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)、微增氧曝氣系統(tǒng)；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，并實時將檢測值轉(zhuǎn)化為電信號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)定值進行比對，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，同時發(fā)送電信號啟動所述微增氧曝氣系統(tǒng)；微增氧曝氣系統(tǒng)，通過空氣管上的電動調(diào)節(jié)閥來控制進入水體的空氣量，進行曝氣。本發(fā)明提供一種針對不同水質(zhì)而采用不同曝氣強度的微增氧在線監(jiān)測自控系統(tǒng)。
【專利說明】微增氧在線監(jiān)測自控系統(tǒng)
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)?！炯夹g(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。從二十世紀五、六十年代起，歐美等發(fā)達國家就開始考慮用各種方法解決日益嚴重的河道污染問題。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(如航運功能、景觀功能等)、污染源特征(如長期污染負荷、沖擊污染負荷等)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式充氧平臺。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工程等。
[0004]國內(nèi)外的成功經(jīng)驗和試驗結(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、運行簡單、處理水量大等優(yōu)點，且無二次污染，其費用僅為達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]但在實際運用中，河道曝氣技術(shù)多作為臨時性或應(yīng)急性措施應(yīng)用在河流污染治理實踐中，而限制其應(yīng)用的主要原因有兩個:一、該技術(shù)從根本上將是一種水體被污染后采用的被動的治理技術(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??；二、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)成本和運行費用不高，但對不同運行條件下的削污貢獻還需進行經(jīng)濟技術(shù)評估，確定經(jīng)濟實用運行工況和曝氣形式。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種針對不同水質(zhì)而采用不同曝氣強度的微增氧在線監(jiān)測自控系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明是這樣實現(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)、微增氧曝氣系統(tǒng)；
[0009]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)連接所述微增氧曝氣系統(tǒng)；
[0010]所述水質(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，并實時將檢測值轉(zhuǎn)化為電信號通過電纜傳遞給所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；
[0011]所述數(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)定值進行比對，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，同時發(fā)送電信號啟動所述微增氧曝氣系統(tǒng)；
[0012]所述微增氧曝氣系統(tǒng)，通過空氣管上的電動調(diào)節(jié)閥來控制進入水體的空氣量，進行曝氣。
[0013]進一步地，所述水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)由分布于各個監(jiān)測點的水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備組成。
[0014]進一步地，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)采用PLC控制系統(tǒng)。
[0015]進一步地，所述微增氧曝氣系統(tǒng)包括變頻器、鼓風(fēng)機、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)機相連接，所述鼓風(fēng)機鼓出的空氣通過所述輸氣管傳輸?shù)剿鑫⒖灼貧夤堋?br> [0016]本發(fā)明的優(yōu)點在于:1、針對性強: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、有機排泄物等難降解的有機物，會消耗大量的氧，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物，強化水體自凈能力的同時恢復(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出現(xiàn)曝氣不足，但濃度較低時會過曝的問題，氧的傳質(zhì)效率極高，使單位水體溶氧迅速達到4.5mg/L左右,不到水車或葉輪增氧的四分之一能耗。
【【專利附圖】

【附圖說明】】
[0017]下面參照附圖結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的描述。
[0018]圖1是本發(fā)明系統(tǒng)框圖。
[0019]圖2是本發(fā)明設(shè)備連接圖。
[0020]圖3是本發(fā)明中PLC控制系統(tǒng)的主程序流程圖。
【【具體實施方式】】
[0021]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)、微增氧曝氣系統(tǒng)；
[0022]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)連接所述微增氧曝氣系統(tǒng)；
[0023]所述水質(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，并實時將檢測值轉(zhuǎn)化為電信號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)由分布于各個監(jiān)測點的水質(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。
[0024]所述數(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)定值進行比對，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，同時發(fā)送電信號啟動所述微增氧曝氣系統(tǒng)；
[0025]所述微增氧曝氣系統(tǒng)，通過空氣管上的電動調(diào)節(jié)閥來控制進入水體的空氣量，進行曝氣。所述微增氧曝氣系統(tǒng)包括變頻器、鼓風(fēng)機、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)機相連接，所述鼓風(fēng)機鼓出的空氣通過所述輸氣管傳輸?shù)剿鑫⒖灼貧夤堋Ｎ⒖灼貧夤苡杉{米材料制成，其上均勻分布微孔，曝氣時微孔張開，未曝氣時微孔閉合，防止泥沙等進入曝氣管。
[0026]通過實時檢測系統(tǒng)對待處理水的水質(zhì)進行監(jiān)測，當(dāng)數(shù)值超標(biāo)時反饋自動啟動曝氣設(shè)備，對待處理水進行處理，待數(shù)值正常時曝氣設(shè)備關(guān)閉。將微增氧曝氣系統(tǒng)及在線監(jiān)控系統(tǒng)合成，可以實時對水質(zhì)進行預(yù)處理，同時提高曝氣利用率，有效降低運行成本。
[0027]利用自動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2 h和30rain，pH值連續(xù)采集，自動采水器遠程手動控制；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10 min,pH值連續(xù)采集，自動采水器受遠程手動信號觸發(fā)后自動工作,依據(jù)前期5 rain、后期10 min的采樣間隔連續(xù)采集降雨管道出流水樣；③手動控制模式，極端天氣時設(shè)備開關(guān)、維護的和數(shù)據(jù)傳輸。
[0028]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)機相連接，風(fēng)機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、計時器和報警裝置，具有存儲、運算、比較、預(yù)置、計時功能。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)機使用，拓展出多種水質(zhì)監(jiān)測狀態(tài)報警及次序自控功能。
[0029]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，并實時將檢測值轉(zhuǎn)化為電信號通過電纜傳遞給PLC控制系統(tǒng)。PLC控制系統(tǒng)連接有操作面板、計時器和報警裝置，具有存儲、運算、比較、預(yù)置、計時功能。在線溶解氧測定儀測得的數(shù)值進與系統(tǒng)設(shè)定值行比對，給出相應(yīng)區(qū)域水體所需要的曝氣量。從而鼓風(fēng)機啟動，通過空氣管上的電動調(diào)節(jié)閥來控制進入水體的空氣量，這種曝氣方式的優(yōu)點是可以根據(jù)曝氣河段的水質(zhì)變化和航運要求，靈活調(diào)整曝氣強度和曝氣位置，使曝氣過程更為經(jīng)濟。以此在保證池內(nèi)生物處理過程高效地進行的約束條件下，獲得最佳曝氣量，從而減少電能消耗，使運行費用最少。
[0030]PLC控制系統(tǒng)以遠程控制為主，以手動控制為輔，從而保證系統(tǒng)在出現(xiàn)停電等故障時仍能正常運行。系統(tǒng)上還設(shè)置如下功能界面:
[0031]顯示功能:用設(shè)計或?qū)嵉貓D片的方法生成圖片，實時顯示某參數(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。對多種直觀方式動態(tài)顯
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[0032]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)進行分析、統(tǒng)計、計算、顯示。
[0033]報警功能:當(dāng)某一參數(shù)異?；蛟O(shè)備的故障時，可根據(jù)不同的報警類別，發(fā)出聲光報警、屏幕報警，輸入報警表，打印輸出或播放事先錄制的語言提示，同時顯示相應(yīng)的提示信息，并記錄在報警數(shù)據(jù)庫中，且可分等級。
[0034]報表功能:分成年度、季度、月度、日班報表及運行參數(shù)報表(如:污水處理量、力口藥量、耗電量等)。
[0035]圖3是PLC控制系統(tǒng)的主程序流程圖。
[0036]本發(fā)明克服了傳統(tǒng)的河道曝氣方式可能存在污染物濃度較高時出現(xiàn)曝氣不足，但濃度較低時會過曝的問題，并且降低了電能的消耗，高效環(huán)保。同時，采用一種新型的增氧方式一微增氧技術(shù)，由于超微細孔曝氣產(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，強化水體自凈能力的同時恢復(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。
[0037]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施用例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換以及改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(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)、微增氧曝氣系統(tǒng)； 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)連接所述微增氧曝氣系統(tǒng)； 所述水質(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，并實時將檢測值轉(zhuǎn)化為電信號通過電纜傳遞給所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)； 所述數(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)定值進行比對，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，同時發(fā)送電信號啟動所述微增氧曝氣系統(tǒng)； 所述微增氧曝氣系統(tǒng)，通過空氣管上的電動調(diào)節(jié)閥來控制進入水體的空氣量，進行曝氣。
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)由分布于各個監(jiān)測點的水質(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:所述微增氧曝氣系統(tǒng)包括變頻器、鼓風(fēng)機、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)機相連接，所述鼓風(fēng)機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】C02F7/00GK104310608SQ201410532588
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月11日
【發(fā)明者】廖薇, 王雅陌, 蔣柱武, 林婷, 鄭爽, 吳煒銘 申請人:福建工程學(xué)院