控制臭味控制化學(xué)品添加速率的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種控制臭味控制化學(xué)品添加到廢水管線中的添加速率的方法，所述廢水管線包括將臭味控制化學(xué)品添加到廢水中的裝置。所述方法包括使用放置在所述廢水管線中的硫化物探針測量廢水管線中溶解硫化物的含量，將溶解硫化物的含量數(shù)據(jù)傳送到計算單元，基于所述溶解硫化物的含量在所述計算單元中確定所需的臭味控制化學(xué)品添加速率，和命令所述添加臭味控制化學(xué)品的裝置以所述所需的添加速率添加臭味控制化學(xué)品。本發(fā)明能夠精確在線控制廢水管線中的H2S含量。
【專利說明】控制臭味控制化學(xué)品添加速率的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明特別涉及廢水管線中的水處理。特別是，本發(fā)明涉及控制投加到廢水管線 中的臭味控制化學(xué)品的添加速率。本發(fā)明還涉及一種控制系統(tǒng)。
[0002] 發(fā)明背景
[0003] 廢水中溶解的硫化物在廢水管線中引起多種問題，其中一個最顯著的問題是惡 臭。當廢水管線中的有機物通過細菌的厭氧消化降解時，會產(chǎn)生溶解硫化物如硫化氫H 2S。 但是硫化物的含量可以使用合適的化學(xué)品控制。
[0004] 之前，硫化物的含量基于實際廢水流附近的大氣硫化氫含量進行間接估算。該大 氣含量被用來控制設(shè)置用來將臭味控制化學(xué)品供給廢水管線的泵。這種方法并不像使實際 的溶解硫化物含量和供給比例關(guān)聯(lián)一樣精確。物理隨機取樣也用于測量溶解硫化物的含量 (例如，通過使用亞甲基藍試劑盒）。這些方法都涉及大量測量數(shù)據(jù)且仍未實現(xiàn)自動控制， 而是必須人工控制。并且前述方法都不是實時的。
[0005] 因此，需要改進的控制方法和系統(tǒng)。
[0006] 發(fā)明概述
[0007] 本發(fā)明的目的是解決上述至少一部分的問題，并提供一種改進的方法和系統(tǒng)以針 對硫化物含量控制廢水流。
[0008] 該目的基于獨立權(quán)利要求的方法和系統(tǒng)來實現(xiàn)。
[0009] 本發(fā)明具有顯著的優(yōu)點。事實上，發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)溶解硫化物的含量是允許適當 投加臭味控制化學(xué)品（通常為鐵鹽）的唯一參數(shù)。本技術(shù)涉及使用溶解硫化物測量設(shè)備收 集數(shù)據(jù)并將其反饋到泵，從而使泵調(diào)整鐵鹽供給以優(yōu)化臭味控制。這種控制因此不再基于 間接估算或者過去的隨機取樣，而是實時測量。
[0010] 附圖簡述
[0011] 圖1表不本發(fā)明一個實施方案的不意圖。
[0012] 圖2表不本發(fā)明另一個實施方案的不意圖。

【具體實施方式】
[0013] 參見圖1，如上簡述，本方法適用于廢水管線10,其包含將臭味控制化學(xué)品添加到 廢水流11的裝置18。廢水管線10可以是市政主管線或支線/總線。通常來說，該管線是 大容量管線，其總流量達至少1百萬升/天，通常至少1千萬升/天，甚至至少3千萬升/ 天。
[0014] 本系統(tǒng)主要設(shè)計用于調(diào)節(jié)施加到廢水流中用于處理投加點下游管線某一點的有 害大氣硫化氫含量的化學(xué)品投加速率。
[0015] 根據(jù)一個實施方案，所述方法包括使用放置于所述廢水管線中的硫化物探針14 測量廢水管線中溶解硫化物的含量，該硫化物探針提供一個信號（通過以太網(wǎng)電纜至電子 箱顯示器），該信號與廢水流中硫化物含量的真實重量（每體積）成比例。該信號被傳送到 計算單元16(通過另一以太網(wǎng)電纜，數(shù)字式485電纜，或者模擬雙絞線對接線盒），例如一般 的工業(yè)過程控制電腦或SCADA(管理控制和數(shù)據(jù)采集）單元。還可以向計算單元提供來自 獨立測量單元（用參考數(shù)字12表示）的另外的描述廢水流的參數(shù)。
[0016] 采用適當?shù)能浖O(shè)置計算單元16的程序以根據(jù)所述溶解硫化物的含量確定所需 的臭味控制化學(xué)品添加速率。為此目的，在該軟件中要有合適的算法編碼。
[0017] 最終，計算單元16適用于提供電信號以命令裝置18以所述所需的添加速率將臭 味控制化學(xué)品添加到廢水流11中。一個簡單的實例是，可通過模擬硬線提供該信號。
[0018] 可能需要且通常出于精確控制需要其它參數(shù)，包括廢水流的當前流量，廢水流的 PH，生化需氧量（B0D)水平，廢水流的溫度和所用臭味控制化學(xué)品的組成?？衫眠@些參數(shù) 中的一部分或者全部。
[0019] 可以適當選擇控制的目標，以例如使溶解硫化物的含量或臭味問題（大氣硫化物 含量）達到可接受的水平。選擇的目標自然也會影響所需的化學(xué)品量。
[0020] 根據(jù)一個實施方案，計算單元適用于將添加速率設(shè)置為一定水平，從而使廢水管 線中溶解硫化物特別是硫化氫的含量達到小于5ppm，特別是小于2ppm的含量。以濃度計算 的話，溶解硫化物的優(yōu)選目標范圍是小于〇. 25毫克/升，特別是小于0. 1毫克/升。
[0021] 根據(jù)一個實施方案，所述系統(tǒng)還包括通過有線或無線（例如GPRS)信道將測量探 針的測量數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)庫服務(wù)器以實時分析和處理的裝置。
[0022] 根據(jù)一個實施方案，所述硫化物探針基于分光光度計技術(shù)。該硫化物探針的測量 原理優(yōu)選紫外-光譜法。根據(jù)一個實施方案，該探針是a s: :can spectro: :lyser?探 針，其幾乎可以在任何條件下相當容易地安裝在廢水管線上。
[0023] 如果pH預(yù)期恒定，就不再需要單獨的pH測量。但是，如果pH是波動的，就需要額 外的pH探針進行校正。
[0024] 測量步驟可以以恒定或者非恒定時間間隔重復(fù)進行，時間間隔一般不超過30分 鐘，最常見的是10分鐘或更少。盡管其本質(zhì)是重復(fù)的，在上述周期內(nèi)的重復(fù)測量在這里被 稱為"連續(xù)"測量。當然，該測量也可以是真正意義上的連續(xù)，但是通常至少在主廢水管線 中不需要如此，因為此處廢水組成的波動相對較慢。
[0025] 根據(jù)一個實施方案，實際控制也就是用量確定和投加隨所述測量實時進行。本文 所用的術(shù)語"實時"涵蓋時間延遲小于60分鐘，這在已知的現(xiàn)有技術(shù)方法中認為是顯著較 短的延遲。通常，延遲達到0-5分鐘。
[0026] 根據(jù)一個實施方案，在確定所需的臭味控制化學(xué)品添加速率時，計算單元適于利 用廢水管線的停留時間。從而，所述系統(tǒng)占用這段時間發(fā)生細菌硫化物反應(yīng)以及硫化物和 臭味控制化學(xué)品之間的反應(yīng)。這改進了控制的精確度。該停留時間可以根據(jù)流量和廢水管 線性質(zhì)來估算。
[0027] 根據(jù)一個實施方案，測量包括
[0028] -測量廢水管線中溶解硫化物的實際重量或與所述實際重量相關(guān)的參數(shù)，
[0029] -基于該實際重量或與所述實際重量相關(guān)的參數(shù)確定所需的臭味控制化學(xué)品添加 速率。
[0030] 根據(jù)一個實施方案，該計算單元設(shè)置程序以考慮臭味控制化學(xué)品添加點下游的硫 化物產(chǎn)生。這通常涉及臭味控制化學(xué)品以顯著高于直接測量所顯示的比例添加。系數(shù)可以 是1.2或更高。
[0031] 在一個實施方案中，溶解硫化物含量的測量點在臭味控制化學(xué)品添加點的上游。 這考慮化學(xué)品添加的預(yù)期控制。在另一實施方案中，溶解硫化物含量的測量點在臭味控制 化學(xué)品添加點的下游，或者在臭味控制化學(xué)品添加點的上游和下游都可能有測量點。圖2 表示的是下游測量探針15,其它與圖1相似。
[0032] 如果測量點位于添加點的下游，則利用反饋回路實現(xiàn)該控制。因此，至少一部分由 臭味控制化學(xué)品引起的廢水組成的變化通過硫化物探針檢測，并且計算單元在驅(qū)動所述裝 置添加臭味控制化學(xué)品時考慮該變化。當選擇鐵鹽時這點尤其重要。亞鐵（Fe 2+)相對于其 它污染物即磷酸鹽或其它負電性膠體首先優(yōu)先選擇硫化物形成FeS和FeS2。此處也可以使 用一個上游探針測量溶解硫化物以提供更精確的亞鐵投加速率。
[0033] 三價鐵（Fe3+)具有較小的選擇性且會與其它污染物如磷、TSS (總懸浮物）和B0D 反應(yīng)，與此同時還與硫化物反應(yīng)形成Fe2S3或如上所述以其還原亞鐵的形式與硫化物反應(yīng)。 考慮到所有三價鐵的需求，在此應(yīng)當使用上游和下游溶解硫化物探針來更精確地投加三價 鐵。下游測量點位于距離添加點足夠遠的位置以保證充分的混合時間?；旌峡梢栽跀?shù)分鐘 或數(shù)小時內(nèi)發(fā)生，這取決于以Fe 2+形式溶解的鐵含量和污染物的含量。
[0034] 在本發(fā)明的一個實施方案中，探針放置在試管內(nèi)（in vitro)，直接伸入未處理 (無處理化學(xué)品）和處理過（有化學(xué)品）的廢水流中。在本發(fā)明的另一個實施方案中，探針 可以放置在水流之外，使間歇抽取的原水和處理過的樣品流過探針。
[0035] 在一個實施方案中，使用溶解硫化物測量探針進行測量，所述探針能提供與廢水 流中硫化物重量（包括重量/體積）相關(guān)的信號。基于重量的測量提供了用于估算臭味控 制化學(xué)品需求的非常精確的信息。在一個優(yōu)選實施方案中，計算溶解硫化物與化學(xué)品中相 關(guān)活性組分的重量比以用于確定所需的臭味控制化學(xué)品添加速率。
[0036] 在一個實施方案中，臭味控制化學(xué)品包括鐵鹽。在這種情況下，估算鐵鹽需求時， 硫化物與鐵鹽中元素鐵的重量比是起決定性作用的。在一個實施方案中，鐵鹽選自氯化亞 鐵、氯化鐵、氯化亞銑/氯化鐵混合物、硫酸亞鐵、硫酸鐵、硫酸亞鐵/硫酸鐵混合物、硝酸 鐵、或它們的其它混合物。
[0037] 根據(jù)一個優(yōu)選的實施方案，臭味控制化學(xué)品是氯化亞鐵。
[0038] 在一個實施方案中，所述方法包括測量廢水中的pH、溫度和/或廢水總流量，并且 在確定所需的臭味控制化學(xué)品添加速率時，在控制單元中考慮pH、溫度和/或廢水總流量。
[0039] 在一個實施方案中，利用計算單元來自動控制臭味控制化學(xué)品的投加速率。
[0040] 根據(jù)一個實施方案，計算單元適于確定所需的臭味控制化學(xué)品添加速率，以使其 是溶解硫化物測量含量的至少7倍（活性鹽，例如氯化亞鐵與溶解硫化物，特別是硫化氫的 重量/重量比）。
[0041] 在一個實施方案中，計算單元適于基于溶解硫化物的含量利用非線性公式確定臭 味控制化學(xué)品添加速率。特別是，所需臭味控制化學(xué)品添加速率與溶解硫化物測量含量的 比率（重量/重量）可以隨著溶解硫化物含量的降低而逐漸增加，對于至少第一溶解硫化 物含量，該比率優(yōu)選小于10 : 1，且對于小于第一溶解硫化物含量的至少第二溶解硫化物 含量，該比率大于80 : 1。
[0042] 在一個實施方案中，將臭味控制化學(xué)品添加到廢水管線中的混合套管中。
[0043] 本發(fā)明可以用于例如平均產(chǎn)量為0-200立方米/秒，通常1-50立方米/秒，例如 10-40立方米/秒的廢水處理系統(tǒng)。
[0044] 實施例1
[0045] 用探針在點A測量可溶硫化物的量。該量可以用mg/1值（可溶硫化物的毫克數(shù) /升廢水，="探針mg/lS"）表示。該值以預(yù)定的時間間隔（例如間隔5分鐘）自動輸入到 SCADA可編程邏輯控制器（PLC)中。實施例值是"2"。
[0046] 從點A到點B由硫還原菌產(chǎn)生的mg/1可溶硫化物由現(xiàn)場測量來預(yù)先確定（="管 線生成mg/lS"）。將該值輸入到SCADA(PLC)。實施例值是"3"。
[0047] 該（探針mg/lS) + (管線生成mg/lS)=需要處理的（總mg/1可溶S)，實施例值是 "5"。
[0048] (鐵鹽的mg/1) Amg/l可溶S)值在實驗室預(yù)先確定。這是（處理系數(shù)倍數(shù)）。將 其輸入到SCADAPLC。實施例值是"10"。
[0049] 化學(xué)品供給量如下所示自動計算（例如每次在點A探針抽樣檢查mg/1可溶S)。 用如上所示的實施例值，所需的化學(xué)品用量如下計算：
[0050] ((探針mg/lS) + (管線生成mg/1輸入值））X (處理系數(shù)倍數(shù)）=2*3*6 = 60mg/l
[0051] 然后利用由流量測量設(shè)備輸入的每天百萬加侖（MGD)計算每分鐘鐵鹽輸送加侖 數(shù)（gpm)以滿足這些參數(shù)并且傳送到鐵鹽供給泵的速度控制器。
【權(quán)利要求】
1. 控制臭味控制化學(xué)品添加到廢水管線中的添加速率的方法，所述廢水管線包括將臭 味控制化學(xué)品添加到廢水中的裝置，所述方法包括 -使用放置在所述廢水管線中的硫化物探針測量廢水管線中溶解硫化物的含量， -將溶解硫化物的含量數(shù)據(jù)傳送到計算單元， -基于所述溶解硫化物的含量在所述計算單元中確定所需的臭味控制化學(xué)品添加速 率， -命令所述添加臭味控制化學(xué)品的裝置以所述所需的添加速率添加臭味控制化學(xué)品。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述控制隨所述測量實時進行。
3. 根據(jù)前述權(quán)利要求任一項的方法，其中確定所需的臭味控制化學(xué)品添加速率時，所 述計算單元適于利用廢水管線的停留時間。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求任一項的方法，其中所述測量包括 -測量廢水管線中溶解硫化物的實際重量或與所述實際重量相關(guān)的參數(shù)， -基于該實際重量或與所述實際重量相關(guān)的參數(shù)確定所需的臭味控制化學(xué)品添加速 率。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求任一項的方法，其中所述計算單元設(shè)置程序以考慮臭味控制化學(xué) 品添加點下游的硫化物產(chǎn)生。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求任一項的方法，其中設(shè)置所述測量、傳送、確定和命令步驟，使得 提供由控制單元控制的自動反饋回路，以驅(qū)動所述添加臭味控制化學(xué)品的裝置。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求任一項的方法，其中所述硫化物探針能夠提供與廢水流中硫化物 重量相關(guān)的信號。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求任一項的方法，其中所述臭味控制化學(xué)品包括鐵鹽。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中計算溶解硫化物與鐵鹽中元素鐵的重量比以用于確定 所需的臭味控制化學(xué)品添加速率。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9的方法，其中所述鐵鹽選自氯化亞鐵、氯化鐵、氯化亞銑/氯化 鐵混合物、硫酸亞鐵、硫酸鐵、硫酸亞鐵/硫酸鐵混合物、硝酸鐵或它們的其它混合物。
11. 根據(jù)前述權(quán)利要求任一項的方法，其進一步包括 -測量廢水中的pH、生化需氧量（BOD)水平、溫度和/或廢水總流量， -在確定所需的臭味控制化學(xué)品添加速率時，在控制單元中考慮pH、溫度和/或廢水總 流量。
12. 根據(jù)前述權(quán)利要求任一項的方法，包括測量臭味控制化學(xué)品添加點上游的溶解硫 化物的含量。
13. 根據(jù)前述權(quán)利要求任一項的方法，包括測量臭味控制化學(xué)品添加點下游的溶解硫 化物的含量。
14. 根據(jù)前述權(quán)利要求任一項的方法，包括測量臭味控制化學(xué)品添加點上游和下游的 溶解硫化物的含量。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13或14的方法，其中下游測量點在臭味控制化學(xué)品添加點下游至少 2km，優(yōu)選 2-lOkm 處。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14或15的方法，其中下游測量點在臭味控制化學(xué)品添加點下游至少 1小時，優(yōu)選1-20小時處。
17. 根據(jù)前述權(quán)利要求任一項的方法，其中所述計算單元用于自動控制臭味控制化學(xué) 品的投加速率。
18. 根據(jù)前述權(quán)利要求任一項的方法，其中計算單元適于基于溶解硫化物的含量利用 非線性公式確定臭味控制化學(xué)品添加速率。
19. 根據(jù)前述權(quán)利要求任一項的方法，其中將所述臭味控制化學(xué)品添加到廢水管線中 的混合套管中。
20. 根據(jù)前述權(quán)利要求任一項的方法，其中確定所需的臭味控制化學(xué)品添加速率以使 廢水管線中溶解硫化物特別是H2S的含量達到小于5ppm，特別是小于2ppm的含量。
21. 根據(jù)前述權(quán)利要求任一項的方法，其中確定所需的臭味控制化學(xué)品添加速率以使 溶解硫化物的濃度達到小于0. 25毫克/升，特別是小于0. 1毫克/升的水平。
22. 根據(jù)前述權(quán)利要求任一項的方法，其中確定所需的臭味控制化學(xué)品添加速率以使 其是溶解硫化物測量含量的至少7倍。
23. 根據(jù)前述權(quán)利要求任一項的方法，其中所需的臭味控制化學(xué)品添加速率與溶解硫 化物測量含量的比率隨溶解硫化物含量的降低而逐漸增加，對于至少第一溶解硫化物含 量，該比率優(yōu)選小于10 : 1，且對于小于第一溶解硫化物含量的至少第二溶解硫化物含量， 該比率大于80 : 1。
24. 根據(jù)前述權(quán)利要求任一項的方法，其中所述臭味控制化學(xué)品是FeCl2。
25. 根據(jù)前述權(quán)利要求任一項的方法，其中硫化物含量通過放置在試管中且直接伸入 廢水流中的探針測量。
26. 根據(jù)前述權(quán)利要求任一項的方法，其中廢水硫化物含量通過放置在廢水流之外的 探針測量，其中間歇抽取的樣品流過探針。
27. 控制臭味控制化學(xué)品添加到廢水管線中的添加速率的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 -將臭味控制化學(xué)品添加到所述廢水管線中的廢水的裝置， -利用放置在所述廢水管線中的分光光度計硫化物探針測量廢水管線中溶解硫化物的 含量的裝置， -將溶解硫化物的含量數(shù)據(jù)傳送到計算單元的裝置， -基于溶解硫化物測量含量確定所需的臭味控制化學(xué)品添加速率的計算單元， -命令所述添加臭味控制化學(xué)品的裝置將臭味控制化學(xué)品以所述所需的添加速率添加 到廢水中，從而啟動廢水管線中的反應(yīng)以將溶解硫化物的含量降低至預(yù)定水平的裝置。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27的系統(tǒng)，其中廢水硫化物測量探針放置在試管中并直接伸入廢水 流中。
29. 根據(jù)權(quán)利要求27的系統(tǒng)，其中廢水硫化物測量探針放置在廢水流之外，間歇抽取 的樣品流過該探針。
【文檔編號】C02F1/52GK104114498SQ201380007896
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月3日
【發(fā)明者】G·蘭德, R·阿比內(nèi)特, D·索佩 申請人:凱米羅總公司