用于处理推进器肼燃料污水的自动控制系统及其操作工艺的制作方法

本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及用于处理推进器偏二甲肼、一甲基肼、水合肼燃料污水的自动控制系统及其操作工艺。

背景技术：

偏二甲肼、一甲基肼、水合肼是一种良好的液体推进剂燃料，与适当的氧化剂配合，可组成比冲最高的可贮存液体推进剂。肼类物质还可作为单元推进剂，普遍用在卫星和导弹的姿态控制上。在生产和使用这些燃料过程中会产生高危害的污水，这些污水不能直接排放到环境水体中，需要经过处理后，方可达标排放。

目前各类肼燃料污水采用的处理方法，包括:

1）臭氧-紫外线-活性炭联合法：利用臭氧的强氧化性，肼类物质的还原特性，通过氧化还原降毒除污，该法实行过程中存在以下不足，臭氧技术需要臭氧发生器，占地面积大，而且臭氧泄漏会造成环境污染；

2）自然净化法：肼类燃料有易被氧化分解的特性，在pH值8.0～9.0的碱性条件下，加入Cu²⁺或Ti²⁺做催化剂，利用阳光照射和空气的自然氧化作用下，达到污水净化处理目的。但该法降解效率低，一般需要30天左右，周期极长，并且降解效率低存在副产物二次污染，无法承担应急保障，且Cu²⁺、Ti²⁺残留在溶液中会带来金属离子污染；

3）焚烧法：焚烧法仅仅适用于高浓度肼类燃料的污水，以化石为燃料，在高温下进行肼类物质的氧化分解，易产生粉尘，形成雾霾，既不经济也不环保；

4）中和法：醋酸与碱性肼类中和，生成盐，肼盐残留在溶液中会导致二次污染。此外肼类物质可生化性差，生物毒性高，无法通过生物法降毒除污。

技术实现要素：

针对上述存在的问题，本发明目的在于提供一种程序联动控制，操作简单方便，污水处理效率高，安全环保的用于处理推进器燃料污水的控制系统及其操作工艺。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种用于处理推进器肼燃料污水的控制系统，所述控制系统包括信号采集模块、人机交互界面、PLC控制中心和处理设备，所述的信号采集模块包括温度信号采集装置、pH信号采集装置和报警信号采集装置，所述的处理设备包括膈膜泵、蠕动泵、pH混合器、换热器、加热器、电磁阀和催化反应床，信号采集模块、人机交互界面和处理设备均通过控制线路连接在PLC控制中心上。

系统根据反应床之后换热器出口出水温度以及反应床之后污水酸碱度这两个参数的信号回馈，经PLC发出指令，联动电磁阀的通路和回路，实现污水处理过程中的回流、排放的自动控制。

本发明所述的pH信号采集装置安装在pH混合器上以及反应床出水检测口。

本发明所述的温度信号采集装置设置在加热器上、反应床出水检测口。

本发明所述的蠕动泵包括酸碱水蠕动泵和氧化剂蠕动泵。

本发明提供的一种用于处理推进器燃料污水的控制系统的的操作工艺，其操作工艺包括如下步骤：

1）将进水管通入推进器燃料污水的污水池中，打开隔膜泵，将污水抽入pH混合器中，检测pH值，当pH值＞9或者pH值＜6时，通过酸碱水蠕动泵调节污水的pH值为6～9；

2）将调节pH完成的污水通入到换热器的冷流进液口，经过换热器换热后，当换热器出水检测口采集温度未达到60℃，将其通入到加热器中进行加热；

3）将温度到达60℃的污水通入到催化反应床中进行降解，通过氧化剂蠕动泵通入氧化剂，催化反应床对污水进行降解；采用自主创新的纳米低维多金属氧族催化技术，利用多金属离子偶合真空紫外光催化，分解双氧水产生羟基自由基，有效提升了羟基自由基的寿命，增加了双氧水的利用率，强净化能力实现节能降耗的目的；通过调控活性中心组成抑制过氧自由基•OOH产生，有效消除降解副产物带来的二次污染。

4）反应完成后，在反应床出水检测口，检测污水的pH值，信号回馈给PLC控制中心，电磁阀接收PLC控制指令，联动电磁阀的通路和回路，当检测不达标时，污水通过回流管路直接通入到污水池中，检测达标，污水直接通过换热器的热流进液口，经过换热器换热后排放。

本发明的步骤3）中的氧化剂为双氧水。

本发明的步骤3）中的催化反应床包括化学催化反应床和光化学偶合催化反应床，通过化学催化反应床进行COD降解，通过光化学偶合催化反应床进行副产物深度降解。

本发明的优点在于：本发明采用自主创新的纳米低维多金属氧族催化新技术，利用多金属离子可变价态偶合真空紫外光催化，分解双氧水产生羟基自由基，有效提升了羟基自由基的寿命，增加了双氧水的利用率，强净化能力实现节能降耗的目的。通过调控活性中心组成抑制过氧自由基•OOH产生，有效消除降解副产物带来的二次污染。偶合真空紫外技术后增强了催化剂表面电子跃迁数量，增强了催化剂表面活性。

本技术的优势在于便捷高效、无二次污染、投资小并且适用范围广泛，相比国内现有的污水处理技术更加快速彻底以及对环境友好。

控制系统操作简便、开机运行使用方便。机电一体人机交互界面控制，一键开始工艺流程，酸碱度调节自动控制，温度、pH、流量数据在屏上显示，具有多参数超标报警功能，压力表超限反馈，声光报警同时自动切断进水泵电源，保护装置内部组件不受损。系统PLC集成控制，PLC发出指令，联动电磁阀的通路和回路，实现污水处理过程中的回流、排放的自动控制，安全高效。系统采用多点测控，提供更好的数据反馈，后台数据不间断记录存储和绘制曲线；方便现场工作人员追溯还原，方便后期远程信号检测和数据共享。

附图说明

图1为本发明的控制系统连接结构简图；

图2为本发明的装置工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。

本发明提到的纳米低维多金属氧族催化反应，反应中应用的催化剂为CN 201410262319.1中所提及的催化剂，催化反应床中所发生的反应为该文件中所提及的相关反应。

实施例1：如图1和2所示的一种用于处理推进器燃料污水的控制系统，控制系统包括信号采集模块、人机交互界面、PLC控制中心和处理设备，信号采集模块包括温度信号采集装置、pH信号采集装置和报警信号采集装置，处理设备包括膈膜泵、蠕动泵、pH混合器、换热器、加热器、电磁阀和催化反应床，信号采集模块、人机交互界面和处理设备均通过控制线路连接在PLC控制中心上。

系统根据反应床之后换热器出口出水温度以及反应床之后污水酸碱度这两个参数的信号回馈，经PLC发出指令，联动电磁阀的通路和回路，实现污水处理过程中的回流、排放的自动控制。

实施例2：如图1和2所示，本发明的pH信号采集装置安装在pH混合器和电池阀上；温度信号采集装置设置在换热器、加热器和电磁阀上；蠕动泵包括酸碱水蠕动泵和氧化剂蠕动泵。

实施例3：分别试验200、400、500mg/L浓度的偏二甲肼污水，流速为500L/h，在本发明的控制系统和操作运行条件下，在排放口检测得到COD、甲醛、偏二甲肼、pH、亚硝基二甲胺（简称亚硝胺）数据如下表所示，在控制系统和工艺条件下，各类污染物均能达标排放，特别注意的是，亚硝胺及偏二甲肼浓度均远低于排放标准浓度；

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实施例4：浓度为1000mg/L的偏二甲肼污水，分别采用条状、球状、细三叶草状、粗三叶草状四种催化剂，流速为100L/h，在本发明的控制系统和操作运行条件下，在排放口检测得到COD、甲醛、偏二甲肼、亚硝基二甲胺数据如下表所示。本发明的控制系统可更改流量参数，降低废水流速，对高浓度的偏二甲肼废水进行降解处理；

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实施例5：反应床出水口检测pH值为5.4，低于设定值下线6时，废水所测指标如下表所示，系统自动控制电磁阀打开回流通路，废水回流废水池循环处理；

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实施例6：反应床出水口检测pH值为6.7，在设定值6-9范围内，废水所测指标如下表所示，系统自动控制电磁阀打开排放通路，出水经换热器换热后，废水达标排放；

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实施例7：反应床出水口检测温度值为48℃，设定值下线60℃时，废水所测指标如下表所示，系统自动控制电磁阀打开回流通路，废水回流废水池循环处理；

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实施例8：反应床出水口检测温度值为67℃，大于设定值下线60℃时，废水所测指标如下表所示，系统自动控制电磁阀打开排放通路，出水经换热器换热后，废水达标排放；

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实施例9：同实施例1与2，处理含500mg/L浓度的一甲基肼污水，流速为500L/h，在本发明的控制系统和操作运行条件下，在排放口检测出水COD、甲醛、一甲基肼、pH、氰化物浓度，表明在本控制系统和工艺条件下，各类污染物均能达标排放。

实施例10：同实施例1与2，处理含1000mg/L浓度的水合肼污水，流速为500L/h，在本发明的控制系统和操作运行条件下，在排放口检测出水COD、甲醛、肼NH₂NH₂、pH、氨氮浓度，表明在本控制系统和工艺条件下，各类污染物均能达标排放。

需要说明的是，上述仅仅是本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述实施例的基础上所做出的任意组合或等同变换均属于本发明的保护范围。