减少三氯甲烷的生成。
[0014]又如，美国专利申请公开US2004/0045880A1公开了一种使用荧光分析仪的水处理控制系统，其中使用了荧光分析仪检测水中的有机物浓度，但其投加臭氧的目的同样是减少三氯甲烷的生成。
[0015]具体地，三氯甲烷是饮用水处理过程中由于不同有机成分与氯反应而生成的危害人体健康的消毒副产物。可见，上述日本专利申请公开特开平10-43776号以及美国专利申请公开US2004/0045880A1所公开的是饮用水处理中控制臭氧投加量以减少三氯甲烷的技术方案，而未考虑到也未能解决工业废水水质波动情况下的在线臭氧投加量优化的问题。
[0016]另外，以上是使用荧光监测技术自动控制臭氧投加量。臭氧的具体投加量只和荧光读数直接对应。在这些专利的体系中，只存在臭氧单一氧化步骤，而没有采用臭氧-生物组合工艺。如果用臭氧这单一氧化步骤处理废水，达到废水排放指标，消耗的臭氧量非常大，不是切实可行的废水处理三级方法。
[0017]因此，现有技术中需要一种水处理系统，其能够最优化臭氧-生物组合工艺中的臭氧投加量，从而提高整体处理效率以及降低运行成本。
【发明内容】
[0018]本发明的目的在于提供一种水处理系统，以解决现有技术中尤其是工业废水处理中的上述问题，从而最优化臭氧-生物组合工艺中的臭氧投加量，提高水处理的整体处理效率以及降低运行成本。
[0019]在本发明的一方面，提供一种水处理系统，其包括:臭氧处理子系统，其利用臭氧对水进行处理，和生物处理子系统，其位于臭氧处理子系统的下游，利用生物处理工艺对水进行处理，其中臭氧处理子系统包括:臭氧发生器，其产生投加到处理水流中的臭氧；臭氧处理器，其利用臭氧对水进行处理，并将臭氧处理后的水输出至生物处理子系统；至少一个水质参数指示计，用于获取与所测量的水的水质参数具有相关性的至少一个指示信号，所述至少一个水质参数指示计位于如下位置中的至少一个:臭氧处理器的上游，臭氧处理器和生物处理子系统之间，和生物处理子系统的下游；以及控制器，其配置为从所述至少一个水质参数指示计接收所述至少一个指示信号，并根据该至少一个指示信号实时地确定臭氧的最优投加量，其中:臭氧发生器基于控制器确定的所述最优投加量向臭氧处理器投加臭氧。
[0020]臭氧-生物组合工艺在工业废水中作为三级处理方法，有着很高的技术可行性，尤其是针对难降解有机物，通过臭氧氧化改变其可生物降解性，再通过经济有效的生物处理进一步降低有机物含量，使得排放指标如化学需氧量(C0D)、总有机碳量(TOC)等达到要求。在这一组合中，臭氧的投加量决定了日常运行费用，而臭氧的产生需要消耗氧气与电能，如果可以最小化臭氧投加量，这一组合工艺的应用前景会被大大加强。通过本发明，能够节省臭氧投加量，降低运行费用，使得臭氧-生物组合工艺可以在工业废水中得到广泛应用。
[0021]针对臭氧-生物组合工艺本身的处理模式以及工业废水的特性，最小化臭氧投加量，可以从两个方面着眼考虑:第一是根据进水水质波动相应调节臭氧投加量。由于工业生产的波动性，废水中有机物浓度时高时低。根据有机物的浓度调节臭氧投加量，可以最大化的减小运营成本。第二是根据臭氧化废水的可生物降解性，调节臭氧投加量，确保臭氧氧化阶段把难降解有机物转化成可生物降解的化学组成。如果臭氧投加量不够，那么出水的可生物降解性不够，从而后段生物处理达不到预定目标，整个系统处理效率低；如果臭氧投加过量，虽然有机物浓度下降，但是臭氧投加过量时可生物降解性BOD反而降低，使得生物段的处理效果不好，即使整体处理有机物达到设定目标，由于过多的投加了臭氧，使得运行成本偏高。
[0022]虽然如上所述工业废水水质的波动性阻碍了在线控制臭氧投加量的技术在工业废水处理领域的臭氧-生物系统中的应用，但相信在特定工业，例如造纸、制浆、炼焦以及石化行业等，如果可以实现可靠的自动控制平台，根据水质以及后段生物降解情况来调节臭氧投加量，从而达到运行成本最小化，那么臭氧-生物处理这一废水处理组合工艺的应用前景会被大大加强。
[0023]因此，本发明的技术方案能够实时监测组合工艺中间段中水质指标，确保生物处理段正常运行，并且出水达到指标要求。
[0024]可选地，所述至少一个水质参数指示计中的每个是荧光计或紫外吸收光度计，相应地所述至少一个指示信号中的每个是荧光信号或紫外吸收光度信号。所述水质参数可以是化学需氧量、生物需氧量、生物需氧量/化学需氧量之比，或总有机碳中的一个或多个。然而，有机物荧光信号与有机物的可生物降解性有良好的相关性。因此对于特定的工业废水，采用合适的激发波长，可以获得与有机物浓度相关性很好的荧光信号。采用此荧光信号控制臭氧-生物组合工艺中臭氧段的氧化剂投加，能够提高整个组合工艺对有机物去除的效率，使得运行成本降低。同时，针对工业废水水质波动较大的特点，采用在线技术监测处理效果，也使得工程的稳定性得到提高，确保达到预定处理效果。另外，荧光计造价低，使用方便，优选地适合作为废水水质监测传感器。特别是，本发明的水处理系统中所使用的荧光信号的激发波长为360_380nm,优选地为365nm,从而可以将相同的突光计应用于不同行业的工业废水，降低本发明系统的生产和使用成本。
[0025]所述水处理系统对所处理的废水建立表达水质参数与指示信号之间相关性的相关方程，从而所述控制器根据所述相关方程用所述至少一个指示信号确定对应的水质参数，进而通过确定出的水质参数进一步确定臭氧的最优投加量。一个优选实施方案中，第一水质参数指示计位于臭氧处理器的上游，所述控制器根据所述相关方程用第一水质参数指示计获取的第一指示信号得出对应的水质参数，进而通过确定出的水质参数进一步确定臭氧的最优投加量。在另一优选实施方案中，第二水质参数指示计位于臭氧处理器和生物处理子系统之间，所述控制器根据所述相关方程用第二水质参数指示计获取的第二指示信号得出对应的水质参数，进而通过确定出的水质参数进一步确定臭氧的最优投加量。又一优选实施方案中，第一水质参数指示计位于臭氧处理器的上游，第二水质参数指示计位于臭氧处理器和生物处理子系统之间，所述控制器根据所述相关方程用第一水质参数指示计获取的第一指示信号以及第二水质参数指示计获取的第二指示信号得出对应的水质参数，进而通过确定出的水质参数进一步确定臭氧的最优投加量。在再一优选实施方案中，第一水质参数指示计位于臭氧处理器的上游，第二水质参数指示计位于臭氧处理器和生物处理子系统之间，第三水质参数指示计位于生物处理子系统的下游，所述控制器根据所述相关方程用第一水质参数指示计获取的第一指示信号，第二水质参数指示计获取的第二指示信号以及第三水质参数指示计获取的第三指示信号得出对应的水质参数，进而通过确定出的水质参数进一步确定臭氧的最优投加量。
[0026]在本发明中，可通过实验室测量数据或在线测量得到的数据确定并由相关方程表达水质参数与指示信号的相关性。而且，本发明能够多种控制方案中综合考虑臭氧段和生物段的处理效果得出臭氧的最优投加量，从而实现系统性能和成本的全局最优化控制，而不仅仅是臭氧段的局部最优化控制。
[0027]优选地，本发明的水处理系统是工业废水三级处理系统，所述臭氧处理器利用臭氧对水进行处理以对难降解有机物进行臭氧化。所述水处理系统用于处理造纸、制浆、炼焦和/或石化行业的工业废水。特别地，本发明的系统能够在工业废水三级处理的臭氧-生物组合工艺中有效地降低成本和提高控制精度。
[0028]在本发明的一个优选实施方案中，所述控制器根据从所述至少一个水质参数指示计接收的至少一个指示信号的变化自适应地更新所述相关性，从而所述控制器能够响应于水质的变化确定出对应于水质变化的最优投加量。这样，臭氧投加量的在线控制能够适应于所处理水质的变化，从而确保出水品质稳定，并降低人工校准的费用。所述系统还可以包括存储器，用于存储所处理的水类型与有机物浓度之间的相关性的经验数据；且所述控制器基于所述系统的用户选择的所处理的水的类型自动地确定并自适应地更新所述相关性。通过使用对应于不同行业的经验数据，本发明的水处理系统能够选择与所需处理的水接近的水类型的经验数据作为优化臭氧投加量的初始数据，从而缩短优化所需时间，降低部署本发明水处理系统的成本。
[0029]所述臭氧氧化子系统上游设置有前段处理子系统，所述生物处理子系统下游设置有后段处理子系统。所述臭氧处理子系统还包括一个或多个附加处理装置，所述附加处理装置位于臭氧处理装置的下游以及生物处理子系统的上游，并包括PH值调节装置、双氧水处理装置、紫外光处理装置中的一个或多个，其中:所述至少一个水质参数指示计还设置在所述一个或多个附加处理装置的上游或下游。
[0030]同时，所述水处理系统能够获得必要的废水处理工艺运行信息，并可以与废水处理厂的集中控制中心进行数据传输，有助于实现废水处理厂对各种不同行业废水处理的全局控制。
[0031]所述控制器还附加地考虑所述臭氧发生装置的技术参数以实时地确定臭氧的最优投加量，以便在优化控制中平衡臭氧发生装置的产量与臭氧投加需求。例如，所述技术参数可以是臭氧发生装置的臭氧发生量、空气或氧气供给量等。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1是包含臭氧氧化段和生物处理段的采用臭氧-生物组合工艺的水处理系统的示意图；
[0033]图2是根据本发明一种实施方案的采用臭氧-生物组合工艺的水处理系统的系统框图；
[0034]图3是示出根据本发明一种实施方案的臭氧投加量控制的简化示意图；
[0035]图4是示出根据本发明另一实施方案的臭氧投加量控制的简化示意图；
[0036]图5是反映臭氧-生物组合工艺中化学需氧量(COD)和生物需氧量(BOD)随臭氧投加量变化的曲线图；
[0037]图6是不出本发明的一个实施方案中的COD信号与F突光信号关系的图表；及
[0038]图7(A)-图7(C)是示出不同种类工业废水对不同激发波长荧光信号的响应的工业废水同步荧光光谱图。
【具体实施方式】
[0039]下面将参考附图对本发明的【具体实施方式】进行详细描述。应理解，对【具体实施方式】的描述旨在示意性地说明本发明的原理以及示例性结构、方法等特征。本领域技术人员应理解，本发明的实施方式不限于在本文中描述的具体实现方案，而是包含落在本申请权利要求范围内的所有实施方式。
[0040]图1是包含臭氧氧化段和生物处理段的采用臭氧-生物组合工艺的水处理系统100的示意图。如图1示意性地示出，臭氧-生物组合工艺一般包括但不限于下述处理:
[0041]前段处理101 —般包括废水的一级处理和二级(生化)处理。一级处理多采用物理处理法从废水中去除呈悬浮状态的固体污染物，二级处理通常采用生化处理方法大幅度地去除废水中的有机污染物。优选地，臭氧氧化段和生物处理段可作为废水三级处理的一部分。三级处理的任务一般是进一步去除二级处理未能去除的污染物，尤其是工业废水中的难降解有机物。
[0042]臭氧氧化段102通常执行以臭氧为基础的高等氧化过程，并且可以包括适当的pH值调节，与其他氧化剂(如过氧化氢)或设备(如UV)形成的高级氧化过程等等。
[0043]生物处理段103通常针对低浓度有机物进行生物好氧处理，例如生物曝气滤池坐寸ο
[0044]后段处理104可以是以膜材料为基础的过滤，如反渗透膜等。
[0045]图2是根据本发明一种实施方案的采用臭氧-生物组合工艺的水处理系统200的系统框图。在图2所示的实施方案中，作为示例，上游处理工艺201可以包括废水的一级处理和二级处理。水处理系统200还包括:臭氧处理子系统202,其利用臭氧对水进行处理，和生物处理子系统203，其位于臭氧处理子系统的下游，利用生物处理工艺对水进行处理。作为非限制性示例，生物处理子系统可以包括流动床生物反应器221和/或生物曝气滤池222。臭氧处理子系统包括:臭氧发生器214，其使用氧气源211提供的氧气作为原料产生投加到处理水流中的臭氧，应理解氧气源可以根据需要提供空气或纯氧气；臭氧处理器215，其利用臭氧对水进行处理，并将臭氧处理后的水输出至生物处理子系统203，且作为非限制性示例，在本实施例中臭氧处理器实现为氧化池；作为水质参数指示计分别设置于臭氧处理器215上游和下游的第一荧光计和第二荧光计，用于获取与所测量的水的水质参数具有相关性的至少一个指示信号218、220，以及控制器216，其配置为从第一和/或第二荧光计接收荧光信号，并根据该至少一个指示信号218、220实时地确定臭氧的最优投加量，其中:臭氧发生器214基于控制器216确定的最优投加量向臭氧处理器215投加臭氧。本领域技术人员应理解，水质参数可以包括但不限于化学需氧量、生物需氧量、生物需氧量/化学需氧量之比，或总有机碳中的一个或多个。
[0046]图3是示出根据本发明的一种实施方案的水处理系统300的基于水质参数控制臭氧投加量的简化示意图。作为示例而非限制，在本发明的臭氧投加量的一种控制方法中，可以用臭氧氧化段302进水的C0D-1为变量的相关方程Π (C0D-1)作为臭氧投加量的控制信号。或者，可以用臭氧氧化段302出水/生物处理段303进水的生物需氧量/化学需氧量之比B/C-2为变量的相关方程fl(B/C-2)作为臭氧投加量的控制信号。另外，还可以用C0D-1和B/C-2为共同变量的相关方程f2(C0D-l，B/C-2)作为臭氧投加量的控制信号。
[0047]图4在图3的基础上进一步显示了基于水质参数指示信号控制臭氧投加量的简化示意图。在图4中，示出了将水质参数指示计设置于臭氧处理器的上游，臭氧处理器和生物处理子系统之间，和生物处理子系统的下游的实施方式。本领域技术人员可以理解也可以仅将水质参数指示计设置于上述三个位置中的一个或两个。当水质参数指示计设置于臭氧处理器的上游以及臭氧处理器和生物处理子系统之间时，可以采用如图2所示的结构。
[0048]在图4所示的实施方案中，作为控制变量的C0D-1与B/C-2两个参数可以通过三个不同检测点的荧光信号F-l、F-2和F-3得到相关方程。在一个实施方案中，该相关方程如下:
[0049]COD-1 = f I (F-1)；
[0050]COD-2 = fl(F-2)；
[0051]此外，可以将C0D-3作为报警信号，COD-3 = f 2 (F-3)。
[0052]而且，还可以建立生物需氧量/化学需氧量之比与荧光信号之间的相关方程，例如 B/C-2 = f3 (F-l, F-2, F-3)。
[0053]需要注意的是，具体的相关方程表达形式因系统、水质、污染物类型等等而不同。例如，如图4所示荧光信号Fl与COD信号C0D-1之间的相关方程COD-1 = fl (F-1)和荧光信号F2与COD信号C0D-2之间的相关方程COD-1 = fl (F-1)相同，但与荧光信号F3与COD信号C0D-3之间的相关方程COD-3 = f2 (F-3)不同。本领域技术人员应理解，在本发明的不同实施方案中可以建立其他水质参数例如BOD、B/C或TOC与荧光信号之间的相关方程，也可以建立多个水质参数与荧光信号之间的相关方程而不脱离本发明的范围。此外还可以根据臭氧发生器的技术参数等等，具体实施臭氧投加量的在线控制。通常而言，每个废水系统都需要建立起一个特别的控制方法即相关方程，而且可以通过对需要处理的废水的水样进行实验而得出水质参数(例如COD)与荧光信号之间的相关关系。
[0054]臭氧-生物组合工艺中，使用荧光分析探头根据水中荧光信号的强弱，以及荧光信号和水中有机物浓度、可生物降解性的相关性，自动控制臭氧的投加量。在如上所述的示例中，可以在臭氧工艺段进水中检测荧光信号，并且根据荧光信号与水中有机物浓度(COD)得出相关方程。在实际工程中，还可以将后端生物段的处理效果作为参数之一，综合得出控制函数y = f (χ)。此控制函数，包含两个变量:变量I为臭氧投加量，可以与臭氧发生系统的控制器通讯，从而实现在线控制臭氧投加量。另一个变量χ即为水中荧光信号(可以为一个或多个荧光信号)。通常而言，每个废水处理系统中所采用的函数f(x)需要通过实际系统调试，结合水中有机物浓度和后段生物处理效果综合得出。如果臭氧氧化系统还包括其他处理模块，例如pH值调节，以及双氧水、紫外光等附加处理工艺，也可以利用荧光信号同时控制这些附加处理工艺。
[0055]发明人基于一种废水所做的实验表明，臭氧化过程中废水样的荧光信号与水中有机物浓度(通过化学需氧量COD表达)有着很好的相关性。其结果如下文中的图7所示，并且该荧光信号是通过纳尔科3DT荧光计实际在线测量所得。
[0056]图5是反映臭氧-生物组合工艺中化学需氧量(COD)和生物需氧量(BOD)随臭氧投加量变化的曲线图。在图5中，废水的化学需氧量由曲线501表示，废水的可生物降解性由曲线502示。如图5所示，伴随着臭氧投加量的增加，可生物降解性出现先增加后降低的趋势。因此，BOD的最高值对应的臭氧投加量为最佳投加量。在该投加量下，可以实现臭氧处理子系统及其下游的生物处理子系统的处理效果与成本之间的最佳平衡。
[0057]图6是示出本发明的另一个实施方案中的COD信号与F荧光信号关系的图表。本发明的水处理系统在臭氧-生物处理组合工艺中，基于废水在线荧光信号自动控制臭氧氧化段臭氧投加量。因此针对不同的水类型以及水质的变化确定和更新COD与荧光计读数即荧光信号之间的相关性很重要。根据本发明的实施方案，该相关性可以通过实验室测量数据或在线测量得到的数据确定，并且可以通过相关方程表达，并可以基于该确定的相关方程实现臭氧的投放控制。在图6中，纵坐标表示以百万分率ppm为单位的COD信号，横坐标表示以荧光计数表示的荧光信号。如图6所示，在实验室测量数据或在线测量得到的数据基础上可得到荧光信号与COD之间的相关方程，在本例中，通过实验室测量或在线测量得到的C0D-1和F-1数据之间的拟合得出相关方程COD-1 = fl (F-1)的一种多项式表达Poly.(COD-1 = f (F-1))，具体地该相关方程为:
[0058]COD = -0.0001 (F) 2+0.2687 (F) +57.253
[0059]其中判别系数R2 = 0.7005，表明COD信号与荧光信号之间存在很好的相关性。本领域技术人员应理解，相关方程取决于具体的系统、水质、污染物类型等等而不同，并且可以采用不同形式的相关方程而不脱离本发明的范围。在该实施方式的废水处理系统中，基于该确定的相关方程实现臭氧的投放控制。
[0060]本领域的技术人员可以理解，不同工业废水对不同激发波长荧光信号的响应是不同的。图7(A)至图7(C)是示出不同种类工业废水对不同激发波长荧光信号的响应的工业废水同步荧光光谱图，具体是以UV波段为激发波长检测废水荧光信号工业废水同步荧光光谱图。如上图所示，在激发波长约为360-380nm时，可以得到不同种类废水的最高强度的荧光信号。在本示例中，所测试的废水包括如图7(A)所示的纸厂废水、如图7(A)所示的焦化废水-1以及如图7(A)所示的焦化废水_2。因此采用此特定范围内的激发波长荧光信号灵敏度高。优选地，采用激发波长为365nm的荧光信号能够在不同种类工业废水中均获得高灵敏度并降低配置和维护具有不同激发波长的荧光计的成本。
[0061] 应理解，上述系统、模块、装置、功能、方法步骤的描述仅用于示例性地说明本发明的原理而不应视为对本申请保护范围的限制。可以通过上述系统、模块装置、功能、方法步骤的不同组合方式来实施本发明。本申请的保护范围由权利要求限定。还应理解，本领域技术人员能够对上述系统、模块、装置、功能、方法步骤做出变更和修改而不脱离本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种水处理系统,其包括: 臭氧处理子系统，其利用臭氧对水进行处理，和 生物处理子系统，其位于臭氧处理子系统的下游，利用生物处理工艺对水进行处理，其中 臭氧处理子系统包括: 臭氧发生器，其产生投加到处理水流中的臭氧； 臭氧处理器，其利用臭氧对水进行处理，并将臭氧处理后的水输出至生物处理子系统； 至少一个水质参数指示计，用于获取与所测量的水的水质参数具有相关性的至少一个指示信号，所述至少一个水质参数指示计位于如下位置中的至少一个:臭氧处理器的上游，臭氧处理器和生物处理子系统之间，和生物处理子系统的下游；以及 控制器，其配置为从所述至少一个水质参数指示计接收所述至少一个指示信号，并根据该至少一个指示信号实时地确定臭氧的最优投加量，其中: 臭氧发生器基于控制器确定的所述最优投加量向臭氧处理器投加臭氧。
2.根据权利要求1所述的水处理系统，所述至少一个水质参数指示计中的每个是荧光计或紫外吸收光度计，相应地所述至少一个指示信号中的每个是荧光信号或紫外吸收光度信号。
3.根据权利要求1或2所述的水处理系统，其特征在于，所述水质参数是化学需氧量、生物需氧量、生物需氧量/化学需氧量之比，或总有机碳中的一个或多个。
4.根据权利要求1所述的水处理系统，其特征在于，所述水处理系统对所处理的废水建立表达水质参数与指示信号之间相关性的相关方程，从而所述控制器根据所述相关方程用所述至少一个指示信号确定对应的水质参数，进而通过确定出的水质参数进一步确定臭氧的最优投加量。
5.根据权利要求4所述的水处理系统，其特征在于，第一水质参数指示计位于臭氧处理器的上游，所述控制器根据所述相关方程用第一水质参数指示计获取的第一指示信号得出对应的水质参数，进而通过确定出的水质参数进一步确定臭氧的最优投加量。
6.根据权利要求4所述的水处理系统，其特征在于，第二水质参数指示计位于臭氧处理器和生物处理子系统之间，所述控制器根据所述相关方程用第二水质参数指示计获取的第二指示信号得出对应的水质参数，进而通过确定出的水质参数进一步确定臭氧的最优投加量。
7.根据权利要求4所述的水处理系统，其特征在于，第一水质参数指示计位于臭氧处理器的上游，第二水质参数指示计位于臭氧处理器和生物处理子系统之间，所述控制器根据所述相关方程用第一水质参数指示计获取的第一指示信号以及第二水质参数指示计获取的第二指示信号得出对应的水质参数，进而通过确定出的水质参数进一步确定臭氧的最优投加量。
8.根据权利要求4所述的水处理系统，其特征在于，第一水质参数指示计位于臭氧处理器的上游，第二水质参数指示计位于臭氧处理器和生物处理子系统之间，第三水质参数指示计位于生物处理子系统的下游，所述控制器根据所述相关方程用第一水质参数指示计获取的第一指示信号，第二水质参数指示计获取的第二指示信号以及第三水质参数指示计获取的第三指示信号得出对应的水质参数，进而通过确定出的水质参数进一步确定臭氧的最优投加量。
9.根据权利要求3所述的水处理系统，其特征在于:所述水处理系统是工业废水三级处理系统，所述臭氧处理器利用臭氧对水进行处理以对难降解有机物进行臭氧化。
10.根据权利要求1所述的水处理系统，其特征在于，所述水处理系统用于处理造纸、制浆、炼焦和/或石化行业的工业废水。
11.根据权利要求1或2所述的水处理系统，其特征在于，所述控制器根据从所述至少一个水质参数指示计接收的至少一个指示信号的变化自适应地更新所述相关性，从而所述控制器能够响应于水质的变化确定出对应于水质变化的最优投加量。
12.根据权利要求1或2所述的水处理系统，其特征在于，所述系统还包括存储器，用于存储所处理的水类型与有机物浓度之间的相关性的经验数据；且所述控制器基于所述系统的用户选择的所处理的水的类型自动地确定并自适应地更新所述相关性。
13.根据权利要求1所述的水处理系统，其特征在于，所述臭氧氧化子系统上游设置有前段处理子系统，所述生物处理子系统下游设置有后段处理子系统。
14.根据权利要求1所述的水处理系统，其特征在于，所述臭氧处理子系统还包括一个或多个附加处理装置，所述附加处理装置位于臭氧处理装置的下游以及生物处理子系统的上游，并包括PH值调节装置、双氧水处理装置、紫外光处理装置中的一个或多个，其中: 所述至少一个水质参数指示计还设置在所述一个或多个附加处理装置的上游或下游。
15.根据权利要求1所述的水处理系统，其特征在于，所述水处理系统能够获得废水处理工艺运行信息，并能够与废水处理厂的集中控制中心进行数据传输。
16.根据权利要求1所述的水处理系统，其特征在于，所述控制器还附加地考虑所述臭氧发生装置的技术参数以实时地确定臭氧的最优投加量。
17.根据权利要求2所述的水处理系统，其特征在于，所述荧光信号的激发波长为360_380nm。
18.根据权利要求17所述的水处理系统，其特征在于，所述荧光信号的激发波长为365nm。
【文档编号】C02F9/14GK104163540SQ201310183623
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2013年5月17日 优先权日:2013年5月17日
【发明者】李舒, 程梁, 张庐军, 党晓军 申请人:埃科莱布美国股份有限公司