污水处理过程中的在线多参数水质自动快速检测装置

摘要

本发明公开了一种污水处理过程中的在线多参数水质自动快速检测装置，包括生物池，生物池尾端中的泥水混合液联通污水进水管，污水进水管联通沉淀桶抽水泵，沉淀桶抽水泵通过进水电磁阀与沉淀桶联通；沉淀桶的上端面设置泥位测定仪、液面限位计、冲洗电磁阀；距沉淀桶上表面下方的检测进液取样高度H3处通过检测进液电磁阀与检测液桶上端面联通；检测液桶设置硝态氮测定仪，检测液桶与氨氮测定仪、总磷测定仪、COD测定仪联通；硝态氮测定仪、氨氮测定仪、总磷测定仪、COD测定仪分别与PLC控制器、数据采集仪电连接；数据采集仪与调度室内的数据显示器通讯连接。其智能化程度高，检测功能多，检测数据准确，运行可靠性强。

说明书

技术领域

本发明涉及一种污水处理装置，特别涉及一种污水处理过程中的在线多参数水质自动快速检测装置。

背景技术

目前，随着我国人口的不断增加、城市的不断扩张与工业化的快速发展，每天产生的生活、工业、农业污水越来越多，对于污水的监测与处理越来越受到人们的关注：

申请号为201220705098.7的中国专利，具体内容为：本实用新型提供一种污水检测装置，包括排水管，还包括水流闸门和污水检测器，所述污水检测器安装在排水管的出水口处，水流闸门安装在排水管上，所述的排水管内部还设有过滤网，污水检测器和水流闸门均与一台计算机相连接。本实用新型可以在检测污水的同时，通过电信号的传输，使得相关部门及时掌握污水排放的信息，还能及时停止污水的排放，减少了环境污染。该污水监测装置功能较为单一，智能化程度不高，不能满足发展的需要。

申请号为201320397253.8的中国专利，具体内容为：一种医院污水检测报警装置涉及污水处理技术领域，包括各类检测仪、数据线、工控机，各类检测仪通过数据线与工控机相连，工控机又包括比较器和报警器，各类检测仪的数据进入工控机后，与工控机的比较器内存储的相应的数值进行比对，如某检测仪输入的数值超出正常范围，则比较器输出启动的信号给报警器，则与检测仪对应的报警器启动，实现报警。本实用新型利用工控机强大的数据处理能力，直接筛选出不合格的测试项目，然后再发送给对应的报警器，实现报警，整个操作过程只需要一名工作人员将污水水样放置在检测仪上，即可实现污水水样的检测和报警，操作简单、大大提高了工作效率。该污水检测报警装置事后检测报警，造成污水处理工作上的被动。

申请号为201420726315.X的中国专利，具体内容为：一种新型城市生活污水在线监测装置，其特征在于：包括检测室、智能控制板和单项水污染检测仪；所述检测室有多个，与储水箱连接在一起，中间用智能控制开关一隔开；所述检测室的另一侧设置有智能控制开关二；所述单项水污染检测仪安装在所述检测室中；所述单项水污染检测仪上设置有无线信号输出器；所述储水箱的一侧与进水管连接在一起；所述进水管的管口处安装有进水口单向阀；所述储水箱位于箱体的上部；所述箱体的下部设置有出水管；所述出水管的管口处安装有出水口单向阀。本实用新型操作方便，可以定时监测多种水污染情况，使使用者可以更好的了解水污染变化情况，能够有效的提高效率。该监测装置结构简单，没有对采集到的污水水样进行充分合适的预处理，导致检测结果不准确。

由于工业废水的大量排放、农业面源污染、化肥的使用、居民生活污染、生活污水和生活固体废物的处置等污水源的不同造成了污水有害成分及其含量的不确定；现有的污水处理厂的污水经格栅渠过滤、调节池均质、污水处理系统生物池处理、污水处理系统二沉池、反硝化滤池、高效澄清池、高速滤、消毒池处理后，从出水口巴氏计量槽排出；进水水质检测在生物池的进水口，主要检测COD、PH值、氨氮、总磷、总氮等污染因子的高低状况，为在反硝化滤池的进水口和高效澄清池的进水口投加药剂提供进水水质数据支撑；加药是进行污水处理流程中的一个非常重要的环节，加药量是否合理是决定处理后的水质好坏的关键，不同的水质要求的加药量不同；而出水水质检测一般在污水处理系的末端出水口巴氏计量槽处取样检测；出水水质检测主要用于表征水质净化的程度，比较其是否达到排放标准。在现有工艺污水处理过程中，生物池处理后的污水成分发生了变化，依据生物池的进水口的检测数据去投药，这就存在药剂投放品种和剂量不准而导致出水不达标的风险，当出水检测不达标时，处理后的污水也已经排放出厂40多分钟，甚至还会有更长时间。为确保处理后污水达标，所以很多工程师会用通过在反硝化滤池的进水口和高效澄清池的进水口加大碳源、除磷剂等化学药剂投加量及增加生物池供氧量的措施，达到出水水质达标排放的目的，为此，要消耗较多的药剂和电力，增加了污水处理的运营成本。由此可见，现有的水质检测方法无法提前在线实时检测污水处理过程中的COD、PH值、氨氮、总磷、总氮等水质参数，无法提前研判出水水质状况，无法提前调度深度处理药剂投放品种和剂量，无法及时调整生物池曝气量。随着环保要求的进一步提高，污水处理厂的排放标准也在不断提高，为确保污水处理的稳定达标排放和提质增效，需要对污水处理的过程在线多参数水质进行快速检测，为反硝化滤池的进水口和高效澄清池的进水口根据数据精准施药调度、调控提供数据支撑，这就对污水处理的中间过程水质检测提出了新的要求，通过检索，尚没有发现污水处理过程中的在线多参数水质自动快速检测装置的文献报道。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种污水处理过程中的在线多参数水质自动快速检测装置。

本发明的技术方案如下：

污水处理过程中的在线多参数水质自动快速检测装置，包括生物池和生物池中正在处理的泥水混合液，生物池尾端的泥水混合液联通污水进水管，污水进水管联通沉淀桶抽水泵，沉淀桶抽水泵通过沉淀桶进水电磁阀与沉淀桶联通；沉淀桶内污水深度为H1，沉淀桶的上端面设置泥位测定仪、液面限位计、冲洗电磁阀，冲洗电磁阀与自来水管联通，沉淀桶上端的侧边设置沉淀溢流管并与排空管联通；沉淀桶的底面通过沉淀桶排水电磁阀与排空管联通，沉淀桶的下部的污泥高度为H2，距沉淀桶上表面下方的检测进液取样高度H3处通过检测进液电磁阀与检测液桶上端面联通；检测液桶上端的侧边设置检测溢流管并与排空管联通；检测液桶下端面通过检测桶排液电磁阀与排空管联通；检测液桶设置硝态氮测定仪并与氨氮测定仪、总磷测定仪、COD测定仪联通；硝态氮测定仪、氨氮测定仪、总磷测定仪、COD测定仪分别与PLC控制器、数据采集仪电连接；PLC控制器分别与泥位测定仪、液面限位计、冲洗电磁阀、沉淀桶进水电磁阀、沉淀桶排水电磁阀、检测桶进水电磁阀、检测桶排水电磁阀、沉淀桶抽水泵电连接，PLC控制器、沉淀桶抽水泵分别与电源电连接；数据采集仪与调度室内的数据显示器通讯连接；排空管与生物池联通。

所述沉淀桶抽水泵包括离心泵或齿轮泵或隔膜泵或蠕动泵。

所述污泥高度H2小于等于检测进液取样高度H3加70mm。

所述沉淀桶的检测进液取样高度H3以上部分的容积与检测液桶的容积相匹配。

所述硝态氮测定仪包括电极测定仪或萤光测定仪。

所述氨氮测定仪包括化学试剂检测法氨氮测定仪。

所述总磷测定仪包括化学试剂检测法总磷测定仪。

所述COD测定仪包括重铬酸钾法COD速测仪。

本发明的有益效果：

该污水处理过程中的在线多参数水质自动快速检测装置，将设置的沉淀桶、检测液桶通过PLC控制器与沉淀桶抽水泵、多个水质检测仪、多个控制电磁阀、泥位测定仪、液面限位计以及联通管路有机的组合，将PLC自动控制技术、现代污水检测技术与传统的设计相结合，使组合的各技术特征既各成体系、又相互协作，在空间上合理布局、在作业时间上统筹控制、在功能上彼此支持，组合后的技术效果比每个技术特征效果的总和更加优越，实现了污水处理过程中的在线多参数水质检测技术的升级换代，优化了传统的污水处理终端水质检测模式，在污水处理系统二沉池前道工序的污水处理系统生物池尾端实施的在线多参数水质自动快速检测相对于现有的二级处理系统或三级处理系统的末端水质检测的方式，提前了五到七个小时完成了污水处理过程中生物池尾端的水质参数COD、氨氮、硝态氮、总磷等多参数的实时自动快速检测，做到了水质参数的前置检测，使水质的净化数据提前了数小时检测、研判，为在反硝化滤池的进水口和高效澄清池的进水口根据检测数据实施精准施药、碳源及除磷剂投加和生物池本身的精准曝气提供了强有力的数据支撑，减少了药剂和电力的消耗，降低了污水处理的运营成本；通过在线检测记录表明，其智能化程度高，检测功能多，检测数据准确，运行可靠性强，能够满足污水处理发展的需要，市场应用前景广阔。

设置的沉淀桶可以有效实现混合液中活性污泥与水的沉淀分离，使被测水样达到硝态氮测定仪、氨氮测定仪、总磷测定仪、COD测定仪的检测条件，提高了检测的精确性和有效性。

污泥高度H2选择小于等于检测进液取样高度H3加70mm，是经过反复试验得到的在保证快速的前提下，保证检测液清洁度满足检测条件的优化数据。

沉淀桶的检测进液取样高度H3以上部分的容积选择与检测液桶的容积相匹配的设计，有效地缩短了澄清的污水装满检测液桶的时间。

硝态氮测定仪选择电极测定仪或萤光测定仪。该在线硝态氮分析仪的探头直接浸入式测量，无需采样和预处理；无需化学试剂，无二次污染；响应时间短，可实现连续测量；传感器具有自动清洗功能，可减少维护量。

氨氮测定仪选择化学试剂检测法氨氮测定仪。氨氮测定仪采用水杨酸法或纳氏试剂法测定氨氮浓度，由于催化剂的作用，NH4+与相关化学试剂反应显色。在氨氮测定仪测量范围内，其颜色改变程度和样品中的NH4+浓度成正比。因此，氨氮测定仪通过测量颜色变化的程度计算出样品中NH4+的浓度，从而实现氨氮的测定。

总磷测定仪选择化学试剂检测法总磷测定仪。化学试剂检测法总磷测定仪，聚磷酸盐和含磷化合物在高温、高压的酸性条件下水解，生成正磷酸根，过硫酸钠进一步把其他稳定的含磷化合物氧化为正磷酸根。正磷酸根离子在含钼酸盐的强酸溶液中，生成的锑化合物被抗坏血酸还原为蓝色的磷钼酸盐。总磷测定仪测量磷钼酸盐的吸光度，从而完成样品中总磷的测定。

COD测定仪选择重铬酸钾法COD速测仪。重铬酸钾法测定COD的原理是：水样、重铬酸钾、硫酸银溶液(催化剂使直链芳香烃化合物氧化更充分)和浓硫酸的混合液在消解池中被加热到175℃，在此期间铬离子作为氧化剂从VI价被还原成III价而改变了颜色，颜色的改变度与样品中有机化合物的含量成对应关系，仪器通过比色换算直接将样品的COD显示出来。重铬酸钾法COD速测仪进行废水COD检测时的主要干扰物为氯化物，可加入硫酸汞形成络合物去除。经典重铬酸钾氧化法与全新测试技术的结合，使重铬酸钾法COD速测仪在进行废水COD检测时能够自动计算COD值。消解测量一体式设计，使COD测定更精简，快速。

附图说明

图1是污水处理过程中的在线多参数水质自动快速检测装置的结构示意图。

图2是污水处理过程中的在线多参数水质自动快速检测装置在污水处理流程示意图中的安装位置示意图。

图3是现有技术的污水处理流程示意图。

图中：1-沉淀桶、2-泥位测定仪、3-液面限位计、4-沉淀溢流管、5-沉淀排水电磁阀、6-排空管、7-沉淀桶抽水泵、8-沉淀进水电磁阀、9-检测排液电磁阀、10-检测液桶、11-硝态氮测定仪、12-检测进液电磁阀、13-冲洗电磁阀、14-PLC控制器、15-数据采集仪、16-氨氮测定仪、17-总磷测定仪、18-COD测定仪、19-检测溢流管、20-生物池、21-泥水混合液、22-自来水管、23-调度室、24-数据显示器、25-污水进水管、H1-污水深度、H2-污泥高度、H3-检测进液取样高度。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1-图3所示：污水处理过程中的在线多参数水质自动快速检测装置，包括生物池20和生物池中正在处理的泥水混合液21，生物池尾端的泥水混合液21中联通进水管25，进水管25联通沉淀桶抽水泵7，沉淀桶抽水泵7通过沉淀桶进水电磁阀8与沉淀桶1联通；设置的沉淀桶可以有效沉降泥水混合液中的活性污泥和气泡，使被测水样达到硝态氮测定仪、氨氮测定仪、总磷测定仪、COD测定仪的检测条件，提高了检测的精确性和有效性；沉淀桶1内泥水混合液样品深度为H1，沉淀桶1的上端面设置泥位测定仪2、液面限位计3、冲洗电磁阀13，冲洗电磁阀13与自来水管22联通，沉淀桶1上端的侧边设置沉淀溢流管4并与排空管6联通；沉淀桶1的底面通过沉淀桶排水电磁阀5与排空管6联通，沉淀桶1的下部的污泥高度为H2，距沉淀桶1上表面下方的检测进液取样高度H3处通过检测液桶进液电磁阀12与检测液桶10上端面联通；检测液桶10上端的侧边设置检测液溢流管19并与排空管6联通；检测液桶10下端面通过检测液排液电磁阀9与排空管6联通；检测液桶10设置硝态氮测定仪11并与氨氮测定仪16、总磷测定仪17、COD测定仪18联通；硝态氮测定仪11、氨氮测定仪16、总磷测定仪17、COD测定仪18分别与PLC控制器14、数据采集仪15电连接；PLC控制器14分别与泥位测定仪2、液面限位计3、冲洗电磁阀13、沉淀桶进水电磁阀8、沉淀桶排水电磁阀5、检测桶进水电磁阀12、检测桶排水电磁阀9、沉淀桶抽水泵7电连接，PLC控制器14、沉淀桶抽水泵7分别与电源电连接；数据采集仪15与调度室23内的数据显示器24电连接；排空管6与生物池20联通。该污水处理过程中的在线多参数水质自动快速检测装置，将设置的沉淀桶、检测液桶通过PLC控制器与沉淀桶抽水泵、多个水质检测仪、多个控制电磁阀、泥位测定仪、液面限位计以及联通管路有机的组合，将PLC自动控制技术、现代污水检测技术与传统的设计相结合，使组合的各技术特征既各成体系、又相互协作，在空间上合理布局、在作业时间上统筹控制、在功能上彼此支持，组合后的技术效果比每个技术特征效果的总和更加优越，实现了污水处理过程中的在线多参数水质检测技术的升级换代，优化了传统的污水处理终端水质检测模式，在污水处理系统二沉池前道工序的污水处理系统生物池尾端实施的在线多参数水质自动快速检测相对于现有的二级处理系统或三级处理系统的末端水质检测的方式，提前了五到七个小时完成了污水处理过程中生物池尾端的水质参数COD、氨氮、硝态氮、总磷等多参数的实时自动快速检测，做到了水质参数的前置检测，使水质的净化数据提前了数小时检测、研判，为在反硝化滤池的进水口和高效澄清池的进水口根据检测数据实施精准施药、碳源及除磷剂投加和生物池本身的精准曝气提供了强有力的数据支撑，减少了药剂和电力的消耗，降低了污水处理的运营成本；通过在线检测记录表明，其智能化程度高，检测功能多，检测数据准确，运行可靠性强，能够满足污水处理发展的需要，市场应用前景广阔。

所述沉淀桶抽水泵7包括离心泵或齿轮泵或隔膜泵或蠕动泵。

所述污泥高度H2小于等于检测进液取样高度H3加70mm。在保证快速的前提下，保证检测液清澈度满足检测条件的优化数据。

所述沉淀桶1的检测进液取样高度H3以上部分的容积与检测液桶10的容积相匹配。有效地缩短了澄清的污水充满检测液桶的时间。

所述硝态氮测定仪11包括电极测定仪或萤光测定仪在线硝态氮分析仪。该在线硝态氮分析仪的探头直接浸入式测量，无需采样和预处理；无需化学试剂，无二次污染；响应时间短，可实现连续测量；传感器具有自动清洗功能，可减少维护量。

所述氨氮测定仪16包括化学试剂检测法氨氮测定仪氨氮测定仪。氨氮测定仪采用水杨酸法或纳氏试剂法测定氨氮浓度，由于催化剂的作用，NH4+与相关化学试剂反应显色。在氨氮测定仪测量范围内，其颜色改变程度和样品中的NH4+浓度成正比。因此，氨氮测定仪通过测量颜色变化的程度计算出样品中NH4+的浓度，从而实现氨氮的测定。

所述总磷测定仪17包括化学试剂检测法总磷测定仪总磷测定仪。化学试剂检测法总磷测定仪，聚磷酸盐和含磷化合物在高温、高压的酸性条件下水解，生成正磷酸根，过硫酸钠进一步把其他稳定的含磷化合物氧化为正磷酸根。正磷酸根离子在含钼酸盐的强酸溶液中，生成的锑化合物被抗坏血酸还原为蓝色的磷钼酸盐。总磷测定仪测量磷钼酸盐的吸光度，从而完成样品中总磷的测定。

所述COD测定仪18包括重铬酸钾法COD速测仪。重铬酸钾法测定COD的原理是：水样、重铬酸钾、硫酸银溶液(催化剂使直链芳香烃化合物氧化更充分)和浓硫酸的混合液在消解池中被加热到175℃，在此期间铬离子作为氧化剂从VI价被还原成III价而改变了颜色，颜色的改变度与样品中有机化合物的含量成对应关系，仪器通过比色换算直接将样品的COD显示出来。重铬酸钾法COD速测仪进行废水COD检测时的主要干扰物为氯化物，可加入硫酸汞形成络合物去除。经典重铬酸钾氧化法与全新测试技术的结合，使重铬酸钾法COD速测仪在进行废水COD检测时能够自动计算COD值。消解测量一体式设计，使COD测定更精简，快速。

下表摘录了部分污水处理在线检测记录：

通过污水处理在线检测记录表明，其智能化程度高，运行可靠性强，能够满足污水处理发展的需要。

污水处理过程中的在线多参数水质自动快速检测装置的使用方法：包括以下步骤：

步骤1、通电开机：PLC控制器14、沉淀桶抽水泵7分别与电源通电开机；

步骤2、抽取泥水混合液：PLC控制器14控制沉淀抽水泵7工作、沉淀桶进水电磁阀8开启，污水生物池20尾端的泥水混合液21通过进水管25进入沉淀桶1中；

步骤3、污满溢流：当液面位置到达液面限位计3设定的污水深度H1时，沉淀桶抽水泵7继续延时运行1～5秒，PLC控制器14控制沉淀桶抽水泵7停止、沉淀进水电磁阀8关闭，超过设定的污水深度H1的多余污水通过溢流管4经排空管6排入生物池20中；

步骤4、沉淀计时：在液面达到液面限位计3设定的污水深度H1同时，PLC控制器14开始计时30-35分钟；

步骤5、测泥取样：30～35分钟后，PLC控制器14控制泥位测定仪2开始测定泥位高度H2并读取泥位测定仪2测得的泥位高度H2；然后PLC控制器14中的数据采集分析器开始比较H2是否≤H3+70mm，如果H2≤H3+70mm，则电磁取样阀12开启，沉淀桶1中的水开始流入2号取样器中；否则，继续等待，然后开始每间隔10分钟将H2与H3+70mm比较一次，直至H2≤H3+70mm，PLC控制器14控制检测进液电磁阀12开启，沉淀桶1上部澄清的污水开始流入检测液桶10中；

步骤6、测满溢流：PLC控制器14控制检测液桶进液电磁阀12开启5～10分钟后关闭，澄清的水样装满检测液桶10，多余水样通过检测液溢流管19经排空管6排入生物池20中；

步骤7、多参数检测：检测液桶进液电磁阀12关闭后，PLC控制器14控制硝态氮测定仪检测并控制氨氮测定仪16、总磷测定仪17、COD测定仪18同时从检测液桶10中采集水样进行水质检测，35～40分钟后，水质多参数分别检测结束；

步骤8、沉淀桶排空：在多参数检测的同时，检测进液电磁阀12关闭后，PLC控制器14控制沉淀桶排水电磁阀5打开3～5分钟，把剩余的污泥和污水经排空管6排入生物池20中；

步骤9、沉淀桶清洗：PLC控制器14控制冲洗电磁阀13打开3～5分钟后关闭，自来水冲洗沉淀桶1，3～5分钟后冲洗水经排空管6排入生物池20中排完，PLC控制器14控制沉淀桶排水电磁阀5关闭；

步骤10、数据采集：水质多参数分别检测结束3分钟内，PLC控制器14控制硝态氮测定仪11、氨氮测定仪16、总磷测定仪17、COD测定仪18将各自独立完成的检测数据传递给数据采集仪15，数据采集仪15将搜集到的水质多参数数据传输至调度室的数据显示仪24；

步骤11、检测液排空：在数据采集的同时，PLC控制器14控制检测桶排液电磁阀9打开，3～5分钟后检测液桶10中剩余检测液经排空管6排入生物池20中排完，PLC控制器14控制检测排液电磁阀9关闭；

步骤12、精准施药：根据数据显示仪15显示的数据，在反硝化滤池的进水口和高效澄清池的进水口依据数据精准施药、科学调度调控。

所述的精准施药包括破稳剂、聚丙烯酰胺、氧化剂、复合速沉剂的投加。

所述的精准施药还包括碳源及除磷剂的投加。

所述的科学调度调控包括生物池的精准曝气。

以上通过实施例形式的具体实施方式，对本发明作了详细的说明，但不应将此理解为本发明上述主题范围仅限于以上的具体实施方式，凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。