【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及有机污染物处理，尤其涉及生物炭负载纳米零价铁对有机污染物的去除系统。
技术介绍
1、随着工业化和城市化的快速发展，环境污染问题日益严重，其中有机污染物的处理尤为重要，传统的有机污染物处理方法，如物理吸附、化学氧化和生物分解等，虽然在一定程度上可以去除有机污染物，但存在处理效率低、成本高、二次污染严重等问题。
2、近年来，纳米零价铁因其高效的有机污染物去除性能和良好的环境适应性，成为了有机污染物处理领域的研究热点，然而，纳米零价铁自身也存在一些问题，如反应活性高、易聚集、难以回收等，这些问题限制了其在实际应用中的效果。
3、为了克服这些问题，研究人员尝试将纳米零价铁负载在各种载体上，以提高其稳定性和可操作性，其中，生物炭因其丰富的微孔结构、高的比表面积和优秀的吸附性能，被认为是一种理想的纳米零价铁载体。
4、然而，如何制备出高效、稳定、易于操作的生物炭负载纳米零价铁，以及如何设计出能够自动调节反应时间、提高有机污染物去除效率的处理系统，仍是当前研究的重要问题。
技术实现思路
1、基于上述目的，本专利技术提供了生物炭负载纳米零价铁对有机污染物的去除系统。
2、生物炭负载纳米零价铁对有机污染物的去除系统，包括生物炭负载纳米零价铁、反应池以及可调节反应时间控制模块，
3、所述生物炭负载纳米零价铁由具有大比表面积和高孔隙率的生物炭和纳米零价铁构成，纳米零价铁均匀分布在生物炭的表面和孔道内，通过高温热处理法制备而成；p>
4、所述反应池包含入水口和出水口，并设有搅拌装置，所述搅拌装置用于提高污水与生物炭负载纳米零价铁的接触效率，污水通过入水口流入反应池，并与生物炭负载纳米零价铁充分接触和反应，在反应过程中，有机污染物首先被生物炭吸附，然后纳米零价铁对吸附的有机污染物进行还原分解；
5、所述可调节反应时间控制模块通过调节污水在反应池中的停留时间，以确保有机污染物被充分吸附并还原分解；
6、经过上述处理，有机污染物被有效去除，从出水口流出的污水得到处理。本系统通过生物炭吸附和纳米零价铁还原的方式，提高了有机污染物去除效率，降低了二次污染的可能，具有较高的环保性能和经济价值。
7、进一步的，所述可调节反应时间控制模块包括传感器模块、数据处理模块、反馈控制模块和一个执行模块，
8、所述传感器模块：由一组分布在反应池入口和出口的传感器组成，所述传感器具体包括浓度传感器、温度传感器、ph值测定仪，传感器模块实时检测污水的有机污染物浓度、温度、ph值的关键参数，并将检测到的参数数据实时传输到数据处理模块；
9、所述数据处理模块：接收传感器模块传输过来的参数数据，通过内置的算法进行分析处理，通过对有机污染物浓度的分析，结合设定的目标去除率，计算出所需要的理论停留时间；
10、所述反馈控制模块：接收数据处理模块传输过来的理论停留时间，并与实际停留时间进行比较，根据比较结果生成控制信号；
11、所述执行模块：接收反馈控制模块的控制信号，对污水的进出流量进行调节，从而调整污水在反应池中的实际停留时间，当实际停留时间小于理论停留时间，则减小入口流量或增大出口流量，当实际停留时间大于理论停留时间，则增大入口流量或减小出口流量。
12、通过这一具有自适应调节功能的控制设备，不仅能够根据实际情况自动调整污水在反应池中的停留时间，提高有机污染物的去除效率，而且能够降低运行成本，提高系统的运行稳定性。
13、进一步的，所述数据处理模块基于机器学习的优化算法进行数据处理和分析。具体的算法公式可以表示为：
14、t＝f(c,p,t_a,h(c,p,t_a))，
15、其中，
16、t是需要确定的最佳反应池停留时间；
17、c是污水的实时有机污染物浓度；
18、p是其他关键参数，如温度、ph值等；
19、t_a是过去相似条件下的平均反应停留时间；
20、f是通过历史数据训练得出的关系模型，用于确定最佳反应池停留时间；
21、h是预测函数，根据当前参数和历史数据预测未来一段时间内的有机污染物浓度变化趋势。
22、这个优化算法，可以通过实时数据自动调整反应池的停留时间，提高有机污染物的去除效率，同时，由于该算法具有自我学习和优化功能，可以持续提高预测和计算的准确性，提高系统的运行稳定性。
23、进一步的，所述数据处理模块具有数据记录和分析能力，具体包括，
24、长期数据记录：模块自动记录每一次处理过程中的各种关键参数，参数包括有机污染物浓度，温度、ph值、反应池的停留时间，该参数以时间戳的方式储存在数据库中，形成一份完整的长期运行记录；
25、数据分析和可视化：通过对历史数据的统计和分析，模块生成分析报告和图表，包括有机污染物浓度的变化趋势、反应池停留时间的分布、处理效果的月度、季度和年度对比，该报告和图表可以帮助操作员更直观地了解系统的运行状况，进行效果评估和问题诊断；
26、预测性维护：模块根据长期数据预测系统可能出现的故障和性能下降，如果连续几次处理过程中，反应池的停留时间明显高于正常值，表示反应池中的生物炭负载纳米零价铁性能有所下降，需要进行更换或清洗，这种预测性维护可以降低系统的维护成本，提高系统的运行可靠性。
27、进一步的，所述生物炭负载纳米零价铁的制备过程包括以下步骤：
28、选择原料：选取质量良好的生物炭和纳米零价铁作为基础原料，纳米零价铁通过化学还原法制备；
29、预处理：将生物炭进行粉碎和筛选，得到粒度为200-300微米生物炭粉末，同时，对纳米零价铁进行清洗和干燥，以去除表面的杂质和水分；
30、混合：将生物炭粉末与纳米零价铁按照1:1质量比混合均匀，确保纳米零价铁可以均匀地负载在生物炭的表面和孔隙中；
31、热处理：将混合物放入高温炉中，在氧气保护下进行热处理，高温热处理的温度为300-800℃，处理时间为2-4小时高温热处理不仅可以使生物炭与纳米零价铁之间形成更稳定的化学键，提高纳米零价铁的负载稳定性，还可以改变生物炭的孔结构，提高其对有机污染物的吸附能力；
32、冷却和收集：热处理完成后，将炉内的温度慢慢降低至室温，然后取出热处理后的产品进行冷却和收集，得到生物炭负载纳米零价铁。
33、进一步的，所述纳米零价铁的粒径在60-100纳米之间。
34、进一步的，所述生物炭来源于农林残余物，所述农林残余物包括木屑、草木灰或生物质原料。
35、进一步的，污水通过入水口流入反应池后，经过15-24小时的接触反应后，从出水口流出。
36、进一步的，所述有机污染物为染料、农药、挥发性有机物或者其组合。
37、本专利技术的有益效果：
38、本专利技术，通过生物炭负载纳米零价铁，本专利技术有本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.生物炭负载纳米零价铁对有机污染物的去除系统，该系统用于去除有机污染物，其特征在于，包括生物炭负载纳米零价铁、反应池以及可调节反应时间控制模块，
2.根据权利要求1所述的生物炭负载纳米零价铁对有机污染物的去除系统，其特征在于，所述可调节反应时间控制模块包括传感器模块、数据处理模块、反馈控制模块和一个执行模块，
3.根据权利要求2所述的生物炭负载纳米零价铁对有机污染物的去除系统，其特征在于，所述数据处理模块基于机器学习的优化算法进行数据处理和分析，具体的算法公式可以表示为：
4.根据权利要求3所述的生物炭负载纳米零价铁对有机污染物的去除系统，其特征在于，所述数据处理模块具有数据记录和分析能力，包括，
5.根据权利要求1所述的生物炭负载纳米零价铁对有机污染物的去除系统，其特征在于，所述生物炭负载纳米零价铁的制备过程包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的生物炭负载纳米零价铁对有机污染物的去除系统，其特征在于，所述纳米零价铁的粒径在60-100纳米之间。
7.根据权利要求6所述的生物炭负载纳米零价铁对有机污染物的
8.根据权利要求1所述的生物炭负载纳米零价铁对有机污染物的去除系统，其特征在于，污水通过入水口流入反应池后，经过15-24小时的接触反应后，从出水口流出。
9.根据权利要求1所述的生物炭负载纳米零价铁对有机污染物的去除系统，其特征在于，所述有机污染物为染料、农药、挥发性有机物或者其组合。
...【技术特征摘要】
1.生物炭负载纳米零价铁对有机污染物的去除系统，该系统用于去除有机污染物，其特征在于，包括生物炭负载纳米零价铁、反应池以及可调节反应时间控制模块，
2.根据权利要求1所述的生物炭负载纳米零价铁对有机污染物的去除系统，其特征在于，所述可调节反应时间控制模块包括传感器模块、数据处理模块、反馈控制模块和一个执行模块，
3.根据权利要求2所述的生物炭负载纳米零价铁对有机污染物的去除系统，其特征在于，所述数据处理模块基于机器学习的优化算法进行数据处理和分析，具体的算法公式可以表示为：
4.根据权利要求3所述的生物炭负载纳米零价铁对有机污染物的去除系统，其特征在于，所述数据处理模块具有数据记录和分析能力，包括，
5.根据权利要求1所述的生物炭负载纳米零价铁对...
【专利技术属性】
技术研发人员：张建昆，孙钦花，张林军，刘加强，张学杨，范秀磊，张潇，陈磊，
申请(专利权)人：徐州工程学院，
类型：发明
国别省市：
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