一种处理电镀废水的智能系统的制作方法

本实用新型涉及污水处理技术领域，具体的说，是一种处理电镀废水的智能系统。

背景技术：

电镀是材料保护及装饰的有效措施之一，电镀产品在生产及人类生活中具有重要用途，而电镀过程溶液动态浓度监测的滞后，对材料表面特性产生非平衡状态而形成介稳结构、表面残留应力或显微裂纹的负面影响，会使材料的工作条件变化，寿命缩短，甚至在一定条件下发生突发性的事故，因无数经验、事故和故障分析表明，许多破坏总是从零件的表面开始，腐蚀、疲劳和断裂等都是最常见的损坏原因，有很大一部分是在电镀过程中埋下的隐患，所以电镀过程对产品的寿命和可靠性起着重要作用。电镀的质量要求与电镀的监测息息相关。

目前，电镀工艺多采用不溶解性的钛制框架盛放球状或块状金属做阳极，阳极溶解均匀，残料少，也方便补填，阴阳极贴近，流速极高，使通过的电流相应很高，镀速很快，这就给电镀溶液的监测和分析带来了挑战，对例性分析的准确性、灵敏度等的要求也就更高，目前，电镀技术已设计到航天、航空、电子、机械、轻工等诸多领域，可以说几乎所有的工业部门都有电镀技术的应用。

但由于电镀厂数量众多且布局分散，其排放的大量电镀污水含多种高毒性物质和重金属离子，这些金属包括cr、ni、cu、fe、cd、hg、zn等，危害性很大，给社会和企业造成极大的环境和经济压力，企业必须花20%的投资于污水的质粒，仍然得不到很好的效果。因此被列为当今全球三大污染工业之一。这些污水排入水体后，其中的金属离子或它们的化合物能被水生生物吸收，并逐步在人类食物链中富集和累积。

研究表明这些金属的氧化物及其他形式的化合物具有不同程度的毒性，能引发各种急慢性疾病。对人类健康造成潜在的威胁。另一方面，电镀工业生产过程中镀件的清洗产生大量含镀层离子的漂洗水。因此，快速、准确的监测电镀液及电镀污水，有效地处理电镀废水，使排放水质达到国家环保部门制定的排放标准，即不危机水生生物的生存和人类的健康，同时又能使监测、处理后的水循环利用，是国际上共同关注的一个关系电镀行业发展的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种处理电镀废水的智能系统，将本智能系统结合已有的污水处理设施一起使用，即在已有的均质调节池、中和反应池、曝气池、混凝反应池、沉淀池上加入本实用新型，使处理电镀废水的工作变得智能化、可靠化。

本实用新型通过下述技术方案实现：一种处理电镀废水的智能系统，设置在污水处理设施上，所述污水处理设施包括均质调节池、中和反应池、曝气池、混凝反应池、沉淀池，包括plc控制器、fpga控制器、后台计算机、药剂投放箱、初步处理设备、水质检测单元、分别与后台计算机连接的报警器、显示器，所述plc控制器、fpga控制器、后台计算机依次连接，所述药剂投放箱、初步处理设备、水质检测单元分别与plc控制器连接。

进一步地，为了更好的实现本实用新型，所述药剂投放箱包括分别与plc控制器连接的ph调节仪器、重金属捕捉剂投放箱、碱液投放箱、絮凝剂投放箱；所述ph调节仪器与均质调节池连接，所述重金属捕捉剂投放箱与中和反应池连接，所述碱液投放箱与曝气池连接，所述絮凝剂投放箱与混凝反应池连接。

进一步地，为了更好的实现本实用新型，所述初步处理设备包括分别与plc控制器连接的第一曝气风机、第一环流搅拌器、第二曝气风机、第二环流搅拌器、污泥脱水机；所述第一曝气风机设置在均质调节池处，所述第一环流搅拌器设置在中和反应池处，所述第二曝气风机设置在曝气池处，所述第二环流搅拌器设置在混凝反应池处，所述污泥脱水机设置在沉淀池处。

进一步地，为了更好的实现本实用新型，还包括依次连接的增量编码器、阀门执行器、电机、固态继电器，所述增量编码器、固态继电器分别与plc控制器连接；所述阀门执行器分别与ph调节仪器、重金属捕捉剂投放箱、碱液投放箱、絮凝剂投放箱连接。

进一步地，为了更好的实现本实用新型，所述水质检测单元包括分别与plc控制器连接的温度传感器、ph值传感器、浊度传感器、重金属传感器。

进一步地，为了更好的实现本实用新型，所述浊度传感器包括依次连接的mcu处理器、第一滤波模块、浊度感应仪、pwm校准单元，所述pwm校准单与mcu处理器连接，所述mcu处理器与plc控制器连接。

进一步地，为了更好的实现本实用新型，所述pwm校准单元包括第二滤波模块、电压电流转换模块，所述第二滤波模块包括电阻r1、电阻r2、电阻r3、电容c1、电解电容e1，所述电压电流转换电路包括运算放大器u1、电阻r4、电阻r5、电阻r6、三极管q1；

所述电阻r1的一端和电阻r2的连接作为所述第二滤波模块的输入端，电阻r2的另一端作为第二滤波模块的输出端并分别与电阻r3、电容c1、电解电容e1的一端连接，所述电阻r3、电容c1、电解电容e1的另一端均接地；

所述第二滤波模块的输出端与运算放大器u1的同相输入端连接，所述运算放大器u1的输出端与电阻r5的一端连接，电阻r5的另一端与三极管q1的基极连接，三极管q1的发射级与运算放大器u1的反向输入端连接，三极管q1的集电极与所述浊度感应仪连接，电阻r4和电阻r6串联后连接在运算放大器u1的接地端和三极管q1的发射级之间。

进一步地，为了更好的实现本实用新型，所述第一滤波模块包括电阻r7、电阻r8、电容c2，所述电阻r7连接在mcu处理器的信号输入端和浊度感应仪之间，电阻r8的一端与浊度感应仪连接，电阻r8的另一端接地，电容c2的一端与mcu处理器的信号输入端连接，电容c2的另一端接地。

进一步地，为了更好的实现本实用新型，所述重金属传感器包括依次连接的双极性产生电路、恒电位电路、三电极传感器、i/v转换电路、滤波电路、放大电路、ad转换电路，所述ad转换电路的输出端、双极性产生电路分别与mcu处理器连接；所述三电极传感器包括工作电极、对电极、参比电极、银质导电基线、绝缘层，所述对电极、参比电极分别间隔位于工作电极的外周且三者互不接触，所述工作电极、对电极、参比电极分别外接银质导电基线，所述绝缘层包围在对电极、参比电极的外周。

进一步地，为了更好的实现本实用新型，所述mcu处理器采用型号为upd78f0511的单片机。

工作原理：

所述plc控制器用于对设置在现场的药剂投放箱、初步处理设备、水质检测单元进行指令控制和数据接收，与plc控制器连接的fpga控制器将plc控制器的数据进行处理后上传至后台计算机，后台计算机存储现场设备的工作状态情况和处理的水质情况，后台计算机还可以通过fpga控制器向plc控制器下达控制指令；当现场设备有故障或水质情况严重恶劣时，报警器会响起通知工作人员，工作人员通过显示器可实时关注污水处理现场的情况。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

本实用新型将处理污水和检测污水的工作合为一体，且可远程下达控制指令提升水质处理的工作效率，不仅减少人工作业，且检测质量也能得到保证。

附图说明

图1为本实用新型结构模块框图；

图2为本实用新型药剂投放箱模块框图；

图3为本实用新型初步处理设备模块框图；

图4为本实用新型水质检测单元模块框图；

图5为本实用新型浊度传感器电路原理图；

图6为本实用新型重金属传感器电路原理图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1：

本实用新型通过下述技术方案实现，如图1-6所示，一种处理电镀废水的智能系统，设置在污水处理设施上，所述污水处理设施包括均质调节池、中和反应池、曝气池、混凝反应池、沉淀池，包括plc控制器、fpga控制器、后台计算机、药剂投放箱、初步处理设备、水质检测单元、分别与后台计算机连接的报警器、显示器，所述plc控制器、fpga控制器、后台计算机依次连接，所述药剂投放箱、初步处理设备、水质检测单元分别与plc控制器连接。

需要说明的是，通过上述改进，本实用新型提出一种处理电镀废水的智能系统，将本智能系统结合已有的污水处理设施一起使用，即在已有的均质调节池、中和反应池、曝气池、混凝反应池、沉淀池上加入本实用新型，使处理电镀废水的工作变得智能化、可靠化。

所述plc控制器用于对设置在现场的药剂投放箱、初步处理设备、水质检测单元进行指令控制和数据接收，与plc控制器连接的fpga控制器将plc控制器的数据进行处理后上传至后台计算机，后台计算机存储现场设备的工作状态情况和处理的水质情况，后台计算机还可以通过fpga控制器向plc控制器下达控制指令；当现场设备有故障或水质情况严重恶劣时，报警器会响起通知工作人员，工作人员通过显示器可实时关注污水处理现场的情况。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

实施例2：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图1-2所示，所述药剂投放箱包括分别与plc控制器连接的ph调节仪器、重金属捕捉剂投放箱、碱液投放箱、絮凝剂投放箱；所述ph调节仪器与均质调节池连接，所述重金属捕捉剂投放箱与中和反应池连接，所述碱液投放箱与曝气池连接，所述絮凝剂投放箱与混凝反应池连接。

还包括依次连接的增量编码器、阀门执行器、电机、固态继电器，所述增量编码器、固态继电器分别与plc控制器连接；所述阀门执行器分别与ph调节仪器、重金属捕捉剂投放箱、碱液投放箱、絮凝剂投放箱连接。

需要说明的是，通过上述改进，所述plc控制器的控制信号输出端接固态继电器的输入端，固态继电器的输出端接入电源后与电机的供电端连接，用于控制电机的电源通断和电机的正反转，所述电机用于驱动阀门执行器。

所述增量编码器与阀门执行器连接，用于把阀门执行器转轴上的旋转量转换成脉冲输出至plc控制器；所述plc控制器与fpga控制器连接，fpga控制器对plc控制器的预设包括切换开关、开关量输入、开关量输出、4-20ma模拟量输入、4-20ma模拟量输出。所述ph调节仪器、重金属捕捉剂投放箱、碱液投放箱、絮凝剂投放箱上的开口阀门直接与plc控制器连接，fpga控制器通过对切换开关状态的控制实现对ph调节仪器、重金属捕捉剂投放箱、碱液投放箱、絮凝剂投放箱开口阀门的开启/关闭控制或4-20ma连续控制，其中药剂投放箱的开口阀门的4-20ma连续控制具体为放装置阀门为开启、关闭或任意位置状态。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

实施例3：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图1-3所示，所述初步处理设备包括分别与plc控制器连接的第一曝气风机、第一环流搅拌器、第二曝气风机、第二环流搅拌器、污泥脱水机；所述第一曝气风机设置在均质调节池处，所述第一环流搅拌器设置在中和反应池处，所述第二曝气风机设置在曝气池处，所述第二环流搅拌器设置在混凝反应池处，所述污泥脱水机设置在沉淀池处。

需要说明的是，通过上述改进，所述ph调节仪器和第一曝气风机设置在均质调节池处，首先向均质调节池中的电镀废水加入ph调节液，第一曝气风机对电镀废水进行处理后使均质调节池内的废水ph值相对稳定，以免对后续的处理仪器造成长期的损耗，然后将均质调节池中的废水送至中和反应池中。

所述重金属捕捉剂投放箱和第一环流搅拌器设置在中和反应池处，重金属捕捉剂在离子交换法除铬工艺时，阳离子交换柱再生废液是含有重金属离子，如zn2+、cr3+、fe3+等的强酸性废液，将废水再送入曝气池中。

所述碱液投放箱和第二曝气风机设置在曝气池处，向含有重金属离子的废液中加入碱液中和，使其以氢氧化物形式沉淀，此时再将废水送入混凝反应池。

所述絮凝剂投放箱和第二环流搅拌器设置在混凝反应池处，向含有氢氧化物沉淀物的废水中加入絮凝剂，可以改变沉淀物的沉降性能和分离性能，将分离后的废水送入沉淀池。所述污泥脱水机设置在沉淀池处，使含有沉淀物的水通过滤布排出，达到脱水的目的。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

实施例4：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图1-4所示，所述水质检测单元包括分别与plc控制器连接的温度传感器、ph值传感器、浊度传感器、重金属传感器。

需要说明的是，通过上述改进，所述温度传感器采用的型号为pt100，对水质进常规的温度检测。所述ph值传感器采用型号为hg406的传感器，该传感器采用低阻抗玻璃敏感膜制成，能应用于各种条件的ph值测量，具有响应快、热稳定性好的特点，且有良好的再现性、不易水解，基本消除了碱误差，在0~14ph范围内呈现线性电位值；该ph值传感器中ag/agcl与凝胶电解质盐桥组成的参比系统具有稳定的半电池电位和优良的抗污染性能，形成聚四氟乙烯隔膜不易阻塞，清洗方便。

在均质调节池、中和反应池、曝气池、混凝反应池、沉淀池中均要分别设置温度传感器、ph值传感器、浊度传感器、重金属传感器，对每一个处理池中的水质进行全方位检测。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

实施例5：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图5所示，所述浊度传感器包括依次连接的mcu处理器、第一滤波模块、浊度感应仪、pwm校准单元，所述pwm校准单与mcu处理器连接，所述mcu处理器与plc控制器连接。

所述pwm校准单元包括第二滤波模块、电压电流转换模块，所述第二滤波模块包括电阻r1、电阻r2、电阻r3、电容c1、电解电容e1，所述电压电流转换电路包括运算放大器u1、电阻r4、电阻r5、电阻r6、三极管q1；

所述电阻r1的一端和电阻r2的连接作为所述第二滤波模块的输入端，电阻r2的另一端作为第二滤波模块的输出端并分别与电阻r3、电容c1、电解电容e1的一端连接，所述电阻r3、电容c1、电解电容e1的另一端均接地；

所述第二滤波模块的输出端与运算放大器u1的同相输入端连接，所述运算放大器u1的输出端与电阻r5的一端连接，电阻r5的另一端与三极管q1的基极连接，三极管q1的发射级与运算放大器u1的反向输入端连接，三极管q1的集电极与所述浊度感应仪连接，电阻r4和电阻r6串联后连接在运算放大器u1的接地端和三极管q1的发射级之间。所述第一滤波模块包括电阻r7、电阻r8、电容c2，所述电阻r7连接在mcu处理器的信号输入端和浊度感应仪之间，电阻r8的一端与浊度感应仪连接，电阻r8的另一端接地，电容c2的一端与mcu处理器的信号输入端连接，电容c2的另一端接地。

需要说明的是，通过上述改进，由于浊度传感器本身的特性，不同器件之间对相同污染物的感应成都有一定偏差，所以在使用之前需要对其进行校准，达到对污染物检测时反馈的电压情况一致。本实施例使用的mcu处理器用于预设浊度标准值范围，输出预设占空比的pwm控制信号至所述浊度感应仪，并接收所述浊度感应仪传输的水体浊度检测信号，然后判断检测信号是否在标准值范围内。

pwm校准单元用于对所述pwm控制信号进行滤波和电压电流转换后将其输送至浊度感应仪。通过pwm校准单元来调节浊度传感器的浊度标准值，实现了浊度传感器的自动校准，而不需要在每次工作时通过人工调整，提高了工作效率。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

实施例6：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图6所示，所述重金属传感器包括依次连接的双极性产生电路、恒电位电路、三电极传感器、i/v转换电路、滤波电路、放大电路、ad转换电路，所述ad转换电路的输出端、双极性产生电路分别与mcu处理器连接；所述三电极传感器包括工作电极、对电极、参比电极、银质导电基线、绝缘层，所述对电极、参比电极分别间隔位于工作电极的外周且三者互不接触，所述工作电极、对电极、参比电极分别外接银质导电基线，所述绝缘层包围在对电极、参比电极的外周。

需要说明的是，通过上述改进，所述工作电极为印刷石墨烯；所述对电极为印刷碳；所述参比电极为印刷银或氯化银。所述重金属传感器能实现对多种重金属离子包括铅、镉、铜快速、灵敏、准确的检测。所述mcu处理器用于控制重金属传感器中各个电路的运行，接收电化学信号并处理；所述双极性产生电路用于产生正、负双极性电压的电路；所述恒电位电路用于保持三电极传感器工作电极的电势保持在恒定值；所述i/v转换电路用于将三电极传感器产生的电流信号转换成电压信号；所述滤波电路用于去除转换后的电压信号中的干扰信号；所述放大电路用于对电压信号进行放大；所述ad转换电路用于将电压信号由模拟信号转换为数字信号。

所述三电极传感器包括工作电极、对电极、参比电极、银质导电基线、绝缘层，所述工作电极、对电极、参比电极分别外接银质导电基线后，绝缘层包围在对电极、参比电极的外周且使其内部形成工作区域；所述绝缘层同时将所述银质导电基线覆盖，且所述银质导电基线均向外延伸出绝缘层形成接触端。

所述工作电极表面沉积有一层铋膜，金属铋的毒性极低，被认为是一种绿色环保金属，与汞有类似的电分析性能，能够与许多重金属离子形成类似于汞的二元或多元合金。在重金属检测方面，铋电极具有过电位高、背景电流低、电位窗口宽、溶出峰分离好、稳定性好、表面易更新等优点。此外，铋电极对溶解氧不敏感，故可以在不除氧的条件下分析，大大简化了操作复杂度，在重金属离子超灵敏检测方面具有广泛的应用前景。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。