專利名稱：一種處理重金屬污染水的自動(dòng)投藥控制方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種處理重金屬污染水的自動(dòng)投藥控制方法及其裝置，能夠同時(shí)處理 一種或多種重金屬污染水，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)準(zhǔn)確地控制投藥量，屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著重金屬污染水處理技術(shù)的發(fā)展，目前，國(guó)內(nèi)外普遍采用化學(xué)沉淀法對(duì)重金屬 污染水進(jìn)行處理，化學(xué)沉淀法是將溶解性的重金屬離子轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗芑螂y溶的重金屬化合 物，從而將其從水體中去除。通常采用堿性藥劑和硫化劑對(duì)重金屬污染水中的重金屬離子 進(jìn)行沉淀，形成難溶的重金屬氫氧化物沉淀和重金屬硫化物沉淀，將重金屬?gòu)乃w中去除。無(wú)論是采用堿性藥劑，還是硫化劑對(duì)重金屬污染水中的重金屬離子進(jìn)行沉淀，其 最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)均為投藥量自動(dòng)控制技術(shù)，近年來(lái)針對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行了大量研究，現(xiàn)普遍采用 的是投加堿性藥劑，根據(jù)檢測(cè)重金屬離子氫氧化物沉淀反應(yīng)過(guò)程中的PH值，實(shí)現(xiàn)重金屬離 子氫氧化物沉淀過(guò)程的投藥控制。但這種控制技術(shù)存在著以下缺陷①僅通過(guò)檢查PH值控 制，往往不能確保重金屬離子氫氧化物沉淀過(guò)程是否完全，從而必將投加過(guò)量的堿性藥劑， 導(dǎo)致水體的二次污染；②當(dāng)處理同時(shí)含多種重金屬污染水時(shí)，由于每一種重金屬離子對(duì)應(yīng) 的氫氧化物沉淀反應(yīng)所需PH值不同，從而增加了堿性藥劑投加過(guò)程的難度。

發(fā)明內(nèi)容
為有效解決現(xiàn)有重金屬污染水處理過(guò)程中存在的投藥量控制關(guān)鍵問(wèn)題，根據(jù)重金 屬硫化物的溶度積各不相同，并且重金屬硫化沉淀比氫氧化物沉淀的溶解度低，從而可實(shí) 現(xiàn)重金屬的選擇性沉淀分離。本發(fā)明提供一種處理重金屬污染水的自動(dòng)投藥控制方法及其 裝置，實(shí)現(xiàn)硫化劑投藥過(guò)程的自動(dòng)連續(xù)準(zhǔn)確控制。通過(guò)在線pH傳感器檢測(cè)進(jìn)入反應(yīng)器中水體的pH值，自動(dòng)控制酸或堿的投加量及 投加過(guò)程，使水體的PH達(dá)到重金屬硫化沉淀反應(yīng)的適合范圍；基于各種金屬硫化物具有不 同的溶度積，利用在線S2—濃度傳感器，分別檢測(cè)開(kāi)始投加硫化劑時(shí)的PStl值及重金屬硫化 沉淀完全時(shí)的PSt值，并根據(jù)重金屬硫化沉淀反應(yīng)完全和開(kāi)始反應(yīng)時(shí)的pS比值(pSt/pSj， 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)地控制硫化劑的投藥量及投藥過(guò)程。重金屬硫化沉淀所用的硫化劑可以為Na2S、NaHS、H2S、CaS和FeS等中的一種或多 種。該方法可以應(yīng)用于含鎘、鉻、鉛、鎳、銀、銅、鋅、錳、砷、鈹?shù)戎械囊环N或多種的重金 屬污染水處理過(guò)程中。本發(fā)明提出的一種處理重金屬污染水的自動(dòng)投藥控制裝置，它可以由在線pH傳 感器、在線S2—濃度傳感器、變送器、對(duì)數(shù)運(yùn)算器、數(shù)學(xué)運(yùn)算器、PID控制器、酸加藥泵、堿加藥 泵、硫化劑加藥泵及其對(duì)應(yīng)的電磁閥組成；其特征在于①在線pH傳感器先檢測(cè)投加硫化劑之前的污染水體中pH值，通過(guò)變送器輸出對(duì) 應(yīng)的4 20mA信號(hào)至PID控制器；
②PID控制器接收到在線PH傳感器輸出信號(hào)后，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的PH值范圍，輸出 相對(duì)應(yīng)的4 20mA控制信號(hào)至帶有4 20mA信號(hào)接收功能的酸加藥泵或堿加藥泵及其對(duì) 應(yīng)的電磁閥，自動(dòng)連續(xù)地控制酸加藥泵或堿加藥泵向反應(yīng)裝置內(nèi)投加酸或堿，使污染水體 達(dá)到設(shè)定的PH值范圍；③污染水體調(diào)定pH值后，在線S2—濃度傳感器檢測(cè)開(kāi)始投加硫化劑時(shí)的Stl2-濃度， 通過(guò)變送器輸出對(duì)應(yīng)的4 20mA信號(hào)至對(duì)數(shù)運(yùn)算器，經(jīng)對(duì)數(shù)運(yùn)算后轉(zhuǎn)換成PStl對(duì)應(yīng)的4 20mA信號(hào)至數(shù)學(xué)運(yùn)算器；④隨著硫化劑的不斷投加，在線S2—濃度傳感器檢測(cè)重金屬硫化沉淀反應(yīng)過(guò)程中 的St2-濃度，通過(guò)變送器輸出對(duì)應(yīng)的4 20mA信號(hào)至對(duì)數(shù)運(yùn)算器，經(jīng)對(duì)數(shù)運(yùn)算后轉(zhuǎn)換成PSt 對(duì)應(yīng)的4 20mA信號(hào)至數(shù)學(xué)運(yùn)算器；⑤數(shù)學(xué)運(yùn)算器進(jìn)行(pSt/pSj的比值運(yùn)算后，輸出相對(duì)應(yīng)的4 20mA控制信號(hào)至 PID控制器，PID控制器再輸出相對(duì)應(yīng)的4 20mA控制信號(hào)至帶有4 20mA信號(hào)接收功能 的硫化劑投藥泵及其對(duì)應(yīng)的電磁閥，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)地控制硫化劑的投加量及投藥過(guò)程。本發(fā)明提出的一種處理重金屬污染水的自動(dòng)投藥控制裝置，它還可以由在線pH 傳感器、在線S2—濃度傳感器、變送器、PLC可編程序控制器、酸加藥泵、堿加藥泵、硫化劑加 藥泵及其對(duì)應(yīng)的電磁閥組成；其特征在于①在線pH傳感器先檢測(cè)投加硫化劑之前的污染水體中pH值，通過(guò)變送器輸出對(duì) 應(yīng)的4 20mA信號(hào)至PLC可編程序控制器；②PLC可編程序控制器接收到在線pH傳感器輸出信號(hào)后，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的pH值 范圍，輸出相對(duì)應(yīng)的4 20mA控制信號(hào)至帶有4 20mA信號(hào)接收功能的酸加藥泵或堿加 藥泵及其對(duì)應(yīng)的電磁閥，自動(dòng)連續(xù)地控制酸加藥泵或堿加藥泵向反應(yīng)裝置內(nèi)投加酸或堿， 使污染水體達(dá)到設(shè)定的PH值范圍；③污染水體調(diào)定pH值后，在線S2—濃度傳感器檢測(cè)開(kāi)始投加硫化劑時(shí)的ScT濃度， 通過(guò)變送器輸出對(duì)應(yīng)的4 20mA信號(hào)至PLC可編程序控制器；④隨著硫化劑的不斷投加，在線S2_濃度傳感器檢測(cè)重金屬硫化沉淀反應(yīng)過(guò)程中 的st2_濃度，通過(guò)變送器輸出對(duì)應(yīng)的4 20mA信號(hào)至PLC可編程序控制器；⑤PLC可編程序控制器根據(jù)(pSt/pSj的比值控制要求，輸出相對(duì)應(yīng)的4 20mA 控制信號(hào)至帶有4 20mA信號(hào)接收功能的硫化劑投藥泵及其對(duì)應(yīng)的電磁閥，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù) 地控制硫化劑的投加量及投藥過(guò)程。



統(tǒng)圖。

圖1為選用PID控制器、數(shù)學(xué)運(yùn)算器和對(duì)數(shù)運(yùn)算器來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)投藥控制的系
圖1標(biāo)號(hào)說(shuō)明 1、硫化沉淀反應(yīng)裝置 4、堿溶液儲(chǔ)備罐 7、在線pH傳感器 10、電磁閥
2、攪拌器 5、PID控制器 8、在線S2-濃度傳感器 11、對(duì)數(shù)運(yùn)算器
3、酸溶液儲(chǔ)備罐 6、數(shù)學(xué)運(yùn)算器
9、硫化劑儲(chǔ)備罐 12、變送器
13、帶有4 20mA信號(hào)接收功能的酸加藥泵
5
14、帶有4 20mA信號(hào)接收功能的堿加藥泵
15、帶有4 20mA信號(hào)接收功能的硫化劑加藥泵
圖2為本發(fā)明選用PLC可編程序控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)投藥控制的系統(tǒng)圖, 圖2標(biāo)號(hào)說(shuō)明
2、攪拌器3、酸溶液儲(chǔ)備罐
5、PLC可編程序控制器 6、硫化劑儲(chǔ)備罐 8、在線S2—濃度傳感器 9、電磁閥 11、帶有4 20mA信號(hào)接收功能的酸加藥泵 20mA信號(hào)接收功能的堿加藥泵 20mA信號(hào)接收功能的硫化劑加藥泵
1、硫化沉淀反應(yīng)裝置 4、堿溶液儲(chǔ)備罐 7、在線pH傳感器 10、變送器
12、帶有4
13、帶有具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 根據(jù)圖1所示，選用PID控制器、數(shù)學(xué)運(yùn)算器和對(duì)數(shù)運(yùn)算器來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)投藥控 制時(shí)，先由在線PH傳感器(7)檢測(cè)到在投加硫化劑之前的污染水體中pH值，通過(guò)變送器 (12)輸出對(duì)應(yīng)的4 20mA信號(hào)至PID控制器(5) ；PID控制器(5)接收到在線pH傳感器 (7)輸出信號(hào)后，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的PH值范圍，輸出相對(duì)應(yīng)的4 20mA控制信號(hào)至帶有4 20mA信號(hào)接收功能的酸加藥泵(13)或堿加藥泵(14)及其對(duì)應(yīng)的電磁閥(10)，自動(dòng)連續(xù)地 控制酸加藥泵或堿加藥泵向反應(yīng)裝置(1)內(nèi)投加酸或堿，使污染水體達(dá)到設(shè)定的PH值范 圍；污染水體調(diào)定PH值后，在線S2—濃度傳感器(8)檢測(cè)開(kāi)始投加硫化劑時(shí)的S:濃度，通 過(guò)變送器(12)輸出對(duì)應(yīng)的4 20mA信號(hào)至對(duì)數(shù)運(yùn)算器(11)，經(jīng)對(duì)數(shù)運(yùn)算后轉(zhuǎn)換成PStl對(duì) 應(yīng)的4 20mA信號(hào)至數(shù)學(xué)運(yùn)算器(6)；隨著硫化劑的不斷投加，在線S2—濃度傳感器(8)檢 測(cè)重金屬硫化沉淀反應(yīng)過(guò)程中的St2_濃度，通過(guò)變送器(12)輸出對(duì)應(yīng)的4 20mA信號(hào)至 對(duì)數(shù)運(yùn)算器(11)，經(jīng)對(duì)數(shù)運(yùn)算后轉(zhuǎn)換成PSt對(duì)應(yīng)的4 20mA信號(hào)至數(shù)學(xué)運(yùn)算器(6)；數(shù)學(xué) 運(yùn)算器(6)進(jìn)行(pSt/pSj的比值運(yùn)算后，輸出相對(duì)應(yīng)的4 20mA控制信號(hào)至PID控制器 (5), PID控制器(5)再輸出相對(duì)應(yīng)的4 20mA控制信號(hào)至帶有4 20mA信號(hào)接收功能的 硫化劑投藥泵(15)及其對(duì)應(yīng)的電磁閥(10)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)準(zhǔn)確地控制硫化劑的投加量及 投藥過(guò)程。實(shí)施例2 根據(jù)圖2所示，當(dāng)選用PLC可編程序控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)投藥控制時(shí)，先由在線 PH傳感器(7)先檢測(cè)投加硫化劑之前的污染水體中pH值，通過(guò)變送器(10)輸出對(duì)應(yīng)的4 20mA信號(hào)至PLC可編程序控制器(5) ；PLC可編程序控制器(5)接收到在線pH傳感器(7) 輸出信號(hào)后，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的PH值范圍，輸出相對(duì)應(yīng)的4 20mA控制信號(hào)至帶有4 20mA 信號(hào)接收功能的酸加藥泵(11)或堿加藥泵(12)及其對(duì)應(yīng)的電磁閥(9)，自動(dòng)連續(xù)地控制 酸加藥泵或堿加藥泵向反應(yīng)裝置(1)內(nèi)投加酸或堿，使污染水體達(dá)到設(shè)定的PH值范圍；污 染水體調(diào)定PH值后，在線S2—濃度傳感器(8)檢測(cè)開(kāi)始投加硫化劑時(shí)的S:濃度，通過(guò)變送 器(10)輸出對(duì)應(yīng)的4 20mA信號(hào)至PLC可編程序控制器(5)；隨著硫化劑的不斷投加，在 線S2—濃度傳感器(8)檢測(cè)重金屬硫化沉淀反應(yīng)過(guò)程中的S/—濃度，通過(guò)變送器(10)輸出 對(duì)應(yīng)的4 20mA信號(hào)至PLC可編程序控制器(5) ；PLC可編程序控制器(5)根據(jù)(pSt/pSQ)的比值控制要求，輸出相對(duì)應(yīng)的4 20mA控制信號(hào)至帶有4 20mA信號(hào)接收功能的硫化 劑投藥泵(13)及其對(duì)應(yīng)的電磁閥(9)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)準(zhǔn)確地控制硫化劑的投加量及投藥過(guò)禾呈。
權(quán)利要求
一種處理重金屬污染水的自動(dòng)投藥控制方法，其特征在于自動(dòng)控制方法的步驟是①檢測(cè)進(jìn)入反應(yīng)器中污染水體的pH值；②根據(jù)檢測(cè)的實(shí)際pH值，自動(dòng)控制酸或堿的投加量及投加過(guò)程，使水體的pH達(dá)到重金屬硫化沉淀的適合范圍；③在調(diào)定pH值后，檢測(cè)開(kāi)始投加硫化劑時(shí)的pS0值，以及重金屬硫化沉淀完全時(shí)的pSt值；④根據(jù)重金屬硫化沉淀反應(yīng)完全和開(kāi)始反應(yīng)時(shí)的pS比值(pSt/pS0)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)地控制硫化劑的投藥量及投藥過(guò)程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理重金屬污染水的自動(dòng)投藥控制方法，其特征在于 重金屬硫化沉淀所用的硫化劑可以為Na2S、NaHS, H2S, CaS和FeS等中的一種或多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理重金屬污染水的自動(dòng)投藥控制方法，其特征在于 重金屬污染水中所含重金屬可以是鎘、鉻、鉛、鎳、銀、銅、鋅、錳、砷、鈹?shù)戎械囊环N或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理重金屬污染水的自動(dòng)投藥控制裝置，它可以由在線 PH傳感器、在線S2_濃度傳感器、變送器、對(duì)數(shù)運(yùn)算器、數(shù)學(xué)運(yùn)算器、PID控制器、酸加藥泵、堿 加藥泵、硫化劑加藥泵及其對(duì)應(yīng)的電磁閥組成；其特征在于①在線PH傳感器先檢測(cè)投加硫化劑之前的污染水體中pH值，通過(guò)變送器輸出對(duì)應(yīng)的 4 20mA信號(hào)至PID控制器；②PID控制器接收到在線pH傳感器輸出信號(hào)后，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的pH值范圍，輸出相對(duì) 應(yīng)的4 20mA控制信號(hào)至帶有4 20mA信號(hào)接收功能的酸加藥泵或堿加藥泵及其對(duì)應(yīng)的 電磁閥，自動(dòng)連續(xù)地控制酸加藥泵或堿加藥泵向反應(yīng)裝置內(nèi)投加酸或堿，使污染水體達(dá)到 設(shè)定的PH值范圍；③污染水體調(diào)定PH值后，在線S2—濃度傳感器檢測(cè)開(kāi)始投加硫化劑時(shí)的ScT濃度，通過(guò) 變送器輸出對(duì)應(yīng)的4 20mA信號(hào)至對(duì)數(shù)運(yùn)算器，經(jīng)對(duì)數(shù)運(yùn)算后轉(zhuǎn)換成PStl對(duì)應(yīng)的4 20mA 信號(hào)至數(shù)學(xué)運(yùn)算器；④隨著硫化劑的不斷投加，在線S2—濃度傳感器檢測(cè)重金屬硫化沉淀反應(yīng)過(guò)程中的 St2_濃度，通過(guò)變送器輸出對(duì)應(yīng)的4 20mA信號(hào)至對(duì)數(shù)運(yùn)算器，經(jīng)對(duì)數(shù)運(yùn)算后轉(zhuǎn)換成pSt對(duì) 應(yīng)的4 20mA信號(hào)至數(shù)學(xué)運(yùn)算器；⑤數(shù)學(xué)運(yùn)算器進(jìn)行(PSypStl)的比值運(yùn)算后，輸出相對(duì)應(yīng)的4 20mA控制信號(hào)至PID 控制器，PID控制器再輸出相對(duì)應(yīng)的4 20mA控制信號(hào)至帶有4 20mA信號(hào)接收功能的 硫化劑投藥泵及其對(duì)應(yīng)的電磁閥，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)地控制硫化劑的投加量及投藥過(guò)程。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理重金屬污染水的自動(dòng)投藥控制裝置，它還可以由在線pH 傳感器、在線S2—濃度傳感器、變送器、PLC可編程序控制器、酸加藥泵、堿加藥泵、硫化劑加 藥泵及其對(duì)應(yīng)的電磁閥組成；其特征在于①在線PH傳感器先檢測(cè)投加硫化劑之前的污染水體中pH值，通過(guò)變送器輸出對(duì)應(yīng)的 4 20mA信號(hào)至PLC可編程序控制器；②PLC可編程序控制器接收到在線pH傳感器輸出信號(hào)后，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的pH值范圍， 輸出相對(duì)應(yīng)的4 20mA控制信號(hào)至帶有4 20mA信號(hào)接收功能的酸加藥泵或堿加藥泵及 其對(duì)應(yīng)的電磁閥，自動(dòng)連續(xù)地控制酸加藥泵或堿加藥泵向反應(yīng)裝置內(nèi)投加酸或堿，使污染 水體達(dá)到設(shè)定的PH值范圍；③污染水體調(diào)定PH值后，在線S2—濃度傳感器檢測(cè)開(kāi)始投加硫化劑時(shí)的ScT濃度，通過(guò) 變送器輸出對(duì)應(yīng)的4 20mA信號(hào)至PLC可編程序控制器；④隨著硫化劑的不斷投加，在線S2—濃度傳感器檢測(cè)重金屬硫化沉淀反應(yīng)過(guò)程中的 St2_濃度，通過(guò)變送器輸出對(duì)應(yīng)的4 20mA信號(hào)至PLC可編程序控制器；⑤PLC可編程序控制器根據(jù)(pSt/pSj的比值控制要求，輸出相對(duì)應(yīng)的4 20mA控制 信號(hào)至帶有4 20mA信號(hào)接收功能的硫化劑投藥泵及其對(duì)應(yīng)的電磁閥，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)地控 制硫化劑的投加量及投藥過(guò)程。
全文摘要
本發(fā)明提供一種處理重金屬污染水的自動(dòng)投藥控制方法及其裝置，屬于水處理領(lǐng)域，可以有效解決現(xiàn)有重金屬污染水處理過(guò)程中存在的投藥量控制的關(guān)鍵問(wèn)題，通過(guò)在線pH傳感器和在線S2-濃度傳感器對(duì)溶液中pH和pS參數(shù)進(jìn)行雙重控制，從而確保重金屬硫化沉淀完全所需的適量硫化劑投加量，實(shí)現(xiàn)硫化劑投藥過(guò)程的自動(dòng)、準(zhǔn)確、連續(xù)控制，確保其處理后出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。
文檔編號(hào)C02F1/62GK101880079SQ201010002279
公開(kāi)日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2010年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月18日
發(fā)明者廉新穎, 王鶴立, 申亮 申請(qǐng)人:王鶴立