用于酸性废水亚铁离子超标预警预测装置及其方法与流程

本发明属于水处理领域，具体来说是钢铁及相关水处理中过量亚铁离子的预警及应急处理的领域，涉及一种基于ORP(氧化还原电位)与pH(氢离子浓度指数)值对亚铁离子过量的预警及应急处理的方法与装置。

背景技术：

钢铁行业是用水大户和废水排放大户，钢铁废水的处理情况越来越受到社会各界的广泛关注。钢铁原件毛坯在表面电镀、喷涂前一般都要经过酸洗，以清除表面氧化物，因而产生酸洗废液和酸洗废水，在实际工业生产中，硝酸、氢氟酸、盐酸、硫酸等是较为常用的酸。其中酸洗废液含酸浓度较高，可回收再生酸。而大量的冲洗水，即酸洗废水含酸量较低，用来回收则很不经济，所以作为废水外排。废液中常含有硫酸、硝酸、铁离子、亚铁离子和油污等。污水处理厂在处理钢铁废水的过程中，若进水含有大量的亚铁离子，亚铁离子在氧化成铁离子的同时，会造成水质pH值的降低，严重危害水厂管道以及后续处理构筑物等设备，严重抑制污水厂生化处理中微生物的数量和活性，影响污水处理厂整体工艺的正常运行，难以实现出水稳定达标排放。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种用于酸性废水亚铁离子超标预警预测装置及其方法，本发明预警装置具有体积小、集成度高，预测精确的优点。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种用于酸性废水亚铁离子超标预警预测装置，包括格栅前进水池和计算机，其特征在于，还包括有NaOH溶液池，所述格栅前进水池内设有pH探头、ORP探头和投药扩散器，所述投药扩散器通过投药管路与所述NaOH溶液池相连，所述投药管路上设有NaOH加药泵；所述pH探头与所述计算机之间、所述ORP探头与所述计算机之间均连接有传输线，所述NaOH加药泵与所述计算机之间串联有报警器和电磁阀。

利用上述用于酸性废水亚铁离子超标预警预测装置实现酸性废水亚铁离子超标预警预测方法，其中，所述计算机中安装有数据分析系统，所述pH探头用于监测污水厂进水格栅前的pH值；所述ORP探头用于监测污水厂进水格栅前的ORP值；所述数据分析系统将通过所述pH探头和ORP探头接收到的污水厂进水格栅前的pH值和ORP值进行分析，从而得出污水厂进水的铁离子和亚铁离子浓度比；当数据分析系统得出的污水厂进水的铁离子和亚铁离子浓度比超出设定值时，由报警器进行报警，并开启NaOH加药泵将NaOH溶液池中的NaOH溶液经过投药管路自所述投药扩散器投加至所述格栅前进水池中，数据分析系统利用pH探头和ORP探头探测到的pH值和ORP值，在不同的pH值条件下，通过测定ORP值，根据回归方程y＝ae^bx拟合回归曲线得出所述格栅前进水池3中的铁离子和亚铁离子的浓度比；上述回归方程y＝ae^bx中，x为进水的ORP值，y为进水中铁离子和亚铁离子浓度比，e为自然常数，e≈2.71828；a和b均为常量，根据进水的pH值，a和b的取值如下：

根据得出的所述格栅前进水池3中的铁离子和亚铁离子的浓度比，预测该铁离子和亚铁离子的浓度比是否符合设定值。

进一步讲，本发明用于酸性废水亚铁离子超标预警预测方法中，污水厂进水的铁离子和亚铁离子浓度比的设定值为Fe³⁺:Fe²⁺＝2:1，通过向所述格栅前进水池中投加NaOH溶液，使得所述格栅前进水池中的pH在6～7。

与现有技术相比，本发明具有的优点在于：

本发明通过ORP探头和pH探头联合在线监测，根据数学回归思想，利用ORP-pH拟合回归曲线实现铁离子和亚铁离子浓度比预测，当亚铁离子浓度高于预警浓度时，污水厂会及时收到报警信息，以便污水处理厂采取应急措施(在格栅前及时投加NaOH)，预防亚铁离子对后续处理构筑物造成腐蚀作用。本发明预警精度可达到0.702～0.998，可以实现对污水厂进水亚铁离子浓度过量的精确预警，并能够及时处理，避免后续处理设备运行故障。

附图说明

图1是本发明中的pH-ORP拟合回归曲线，反映不同比例铁离子和亚铁离子在不同pH条件下的ORP模拟回归曲线；

图2是本发明预警预测装置的结构示意图：

图3是本发明预警预测方法的流程图。

图中：1-pH探头，2-ORP探头，3-格栅前进水池，4-投药扩散器，5-NaOH溶液池，6-NaOH加药泵，7-计算机，8-报警器，9-电磁阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅对本发明进行解释说明，并不用以限制本发明。

如图2所示，本发明提出的一种用于酸性废水亚铁离子超标预警预测装置，包括格栅前进水池3、计算机7和NaOH溶液池5，所述格栅前进水池3内设有pH探头1、ORP探头2和投药扩散器4，所述投药扩散器4通过投药管路10与所述NaOH溶液池5相连，所述投药管路10上设有NaOH加药泵6；所述pH探头1与所述计算机7之间、所述ORP探头2与所述计算机7之间均连接有传输线，所述NaOH加药泵6与所述计算机7之间串联有报警器8和电磁阀9。

利用上述用于酸性废水亚铁离子超标预警预测装置实现预警预测的方法是，如图2所示，所述计算机7中安装有数据分析系统，所述pH探头1用于监测污水厂进水格栅前的pH值；所述ORP探头2用于监测污水厂进水格栅前的ORP值；所述数据分析系统将通过所述pH探头1和ORP探头2接收到的污水厂进水格栅前的pH值和ORP值进行分析，从而得出污水厂进水的铁离子和亚铁离子浓度比；污水厂进水的铁离子和亚铁离子浓度比的设定值为Fe³⁺:Fe²⁺＝2:1，当数据分析系统得出的污水厂进水的铁离子和亚铁离子浓度比超出设定值时，由报警器8进行报警，并开启NaOH加药泵6将NaOH溶液池5中的NaOH溶液经过投药管路10自所述投药扩散器4投加至所述格栅前进水池3中，由于，铁离子的沉淀pH值在2～3左右，亚铁离子的沉淀pH值在7～8左右，因此，通过投加NaOH溶液提高pH值，可以提高亚铁离子的沉淀量，使得所述格栅前进水池3中的pH在6～7，以保证后续污水处理构筑物不被腐蚀。与此同时，数据分析系统利用pH探头1和ORP探头2探测到的pH值和ORP值，在不同的pH值条件下，通过测定ORP值，根据回归方程y＝ae^bx拟合回归曲线，如图1所示的pH-ORP拟合回归曲线得出所述格栅前进水池3中的铁离子和亚铁离子的浓度比；上述回归方程y＝ae^bx中，x为进水的ORP值，y为进水中铁离子和亚铁离子浓度比，e为自然常数，e≈2.71828；a和b均为常量，根据进水的pH值，a和b的取值如下：

最后，根据得出的所述格栅前进水池3中的铁离子和亚铁离子的浓度比，预测该铁离子和亚铁离子的浓度比是否符合设定值。

本发明特别适用于市政污水处理厂接纳钢铁酸洗废水的过程中亚铁离子超标的预警。由于酸洗废水pH值较低，且铁离子和亚铁离子在酸性条件下可以较好溶于水中，因此，本发明仅针对于酸性废水。虽然本发明中的预测报警装置是针对总铁浓度为120mg/L的，但对于其他的总铁浓度，本发明的设计原理仍然适用。

实施例1：采用本发明用于酸性废水亚铁离子超标预警预测装置对亚铁离子未超标的废水预测，该废水的pH值为3.0，ORP值为480，设定的铁离子和亚铁离子浓度比为低于1:2时发出预警。实现预警预测的处理步骤如下：

(1)工业污水排入管网进入污水处理厂后，在粗格栅前通过pH探头1和ORP探头2监测进水的pH和ORP两个指标；

(2)pH探头1和ORP探头2通过传输线将所测得的数值传递到污水处理厂总控系统即计算机7中；

(3)计算机7中的数据分析系统通过接收到的pH值和ORP值，利用如图1所示的pH-ORP拟合回归曲线自动模拟出污水厂目前进水的铁离子和亚铁离子的浓度比，测得当前进水的铁离子和亚铁离子的浓度比为3.5:1；

(4)当前进水的铁离子和亚铁离子的浓度比未达到预警值，报警器8不启动，由NaOH溶液池5、NaOH加药泵6和投药扩散器4构成的NaOH应急投加系统也不启动。

实施例2：采用本发明用于酸性废水亚铁离子超标预警预测装置对亚铁离子未超标的废水预测，该废水的pH为3.0，ORP为430，设定的铁离子和亚铁离子浓度比为低于1:2时发出预警。实现预警预测的处理步骤如下：

步骤(1)至(3)与实施例1相同，并测得当前进水的铁离子和亚铁离子的浓度比为0.25:1；

(4)当前进水的亚铁离子浓度超标，电磁阀9开启，报警器8启动发出警报，由NaOH溶液池5、NaOH加药泵6和投药扩散器4构成的NaOH应急投加系统同时启动，向粗格栅前投加NaOH溶液，以调节水质的pH值为6～7，防止后续构筑物遭到酸性腐蚀作用。

通过实施例2可以看出，当亚铁离子浓度超过预警值时，本发明预警预测装置会及时投加NaOH溶液，调节水质的pH值满足后续处理的要求，不但使得后续生物处理能够正常运行，而且可以防止后续构筑物遭到酸性腐蚀作用。

尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。