一种Fenton氧化技术的智能化应用程序与最优化方法技术

本发明专利技术提供一种Fenton氧化技术的智能化应用程序与最优化方法，包括：数据输入单元，主要参数包括原水COD浓度，预期的COD去除率，H2O2:Fe

【技术实现步骤摘要】
一种Fenton氧化技术的智能化应用程序与最优化方法
本专利技术涉及水处理
，具体涉及一种Fenton氧化技术的智能化应用程序与最优化方法。
技术介绍
Fenton氧化技术是一种最常见的高级氧化技术，该技术通过亚铁催化H2O2产生HO·来实现有机物的降解或者直接矿化。在高效去除有机物的同时，实现药剂利用效率的最大化对于工艺运行成本的节约具有重要意义。三价铁体系反应是整个氧化反应的限速步骤，故氧化效率在很大程度上取决于三价铁体系反应。可以看出，H2O2和Fe2+可以反应生成自由基，另一方面又会与自由基反应降低有机物的去除效率，尤其是当反应体系中有机物浓度较低时。Cl-不仅会与Fe3+发生络合反应，降低原本速度较慢的三价铁体系反应，同时会充当HO·的清除剂，从而严重影响Fenton氧化的效率。实践表明Fenton氧化能够有效地去除高盐废水中的有机物，药剂投加方式和反应条件的控制对Fenton氧化效果的影响很大。然而，实际的工程应用中，Fenton氧化技术往往存在反应时间过长（大于3h）,污泥产量过大等问题。与本专利技术相近的专利技术专利编号是201711165784.3，公开了一种“用于高浓度难降解农药废水的强化处理方法”，利用电Fenton-臭氧氧化联用技术，达到高效去除CODcr和脱色的效果，可用于解决有机物含量高、色度大、难降解等水污染问题，该专利技术的有益效果是：提出的强化处理农药废水的方法，由于铁盐的加入，使电导率提高，导电性强，同时结合O3曝气处理，可有效提高反应的传质效率，加快反应进程，减少电耗及H2O2的投加量，有利于提高CODcr的去除率和脱色效果。该专利技术的不足之处是：电Fenton中的H2O2的投加量不确定，同时药剂量的筛选不仅过程繁杂而且耗时耗力，难以得到最优的药剂投加方案。本专利技术提供了一种Fenton法的加药量筛选程序，在总结Fenton氧化技术工程应用特点的基础上，编制了H2O2和Fe2+投加量计算程序模块，当已知废水的COD含量时，可自动推导出最优化的药剂量和药剂成本；本专利技术还提供了一种快速沉降技术，解决了Fenton反应后絮体沉降时间过长或难以沉降的问题，通过选择合适的助凝剂可使Fenton后絮体快速沉淀下来,优化了Fenton技术。本专利技术经在多个工程项目中使用取得了良好的效果，既可以单独使用，也可以作为组合工艺的一部分使用。
技术实现思路
本专利技术为解决现有Fenton技术中药剂量筛选工作量大且效率低的问题，提供一种Fenton氧化技术的智能化应用程序与最优化方法。本专利技术提供的一种Fenton氧化技术的智能化应用程序与最优化方法，包括：数据输入单元，数据分析单元和数据输出单元三部分组成。其中数据输入单元、数据分析单元与数据输出单元依次通过设定的逻辑运算式相连。Fenton氧化的机理包含一系列的氧化还原反应，Fenton对有机物的氧化降解过程通过以下四个反应式完成：Fe2++H2O2=Fe3++HO·+HO-(1)HO·+有机物→产物(2)Fe3++H2O2→Fe(HO2)2++H+(3)Fe(HO2)2+→HO·+Fe2+(4)在电-Fenton反应过程中，还包括反应式（5）：Fe-2e-→Fe2+HO·对有机物的降解过程进行的程度与有机物的去除率直接相关，根据工程实际情况，一般将有机物COD去除率取值范围划分为三个层次：80%-95%、60%-80%、40%-60%。相对应的纯H2O2量/COD浓度的比值K1值为1.7-2.0、0.8-1.2和0.3-0.5。按照Fenton反应机理和相关反应式计算H2O2和Fe2+的投加量，同时结合实际工程需要设置安全系数，就能够准确控制加药量，简化药剂筛选过程。然后采用智能化的程序模块将计算公式输入进去，达到智能化控制Fenton氧化过程和加药量的目的。其他未涉及的层次参考此标准划分。优选地，所述数据输入单元主要参数包括：原水COD浓度，预期的COD去除率，H2O2:Fe2+摩尔比、28%H2O2的稀释倍数中的一种或者多种。优选地，所述数据分析单元，主要参数包括：纯H2O2量/COD浓度的比值（K1）、纯H2O2的摩尔数、FeSO4.7H2O分子量、Fe2+投加量、废水处理量、28%H2O2投加量、28%H2O2密度，Fenton药剂的单位成本中的一种或者多种。优选地，所述数据输出单元，主要参数包括：FeSO4.7H2O投加量，28%H2O2投加体积、纯H2O2投加量和Fenton药剂费中的一种或者多种。优选地，所述的纯H2O2量/COD浓度的比值（K1）与预期的COD去除率相关，COD去除率取值范围划分为三个层次：80%-95%、60%-80%、40%-60%，相对应的K1值为1.7-2.0、0.8-1.2和0.3-0.5。优选地，所述的一种Fenton氧化技术的智能化应用程序，包括一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现如权利要求1-4中任一项所述的Fenton氧化技术的智能化应用程序。优选地，所述的一种Fenton氧化技术的智能化应用程序与最优化方法包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行如权利要求1-4中任一项所述的Fenton氧化技术的智能化应用程序。优选地，所述的助凝剂为阴离子PAM、非离子PAM、阳离子PAM、硅藻土、聚合铝盐中的一种或者几种。助凝剂投加时溶液pH为8-11，助凝剂投加量为理论量的1.5-2.0倍，可达到使絮体快速沉淀的目的，沉淀时间为0-10min。优选地，Fenton氧化技术按照加药方式可分为分步投加和单次投加两种。药剂的投加方式决定了反应体系中Fe2+和H2O2的浓度。分步投加可以提高Fenton氧化的去除效率。原因是一次性投加药剂后，Fe2+会通过反应对自由基竞争和局部自由基浓度过高，而发生自消耗反应，从而降低有机物的去除效率。在低摩尔比条件下，三价铁体系的反应速率很慢，常常为整个氧化过程的限速步骤。高温条件下，三价铁体系速率会提高，H2O2的利用更充分，故总有机碳的去除率比较高。升高温度有助于加快类芬顿反应速率，从而提高H2O2的利用效率和有机物的去除率。优选地，Fenton氧化技术按照反应阶段可分为单级和两级（甚至多级）反应。两级Fenton氧化将有机物的氧化分为两个阶段：酸化阶段和矿化阶段。一级氧化后，原水中的甘油、甘油醚等有机物会被氧化成小分子有机酸，同时Fe3+水解过程中消耗了OH-，使得氧化过程中pH迅速下降，从而抑制了三价铁体系反应，降低了Fe2+的再生效率。第二级反应为有机酸向CO2和H2O转化的阶段，由于通过沉淀去除了反应体系中存在的铁水解产物，削弱了其对有机物去除的影响。因此，两级Fenton氧化对有机物具有更好的去除效率。优选地，所述的一种Fenton氧化技术的药剂筛选最优化方法，处理步骤是：首先，将相关参数值输入数据输入单元；其次，数据分析单元会根据设定的逻辑关系进行运算，推导出药剂量和运行成本的最优值；最后，数据输出单元将药剂量和运行成本的最优值输出给用户。优选地，所述的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Fenton氧化技术的智能化应用程序与最优化方法，其特征在于，包括数据输入单元，主要参数包括原水COD浓度，预期的COD去除率，H2O2:Fe2+摩尔比、28%H2O2的稀释倍数中的一种或者多种；数据分析单元，主要参数包括：纯H2O2量/COD浓度的比值（K1）、纯H2O2的摩尔数、FeSO4.7H2O分子量、Fe2+投加量、废水处理量、28%H2O2投加量、28%H2O2密度，Fenton药剂的单位成本中的一种或者多种；数据输出单元，主要参数包括：FeSO4.7H2O投加量，28%H2O2投加体积、纯H2O2投加量和Fenton药剂费中的一种或者多种；其中数据输入单元、数据分析单元与数据输出单元三者依次相连。

【技术特征摘要】
1.一种Fenton氧化技术的智能化应用程序与最优化方法，其特征在于，包括数据输入单元，主要参数包括原水COD浓度，预期的COD去除率，H2O2:Fe2+摩尔比、28%H2O2的稀释倍数中的一种或者多种；数据分析单元，主要参数包括：纯H2O2量/COD浓度的比值（K1）、纯H2O2的摩尔数、FeSO4.7H2O分子量、Fe2+投加量、废水处理量、28%H2O2投加量、28%H2O2密度，Fenton药剂的单位成本中的一种或者多种；数据输出单元，主要参数包括：FeSO4.7H2O投加量，28%H2O2投加体积、纯H2O2投加量和Fenton药剂费中的一种或者多种；其中数据输入单元、数据分析单元与数据输出单元三者依次相连。2.如权利要求1所述的一种Fenton氧化技术的智能化应用程序，其特征在于，所述的纯H2O2量/COD浓度的比值（K1）与预期的COD去除率相关，COD去除率取值范围划分为三个层次：80%-95%、60%-80%、40%-60%，相对应的K1值为1.7-2.0、0.8-1.2和0.3-0.5。3.如权利要求1所述的一种Fenton氧化技术的智能化应用程序，包括一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈福泰，张桂英，
申请(专利权)人：清大国华环境集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11