阅读说明：本技术 一种污水监测装置 (Sewage monitoring device ) 是由 尹兆龙 于 2019-03-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种污水监测装置,其包括样品采集器、可编程逻辑控制器、溶解氧传感器以及上传单元；所述PLC通过样品采集器和溶解氧传感器采集分析污水中相对应的数据,得到各项污染值,然后控制制氧设备并且通过上传单元发送数据。本发明装置结构布局紧凑合理,分区明确电气控制部分与流体部分完全隔离分开,保证了监测安全性,提高了系统的防护等级。(The invention discloses a sewage monitoring device, which comprises a sample collector, a programmable logic controller, a dissolved oxygen sensor and an uploading unit, wherein the sample collector is connected with the programmable logic controller; the PLC acquires and analyzes corresponding data in the sewage through the sample collector and the dissolved oxygen sensor to obtain various pollution values, and then controls the oxygen generation equipment and sends the data through the uploading unit. The device has compact and reasonable structural layout, and the electric control part and the fluid part are completely isolated and separated clearly in a partition mode, so that the monitoring safety is ensured, and the protection level of the system is improved.)

一种污水监测装置

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种污水监测装置。

背景技术

随着工业的不断发展，水资源的使用量也随之增加，而地球上只有不到1％的淡水，且其中仅约0.007％的水可被人类直接利用，因此，节约水资源和重复利用水资源成为人们关注的焦点。在水资源的重复利用中，污水处理为重中之重。生活污水是现在社会中比重越来越大的一种污水，对自然环境和人类生活产生了很大的影响，生活污水中的氮、磷、油脂含量较高，仅仅采用物理方法和化学药剂，往往耗费大量的人力物力，效果也不太明显，大量化学药剂的使用也会对环境造成负担，污染物排放量大幅增加，环境保护滞后，治理水平跟不上经济高度发展，致使大量污染物随着污水、垃圾、降水和径流等进入水体，导致环境质量恶化。水体富营养化是水质极度恶化的重要标志之一，也是当今全世界水污染中的严重问题。污染物质愈来多愈多地进入水体，使水生浮游生物尤其是藻类大量繁殖，造成严重的富营养化现象并引起一系列的恶性循环，使得一些河流、池塘及水库囚富营养化严重而完全丧失利用功能。池塘水库建成之后，水流速度减缓，水体自净能力降低。黑臭水体主要指标是透明度低于10厘米，水中溶解氧低于0.2mg/L，氧化还原电位小于-200，氨氮大于15mg/L。

目前主要采用污染源控制和生态修复方法进行治理。人工湿地是一种不断进化的污水土地处理技术，人工湿地生态系统水质净化技术的基本原理是：在一定的填料上种植特定的植物，将污水投加到人上建造的类似于沼泽的湿地上，当污水流过人工湿地时，经砂石、土壤过滤，通过基质填料砂层中一个个好氧、厌氧反应微单元和植物根际的多种微生物活动，生化降解沉淀，将污染物浓度降低，使水质得到净化，直至达标排放。处理过程包括生化反应，如分解和合成代谢、植物吸收；物理化学反应，如沉淀吸附等。悬浮颗粒物的去除主要是过滤和重力沉积。滤床表面种植的芦苇，其发达的根系不仅能够把氧气带入滤床，而且能够有效加大水力疏导性，防止滤床板结。专利“一种黑臭水体及富营养化水体的治理方法及装置与应用”专利号：CN201610997109.6公开了一种黑臭水体及富营养化水体的治理方法及其装置与应用，主要内容包括：(1)河道底泥处理，(2)旁路高效生物反应器，(3)河道增氧，(4)投加微生物菌制剂和促生剂。通过旁路高效生物反应器进行预处理，微生物分解生态修复措施，能够有效控制黑臭及富营养化水体污染源；通过消解作用消解黑臭及富营养化水体底泥，减少内源污染；通过旁路高效生物反应器技术和增氧技术协调进行，使黑臭及富营养化水体的水质得以保持，通过提高水体自净能力，为黑臭及富营养化水体的治理提供切实可行的修复办法。专利“利用人上湿地处理富营养化水体的方法及其设施，专利号：CN200810124330.6是由抽集管道将待处理的富营养化水体送入上流式粗滤床，上流式粗滤床对富营养化水体中的悬浮物和藻类物质进行去除处理，上流式粗滤床处理后的水体再通过输配水系统均匀分布到垂直流生态滤床，由垂直流生态滤床进行二级生化处理，其出水循环回用；而上流式粗滤床中的沉积污泥排入到污泥干化滤床进行稳定化处置，湿污泥滤液回流至上流式粗滤床再处理。这些处理方式都是将富营养化水体通过复杂的生态系统进行处理，过程繁琐，很难具体的实施应用。

现有技术中，对污水的监测通过人工实地取水，然后进行水质的分析，这种监测方式，取水点只能在岸边，样本单一；而且取水的深度有限；另一方面，无法对水质进行实时监测。

发明内容

本发明的目的是对上述现有技术进行改进和创新，采用的组合方式，提供一种污水监测装置。所述污水监测装置对污水进行实时采样，数据分析，并且上传分析结果。将采样的氧值与预设值进行比对，如果采样的氧值低于预设值就启动制氧设备，反之高于预设值停止制氧设备运行，使水体的溶解氧值始终保持在设定区间范围内。

本发明的具体技术方案如下。一种污水监测装置，包括样品采集器、可编程逻辑控制器(PLC)、溶解氧传感器(DO)以及上传单元；所述PLC通过样品采集器和溶解氧传感器采集分析污水中相对应的数据，得到各项污染值，然后控制制氧设备并且通过上传单元发送数据。

进一步，所述样品采集器是有机玻璃采水器包括桶体、带轴的两个半圆上盖和活动底板、铅块、温度计、橡胶管和止水夹；所述桶体是透明有机玻璃筒体。

进一步，所述可编程逻辑控制器完成监测数据的采集、分析及处理；采集的数据经过运算分析后与预先设置的溶解氧值做比较判断，如果低于设定将启动制氧设备，反之高于设定值停止制氧设备运行。

进一步，所述溶解氧传感器用于测量水中的氧气含量，测量范围0～20mg/L，即，0～20ppm，操作温度-5～50C。

进一步，所述上传单元采用自动在线监测仪，应用手机app上传数据。

进一步，所述样品采集器带有清洗单元。其利用超声波清洗所述装置的各个传感器。

进一步，所述装置还包括电导率传感器(COND)，其是电感型电导率传感器依据电磁感应原理实现对液体电导率的测量，用于监控污水中和过程的电导率。

进一步，所述装置还包括PH值传感器，用于采集和监测污水的酸碱度，稳定性±0.02pH/24h。

本发明的有益效果：根据纳米发生装置核心部件在污水处理领域的技术应用特点(即短时间为水体提供丰富的纳米气泡，使水体溶解氧含量稳速增高并长时间保持，这样既节能又高效)，本发明采用先进的PLC可编程以及传感器技术对主要参数的过程变量进行了采集和数据分析处理。通过精确的控制使纳米发生装置始终工作在最高效的阶段，并将整个工作过程的变量进行记录形成曲线分析图。新增加的臭氧制取及控制功能配合纳米发生器可以解决多更多种领域的应用需求。本发明装置结构布局紧凑合理，分区明确电气控制部分与流体部分完全隔离分开，保证了监测安全性，提高了系统的防护等级。采用直观的人机交互触摸界面，整个界面色彩丰富、运行流畅，操作便捷容易上手。预留了通讯接口利用先进的物联网技术可接入云平台进行远程监控，监测数据可在千里之外进行分析汇总，实现了远程部署本地操控，大大节约了宝贵的人力资源。

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进行详细地说明。

附图说明

图1为本发明污水监测装置的结构示意图。

图中：1-样品采集器，2-可编程逻辑控制器，3-溶解氧传感器，4-上传单元，5-清洗单元，6-电导率传感器，7-PH值传感器，8-制氧设备，9-臭氧发生器。

具体实施方式

本发明的污水监测装置包括样品采集器1、可编程逻辑控制器2、溶解氧传感器3以及上传单元4。所述可编程逻辑控制器2通过样品采集器1和溶解氧传感器3采集分析污水中相对应的数据，得到各项污染值，然后控制制氧设备并且通过上传单元4发送数据(手机或服务器等终端)，所述PLC还可以控制电导率传感器6，PH值传感器7和臭氧发生器9工作。

所述样品采集器包括桶体、带轴的两个半圆上盖和活动底板、铅块、温度计、橡胶管和止水夹。仪器上下活动翻盖自动打开与封闭，实现对所需深处的水样进行采集，使用方便，可对液体进行不同深度分层取样，用于河流、湖泊和水库等地表水0-30m深度内的水样采集。技术参数：容量：1000mL，2500mL，5000mL；采样深度：0-30m；温度计：测温误差±1℃；采水瓶体：有机玻璃材质，配重铅块，上下盖可轻松翻转，实现开合。使用时注意先夹住出水口橡胶管，再将两个半圆形上盖打开。让采水器沉入水中，底部入水口则自动开启。可采集不同深度层的水样，上面系个绳子，下面进水，上面出水，采水器停在不同深度时，所采的水样，就是这个层次的水样。下沉深度应在系绳上有所标记，当沉入所需深度时，即上提系绳，上盖和下入水口自动关闭，提出水面后，不要碰及下底，以免水样泻漏。将出水口橡胶管伸入容器口，松开铁夹，水样即注入容器。定量样品采集，在静水和缓慢流动水体中采用有机玻璃采样器采集。每次采集样品前后利用清洗单元5的超声波对样品采集器进行清洗。

所述样品采集器是有机玻璃采水器：包括桶体、带轴的两个半圆上盖和活动底板、铅块、温度计、橡胶管和止水夹。仪器上下活动翻盖自动打开与封闭，实现对所需深处的水样进行采集，使用方便，可对液体进行不同深度分层取样，用于河流、湖泊和水库等地表水0-30m深度内的水样采集。技术参数：容量：1000mL，2500mL，5000mL；采样深度：0-30m；温度计：测温误差±1℃；采水瓶体：有机玻璃材质，配重铅块，上下盖可轻松翻转，实现开合。每次采集样品前利用超声波对样品采集器的桶体进行清洗。

所述可编程逻辑控制器2(PLC＝Programmable Logic Controller)是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。是工业控制的核心部分。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PLC具有数学运算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成监测数据的采集、分析及处理。这些数据经过运算分析后与预先设置的溶解氧值做比较判断，如果低于设定将启动制氧设备，反之高于设定值停止制氧设备运行，使水体溶解氧值始终保持在设定区间范围内，这样既保证了水处理工艺的需要就达到了节能的目的。所述PLC还可以控制电导率传感器，PH值传感器和臭氧发生器工作。

所述溶解氧传感器3(DO)采用荧光猝灭技术。传感器发出的蓝光照射到荧光帽上的荧光物质时，荧光物质受到激发发出红光，由于氧分子可以带走能量(猝熄效应)，所以激发的红光的时间和强度与氧分子的浓度成反比，通过计算可得出水中溶解氧的浓度。主要特点：传感器采用新型氧敏感膜，自带NTC温补功能，测量结果具有良好重复性及稳定性；测量时不会产生氧消耗，没有流速/搅动要求；突破性的荧光技术，没有膜和电解液，基本无需保养；内设自诊功能，保证数据准确；数字化传感器，抗干扰能力强，传输距离远；标准数字信号输出，可在无变送器的情况下实现和其他设备的集成和组网；传感器现场安装方便快捷，实现即插即用。由于溶解氧值是整套系统的核心所在，所以在整个监测过程中溶解氧值的变化值都在HMI人机界面上绘制成了曲线方便做分析，同时记录了纳米气泡溶解氧值影响的时间长短。

所述上传单元4采用自动在线监测仪，应用手机app上传数据。应用Android/iOS，存储对象OSS，官网：http：//www.aliyun.com/product/oss；RAM/STS负责生成临时上传凭证。

所述电导率传感器6(COND)是基于微处理器设计开发的自动化仪器仪表，其设计的目的是为了能更好的适用于水处理控制中和过程的电导率的监控和温度值的连续精确测量和数字化无失真传输或远程模拟传输。其具有如下特点：体积小巧，安装方便；采用RS485通信接口，通信协议符合MODBUS-RTU模式；隔离的4～20mA输出，方便用户记录或远传测量值；支持使用纯净水对传感器标定，以保证测量精确性；温度补偿PT1000测温线路，排除线抗对温度测量影响。

所述制氧设备可采用超细纳米气泡反应器(UFB)，通过产生大量粒径60-160nm的微细气泡分解有机物提高溶氧率，有效活化微生物。气泡直径十分细小，能在水中停留2周以上，提供更加充足的氧气。即使是水体底部的有机物均可被去除。根据测算全河段每100m左右设置1套UFB多功能反应装置。所述UFB装置的工作原理是基于微细纳米气泡在水中上升速度慢、停留时间长、溶解效率高，并具备自增氧、带负电荷和富含强氧化性的自由基等特性的原理，将需治理的污水通过微细纳米气泡系统把污水细分成纳米、微细纳米级乳态气液混合体。在气泡溃灭、上浮过程中产生污水的污染物降解；充分利用微细纳米气泡理化特性，快速实现污水的空化降解、气膜过滤、消毒杀菌、固液分离。气、液、固的多相流微界面高温高压反应，使污水处理在一个反应过程就能平稳完成多项工作。通过微细纳米气泡曝气，水中溶解氧有了很大的提高，满足后续水处理工程的需要，不但为耗氧生物提供了充足的氧，同时还可以促进水体的均一搅拌流动，改变了水体的自然状态，使水体的层流得以交换。微细纳米气泡在被污染水体中，具有很强的除杂质，除色，除臭，不堵塞，阻止藻类与细菌增生的特点。与传统曝气比较，在形成气泡的特点，浓度，均匀性，处理能力及节能耗电方面具有明显的优势。

所述臭氧发生器9(O₃)是使用一定频率的高压电流制造高压电晕电场，使电场内或电场周围的氧分子发生电化学反应，将氧气转化为臭氧的过程。即将高压交流电加在中间隔有绝缘体并有一定间隙的高压电极上，让经过的干燥净化空气或氧气通过。当高压交流电达到10-15KV时，产生蓝色辉光放电(电晕)，电晕中的自由高能离子离解O₂分子，经碰撞聚合为O₃分子，从而制造臭氧。本发明臭氧发生器采用钛金脱羟基石英管制作，这种臭氧发生器具有技术成熟、工作稳定、使用寿命长、臭氧产量大(单机可达1Kg/h)等优点。

PLC采用西门子S7-300PLC，实时采集被测水体中的DO溶解氧含量值数据，数据经过运算分析后与预先设置的DO值做比较判断，如果反馈值低于设定将启动制氧设备8的水泵和纳米头工作运行，反之高于设定值停止制氧设备8的水泵和纳米头运行，使水体DO溶解氧值始终保持在设定区间范围内，这样既保证了水处理工艺的需要就达到了节能的目的。由于DO溶解氧值是整套系统的核心所在，所以在整个监测过程中DO的变化值都在HMI人机界面上绘制成了曲线方便做分析，同时记录了纳米气泡DO值影响的时间长短。所述溶解氧传感器每次使用前后都利用清洗单元5的超声波进行清洗。

COND6采集的电导率值主要反映了在维持恒定DO值和在臭氧作用后水体在导电性能的变化，本发明采用电感型电导率传感器，用于监控污水中和过程的电导率。每次采集电导率前后都利用清洗单元5的超声波进行清洗。

在水体需要进行脱色处理或消毒处理时，可以选择开启臭氧发生器9。根据工艺需求可对臭氧的作用强度和作用时间进行自动调节控制，本发明可以采用时间间隔控制。臭氧发生器会根据工艺要求在设定时间内运行和停止，保证机车的有效性和可控性，监测实验人员无需值守进行。本发明采用钛金脱羟基石英管制作臭氧发生器，用于对污水进行脱色处理或消毒处理。

上述实施例对本发明的技术方案进行了详细说明。显然，本发明并不局限于所描述的实施例。基于本发明中的实施例，熟悉本技术领域的人员还可据此做出多种变化，但任何与本发明等同或相类似的变化都属于本发明保护的范围。