高錳酸鹽複合藥劑除汙染效能在線檢測方法
2023-09-18 07:25:55
專利名稱：高錳酸鹽複合藥劑除汙染效能在線檢測方法
技術領域：
本發明屬於水處理投藥效果的檢測方法，具體涉及一種在線檢測高錳酸鹽複合藥劑除汙染效能的方法。
背景技術：
隨著我國經濟的迅速發展，環境汙染問題逐漸突出，我國飲用水源受汙染率高達90％以上，現行常規給水處理工藝難以有效地去除水中微量汙染物。雖然這些微量汙染物濃度很低，但對人體健康危害很大。高錳酸鹽複合藥劑是以高錳酸鉀為主劑，複合以能提高高錳酸鉀除汙染效能的多種輔劑，經特殊方法加工製作而成的，如公開號是1103628發明專利申請等。高錳酸鹽複合藥劑除汙染技術將氧化與吸附有機地結合起來，強化去除有機汙染物、強化除藻、除臭、除色、除濁等，並可有效地控制氯化消毒副產物生成量。該技術在除汙染過程中還有明顯的助凝作用，可以降低混凝劑藥耗。目前高錳酸鹽複合劑除汙染技術已在我國幾十座水廠、水站推廣應用，是一種經濟、高效、簡便的飲用水除汙染方法。然而高錳酸鹽複合藥劑在使用時的最佳除汙染效能的投藥量範圍較窄，最低和最高投藥量每升水僅相差零點幾毫克，投加量不足會導致除汙染效果不理想，投加量過大則出水色度升高。並且投藥除汙染面對的不是局限和單純的水質環境，而是相當複雜的、各種汙染物千變萬化的原水水質特徵，這就使得高錳酸鹽複合藥劑除汙染效能的在線檢測非常困難，難以做到高錳酸鹽複合藥劑的精確投加。
發明內容
本發明的目的是提供一種高錳酸鹽複合藥劑除汙染效能在線檢測方法，以解決在各種汙染物千變萬化的原水水質條件下在線檢測高錳酸鹽複合藥劑除汙染效能難的問題，從而做到高錳酸鹽複合藥劑的精確投加。本發明的方法通過以下步驟實現一、把一號水中顆粒數量在線檢測裝置10和二號水中顆粒數量在線檢測裝置11浸沒於流動的被檢測水中，一號水中顆粒數量在線檢測裝置10浸沒於投加高錳酸鹽複合藥劑前的流動水體中，二號水中顆粒數量在線檢測裝置11浸沒於所投加的高錳酸鹽複合藥劑一至五分鐘所流到的位置處；二、一號水中顆粒數量在線檢測裝置10和二號水中顆粒數量在線檢測裝置11輸出的反映單位體積水中顆粒數量多少的標準電壓信號分別通過一號模/數轉換電路13和二號模/數轉換電路14進行處理後輸出投加前顆粒數量值A和投加後顆粒數量值B，投加前顆粒數量值A和投加後顆粒數量值B分別輸入到運算單元15的兩個輸入端上，運算單元15計算投加後顆粒數量值B與投加前顆粒數量值A的比值α＝B/A並輸出。
經研究發現，高錳酸鹽複合藥劑與其它氧化劑如臭氧、氯、二氧化氯等在水處理反應過程中的重要區別之一，就是高錳酸鹽複合劑在與水中各種還原性無機物和有機物反應後，在水中產生新的中間產物——水合二氧化錳顆粒。由於產生的水合二氧化錳具有良好的氧化、吸附性能，因而本發明將其顆粒數量的多少作為評價高錳酸鹽複合藥劑除汙染效能的關鍵指標。向待處理的水中投加高錳酸鹽複合藥劑後，其與各種還原性物質反應產生的水合二氧化錳顆粒均勻分散於水中，會導致水中顆粒數量明顯增多。α值表示投加高錳酸鹽複合藥劑後單位體積水中顆粒數量相對投加高錳酸鹽複合藥劑前單位體積水中顆粒數量的增加比率，因而可反應出生成水合二氧化錳顆粒數量的多少，從而間接評價高錳酸鹽複合藥劑除汙染效能的好壞。α值越接近通過理論或實驗室條件下得出的標準單位體積水中顆粒數量的增加比率，除汙染效能越好。本發明將單位體積水中生成水合二氧化錳顆粒數量的多少作為檢測高錳酸鹽複合藥劑除汙染效能的本質因素，突破常規技術檢測外在影響因素(表觀參數)的局限，能在最佳投藥量範圍較窄，原水水質特徵千變萬化的苛刻條件下快速實現高錳酸鹽複合藥劑的動態、精確投加，這將促進水處理系統自動化、現代化水平的提高，為安全飲用水生產提供可靠的技術保證。本發明具有投資省、精度高、可靠性高和易操作等特點，將其應用在水處理過程中，可解決無法對高錳酸鹽複合藥劑除汙染效能進行有效監測的問題，能夠用來及時確定高錳酸鹽複合藥劑的最佳投量範圍，確保出水水質合格及藥劑準確經濟地投加。
圖1是應用本發明方法的裝置結構示意圖，圖2是本發明水中顆粒數量在線檢測裝置的結構示意圖，
具體實施例方式具體實施方式
一下面結合圖1具體說明本實施方式。本實施方式的方法通過以下步驟實現一、把一號水中顆粒數量在線檢測裝置10和二號水中顆粒數量在線檢測裝置11沒於流動的被檢測水中，一號水中顆粒數量在線檢測裝置10浸沒於投加高錳酸鹽複合藥劑前的流動水體中，二號水中顆粒數量在線檢測裝置11浸沒於所投加的高錳酸鹽複合藥劑一至五分鐘所流到的位置處；二、一號水中顆粒數量在線檢測裝置10和二號水中顆粒數量在線檢測裝置11輸出的反映單位體積水中顆粒數量多少的標準電壓信號分別通過一號模/數轉換電路13和二號模/數轉換電路14進行處理後輸出投加前顆粒數量值A和投加後顆粒數量值B，投加前顆粒數量值A和投加後顆粒數量值B分別輸入到運算單元15的兩個輸入端上，運算單元15計算投加後顆粒數量值B與投加前顆粒數量值A的比值α＝B/A並輸出。本實施方式的一號水中顆粒數量在線檢測裝置10或二號水中顆粒數量在線檢測裝置11選用美國哈希公司(HACH)製造的PCX2200型顆粒計數器，運算單元15選取德國西門子公司的CPU 224，一號模/數轉換電路13和二號模/數轉換電路14選取德國西門子公司的EM 231。
具體實施例方式
二下面結合圖2具體說明本實施方式。本實施方式的一號水中顆粒數量在線檢測裝置10和二號水中顆粒數量在線檢測裝置11都分別由紅外光源4、透射光檢測器5、一路模數轉換器6、二路模數轉換器7、微處理器8、數模轉換器9、電源4-1、電壓檢測單元4-2、一號透明窗口1、二號透明窗口2和傳感器殼體3組成，紅外光源4、透射光檢測器5、電源4-1、電壓檢測單元4-2、一路模數轉換器6、二路模數轉換器7設置在傳感器殼體3內，一號透明窗口1、二號透明窗口2鑲嵌在傳感器殼體3上並把傳感器殼體3密封，透射光檢測器5安裝在二號透明窗口2內側並與安裝在一號透明窗口1內側的紅外光源4相對設置以接收紅外雷射線，透射光檢測器5的輸出端連接一路模數轉換器6的輸入端，電源4-1的一個輸出端連紅外光源4的輸入端，電源4-1的另一個輸出端連接電壓檢測單元4-2的輸入端，電壓檢測單元4-2的輸出端連接二路模數轉換器7的輸入端，一路模數轉換器6和二路模數轉換器7的輸出端分別連接在微處理器8的兩個輸入端上，微處理器8的輸出端連接數模轉換器9的輸入端。本實施方式的一號水中顆粒數量在線檢測裝置10和二號水中顆粒數量在線檢測裝置11結構簡單，由於測試的精度和通用性要求不高，成本比較低廉。
本實施方式的水中顆粒數量在線檢測裝置是這樣工作的一、使水從一號透明窗口1和二號透明窗口2之間流過；二、紅外光源4發射的紅外雷射經一號透明窗口1垂直照射到流動的水中，入射光線有部分光能被水中顆粒吸收而使透過水樣後的亮度有所減弱；三、使用透射光檢測器5接收透過水中的紅外雷射線；四、透射光檢測器5將接收到的光信號轉換成與光強度成正比例的透射光電壓信號；五、透射光檢測器5輸出的透射光電壓信號和電壓檢測單元4-2輸出的正比於紅外光強度的入射光電壓信號分別經過一路模數轉換器6和二路模數轉換器7轉換成數位訊號後輸入到微處理器8；六、微處理器8從一路模數轉換器6傳輸過來的數位訊號中計算出平均透射光強度數位訊號值I，從二路模數轉換器7傳輸過來的數位訊號中計算出平均入射光強度數位訊號值I0，用平均入射光強度數位訊號值I0除以平均透射光強度數位訊號值I的值取自然對數得到運算結果T＝Ln(I0/I)。根據朗伯-比爾定律，Ln(I0/I)＝N×C×K(N表示每單位體積水中顆粒數量，C通常表示成單個顆粒的幾何截面積，K為與傳感器尺寸相關的常數)，在投加高錳酸鹽複合藥劑前後幾分鐘內水中單個顆粒的幾何截面積C可認為不變，而K值為常數，則當單位體積水中顆粒數量N改變時，T值也隨之改變，因而T值可作為反應單位體積水中顆粒數量多少的最終有效數位訊號；七、微處理器8的運算結果T值數位訊號通過數模轉換器9轉換成與T值數位訊號成正比例的標準電壓信號傳送給外部設備。
本實施方式的裝置採用Mornsun公司IB2405LS-W75型直流電源供電，使用的紅外光源4採用Apollo Optronics公司的SEP8506型935nm的紅外雷射二極體，透射光檢測器5採用美國Vishay公司的BPW77N紅外光敏三極體，兩個模數轉換器採用美國ADI公司的AD7621型16位解析度產品，數模轉換器9採用美國ADI公司的AD9736型12位解析度產品，微處理器8採用美國TI公司生產的FLASH型MSP430超低功耗16位單片機。微處理器8從一路模數轉換器6傳輸過來數位訊號中計算出平均透射光強度數位訊號值I，從二路模數轉換器7傳輸過來數位訊號中計算出平均入射光強度數位訊號值I0，用平均入射光強度I0除以平均透射光強度I的值取自然對數得到運算結果T＝Ln(I0/I)，將T值作為反應單位體積水中顆粒數量多少的最終有效數位訊號。如此處理，去除了電源4-1輸出電壓波動給檢測結果帶來的誤差，使水中顆粒數量的檢測更準確。
具體實施方式
三本實施方式與實施方式一的不同點是在步驟一中，二號水中顆粒數量在線檢測裝置11浸沒於所投加的高錳酸鹽複合藥劑三分鐘所流到的位置處；在該位置，高錳酸鹽複合劑與水中各種還原性無機物和有機物剛好反應完全，在此時刻檢測，顆粒數量信號穩定而且檢測滯後時間較短。其它步驟與實施方式一相同。
權利要求
1.高錳酸鹽複合藥劑除汙染效能在線檢測方法，其特徵在於它通過以下步驟實現一、把一號水中顆粒數量在線檢測裝置(10)和二號水中顆粒數量在線檢測裝置(11)浸沒於流動的被檢測水中，一號水中顆粒數量在線檢測裝置(10)浸沒於投加高錳酸鹽複合藥劑前的流動水體中，二號水中顆粒數量在線檢測裝置(11)浸沒於所投加的高錳酸鹽複合藥劑一至五分鐘所流到的位置處；二、一號水中顆粒數量在線檢測裝置(10)和二號水中顆粒數量在線檢測裝置(11)輸出的反映單位體積水中顆粒數量多少的標準電壓信號分別通過一號模/數轉換電路(13)和二號模/數轉換電路(14)進行處理後輸出投加前顆粒數量值A和投加後顆粒數量值B，投加前顆粒數量值A和投加後顆粒數量值B分別輸入到運算單元(15)的兩個輸入端上，運算單元(15)計算投加後顆粒數量值B與投加前顆粒數量值A的比值α＝B/A並輸出。
2.根據權利要求1所述的高錳酸鹽複合藥劑除汙染效能在線檢測方法，其特徵在於一號水中顆粒數量在線檢測裝置(10)和二號水中顆粒數量在線檢測裝置(11)都分別由紅外光源(4)、透射光檢測器(5)、一路模數轉換器(6)、二路模數轉換器(7)、微處理器(8)、數模轉換器(9)、電源(4-1)、電壓檢測單元(4-2)、一號透明窗口(1)、二號透明窗口(2)和傳感器殼體(3)組成，紅外光源(4)、透射光檢測器(5)、電源(4-1)、電壓檢測單元(4-2)、一路模數轉換器(6)、二路模數轉換器(7)設置在傳感器殼體(3)內，一號透明窗口(1)、二號透明窗口(2)鑲嵌在傳感器殼體(3)上並把傳感器殼體(3)密封，透射光檢測器(5)安裝在二號透明窗口(2)內側並與安裝在一號透明窗口(1)內側的紅外光源(4)相對設置以接收紅外雷射線，透射光檢測器(5)的輸出端連接一路模數轉換器(6)的輸入端，電源(4-1)的一個輸出端連紅外光源(4)的輸入端，電源(4-1)的另一個輸出端連接電壓檢測單元(4-2)的輸入端，電壓檢測單元(4-2)的輸出端連接二路模數轉換器(7)的輸入端，一路模數轉換器(6)和二路模數轉換器(7)的輸出端分別連接在微處理器(8)的兩個輸入端上，微處理器(8)的輸出端連接數模轉換器(9)的輸入端。
3.根據權利要求2所述的高錳酸鹽複合藥劑除汙染效能在線檢測方法，其特徵在於一號水中顆粒數量在線檢測裝置(10)和二號水中顆粒數量在線檢測裝置(11)是這樣工作的一、使水從一號透明窗口(1)和二號透明窗口(2)之間流過；二、紅外光源(4)發射的紅外雷射經一號透明窗口(1)垂直照射到流動的水中，入射光線有部分光能被水中顆粒吸收而使透過水樣後的亮度有所減弱；三、使用透射光檢測器(5)接收透過水中的紅外雷射線；四、透射光檢測器(5)將接收到的光信號轉換成與光強度成正比例的透射光電壓信號；五、透射光檢測器(5)輸出的透射光電壓信號和電壓檢測單元(4-2)輸出的正比於紅外光強度的入射光電壓信號分別經過一路模數轉換器(6)和二路模數轉換器(7)轉換成數位訊號後輸入到微處理器(8)；六、微處理器(8)從一路模數轉換器(6)傳輸過來的數位訊號中計算出平均透射光強度數位訊號值I，從二路模數轉換器(7)傳輸過來的數位訊號中計算出平均入射光強度數位訊號值I0，用平均入射光強度數位訊號值I0除以平均透射光強度數位訊號值I的值取自然對數得到運算結果T＝Ln(I0/I)；七、微處理器(8)的運算結果T值數位訊號通過數模轉換器(9)轉換成與T值數位訊號成正比例的標準電壓信號傳送給外部設備。
4.根據權利要求1所述的高錳酸鹽複合藥劑除汙染效能在線檢測方法，其特徵在於在步驟一中，二號水中顆粒數量在線檢測裝置(11)浸沒於所投加的高錳酸鹽複合藥劑三分鐘所流到的位置處。
全文摘要
高錳酸鹽複合藥劑除汙染效能在線檢測方法，公開一種高錳酸鹽複合藥劑除汙染效能在線檢測技術。它解決了多種水質條件下在線檢測高錳酸鹽複合藥劑除汙染效能難的問題，從而做到高錳酸鹽複合藥劑的精確投加。它通過以下步驟實現；把一號水中顆粒數量在線檢測裝置10浸沒於投加高錳酸鹽複合藥劑前的流動水體中，二號水中顆粒數量在線檢測裝置11浸沒於所投加的高錳酸鹽複合藥劑一至五分鐘後流到的位置處；10和11輸出的反映單位體積水中顆粒數量多少的標準電壓信號分別通過一號模/數轉換電路和二號模/數轉換電路進行處理後輸出投加前顆粒數量值A和投加後顆粒數量值B，A和B分別輸入到運算單元15計算B與A的比值α＝B/A並輸出。
文檔編號C02F1/52GK1724409SQ200510010179
公開日2006年1月25日 申請日期2005年7月13日 優先權日2005年7月13日
發明者南軍 申請人:哈爾濱工業大學