微增氧在线监测自控系统的制作方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本实用新型属于环保技术领域，具体是指一种微增氧在线监测自控系统。
【【背景技术】】
[0002]随着社会生产的发展，世界各国的河流都面临着来自工业、农业、生活等方面的不同程度的污染。从二十世纪五、六十年代起，欧美等发达国家就开始考虑用各种方法解决日益严重的河道污染问题。其中，河道曝气技术作为一种投资少、见效快的河流污染治理技术在很多国家被优先米用。
[0003]根据需曝气河道水质改善的要求(如消除黑臭、改善水质、恢复生态等)河道条件(包括水深、流速、河道断面形状、周边环境条件等)、河段功能要求(如航运功能、景观功能等)、污染源特征(如长期污染负荷、冲击污染负荷等)的不同，河道曝气复氧一般采用如下两种形式:固定式充氧站和移动式充氧平台。这两种曝气形式在国内外均有较多的应用。如英国泰晤士河河口的增氧设施、德国鲁尔(Ruhr)河的曝气治理工程、美国圣克鲁斯港曝气处理设施、密西西比河曝气设施、澳大利亚斯旺河和其支流Calming河曝气增氧工程以及北京清河曝气试验工程等。
[0004]国内外的成功经验和试验结果表明，河道水体人工曝气是治理污染河流的一种有效的技术。河道曝气技术具有占地面积小、设备投资少、运行简单、处理水量大等优点，且无二次污染，其费用仅为达到同样处理效果的污水处理厂投资的1/4以下。作为一种投资少、见效快的河流污染治理技术，在很多国家被优先采用。对于目前部分城市河流水质恶化的现状，河道人工曝气是一种行之有效的处理方法，具有良好的应用前景。
[0005]但在实际运用中，河道曝气技术多作为临时性或应急性措施应用在河流污染治理实践中，而限制其应用的主要原因有两个:一、该技术从根本上将是一种水体被污染后采用的被动的治理技术，也可以说是先污染、后治理的技术，或者说是治标不治本的技术。其治理效果取决于外来污染源的存在与否和大小；二、河道外来污染的水量、水质变化幅度都非常大，直接影响曝气的效果。虽然其建设成本和运行费用不高，但对不同运行条件下的削污贡献还需进行经济技术评估，确定经济实用运行工况和曝气形式。
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【发明内容】
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[0006]本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种针对不同水质而采用不同曝气强度的微增氧在线监测自控系统。
[0007]本实用新型是这样实现的:
[0008]微增氧在线监测自控系统，包括水质监测系统、数据处理系统、曝气装置；所述水质监测系统连接所述数据处理系统，所述数据处理系统连接所述曝气装置。
[0009]进一步地，所述水质监测系统由分布于各个监测点的水质监测设备组成。
[0010]进一步地，所述数据处理系统采用PLC控制系统。
[0011]进一步地，所述曝气装置包括变频器、鼓风机、输气管、微孔曝气管，所述PLC控制系统的输出端连接所述变频器的输入端，所述变频器的输出端与所述鼓风机相连接，所述鼓风机鼓出的空气通过所述输气管传输到所述微孔曝气管。
[0012]本实用新型的优点在于:1、针对性强:通过在线监测水质的情况，将数据反馈到PLC控制系统，系统进行判断是否需要供氧，以及确定供氧的量，保证了曝气的效果。2、高效溶氧:由于超微细孔曝气产生的气泡，在水体中与水的接触面极大，上浮流速低，接触时间长，氧的传质效率极高，因此增氧效率高、增氧效果好。3、恢复水体自我净化功能:微增氧是水底增氧，水体底层沉积的底泥、有机排泄物等难降解的有机物，会消耗大量的氧，而充足的微孔曝气增氧，使其转化为微生物能分解的有机物，强化水体自净能力的同时恢复河道的生态系统，从根本上治理水污染的问题。4、超低能耗:采用微增氧，克服了现行的河道曝气方式可能存在污染物浓度较高时出现曝气不足，但浓度较低时会过曝的问题，氧的传质效率极高，使单位水体溶氧迅速达到4.5mg/L左右，不到水车或叶轮增氧的四分之一能耗。
【【附图说明】】
[0013]下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的描述。
[0014]图1是本实用新型系统框图。
[0015]图2是本实用新型设备连接图。
[0016]图3是本实用新型中PLC控制系统的主程序流程图。
【【具体实施方式】】
[0017]如图1所示，微增氧在线监测自控系统，包括水质监测系统、数据处理系统、曝气装置；所述水质监测系统连接所述数据处理系统，所述数据处理系统连接所述曝气装置.
[0018]水质监测系统，置于待修复水体中，通过在线原位检测水质指标和溶解氧量的变化，并实时将检测值转化为电信号通过电缆传递给所述数据处理系统；水质监测系统由分布于各个监测点的水质监测设备组成，其中水质监测设备包括PH传感器、BOD传感器、荧光溶氧仪等。
[0019]数据处理系统，采用PLC控制系统，将水质监测系统测得的数值与系统设定值进行比对，确定是否需要供氧，若需要供氧则给出相应区域水体所需要的曝气量，同时发送电信号启动曝气装置；
[0020]曝气装置，通过空气管上的电动调节阀来控制进入水体的空气量，进行曝气。
[0021]曝气装置包括变频器、鼓风机、输气管、微孔曝气管，PLC控制系统的输出端连接所述变频器的输入端，变频器的输出端与鼓风机相连接，鼓风机鼓出的空气通过输气管传输到微孔曝气管。微孔曝气管由纳米材料制成，其上均匀分布微孔，曝气时微孔张开，未曝气时微孔闭合，防止泥沙等进入曝气管。
[0022]通过实时检测系统对待处理水的水质进行监测，当数值超标时反馈自动启动曝气设备，对待处理水进行处理，待数值正常时曝气设备关闭。将曝气装置及在线监控系统合成，可以实时对水质进行预处理，同时提高曝气利用率，有效降低运行成本。
[0023]利用自动控制和信息传输系统，根据是否降雨构建了三种控制模式:①非降雨模式，COD和NH4+ — N浓度数据的采集间隔分别为2h和30rain，pH值连续采集，自动采水器远程手动控制；②降雨模式，COD和NH4+ — N浓度数据的采集间隔分别为45和lOmin，pH值连续采集，自动采水器受远程手动信号触发后自动工作，依据前期5rain、后期1min的采样间隔连续采集降雨管道出流水样；③手动控制模式，极端天气时设备开关、维护的和数据传输。
[0024]如图2所示，水质监测系统连接PLC控制系统的输入端，PLC控制系统的输出端和变频器的输入端相连接，变频器的输出端与风机相连接，风机与微孔式曝气装置相连接。PLC控制系统还连接有操作面板、计时器和报警装置，具有存储、运算、比较、预置、计时功能。微增氧在线监测自控系统通过相关水质指标检测系统和PLC自控系统的联机使用，拓展出多种水质监测状态报警及次序自控功能。
[0025]将与PLC控制系统相连接的水质检测设备置于待修复水体中，通过原位检测水质指标的变化，通过在线软测量模型获得水体参数值，并实时将检测值转化为电信号通过电缆传递给PLC控制系统。PLC控制系统连接有操作面板、计时器和报警装置，具有存储、运算、比较、预置、计时功能。在线溶解氧测定仪测得的数值进与系统设定值行比对，给出相应区域水体所需要的曝气量。从而鼓风机启动，通过空气管上的电动调节阀来控制进入水体的空气量，这种曝气方式的优点是可以根据曝气河段的水质变化和航运要求，灵活调整曝气强度和曝气位置，使曝气过程更为经济。以此在保证池内生物处理过程高效地进行的约束条件下，获得最佳曝气量，从而减少电能消耗，使运行费用最少。
[0026]PLC控制系统以远程控制为主，以手动控制为辅，从而保证系统在出现停电等故障时仍能正常运行。系统上还设置如下功能界面:
[0027]显示功能:用设计或实地图片的方法生成图片，实时显示某参数，可定义不同的颜色来表示被测参数所处的不同范围，使参数的变化过程一目了然。对多种直观方式动态显不O
[0028]数据处理及管理:记录并显示工艺参数、电量参数的变化曲线或趋势图，利用在线数据和数据库的数据进行分析、统计、计算、显示。
[0029]报警功能:当某一参数异常或设备的故障时，可根据不同的报警类别，发出声光报警、屏幕报警，输入报警表，打印输出或播放事先录制的语言提示，同时显示相应的提示信息，并记录在报警数据库中，且可分等级。
[0030]报表功能:分成年度、季度、月度、日班报表及运行参数报表(如:污水处理量、加药量、耗电量等)。
[0031]图3是PLC控制系统的主程序流程图。
[0032]本实用新型克服了传统的河道曝气方式可能存在污染物浓度较高时出现曝气不足，但浓度较低时会过曝的问题，并且降低了电能的消耗，高效环保。同时，采用一种新型的增氧方式一微增氧技术，由于超微细孔曝气产生的气泡，在水体中与水的接触面极大，上浮流速低，接触时间长，氧的传质效率极高，因此增氧效率高、增氧效果好。其次，将微增氧在线监测技术与河道生态系统结合，强化水体自净能力的同时恢复河道的生态系统，从根本上治理水污染的问题。最后，微增氧在线监测自控系统的应用，为开发出适于河道、湖泊等受污染水体的修复集成技术提供了技术支持。
[0033]以上所述仅为本实用新型的较佳实施用例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.微增氧在线监测自控系统，其特征在于:包括水质监测系统、数据处理系统、曝气装置；所述水质监测系统连接所述数据处理系统，所述数据处理系统连接所述曝气装置。
2.如权利要求1所述的微增氧在线监测自控系统，其特征在于:所述水质监测系统由分布于各个监测点的水质监测设备组成。
3.如权利要求1所述的微增氧在线监测自控系统，其特征在于:所述数据处理系统采用PLC控制系统。
4.如权利要求3所述的微增氧在线监测自控系统，其特征在于:所述曝气装置包括变频器、鼓风机、输气管、微孔曝气管，所述PLC控制系统的输出端连接所述变频器的输入端，所述变频器的输出端与所述鼓风机相连接，所述鼓风机鼓出的空气通过所述输气管传输到所述微孔曝气管。
【专利摘要】微增氧在线监测自控系统，包括水质监测系统、数据处理系统、曝气装置；水质监测系统，置于待修复水体中，通过在线原位检测水质指标的变化，并实时将检测值转化为电信号通过电缆传递给所述数据处理系统；数据处理系统，将所述水质监测系统测得的数值与系统设定值进行比对，确定是否需要供氧，若需要供氧则给出相应区域水体所需要的曝气量，同时发送电信号启动所述曝气装置；曝气装置，通过空气管上的电动调节阀来控制进入水体的空气量，进行曝气。本实用新型提供一种针对不同水质而采用不同曝气强度的微增氧在线监测自控系统。
【IPC分类】G05B19-05, C02F7-00
【公开号】CN204265536
【申请号】CN201420585484
【发明人】廖薇, 王雅陌, 蒋柱武, 林婷, 郑爽, 吴炜铭
【申请人】福建工程学院
【公开日】2015年4月15日
【申请日】2014年10月11日