專利名稱:微增氧在線監(jiān)測自控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】微增氧在線監(jiān)測自控系統(tǒng)，包括水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、曝氣裝置；水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，置于待修復(fù)水體中，通過在線原位檢測水質(zhì)指標(biāo)的變化，并實(shí)時(shí)將檢測值轉(zhuǎn)化為電信號(hào)通過電纜傳遞給所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，將所述水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)測得的數(shù)值與系統(tǒng)設(shè)定值進(jìn)行比對(duì)，確定是否需要供氧，若需要供氧則給出相應(yīng)區(qū)域水體所需要的曝氣量，同時(shí)發(fā)送電信號(hào)啟動(dòng)所述曝氣裝置；曝氣裝置，通過空氣管上的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥來控制進(jìn)入水體的空氣量，進(jìn)行曝氣。本實(shí)用新型提供一種針對(duì)不同水質(zhì)而采用不同曝氣強(qiáng)度的微增氧在線監(jiān)測自控系統(tǒng)。
【專利說明】微増氧在線監(jiān)測自控系統(tǒng)
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本實(shí)用新型屬于環(huán)保【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是指一種微增氧在線監(jiān)測自控系統(tǒng)。
【【背景技術(shù)】】
[0002]隨著社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展，世界各國的河流都面臨著來自工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活等方面的不同程度的污染。從二十世紀(jì)五、六十年代起，歐美等發(fā)達(dá)國家就開始考慮用各種方法解決日益嚴(yán)重的河道污染問題。其中，河道曝氣技術(shù)作為一種投資少、見效快的河流污染治理技術(shù)在很多國家被優(yōu)先米用。
[0003]根據(jù)需曝氣河道水質(zhì)改善的要求(如消除黑臭、改善水質(zhì)、恢復(fù)生態(tài)等)河道條件(包括水深、流速、河道斷面形狀、周邊環(huán)境條件等)、河段功能要求(如航運(yùn)功能、景觀功能等)、污染源特征(如長期污染負(fù)荷、沖擊污染負(fù)荷等)的不同，河道曝氣復(fù)氧一般采用如下兩種形式:固定式充氧站和移動(dòng)式充氧平臺(tái)。這兩種曝氣形式在國內(nèi)外均有較多的應(yīng)用。如英國泰晤士河河口的增氧設(shè)施、德國魯爾(Ruhr)河的曝氣治理工程、美國圣克魯斯港曝氣處理設(shè)施、密西西比河曝氣設(shè)施、澳大利亞斯旺河和其支流Calming河曝氣增氧工程以及北京清河曝氣試驗(yàn)工程等。
[0004]國內(nèi)外的成功經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)結(jié)果表明，河道水體人工曝氣是治理污染河流的一種有效的技術(shù)。河道曝氣技術(shù)具有占地面積小、設(shè)備投資少、運(yùn)行簡單、處理水量大等優(yōu)點(diǎn)，且無二次污染，其費(fèi)用僅為達(dá)到同樣處理效果的污水處理廠投資的1/4以下。作為一種投資少、見效快的河流污染治理技術(shù)，在很多國家被優(yōu)先采用。對(duì)于目前部分城市河流水質(zhì)惡化的現(xiàn)狀，河道人工曝氣是一種行之有效的處理方法，具有良好的應(yīng)用前景。
[0005]但在實(shí)際運(yùn)用中，河道曝氣技術(shù)多作為臨時(shí)性或應(yīng)急性措施應(yīng)用在河流污染治理實(shí)踐中，而限制其應(yīng)用的主要原因有兩個(gè):一、該技術(shù)從根本上將是一種水體被污染后采用的被動(dòng)的治理技術(shù)，也可以說是先污染、后治理的技術(shù)，或者說是治標(biāo)不治本的技術(shù)。其治理效果取決于外來污染源的存在與否和大?。欢?、河道外來污染的水量、水質(zhì)變化幅度都非常大，直接影響曝氣的效果。雖然其建設(shè)成本和運(yùn)行費(fèi)用不高，但對(duì)不同運(yùn)行條件下的削污貢獻(xiàn)還需進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)評(píng)估，確定經(jīng)濟(jì)實(shí)用運(yùn)行工況和曝氣形式。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0006]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種針對(duì)不同水質(zhì)而采用不同曝氣強(qiáng)度的微增氧在線監(jiān)測自控系統(tǒng)。
[0007]本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0008]微增氧在線監(jiān)測自控系統(tǒng)，包括水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、曝氣裝置；所述水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)連接所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接所述曝氣裝置。
[0009]進(jìn)一步地，所述水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)由分布于各個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備組成。
[0010]進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)采用PLC控制系統(tǒng)。
[0011]進(jìn)一步地，所述曝氣裝置包括變頻器、鼓風(fēng)機(jī)、輸氣管、微孔曝氣管，所述PLC控制系統(tǒng)的輸出端連接所述變頻器的輸入端，所述變頻器的輸出端與所述鼓風(fēng)機(jī)相連接，所述鼓風(fēng)機(jī)鼓出的空氣通過所述輸氣管傳輸?shù)剿鑫⒖灼貧夤堋?br>[0012]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:1、針對(duì)性強(qiáng):通過在線監(jiān)測水質(zhì)的情況，將數(shù)據(jù)反饋到PLC控制系統(tǒng)，系統(tǒng)進(jìn)行判斷是否需要供氧，以及確定供氧的量，保證了曝氣的效果。2、高效溶氧:由于超微細(xì)孔曝氣產(chǎn)生的氣泡，在水體中與水的接觸面極大，上浮流速低，接觸時(shí)間長，氧的傳質(zhì)效率極高，因此增氧效率高、增氧效果好。3、恢復(fù)水體自我凈化功能:微增氧是水底增氧，水體底層沉積的底泥、有機(jī)排泄物等難降解的有機(jī)物，會(huì)消耗大量的氧，而充足的微孔曝氣增氧，使其轉(zhuǎn)化為微生物能分解的有機(jī)物，強(qiáng)化水體自凈能力的同時(shí)恢復(fù)河道的生態(tài)系統(tǒng)，從根本上治理水污染的問題。4、超低能耗:采用微增氧，克服了現(xiàn)行的河道曝氣方式可能存在污染物濃度較高時(shí)出現(xiàn)曝氣不足，但濃度較低時(shí)會(huì)過曝的問題，氧的傳質(zhì)效率極高，使單位水體溶氧迅速達(dá)到4.5mg/L左右，不到水車或葉輪增氧的四分之一能耗。
【【附圖說明】

】
[0013]下面參照附圖結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。
[0014]圖1是本實(shí)用新型系統(tǒng)框圖。
[0015]圖2是本實(shí)用新型設(shè)備連接圖。
[0016]圖3是本實(shí)用新型中PLC控制系統(tǒng)的主程序流程圖。
【【具體實(shí)施方式】】
[0017]如圖1所示，微增氧在線監(jiān)測自控系統(tǒng)，包括水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、曝氣裝置；所述水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)連接所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接所述曝氣裝置.
[0018]水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，置于待修復(fù)水體中，通過在線原位檢測水質(zhì)指標(biāo)和溶解氧量的變化，并實(shí)時(shí)將檢測值轉(zhuǎn)化為電信號(hào)通過電纜傳遞給所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)由分布于各個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備組成，其中水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備包括PH傳感器、BOD傳感器、熒光溶氧儀等。
[0019]數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，采用PLC控制系統(tǒng)，將水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)測得的數(shù)值與系統(tǒng)設(shè)定值進(jìn)行比對(duì)，確定是否需要供氧，若需要供氧則給出相應(yīng)區(qū)域水體所需要的曝氣量，同時(shí)發(fā)送電信號(hào)啟動(dòng)曝氣裝置；
[0020]曝氣裝置，通過空氣管上的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥來控制進(jìn)入水體的空氣量，進(jìn)行曝氣。
[0021]曝氣裝置包括變頻器、鼓風(fēng)機(jī)、輸氣管、微孔曝氣管，PLC控制系統(tǒng)的輸出端連接所述變頻器的輸入端，變頻器的輸出端與鼓風(fēng)機(jī)相連接，鼓風(fēng)機(jī)鼓出的空氣通過輸氣管傳輸?shù)轿⒖灼貧夤?。微孔曝氣管由納米材料制成，其上均勻分布微孔，曝氣時(shí)微孔張開，未曝氣時(shí)微孔閉合，防止泥沙等進(jìn)入曝氣管。
[0022]通過實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)對(duì)待處理水的水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)數(shù)值超標(biāo)時(shí)反饋?zhàn)詣?dòng)啟動(dòng)曝氣設(shè)備，對(duì)待處理水進(jìn)行處理，待數(shù)值正常時(shí)曝氣設(shè)備關(guān)閉。將曝氣裝置及在線監(jiān)控系統(tǒng)合成，可以實(shí)時(shí)對(duì)水質(zhì)進(jìn)行預(yù)處理，同時(shí)提高曝氣利用率，有效降低運(yùn)行成本。
[0023]利用自動(dòng)控制和信息傳輸系統(tǒng)，根據(jù)是否降雨構(gòu)建了三種控制模式:①非降雨模式，COD和NH4+ — N濃度數(shù)據(jù)的采集間隔分別為2h和30rain，pH值連續(xù)采集，自動(dòng)采水器遠(yuǎn)程手動(dòng)控制；②降雨模式，COD和NH4+ — N濃度數(shù)據(jù)的采集間隔分別為45和lOmin，pH值連續(xù)采集，自動(dòng)采水器受遠(yuǎn)程手動(dòng)信號(hào)觸發(fā)后自動(dòng)工作，依據(jù)前期5rain、后期1min的采樣間隔連續(xù)采集降雨管道出流水樣；③手動(dòng)控制模式，極端天氣時(shí)設(shè)備開關(guān)、維護(hù)的和數(shù)據(jù)傳輸。
[0024]如圖2所示，水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)連接PLC控制系統(tǒng)的輸入端，PLC控制系統(tǒng)的輸出端和變頻器的輸入端相連接，變頻器的輸出端與風(fēng)機(jī)相連接，風(fēng)機(jī)與微孔式曝氣裝置相連接。PLC控制系統(tǒng)還連接有操作面板、計(jì)時(shí)器和報(bào)警裝置，具有存儲(chǔ)、運(yùn)算、比較、預(yù)置、計(jì)時(shí)功能。微增氧在線監(jiān)測自控系統(tǒng)通過相關(guān)水質(zhì)指標(biāo)檢測系統(tǒng)和PLC自控系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)使用，拓展出多種水質(zhì)監(jiān)測狀態(tài)報(bào)警及次序自控功能。
[0025]將與PLC控制系統(tǒng)相連接的水質(zhì)檢測設(shè)備置于待修復(fù)水體中，通過原位檢測水質(zhì)指標(biāo)的變化，通過在線軟測量模型獲得水體參數(shù)值，并實(shí)時(shí)將檢測值轉(zhuǎn)化為電信號(hào)通過電纜傳遞給PLC控制系統(tǒng)。PLC控制系統(tǒng)連接有操作面板、計(jì)時(shí)器和報(bào)警裝置，具有存儲(chǔ)、運(yùn)算、比較、預(yù)置、計(jì)時(shí)功能。在線溶解氧測定儀測得的數(shù)值進(jìn)與系統(tǒng)設(shè)定值行比對(duì)，給出相應(yīng)區(qū)域水體所需要的曝氣量。從而鼓風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，通過空氣管上的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥來控制進(jìn)入水體的空氣量，這種曝氣方式的優(yōu)點(diǎn)是可以根據(jù)曝氣河段的水質(zhì)變化和航運(yùn)要求，靈活調(diào)整曝氣強(qiáng)度和曝氣位置，使曝氣過程更為經(jīng)濟(jì)。以此在保證池內(nèi)生物處理過程高效地進(jìn)行的約束條件下，獲得最佳曝氣量，從而減少電能消耗，使運(yùn)行費(fèi)用最少。
[0026]PLC控制系統(tǒng)以遠(yuǎn)程控制為主，以手動(dòng)控制為輔，從而保證系統(tǒng)在出現(xiàn)停電等故障時(shí)仍能正常運(yùn)行。系統(tǒng)上還設(shè)置如下功能界面:
[0027]顯示功能:用設(shè)計(jì)或?qū)嵉貓D片的方法生成圖片，實(shí)時(shí)顯示某參數(shù)，可定義不同的顏色來表示被測參數(shù)所處的不同范圍，使參數(shù)的變化過程一目了然。對(duì)多種直觀方式動(dòng)態(tài)顯不O
[0028]數(shù)據(jù)處理及管理:記錄并顯示工藝參數(shù)、電量參數(shù)的變化曲線或趨勢圖，利用在線數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、統(tǒng)計(jì)、計(jì)算、顯示。
[0029]報(bào)警功能:當(dāng)某一參數(shù)異?；蛟O(shè)備的故障時(shí)，可根據(jù)不同的報(bào)警類別，發(fā)出聲光報(bào)警、屏幕報(bào)警，輸入報(bào)警表，打印輸出或播放事先錄制的語言提示，同時(shí)顯示相應(yīng)的提示信息，并記錄在報(bào)警數(shù)據(jù)庫中，且可分等級(jí)。
[0030]報(bào)表功能:分成年度、季度、月度、日班報(bào)表及運(yùn)行參數(shù)報(bào)表(如:污水處理量、加藥量、耗電量等)。
[0031]圖3是PLC控制系統(tǒng)的主程序流程圖。
[0032]本實(shí)用新型克服了傳統(tǒng)的河道曝氣方式可能存在污染物濃度較高時(shí)出現(xiàn)曝氣不足，但濃度較低時(shí)會(huì)過曝的問題，并且降低了電能的消耗，高效環(huán)保。同時(shí)，采用一種新型的增氧方式一微增氧技術(shù)，由于超微細(xì)孔曝氣產(chǎn)生的氣泡，在水體中與水的接觸面極大，上浮流速低，接觸時(shí)間長，氧的傳質(zhì)效率極高，因此增氧效率高、增氧效果好。其次，將微增氧在線監(jiān)測技術(shù)與河道生態(tài)系統(tǒng)結(jié)合，強(qiáng)化水體自凈能力的同時(shí)恢復(fù)河道的生態(tài)系統(tǒng)，從根本上治理水污染的問題。最后，微增氧在線監(jiān)測自控系統(tǒng)的應(yīng)用，為開發(fā)出適于河道、湖泊等受污染水體的修復(fù)集成技術(shù)提供了技術(shù)支持。
[0033]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施用例而已，并非用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換以及改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.微增氧在線監(jiān)測自控系統(tǒng)，其特征在于:包括水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、曝氣裝置；所述水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)連接所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接所述曝氣裝置。2.如權(quán)利要求1所述的微增氧在線監(jiān)測自控系統(tǒng)，其特征在于:所述水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)由分布于各個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備組成。3.如權(quán)利要求1所述的微增氧在線監(jiān)測自控系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)采用PLC控制系統(tǒng)。4.如權(quán)利要求3所述的微增氧在線監(jiān)測自控系統(tǒng)，其特征在于:所述曝氣裝置包括變頻器、鼓風(fēng)機(jī)、輸氣管、微孔曝氣管，所述PLC控制系統(tǒng)的輸出端連接所述變頻器的輸入端，所述變頻器的輸出端與所述鼓風(fēng)機(jī)相連接，所述鼓風(fēng)機(jī)鼓出的空氣通過所述輸氣管傳輸?shù)剿鑫⒖灼貧夤堋?br>【文檔編號(hào)】G05B19-05GK204265536SQ201420585484
【發(fā)明者】廖薇, 王雅陌, 蔣柱武, 林婷, 鄭爽, 吳煒銘 [申請(qǐng)人]福建工程學(xué)院