微增氧在線監測自控系統的製作方法
2023-12-04 15:03:51
微增氧在線監測自控系統的製作方法
【專利摘要】微增氧在線監測自控系統，包括水質監測系統、數據處理系統、微增氧曝氣系統；水質監測系統，置於待修復水體中，通過在線原位檢測水質指標的變化，並實時將檢測值轉化為電信號通過電纜傳遞給所述數據處理系統；數據處理系統，將所述水質監測系統測得的數值與系統設定值進行比對，確定是否需要供氧，若需要供氧則給出相應區域水體所需要的曝氣量，同時發送電信號啟動所述微增氧曝氣系統；微增氧曝氣系統，通過空氣管上的電動調節閥來控制進入水體的空氣量，進行曝氣。本發明提供一種針對不同水質而採用不同曝氣強度的微增氧在線監測自控系統。
【專利說明】微增氧在線監測自控系統
【【技術領域】】
[0001]本發明屬於環保【技術領域】，具體是指一種微增氧在線監測自控系統。
【【背景技術】】
[0002]隨著社會生產的發展，世界各國的河流都面臨著來自工業、農業、生活等方面的不同程度的汙染。從二十世紀五、六十年代起，歐美等發達國家就開始考慮用各種方法解決日益嚴重的河道汙染問題。其中，河道曝氣技術作為一種投資少、見效快的河流汙染治理技術在很多國家被優先米用。
[0003]根據需曝氣河道水質改善的要求(如消除黑臭、改善水質、恢復生態等)河道條件(包括水深、流速、河道斷面形狀、周邊環境條件等)、河段功能要求(如航運功能、景觀功能等)、汙染源特徵(如長期汙染負荷、衝擊汙染負荷等)的不同，河道曝氣復氧一般採用如下兩種形式:固定式充氧站和移動式充氧平臺。這兩種曝氣形式在國內外均有較多的應用。如英國泰晤士河河口的增氧設施、德國魯爾(Ruhr)河的曝氣治理工程、美國聖克魯斯港曝氣處理設施、密西西比河曝氣設施、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]國內外的成功經驗和試驗結果表明，河道水體人工曝氣是治理汙染河流的一種有效的技術。河道曝氣技術具有佔地面積小、設備投資少、運行簡單、處理水量大等優點，且無二次汙染，其費用僅為達到同樣處理效果的汙水處理廠投資的1/4以下。作為一種投資少、見效快的河流汙染治理技術，在很多國家被優先採用。對於目前部分城市河流水質惡化的現狀，河道人工曝氣是一種行之有效的處理方法，具有良好的應用前景。
[0005]但在實際運用中，河道曝氣技術多作為臨時性或應急性措施應用在河流汙染治理實踐中，而限制其應用的主要原因有兩個:一、該技術從根本上將是一種水體被汙染後採用的被動的治理技術，也可以說是先汙染、後治理的技術，或者說是治標不治本的技術。其治理效果取決於外來汙染源的存在與否和大小；二、河道外來汙染的水量、水質變化幅度都非常大，直接影響曝氣的效果。雖然其建設成本和運行費用不高，但對不同運行條件下的削汙貢獻還需進行經濟技術評估，確定經濟實用運行工況和曝氣形式。
【
【發明內容】
】
[0006]本發明所要解決的技術問題在於提供一種針對不同水質而採用不同曝氣強度的微增氧在線監測自控系統。
[0007]本發明是這樣實現的:
[0008]微增氧在線監測自控系統，包括水質監測系統、數據處理系統、微增氧曝氣系統；
[0009]所述水質監測系統連接所述數據處理系統，所述數據處理系統連接所述微增氧曝氣系統；
[0010]所述水質監測系統，置於待修復水體中，通過在線原位檢測水質指標和溶解氧量的變化，並實時將檢測值轉化為電信號通過電纜傳遞給所述數據處理系統；
[0011]所述數據處理系統，將所述水質監測系統測得的數值與系統設定值進行比對，確定是否需要供氧，若需要供氧則給出相應區域水體所需要的曝氣量，同時發送電信號啟動所述微增氧曝氣系統；
[0012]所述微增氧曝氣系統，通過空氣管上的電動調節閥來控制進入水體的空氣量，進行曝氣。
[0013]進一步地，所述水質監測系統由分布於各個監測點的水質監測設備組成。
[0014]進一步地，所述數據處理系統採用PLC控制系統。
[0015]進一步地，所述微增氧曝氣系統包括變頻器、鼓風機、輸氣管、微孔曝氣管，所述PLC控制系統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機相連接，所述鼓風機鼓出的空氣通過所述輸氣管傳輸到所述微孔曝氣管。
[0016]本發明的優點在於:1、針對性強:通過在線監測水質的情況，將數據反饋到PLC控制系統，系統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:由於超微細孔曝氣產生的氣泡，在水體中與水的接觸面極大，上浮流速低，接觸時間長，氧的傳質效率極高，因此增氧效率高、增氧效果好。3、恢復水體自我淨化功能:微增氧是水底增氧，水體底層沉積的底泥、有機排洩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，使其轉化為微生物能分解的有機物，強化水體自淨能力的同時恢復河道的生態系統，從根本上治理水汙染的問題。4、超低能耗:採用微增氧，克服了現行的河道曝氣方式可能存在汙染物濃度較高時出現曝氣不足，但濃度較低時會過曝的問題，氧的傳質效率極高，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]下面參照附圖結合實施例對本發明作進一步的描述。
[0018]圖1是本發明系統框圖。
[0019]圖2是本發明設備連接圖。
[0020]圖3是本發明中PLC控制系統的主程序流程圖。
【【具體實施方式】】
[0021]如圖1所示，微增氧在線監測自控系統，包括水質監測系統、數據處理系統、微增氧曝氣系統；
[0022]所述水質監測系統連接所述數據處理系統，所述數據處理系統連接所述微增氧曝氣系統；
[0023]所述水質監測系統，置於待修復水體中，通過在線原位檢測水質指標和溶解氧量的變化，並實時將檢測值轉化為電信號通過電纜傳遞給所述數據處理系統；水質監測系統由分布於各個監測點的水質監測設備組成，其中水質監測設備包括PH傳感器、BOD傳感器、螢光溶氧儀等。
[0024]所述數據處理系統，將所述水質監測系統測得的數值與系統設定值進行比對，確定是否需要供氧，若需要供氧則給出相應區域水體所需要的曝氣量，同時發送電信號啟動所述微增氧曝氣系統；
[0025]所述微增氧曝氣系統，通過空氣管上的電動調節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包括變頻器、鼓風機、輸氣管、微孔曝氣管，所述PLC控制系統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機相連接，所述鼓風機鼓出的空氣通過所述輸氣管傳輸到所述微孔曝氣管。微孔曝氣管由納米材料製成，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]通過實時檢測系統對待處理水的水質進行監測，當數值超標時反饋自動啟動曝氣設備，對待處理水進行處理，待數值正常時曝氣設備關閉。將微增氧曝氣系統及在線監控系統合成，可以實時對水質進行預處理，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，根據是否降雨構建了三種控制模式:①非降雨模式，COD和NH4+ — N濃度數據的採集間隔分別為2 h和30rain，pH值連續採集，自動採水器遠程手動控制；②降雨模式，COD和NH4+ — N濃度數據的採集間隔分別為45和10 min,pH值連續採集，自動採水器受遠程手動信號觸發後自動工作,依據前期5 rain、後期10 min的採樣間隔連續採集降雨管道出流水樣；③手動控制模式，極端天氣時設備開關、維護的和數據傳輸。
[0028]如圖2所示，水質監測系統連接PLC控制系統的輸入端，PLC控制系統的輸出端和變頻器的輸入端相連接，變頻器的輸出端與風機相連接，風機與微孔式曝氣裝置相連接。PLC控制系統還連接有操作面板、計時器和報警裝置，具有存儲、運算、比較、預置、計時功能。微增氧在線監測自控系統通過相關水質指標檢測系統和PLC自控系統的聯機使用，拓展出多種水質監測狀態報警及次序自控功能。
[0029]將與PLC控制系統相連接的水質檢測設備置於待修復水體中，通過原位檢測水質指標的變化，通過在線軟測量模型獲得水體參數值，並實時將檢測值轉化為電信號通過電纜傳遞給PLC控制系統。PLC控制系統連接有操作面板、計時器和報警裝置，具有存儲、運算、比較、預置、計時功能。在線溶解氧測定儀測得的數值進與系統設定值行比對，給出相應區域水體所需要的曝氣量。從而鼓風機啟動，通過空氣管上的電動調節閥來控制進入水體的空氣量，這種曝氣方式的優點是可以根據曝氣河段的水質變化和航運要求，靈活調整曝氣強度和曝氣位置，使曝氣過程更為經濟。以此在保證池內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控制系統以遠程控制為主，以手動控制為輔，從而保證系統在出現停電等故障時仍能正常運行。系統上還設置如下功能界面:
[0031]顯示功能:用設計或實地圖片的方法生成圖片，實時顯示某參數，可定義不同的顏色來表示被測參數所處的不同範圍，使參數的變化過程一目了然。對多種直觀方式動態顯
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[0032]數據處理及管理:記錄並顯示工藝參數、電量參數的變化曲線或趨勢圖，利用在線數據和資料庫的數據進行分析、統計、計算、顯示。
[0033]報警功能:當某一參數異常或設備的故障時，可根據不同的報警類別，發出聲光報警、屏幕報警，輸入報警表，列印輸出或播放事先錄製的語言提示，同時顯示相應的提示信息，並記錄在報警資料庫中，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報表(如:汙水處理量、力口藥量、耗電量等)。
[0035]圖3是PLC控制系統的主程序流程圖。
[0036]本發明克服了傳統的河道曝氣方式可能存在汙染物濃度較高時出現曝氣不足，但濃度較低時會過曝的問題，並且降低了電能的消耗，高效環保。同時，採用一種新型的增氧方式一微增氧技術，由於超微細孔曝氣產生的氣泡，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，將微增氧在線監測技術與河道生態系統結合，強化水體自淨能力的同時恢復河道的生態系統，從根本上治理水汙染的問題。最後，微增氧在線監測自控系統的應用，為開發出適於河道、湖泊等受汙染水體的修復集成技術提供了技術支持。
[0037]以上所述僅為本發明的較佳實施用例而已，並非用於限定本發明的保護範圍。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換以及改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.微增氧在線監測自控系統，其特徵在於: 包括水質監測系統、數據處理系統、微增氧曝氣系統； 所述水質監測系統連接所述數據處理系統，所述數據處理系統連接所述微增氧曝氣系統； 所述水質監測系統，置於待修復水體中，通過在線原位檢測水質指標和溶解氧量的變化，並實時將檢測值轉化為電信號通過電纜傳遞給所述數據處理系統； 所述數據處理系統，將所述水質監測系統測得的數值與系統設定值進行比對，確定是否需要供氧，若需要供氧則給出相應區域水體所需要的曝氣量，同時發送電信號啟動所述微增氧曝氣系統； 所述微增氧曝氣系統，通過空氣管上的電動調節閥來控制進入水體的空氣量，進行曝氣。
2.如權利要求1所述的微增氧在線監測自控系統，其特徵在於:所述水質監測系統由分布於各個監測點的水質監測設備組成。
3.如權利要求1所述的微增氧在線監測自控系統，其特徵在於:所述數據處理系統採用PLC控制系統。
4.如權利要求3所述的微增氧在線監測自控系統，其特徵在於:所述微增氧曝氣系統包括變頻器、鼓風機、輸氣管、微孔曝氣管，所述PLC控制系統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機相連接，所述鼓風機鼓出的空氣通過所述輸氣管傳輸到所述微孔曝氣管。
【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 優先權日:2014年10月11日
【發明者】廖薇, 王雅陌, 蔣柱武, 林婷, 鄭爽, 吳煒銘 申請人:福建工程學院