测量和控制废水流中的有机物的制作方法

测量和控制废水流中的有机物
发明领域
1.本发明涉及监测废水流，和更具体地涉及用于控制来源于纸浆生产过程的废水处理的方法和设备。


背景技术：

2.下面的背景技术描述可以包括见识、发现、理解或公开内容，或对于本发明之前的相关领域而言是未知的但是由本公开所提供的公开内容一起的内容。在本文公开的一些这样的贡献可以在下面具体阐述，而本发明公开所涵盖的其他这样的贡献将从它们的上下文而显而易见。
3.化学需氧量(cod)表示可以被溶液中的反应消耗的氧量。它可以以一定体积的溶液中消耗的氧质量(mg/l)表达。cod可以用于量化水中的可氧化的污染物或有机物(organics)(有机物(organic matter)的量。
4.在废水处理中，针对化学需氧量(cod)的环境法规正在全球范围内收紧。虽然容易降解的有机物可以通过生物废水处理来从废水中除去，但是废水流出物中的难降解有机物(“硬cod”)的量往往仍然超过了环境限度。目前，cod典型地通过手工测量来监测。这对于将化学品成本有效地定量给料到废水来说是不够的。化学品可以以恒定剂量(mg/l)或恒定流量(l/s)进料到废水流。这不能确保废水流出物中cod处于排放限度以下。
5.概述
6.下面提出了本文公开的特征的简单概述，以提供本发明的一些示例性方面的基本理解。该概述不是本发明的全面概览。它并非意图确定本发明的关键/决定性要件或描述本发明的范围。它唯一的目的是以简化形式提出本文公开的一些构思，作为更详细描述的前序。
7.根据一方面，提供了独立权利要求的主题。实施方案在从属权利要求中定义。
8.在附图和下面的说明书中更详细地阐述实施方案的一个或更多个实例。其他特征将从所述说明书和附图以及从权利要求变得显而易见。
附图说明
9.在下面将借助于优选实施方案参考附图来更详细地描述本发明，其中：
10.图1a、1b、2a、2b、3a、3b、4a、4b和5显示了示例性实施方案；
11.图6显示了示例性系统；
12.图7显示了cod含量的示例性监测并控制。
具体实施方式
13.下面的实施方案是示例性的。虽然说明书可以在几个地方提及“一种(an)”、“一个(one)”或“一些”实施方案，但是这不必然表示每个这样的提及是相同的实施方案，或所述特征仅应用于单个实施方案。不同的实施方案的单个特征也可以组合以提供其他实施方
案。此外，措词“包含/包括(comprising)”、“含有(containing)”和“包括(including)”应当理解为不将所述实施方案限制到仅由已经提及的那些特征组成，并且这样的实施方案还可以含有没有具体提及的特征/结构。
14.一种实施方案公开了用于监测并控制来源于纸浆生产过程的废水流的处理的方法和设备。所述废水流经受至少一种生物和/或化学处理步骤。所述方法包括测量废水流入物和/或废水流出物的uv吸光度，和测量所述废水流入物和/或废水流出物的浊度。所述方法进一步包括基于测量的uv吸光度确定所述废水流入物和/或废水流出物中溶解的有机物(即溶解的有机物)的浓度，基于测量的uv吸光度和/或确定的溶解的有机物的浓度，和任选地基于测量的浊度，控制至少一种混凝剂到所述废水流入物的定量给料，和任选地基于测量的浊度，控制至少一种絮凝剂到所述废水流入物的定量给料。
15.在一种实施方案中，所述uv吸光度和浊度的测量从获自经生物和化学处理的废水流入物的分离单元中的三级处理的废水流出物中进行，和所述至少一种混凝剂的定量给料和任选的所述至少一种絮凝剂的定量给料在经生物处理的废水流入物的沉淀单元中的二级处理下游和所述三级处理上游进行。
16.在一种实施方案中，所述uv吸光度和浊度的测量从获自经生物处理的废水流入物的沉淀单元中的二级处理的废水流入物中进行，并且所述至少一种混凝剂的定量给料和任选的所述至少一种絮凝剂的定量给料在所述二级处理下游和经生物和化学处理的废水流入物的分离单元中的三级处理上游进行。
17.在一种实施方案中，所述方法包括将经生物和化学处理的废水流入物样品引导至沉降容器，测量所述样品的浊度以获得初始浊度值，和使得所述样品中的颗粒在所述沉降容器中沉降持续选择的沉降时间。在选择的沉降时间之后，所述方法包括从所述样品的澄清部分测量uv吸光度和沉降浊度，基于测量的uv吸光度确定所述样品的澄清部分中溶解的有机物的浓度，基于测量的uv吸光度和/或确定的溶解的有机物的浓度，和任选的基于沉降浊度，控制至少一种混凝剂到经生物处理的废水流入物的定量给料，和任选地基于所述沉降浊度、沉降容器中的分离效率和/或沉降容器中的沉降速度，控制至少一种絮凝剂到经生物处理的废水流入物的定量给料。
18.在一种实施方案中，所述样品从位于经生物处理的废水流入物的沉淀单元中的二级处理下游，和经生物和化学处理的废水流入物的分离单元中的三级处理上游的点来引导，并且所述至少一种混凝剂的定量给料和任选的所述至少一种絮凝剂的定量给料在二级处理下游和将所述样品引导至沉降容器的点上游进行。
19.在一种实施方案中，所述方法包括基于初始浊度和沉降浊度之间的差值来计算沉降容器中的分离效率，通过用初始浊度和沉降浊度之间的差值除以沉降时间来计算沉降容器中的沉降速度，和基于计算的分离效率和/或计算的沉降速度，控制至少一种混凝剂和/或絮凝剂到所述废水流入物的定量给料。
20.在一种实施方案中，所述方法包括基于计算的沉降容器中的分离效率和/或计算的沉降容器中的沉降速度，来估算分离单元的分离效率。
21.在一种实施方案中，所述方法包括预先确定沉降容器中的沉降浊度和所述废水流出物的浊度之间的相关因子或函数，和基于从沉降容器测量的沉降浊度，通过使用所述预先确定的相关因子或函数，来预测所述废水流出物的浊度。
22.在一种实施方案中，确定溶解的有机物的浓度通过使用预先确定的校准等式或通过将测量的uv吸光度与预先确定的校准曲线比较来进行。
23.在一种实施方案中，所述uv吸光度在单个波长下或在非常窄的波长范围(例如窄波长范围或单个波长，其处于200
‑
400nm，优选处于250
‑
350nm)下测量。所述单个波长或窄波长范围可以基于所述废水流入物和/或流出物的假定浓度来选择(假定产生通过uv吸光度传感器或探针可测量的uv吸光度的强度的波长)。较长的波长能够测量较低强度，即确定较高浓度的溶解的有机物。可替代地，可以调节光路的长度来借助于uv吸光度测量确定较高浓度的溶解的有机物。
24.在一种实施方案中，将所述样品中的颗粒在沉降容器中沉降，以使得所述样品的浊度在选择的沉降时间之后不再明显改变。
25.在一种实施方案中，所述方法包括测量获自二级处理的经生物处理的废水流入物的ph值，测量二级处理下游和三级处理上游的经生物和化学处理的废水流入物的ph值，测量获自三级处理(或二级处理)的所述废水流出物的ph值，和/或测量沉降容器中沉降的废水样品的澄清部分的ph值。如果需要，则所述方法包括基于测量的ph值，控制至少一种ph调节化学品和/或混凝剂到所述废水流入物的定量给料，和/或控制至少一种ph调节化学品到所述废水流出物的定量给料。
26.在一种实施方案中，所述方法包括基于测量的uv吸光度，确定的溶解的有机物的浓度和/或所述废水流入物和/或流出物的浊度，确定所述废水流入物和/或流出物中的总有机物浓度。
27.在一种实施方案中，所述方法是连续方法、自动化方法和/或计算机化方法。
28.在一种实施方案中，所述uv吸光度和浊度的测量从获自经生物和化学处理的废水流入物的沉淀单元中的二级处理的废水流出物中进行，和所述至少一种混凝剂的定量给料和任选的所述至少一种絮凝剂的定量给料在二级处理上游进行。
29.在一种实施方案中，所述uv吸光度和浊度的测量从经生物处理的废水流入物的沉淀单元中的二级处理上游和混凝剂和絮凝剂的定量给料上游的经生物处理的废水流入物中进行，并且所述至少一种混凝剂的定量给料和任选的所述至少一种絮凝剂的定量给料在二级处理上游进行。
30.在一种实施方案中，所述方法包括将经生物和化学处理的废水流入物的样品引导至沉降容器，测量所述样品的浊度以获得初始浊度值，和使得所述样品中的颗粒在沉降容器中沉降持续选择的沉降时间。在选择的沉降时间之后，从所述样品的澄清部分中测量uv吸光度和沉降浊度，和基于测量的uv吸光度确定所述样品的澄清部分中溶解的有机物的浓度。所述至少一种混凝剂到所述废水流入物的定量给料基于测量的uv吸光度和/或确定的溶解的有机物的浓度，和任选地基于沉降浊度来控制，和任选地所述至少一种絮凝剂到所述废水流入物的定量给料基于所述沉降浊度、沉降容器中的分离效率和/或沉降容器中的沉降速度来控制。其中，所述样品从位于经生物处理的废水流入物的沉淀单元中的二级处理上游，和混凝剂和絮凝剂的定量给料下游的点来引导，其中所述至少一种混凝剂的定量给料和任选的所述至少一种絮凝剂的定量给料在二级处理上游和将所述样品引导至沉降容器的点上游来进行。
31.在一种实施方案中，公开了一种设备，其经配置以进行所述方法。该设备包括第一
光学测量器，其经配置以测量废水流入物和/或废水流出物的uv吸光度；第二光学测量器，其经配置以测量所述废水流入物和/或废水流出物的浊度；处理器，其经配置以基于测量的uv吸光度确定所述废水流入物和/或废水流出物中溶解的有机物的浓度；和控制器，其经配置以基于测量的uv吸光度和/或确定的溶解的有机物的浓度，和任选地基于测量的浊度，控制至少一种混凝剂到所述废水流入物的定量给料，和任选地基于测量的浊度控制至少一种絮凝剂到所述废水流入物的定量给料。
32.在一种实施方案中，所述第一光学测量器经配置以从获自经生物和化学处理的废水流入物的三级处理的废水流出物中测量uv吸光度，所述第二光学测量器经配置以从获自三级处理的废水流出物中测量浊度，和所述控制器经配置以在经生物处理的废水流入物的沉淀单元中的二级处理下游和所述三级处理上游，控制至少一种混凝剂的定量给料，和任选的所述至少一种絮凝剂的定量给料。
33.在一种实施方案中，所述第一光学测量器经配置以从获自经生物处理的废水流入物的沉淀单元中的二级处理的废水流入物中测量uv吸光度，和所述控制器经配置以在二级处理下游和经生物和化学处理的废水流入物的三级处理上游，控制至少一种混凝剂的定量给料和任选的至少一种絮凝剂的定量给料。
34.在一种实施方案中，所述设备包含用于将经生物和化学处理的废水流入物的样品引导至沉降容器的取样装置，其中所述第一光学测量器经配置以在选择的沉降时间之后，从沉降容器中所述样品的澄清部分中测量uv吸光度，和所述第二光学测量器经配置以测量样品的初始浊度以获得初始浊度值，其中所述第二光学测量器经配置以在选择的沉降时间之后，从沉降容器中样品的澄清部分中测量沉降浊度。所述处理器经配置以基于测量的uv吸光度确定样品中溶解的有机物的浓度，和所述控制器经配置以基于测量的uv吸光度和/或确定的溶解的有机物的浓度和任选地基于沉降浊度，控制至少一种混凝剂到所述废水流入物的定量给料，和任选地基于沉降浊度、沉降容器中的分离效率和/或沉降容器中的沉降速度控制至少一种絮凝剂到所述废水流入物和/或废水流出物的定量给料。
35.在一种实施方案中，所述设备经配置以基于初始浊度和沉降浊度之间的差值来计算沉降容器中的分离效率，通过用初始浊度和沉降浊度之间的差值除以沉降时间来计算沉降容器中的沉降速度，和基于计算的分离效率和/或计算的沉降速度，控制所述至少一种混凝剂和/或絮凝剂到所述废水流入物的定量给料。
36.在一种实施方案中，所述第一光学测量器经配置以在单个波长下或在非常窄的波长范围下测量uv吸光度。
37.在一种实施方案中，所述设备包括ph测量器以测量获自二级处理的经生物处理的废水流入物的ph值，测量二级处理下游和三级处理上游的经生物和化学处理的废水流入物的ph值，测量获自三级处理的所述废水流出物的ph值，和/或测量沉降容器中的沉降的废水样品的澄清部分的ph值，其中所述控制器经配置以基于测量的ph值控制至少一种ph调节化学品到所述废水流入物和/或废水流出物的定量给料。
38.在一种实施方案中，所述设备可以包括远程设备来远程监测、控制和优化化学品的定量给料。
39.在一种实施方案中，所述设备用于进行所述方法步骤。
40.在一种实施方案中，公开了一种废水处理系统，其包含所述设备。
41.在一种实施方案中，所述方法包括确定至少一种选自下面的关键变量的值：混凝中固体的产生，沉降效率(ntu)，沉降速度(ntu/min)，沉降容器中的分离效率和全尺寸(full scale)分离效率的比较，混凝剂定量给料对于ph的影响，硬cod混凝，硬cod除去确认，硬cod混凝确认，硬cod混凝除以产生的浊度，和/或硬cod混凝除以除去的木质素类材料的总cod值，和基于至少一种关键变量的测定值控制至少一种混凝剂、絮凝剂和/或其他废水处理化学品到所述废水流出物和/或流入物的定量给料。
42.因此一种实施方案公开了一种在线方法和在线设备，用于监测并控制废水处理系统中溶解的有机物的浓度，其中所述化学品剂量的影响是自动测量的。所述方法和设备用于监测并控制溶解的有机物从废水流中的除去。所述方法和设备使得能够监测并控制废水流出物中的硬cod。
43.在一种实施方案中，uv、ph和/或浊度测量也可以用于原水处理中的脱色(例如除去富啡酸、腐殖酸)，和废水处理中的除磷。所述方法可以进一步包括测量废水流入物、沉降的样品的澄清部分和/或废水流出物中的溶解的磷的浓度，和基于测量的溶解的磷的浓度控制至少一种混凝剂到所述废水流入物的定量给料。另外/可替代地，所述方法可以进一步包括测量废水流入物、沉降的样品的澄清部分和/或废水流出物中的总磷浓度，和基于测量的总磷浓度控制至少一种混凝剂到所述废水流入物的定量给料。
44.所述方法可以进一步包括测量废水流入物、沉降的样品的澄清部分和/或废水流出物中的溶解的磷和总磷的浓度，和基于测量的溶解的磷和/或总磷的浓度，控制至少一种混凝剂到所述废水流入物的定量给料。
45.用于监测并控制废水流中的有机物除去的方法和系统是一种在线监测并控制系统，其涉及uv吸光度探针、浊度传感器、沉降单元和所需的控制算法。从废水中在200
‑
400nm内、优选250
‑
350nm内的单波长下(或在非常窄波长范围下)测量uv吸光度，以监测溶解的有机物(即硬cod)的浓度，该溶解的有机物典型地是纸浆和造纸工业中经生物处理的废水的主要杂质组分。总cod值可以基于溶解的有机物浓度、硬cod值、uv吸光度、浊度和/或其他水质测量来估算和/或预测。这些测量可以由电导率和温度测量补充。表1显示了用于各种废水流入物、经化学处理的流入物(未沉降的、沉降的)和/或流出物(固体分离后)的可能的测量和关键变量。
46.表1.测量和关键变量。
[0047][0048]
可以计算下面的关键变量(数字(1)
‑
(10)指的是表1的数字1
‑
10)：
[0049]
·
混凝中固体的产生(1)(经生物处理的废水流入物和经生物和化学处理的废水
流入物中的浊度差值)，
[0050]
·
沉降效率(ntu)和/或沉降速度(ntu/min)(2)(经生物和化学处理的流入物中的沉降浊度(＝最终浊度)和流出物中浊度之间的差值)，
[0051]
·
在线系统和全尺寸单元中的固体分离的比较(3)，
[0052]
·
混凝剂定量给料对于ph的影响(4)，
[0053]
·
硬cod混凝(5)(除去的硬cod(除去的木质素类材料))，
[0054]
·
硬cod除去确认(6)(“6”应当给出与“5”相同的结果以确认“5”，即确认沉降容器的操作)，
[0055]
·
硬cod混凝确认(7)(沉降的样品的uv吸光度和流出物的uv吸光度之间的差值应当接近于0以确认沉降的样品的uv吸光度与流出物的uv吸光度大致相同，以确认沉降容器的操作)，
[0056]
·
磷混凝(8)(除去的磷)，
[0057]
·
磷除去确认(9)(“9”应当给出与“8”相同的溶解的磷的结果，以确认“7”，即确认沉降容器的操作)，
[0058]
·
磷混凝确认(10)(沉降的样品的溶解的磷和流出物的溶解的磷之间的差值应当接近于0，以确认沉降的样品的溶解的磷与流出物的溶解的磷大致相同，以确认沉降容器的操作)。
[0059]
可以基于下面的比率来计算下面的关键变量：
[0060]
·
5/1＝硬cod混凝除以产生的浊度(由硬cod混凝引起的浊度增加)，
[0061]
·
5/2＝硬cod混凝除以分离的固体(分离的固体中硬cod的份额)，
[0062]
·
8/1＝磷混凝除以产生的浊度(通过混凝增加固体结合的磷)，
[0063]
·
8/2＝磷混凝除以分离的固体(分离的固体中磷的份额)。
[0064]
可以基于下面的测量/关键变量控制混凝剂到所述废水的定量给料：
[0065]
·
三级处理的水中的uv吸光度(＝流出物，输出)，
[0066]
·
流出物或沉降的样品中估算的硬cod浓度(mg/l或kg/天)，
[0067]
·
流出物或沉降的样品中估算的总cod浓度(mg/l或kg/天)，
[0068]
·
三级处理或二级处理中除去的cod(mg/l或kg/天)。
[0069]
任选的用于混凝剂控制(例如通过使用前馈控制器或fb控制器中的级联回路)的控制参数包括：
[0070]
·
产生的浊度，分离效率(2)，最终浊度(经化学处理的废水流出物中的浊度，沉降浊度)，
[0071]
·
二级处理的水中的uv吸光度(进入cod负载，1/m或mg/l，kg/天)
[0072]
·
其他进水质量参数如导电率、温度、ph，
[0073]
·
硬cod除去确认(6)(“6”应当给出与“5”相同的结果，以确认“5”，从而确认沉降容器的操作)，
[0074]
·
硬cod混凝确认(7)(沉降的样品的uv吸光度和流出物的uv吸光度之间的差值应当接近于0以确认沉降的样品的uv吸光度与流出物的uv吸光度大致相同，从而确认沉降容器的操作)，
[0075]
·
来自于流出物(三级处理的水)和/或流入物(二级处理的水)的磷，
[0076]
所述控制器可以通过使用反馈、前馈和/或多参数模型(输出＝混凝剂剂量)来操作，这取决于过程延迟(沉淀、浮选)。
[0077]
可以基于下面的测量/关键变量控制聚合物(絮凝剂)的定量给料：
[0078]
·
固体分离效率(2)，
[0079]
·
经化学处理的、沉降的废水中的浊度，
[0080]
·
经三级处理的废水中的浊度。
[0081]
任选的用于控制聚合物(絮凝剂)的定量给料的控制参数包括：
[0082]
·
在线系统和全尺寸单元中的固体分离的比较(3)。
[0083]
所述控制器可以通过使用反馈、前馈和/或多参数模型(输出＝混凝剂剂量和/或絮凝剂剂量)来操作，这取决于过程延迟(沉淀、浮选)。
[0084]
ph控制(通过使用酸/碱)可以包括控制混凝剂ph和流出物ph，输入是混凝剂ph、混凝剂剂量对于ph的影响(4)和/或流出物ph。
[0085]
化学品剂量以及cod、磷和悬浮的固体除去效率可以借助于所述方法优化。
[0086]
一种废水处理方法典型地包括三级处理步骤和在它之前的二级沉淀步骤。可以将废水流样品在化学品加入之后，但是在分离单元(即三级处理)之前，作为侧流在线引导至模拟三级处理单元的小容器。经化学处理的废水中的颗粒在所述小容器中沉降预定的时间。测量所述样品的初始浊度。浊度还可以作为沉降期间时间的函数来测量。在预定的时间之后(即在沉降期结束处)，在所述小容器中的浊度值不再明显改变之后，从沉降单元(即小容器)顶部进行uv吸光度和浊度的测量。硬cod和/或溶解的有机物浓度基于测量的uv吸光度，基于校准等式或校准曲线来监测。总cod基于uv吸光度(描述硬cod)和浊度(描述悬浮的固体的cod)来监测。校准等式或曲线可以用于监测中。分离效率和沉降速度可以基于预定时间期间的浊度来监测。分离效率是初始浊度和沉降浊度的差值，并且沉降速度是初始浊度和沉降浊度的差值除以沉降时间。混凝剂化学品的定量给料可以基于uv吸光度、产生的浊度、估算的硬cod和/或估算的总cod控制。絮凝剂化学品(即聚合物)的定量给料可以基于分离效率、沉降速度和/或沉降浊度(最终浊度)控制。
[0087]
术语硬cod或溶解的有机物或溶解的有机材料/物质在本文用于描述或指的是木质素类化合物，其无法通过废水流的生物处理从纸浆厂废水中除去。木质素类化合物包括分子量是约1000g/mol的芳族化合物。木质素构造单元包括降解的木质素类化合物并且具有约300
‑
500g/mol的分子量。uv(紫外线)吸光率测量可以用于确定废水中溶解的有机木质素类化合物的量。
[0088]
所述废水可以进一步包括生物聚合物(mw>>20000g/mol，亲水性，非uv吸收性)，中性物(mw<350g/mol)和酸(mw<350g/mol，脂族的低分子量有机酸)。
[0089]
lc
‑
ocd(液相色谱法
‑
有机碳检测器)和/或cod分析可以用于定量分析水样品中的nom(天然有机物)。但是，lc
‑
ocd作为分别的实验室分析来进行，并且它不适用于自动化在线方法。在本文中，当预先确定表明uv吸光度和溶解的有机物之间的关系的校准曲线或校准等式时，可以使用lc
‑
ocd(液相色谱法
‑
有机碳检测器)，该校准曲线或校准等式则可以用于基于系统中测量的uv吸光度估算溶解的有机物或硬cod的浓度。所述校准曲线或校准等式可以是设备专用的或废水处理系统专用的。
[0090]
全球工业显著降低了它们的淡水引入量，这尤其归因于对于周围cod的日益收紧
的环境法规，在许多情况中目标是排放中接近于零的cod。容易降解的有机物可以通过标准生物废水处理方法从废水中除去。但是，经处理的流出物中的硬cod往往超出环境限度设定。尤其是在生产漂白纸浆中就是这种情况，因为在漂白期间，木质素类材料被从纸浆中除去到废水流中，因此增加了废水流的硬cod值。在现有的测量系统中，进行频繁的手工cod测量，其涉及在高温下在酸性条件下使用危险化学品的2小时消解。
[0091]
一种实施方案公开了用于监测和优化溶解的有机物除去的智能工具，其使得能够实时监测硬cod和总cod，和实时优化化学品的剂量。当处理来源于漂白纸浆生产的废水时，这是尤其有利的。所述监测使得能够实现稳定的流出物品质，满足环境释放限度，更小的有机污染物释放到环境中，改进的方法性能，有效的有机物除去和固体分离，成本有效的化学品使用，基于需要控制化学品剂量，产生消费者报告，方法的前瞻性问题解决，和在线智能工具的前瞻性维护。事先预测废水的化学处理的能力使得能够实现快反应时间，并且可以避免长过程延迟，以及可以完成化学品剂量的调节以避免不想要的化学处理。目的是稳定水品质，达到环境排放限度，和通过优化的混凝剂消耗来获得成本节约。所进行的在线测量与实验室中测量的可溶性cod(硬cod)具有良好的相关性。所述方法和设备测量uv吸光度以确定溶解的有机木质素类化合物的量。
[0092]
在从经生物处理的废水中除去溶解的有机物中，化学沉降可以在宽的有机物除去效率范围(20
‑
85％，或甚至20
‑
95％)中运行。有机物除去目标取决于纸浆厂，并且要考虑的问题包括排放的cod限度、有机物负载量和流出物品质。
[0093]
一种典型的三级处理基于化学品定量给料以及通过使用过滤器、溶解的空气浮选(daf)或澄清化除去有机物和磷。三级处理也可以是fenton反应处理(加入用于氧化污染物的过氧化氢和亚铁)和分离单元(例如沉淀单元)或任何其他氧化反应(例如利用臭氧的废水处理)。
[0094]
这样的化学品的实例包括混凝剂和絮凝剂。无机混凝剂可以用于除去固体，其典型地用聚合物(絮凝剂)来增强。混凝剂是无机(阴离子/阳离子)或有机(聚电解质)化学品，其中和了杂质如胶体颗粒的负或正表面电荷(失稳)。(water treatment handbook，第1卷和第2卷，1991，degremont)。混凝剂可以典型地是聚合物或无机混凝剂。无机混凝剂可以是例如下面的一种或多种：铝、铁、镁、钙、锆和锌的盐或其任意组合；优选例如氯化物和硫酸盐中的一种或多种及其任意组合；和优选氯化钙、硫酸钙、氯化锌、氯化铁、硫酸铁、氯化铝和硫酸铝及其任意组合。
[0095]
絮凝剂或絮凝助剂可以促进絮状物形成。絮凝剂可以是无机聚合物(例如活性二氧化硅)、天然聚合物(淀粉、藻酸盐)或合成聚合物(water treatment handbook，第1卷和第2卷，1991，degremont，water quality and treatment，一本公共给水的手册)。聚合物可以是阳离子的、阴离子的、非离子的或两性的。聚合物可以包括例如聚丙烯酰胺、多胺、聚二烯丙基二甲基氯化铵(polydadmac)、三聚氰胺甲醛树脂、天然聚合物、天然多糖及其阳离子或阴离子衍生物、以及其任意组合；优选所述聚合物选自聚丙烯酰胺、多胺和polydadmac，及其任意组合。
[0096]
除了混凝剂和/或絮凝剂之外，进行的测量或计算可以用于控制任何要加入的其他化学品在所述废水处理方法的期望位置处向所述废水的添加。
[0097]
其他控制化学品可以包括fenton反应处理化学品(例如过氧化氢、亚铁)，或氧化
性化学品如过氧化氢、臭氧、过酸。
[0098]
在沉降容器中进行的测量可以包括uv测量、浊度测量和任选的ph测量。样品在沉降容器中的沉降时间可以是约10
‑
30min。ntu中的浊度可以在t＝0s，和在t＝x min测量(x＝沉降时间的结束)。初始ph可以在t＝0s测量，以确定废水的ph是否最佳。uv吸光度从沉降的样品(样品的澄清化部分，即来自沉降容器顶部)中测量。测量可以通过使用在沉降时间结束时从沉降容器的顶部取样的uv单元进行，或通过使用安装在沉降容器中的uv吸光度传感器进行。
[0099]
图1a、1b、2a、2b、3a、3b、4a、4b和5显示了示例性实施方案。在所述实施方案中，测量可以在所述工艺流的各个点进行。
[0100]
在图1a、1b、2a和2b中，在二级处理(沉淀)之后但是在化学品添加之前从废水中进行的测量标记为测量点“a”，在化学品添加之后但是在固体分离(三级处理)之前从废水中进行的测量标记为测量点“b”，和从流出物(即经三级处理的废水)中进行的测量标记为测量点“c”。所述化学品在三级处理之前或期间加入至经生物处理的废水流。
[0101]
在图1a中，混凝剂到经生物处理的废水流的定量给料基于从三级处理之后的流出物中测量的uv吸光度和浊度(在位置“c”处直接测量)控制。uv吸光度的增加指示有机物的量已经增加，其中需要增加混凝剂的剂量。聚合物(絮凝剂)定量给料基于流出物的浊度控制。如果浊度增加，则固体分离是弱的，并且需要更多的聚合物。
[0102]
在图1b中，到经生物处理的废水流的化学品剂量的调节通过在位置“a”处的另外的测量来增强。大负载量的有机物可以基于在位置“a”处的经生物处理的废水流中所检测的uv吸光度增加来预测，即混凝剂剂量可以增加，虽然它从位置“c”处的流出物中还是不可见的。如果生物处理存在问题，并且所述经生物处理的废水流在位置“a”处可含有可生物降解的有机物(其没有出现在uv吸光度中)，则浊度、电导率、温度(t)和ph的另外测量可以在位置“a”处进行。
[0103]
在图2a中，到经生物处理的废水流的混凝剂剂量基于uv吸光度和任选地基于来自沉降容器的在位置“b”处测量的沉降的样品的浊度来调节。到经生物处理的废水的聚合物剂量基于浊度关键变量，包括样品的最终浊度(即在经化学处理的沉降的样品中的浊度)，和沉降中固体的分离(即分离效率)和/或样品的沉降速度来控制。
[0104]
在图2b中，到经生物处理的废水流的混凝剂剂量基于沉降的样品的uv吸光度和任选地基于浊度关键变量(1、2、3)和/或在位置“c”、“b”和/或“a”处的测量和/或关键变量5、6、7、5/1、5/2来调节。到所述经生物处理的废水流的聚合物剂量基于浊度关键变量，包括样品的最终浊度(即在经化学处理的沉降的样品中的浊度)，沉降中固体的分离，沉降速度，和/或混凝中固体的产生来控制。任选地，所述聚合物剂量基于在“c”处的浊度和/或基于在线系统和全尺寸(full
‑
scale)单元中固体分离(即沉降效率)的比较来控制。
[0105]
在一些水处理厂中，不存在单独的三级处理步骤。图3a、3b、4a和4b显示了废水处理系统，其中在所述系统中不存在单独的三级处理步骤/单元。代替三级处理，在图3a、3b、4a和4b中，在二级处理的同时可以在沉淀单元中进行化学处理。在二级处理之前或期间将化学品加入至经生物处理的废水流。
[0106]
在图3a中，混凝剂到经生物处理的废水流的定量给料基于在二级处理后测量的流出物的uv吸光度和浊度控制。uv吸光度的增加指示有机物的量已经增加，其中需要增加混
凝剂的剂量。所述聚合物(絮凝剂)到经生物处理的废水流的定量给料基于流出物的浊度控制。如果流出物的浊度增加，则固体分离(即分离效率)是弱的并且需要更多的聚合物。
[0107]
在图3b中，化学品剂量的调节通过在化学品加入之前另外的测量来增强。大负载量的有机物可以基于经生物处理的废水流中检测的uv吸光度增加来预测，即可以增加混凝剂剂量，虽然它从流出物中还不可见。如果生物处理存在问题，并且经生物处理的废水流可含有可生物降解的有机物(其不出现在uv吸光度中)，则在化学品加入之前可以进行关于浊度、电导率、温度(t)和ph的另外测量。
[0108]
在图4a中，混凝剂剂量基于沉降的样品的uv吸光度，和任选地基于沉降的样品的浊度(其从沉降容器中测量)来调节。聚合物剂量基于浊度关键变量，包括样品的最终浊度(即经化学处理的沉降的样品的浊度)，和沉降中的固体分离(即分离效率)和/或样品的沉降速度来控制。在二级处理之前或期间和在化学品加入之后的位置处取样。
[0109]
在图4b中，混凝剂剂量基于沉降的样品的uv吸光度和任选地基于浊度关键变量(1、2、3)，基于化学品加入之前和/或从二级处理之后的流出物中进行的测量，和/或基于关键变量5、6、7、5/1、5/2来调节。聚合物剂量基于浊度关键变量，包括样品的最终浊度(即经化学处理的沉降的样品的浊度)，沉降中的固体分离，沉降速度和/或混凝中固体的产生来控制。任选地，聚合物剂量基于流出物的浊度和/或在线系统和全尺寸单元中固体分离的比较来控制。
[0110]
图5显示了一种在废水处理系统中不存在三级处理的情形。在图5中，在生物处理之前进行的初级沉淀之前，将处理化学品定量给料至废水。所述定量给料可以基于从流出物(“c”)(在二级处理后)和/或从沉降容器中的沉降样品(其在化学品加入之后和初级沉淀之前从废水流中获取)中测量的uv吸光度。所述定量给料还可以基于沉降容器的分离效率。
[0111]
图6显示了一种示例性废水处理系统。应当注意图6是废水处理系统的简化代表，并且实际上所述废水处理系统还可以包括图6未示出的其他功能、单元和流。在图6中，将废水流进料至初级处理单元601，以从废水中例如通过沉降或过滤除去污泥(包括较大颗粒如纤维等)。在初级处理601之前，废水可以已经经受机械预处理(图6中未示出)例如通过筛分以从废水中除去任何大物体。将经初级处理的废水进料至生物处理单元(例如生物反应器)602以用于生物处理。经生物处理的废水然后在沉降单元603中经受二级处理以进一步从废水中除去含固体的污泥。其后可以将化学品加入至经生物处理的废水流以获得要进料至分离单元604的经生物和化学处理的废水流。可替代地，可以将所述化学品加入至分离单元604中的废水。作为分离单元604中三级处理的结果，获得了经处理的废水流出物以及含有与水分离的有机固体的污泥。还可能地是系统中不存在三级处理604；在那种情况中，可以将化学品在二级处理603之前加入。还可能地是在初级处理601之前加入化学品。从所述工艺流中进行的uv和其他测量可以在该系统的不同部分进行，如图1a、1b、2a、2b、3a、3b、4a、4b和5所述。
[0112]
参见图6，测量(“a”)可以从化学品加入之前的废水流入物中进行，即从经二级处理的废水、从固体分离之前的经生物处理的废水、从入口废水和/或从内部工艺水流中进行。此外，关于图6，测量(“b”)可以从化学品加入之后但是固体分离之前的废水流入物中进行。还另外的，关于图6，测量(“c”)可以从固体分离之后的废水流出物中进行。
[0113]
在一种实施方案中，纸浆厂废水处理可以通过使用可以是能潜水的或配置成测量
侧流并且使用单uv波长或窄波长范围以测量选择的uv吸光度的在线uv吸光度传感器或探针监测。所述仪器直接在所述方法中原位测量。它可以实时显示和/或通信结果。所述测量直接原位进行。因此，不涉及因运输、储存、稀释等的测量误差。单个测量可以花费小于1秒。全部测量程序通过机载电子设备控制。溶解的有机物质如木质素类有机化合物引起特定波长的吸光性。
[0114]
浊度指的是大量的可以是肉眼不可见的单个颗粒引起的雾浊或模糊。浊度是水质的度量。流体如废水可以含有悬浮的固体物质，其含有不同尺寸的颗粒。如果将水放置以沉降，则一些悬浮的材料是大且重的，其足以沉降到容器的底部，并且如果将水定期搅动或颗粒是胶体的，则非常小的颗粒仅非常缓慢沉降或根本不沉降。这些小的固体颗粒引起水呈现浑浊。可以利用颗粒散射聚焦在它们上的光束的倾向来测量水的浊度。例如，浊度可以通过使用称作浊度计(其包括检测器和光束源)的光学仪器来以此方式进行测量。如果与很少的颗粒相比存在大量的小颗粒，则更多的光到达检测器。所述浊度计以浊度计浊度单位(ntu)测量浊度。
[0115]
在一种实施方案中，浊度通过光学测量器(例如浊度计)测量，并且所获得的浊度值以浊度计浊度单位(ntu)表达。
[0116]
uv吸光度测量可以用于定量确定废水流入物和/或废水流出物中溶解的有机物。水的uv吸光度与水中的吸光性污染物(uv活性化合物，在这种情况中是溶解的有机物(硬cod))的浓度直接成比例。因此，uv吸光度测量可以用于确定水中吸收物的浓度。在一种实施方案中，uv吸光度通过光学测量器(uv吸光度探针或传感器例如来自hach lange ltd的uvas加上sc传感器)测量，并且将所获得的uv吸光度值与校准曲线比较以确定溶解的有机物的浓度，或将所获得的uv吸光度值插入校准等式中以确定/估算溶解的有机物的浓度。
[0117]
一种示例性监测并控制方法以及设备可以用于处理来自纸浆生产过程的废水，包括来自硫酸盐纸浆过程、机械纸浆过程和回收的纤维过程的废水。
[0118]
一种示例性监测并控制方法以及设备还可以用于处理市政废水以除去有机物和微污染物。
[0119]
一种示例性监测并控制方法以及设备可以进一步用于处理原水。
[0120]
硬cod含有来源于植物的有机芳族化合物，包括木材基材料(木质素)和/或土壤基材料(腐殖酸、富啡酸)。
[0121]
一种示例性监测并控制方法以及设备使得能够在控制化学品的效果对于实际废水处理过程来说明显之前，通过使用小尺寸装置测量控制化学品在化学废水处理中的效果。所述化学处理的效果可以用小尺寸装置作为在线测量来测量。
[0122]
一种示例性方法和设备可以用于在fenton化学品对于实际废水处理过程(例如沉淀单元)的效果明显之前，通过使用小尺寸装置(例如沉降装置)监测并控制fenton化学品(亚铁(例如硫酸铁(ii))、过氧化氢和酸)在化学废水处理中的加入。所述化学处理的效果可以用小尺寸装置(例如沉降装置)作为在线测量来测量。
[0123]
一种示例性方法和设备可以用于在控制化学品对于实际废水处理过程的效果明显之前，通过使用小尺寸装置监测并控制在化学废水处理中的氧化反应。所述设备可以例如是小反应器，其利用氧化反应如臭氧处理。利用臭氧或其他氧化性化学品的氧化反应用于除去溶解的有机化合物。
[0124]
一种示例性方法和设备可以用于监测并控制沉淀系统中的混凝剂定量给料，其中将流出物取样以用于在线测量溶解的有机物。所述设备可以例如是小反应器，其利用化学或物理反应，例如臭氧处理。
[0125]
测定硬cod浓度(代替仅测定总有机物浓度)使得能够通过一种或多种混凝剂从废水流中有效除去硬cod。根据一种示例性实施方案的硬cod浓度的在线测定使得能够优化用于从废水流中除去硬cod的一种或多种混凝剂定量给料或其他一种或多种控制化学品定量给料。
[0126]
废水流中的硬cod浓度和硬cod在废水流的总cod中的份额取决于从废水处理的哪部分中获得要进行分析/测量的样品。在生物处理之后，废水流中的总cod中，典型地大于90wt％的是硬cod。
[0127]
实施例1
[0128]
图7显示了在化学处理和分离单元之后的净化废水中，经6个月的时间段监测cod浓度(mg/l)的实例。在化学处理之前，将废水经受生物处理。废水来源于纸浆厂。垂直线(*)指示时间点，在其后化学品添加通过本发明的方法和设备控制。从下面取样到含有沉降容器(2升)的设备中：1)分离单元之前的经化学处理的废水，2)化学处理之前的经生物处理的废水，和3)化学处理和分离单元之后的净化的废水。uv吸光度和浊度从样品2)和3)中测量，没有沉降样品(直接测量)。浊度在该样品在沉降容器中沉降之前和之后从样品1)中测量。uv吸光度在沉降时间之后从样品1)的澄清部分中测量。这些值用于自动控制混凝剂和絮凝剂到经生物处理的废水的定量给料。如图7所示，当使用本发明的控制方法和设备时，cod浓度保持低于200mg/l(其是净化废水(流出物)的cod浓度的环境限度)。
[0129]
对本领域技术人员来说显然随着技术的进步，本发明的构思可以以各种方式实施。本发明及其实施方案不限于上述的实施例，而是可以在权利要求的范围内变化。