一种重金属工业废水超标排放预判与留样系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种重金属工业废水超标排放预判与留样系统。采样头置于排污口中，采样头通过采水管接至储水箱，储水箱上装有排水管；储水箱还通过第一分流管与检测池相连，检测池上装有排检测水管和电导检测电极；储水箱另通过第二分流管与暂存器相连，暂存器上装有排暂存水管，暂存器通过留样管接至留样瓶；各管上都装有电磁阀和水泵；控制中心控制各电磁阀和水泵工作，控制中心通过电导检测电极在线检测水样导电情况预判水样超标与否，来确定是否留样。本发明实现自动连续、分析与留样同步，用于工业排污口违规排放监控与违规排放预判定，使超标留样样本更具有代表性，使重金属废水排放监控过程更加高效、经济、便捷。
【专利说明】-种重金属工业废水超标排放预判与留样系统
【技术领域】
[0001] 本发明属于环境监测领域，涉及一种水质在线监测与留样系统，尤其是一种用于 含重金属工业废水超标排放的在线预判与留样系统。
【背景技术】
[0002] 工业废水由于其中的污染物浓度极高，若违规排放将极易对生态环境造成严重危 害，为此各国都严格制定工业废水的排放标准和处罚条例对工业污染源进行监督和管理， 而作为监督管理技术支撑的环境监测监测技术至关重要，对工业污染源排放的废水进行的 连续、自动、实时监测将为监督管理提供有力的执法依据。
[0003] 重金属污染直接影响到人类健康与生存环境，水体中的重金属离子在低浓度下即 可对生物体造成巨大危害，重金属离子监测是水质监测的重要内容。重金属工业污染源所 产生的废水中其重金属离子浓度极高，需经严格处理达标后方可排放。而当前的水质在线 监测技术还主要集中在C0D、T0C、氨氮、总磷等监测指标上，对于重金属的在线监测甚少，这 也使部分源偷排偷放重金属废水的不法分子逍遥法外。
[0004] 由于工业废水的复杂性和不确定性，工业废水在线监测一般需要对超标的工业废 水进行自动采样，并做留样分析。目前废水在线监测一般由自动分析测定仪、自动采样器和 计算机控制中心组成，系统设置在废水排放口附近，所测定的数据使用远程传输技术及时 传输至监控中心，实现无人自动操作，但这些监测系统存在以下问题： 一、 绝大部分的分析测定仪的检测周期较长，分析测定仪测定需要较长的时间，当计算 机控制中心发出留样指令时，采集的水样已不是接受分析的相同水样了，导致留样样本失 真； 二、 目前所有的监测指标都是针对水质取样器取至分析测定仪的水样，而该水样一般 为取样器(取样泵）在较短时间内获得的样本，其监测值也只能代表瞬时排放值，而无法代 表某段时间内排放的总体情况； 三、 现有在线监测的仪器设备价格昂贵，难以在每个企业的排污口安装一套先进的在 线监测设备，导致部分企业监管不到位，尤其是对中小型企业监管的缺失，若能开发一套价 格低廉的简易在线监测设备，则可大大提高排污口监控的覆盖面，确保各企业合法排放； 四、 现有在线监测设备的专业性强，目前主要由环境监测站的技术人员操控，但我国环 境监测专业技术人员严重不足，非专业的环保执法人员无法介入专业监控过程；倘若执法 人员能够随时监控其辖区内排污口的排放状况，先预判其超标排放，再将可能超标的留存 样品送至专业实验室批量检测，则可大大提升监控与执法力度，同时大大减轻环境监测专 业人员的工作强度。
[0005] 特定的工厂其产生的工业废水成份相对稳定，经合格的废水处理后排放的废水成 份与浓度相对稳定，其中的重金属离子浓度亦相对稳定，因此可以通过不间断地监控其排 放废水的总离子浓度来预判其是否违规排放。
[0006] 电导率指标常用于检测水中离子的总浓度或含盐量，通过电导率检测可判定某溶 液的总体离子强度，电导率测定技术具有快速、稳定的特点，若用于测定废水的电导率有利 于快速判断废水中离子的总浓度。重金属离子在溶液中为带电离子，对溶液的离子强度影 响大，若违规排放重金属废水，则其电导率将发生较大的突变。因此，通过检测成份与浓度 相对稳定的工业废水的电导率，可在一定程度上监控重金属废水的排放水平。
【发明内容】
[0007] 针对以上现状，本发明旨在提供一种自动连续、分析与留样同步的重金属工业废 水超标排放在线监测、预判与留样系统，用于工业排污口违规排放监控与违规排放预判定， 使超标留样样本更具有代表性，使重金属废水排放监控过程更加高效、经济、便捷。
[0008] 为了实现上述目的，本发明的解决方案是： 一种重金属工业废水超标排放预判与留样系统，包括采样头、储水箱、暂存器、留样瓶、 检测池、电导检测电极和控制中心；采样头置于排污口中，采样头通过采水管接至储水箱， 储水箱上装有排水管；储水箱还通过第一分流管与检测池相连，检测池上装有排检测水管 和电导检测电极；储水箱另通过第二分流管与暂存器相连，暂存器上装有排暂存水管，暂存 器还通过留样管接至留样瓶；采水管、排水管、第一分流管、排检测水管、第二分流管、排暂 存水管和留样管上分别装有电磁阀和水泵；电导检测电极和各电磁阀、水泵接至控制中心， 控制中心控制各电磁阀和水泵工作，控制中心通过电导检测电极在线检测水样导电情况预 判水样超标与否，来确定是否留样。
[0009] 进一步的，所述采样头管口带有滤网。
[0010] 进一步的，所述储水箱、暂存器、留样瓶和检测池的材质均为耐酸、耐碱、耐腐蚀的 材质，如特氟龙等。
[0011] 进一步的，所述控制中心为可编程序控制器，通过串行通讯数据线和信号转换系 统与储水箱、检测池、暂存器、留样瓶、各电磁阀和水泵相连。
[0012] 进一步的，所述留样瓶有若干个，排列在留样箱中，留样管安装在机械臂上，通过 机械臂将留样管接至各留样瓶。
[0013] 进一步的，所述留样箱配置有低温装置。
[0014] 本发明使用时，采样头置于排污口中，通过水泵将污水缓慢抽至储水箱中，待储水 箱满后，控制中心控制电磁阀，储水箱里的水分两路同时快速流进检测池和暂存器中，储水 箱中剩余水样排出，其后，储水箱重新开始第二轮储水周期；与此同时，检测池开始检测水 样的电导率值，通过控制中心信号采集与分析，判断是否超出设定范围，并对暂存器发出指 令：若不超标，则启动暂存器的排暂存水管排出液体；若超标，则启动暂存器的留样管，水 样进入留样品；控制中心同时通过无线网络或其它方式将超标样品与留样信息发送至监管 平台；控制中心对暂存器发出指令的同时，亦发出指令排出检测池中的水样，此为一个检测 与留样周期。
[0015] 采用上述方案后，本发明具有以下技术效果：本发明通过设置储水箱实现对某一 时间段工业废水总体水平的监测，通过储水箱、检测池和暂存器等单元的进、排液速率，使 储水与检测、留存的时间点可同时进行，确保实现不间断在线监测；通过设置水样暂存器实 现了检测样品预留存样品的一致性；利用特定工厂处理后的废水成份相对稳定的特点，通 过监测不同时间段的废水的总体电导率值实现对废水总体排放情况的监控；通过无线网络 传输实现对排污口的远程监管。本发明采用电极监测废水的电导率值，实验过程中无需使 用其他溶剂与试剂，环保经济；设备精巧价廉，维护简便，操控简单，安装设置后，一般环保 监管人员即可操作，适用中小型企业排污口等基层环保监管。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1是本发明的整体结构示意图； 图2是留样箱结构示意图； 图3是本发明实施的动作流程图。
[0017] 标号说明 1-采样头，2、5、7、8、16_电磁阀，13-三向电磁阀，3、6、9、10、12、14、15-水泵，4-储水 箱，11-暂存器,17-电导检测电极，18-检测池，19-控制中心，20-留样箱，21-机械臂， 22-托盘，23-留样瓶，24-瓶槽，采水管25,排水管26,第一分流管27,第二分流管28,排检 测水管29,排暂存水管30,留样管31。
【具体实施方式】
[0018] 以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细叙述。
[0019] 如图1所示，一种重金属工业废水超标排放预判与留样系统，包括采样头1、储水 箱4、暂存器11、留样瓶23、检测池18、电导检测电极17和控制中心19。
[0020] 采样头1置于排污口中，采样头1管口带有滤网。采样头1通过采水管25接至储 水箱4,采水管25上装有电磁阀2和水泵3,水泵3为蠕动泵等液流驱动装置，其采样流速 可通过控制中心19设置，实现不同的采样时长。
[0021] 储水箱4用于收集某时段排放的废水，监测值为某时段排放废水的平均值，而非 瞬时值，代表废水的总体情况。储水箱4上装有排水管26,排水管26上装有电磁阀5和水 泵6。
[0022] 储水箱4还通过第一分流管27与检测池18相连，第一分流管27上装有电磁阀8 和水泵9,检测池18上装有排检测水管29和电导检测电极17,电导检测电极17为可稳定 测定电导率的各种类型电极，排检测水管29上装有电磁阀16和水泵5。
[0023] 储水箱4另通过第二分流管28与暂存器11相连，第二分流管28上装有电磁阀7 和水泵10,暂存器11上装有排暂存水管30,排暂存水管30上装有电磁阀13 (此实施例选 择三向电磁阀，和留样管共用）和水泵14,暂存器11还通过留样管31接至留样瓶23,留样 管31上装有电磁阀13 (此实施例选择三向电磁阀，和排暂存水管共用）和水泵12。如图2 所示，为了满足较长时间超标样品的储存，留样瓶23可以有若干个，排列在留样箱20中，由 托盘22支撑，插置在托盘22的瓶槽24中，为了方便留样，留样管31安装在机械臂21上， 通过机械臂21将留样管31依序接至各留样瓶23。留样箱20还配置有低温装置。
[0024] 电导检测电极17和各电磁阀2、5、7、8、16、13、水泵3、6、9、10、12、14、15接至控制 中心19,控制中心19控制各电磁阀2、5、7、8、16、13和水泵3、6、9、10、12、14、15工作，控制 中心19通过电导检测电极17在线检测水样导电情况预判水样超标与否，来确定是否留样。 控制中心19为可编程序控制器，通过串行通讯数据线和信号转换系统与储水箱4、检测池 18、暂存器11、留样瓶23、各电磁阀2、5、7、8、16、13和水泵3、6、9、10、12、14、15相连。控制 中心19可以具备设置参数、发出部件操控指令、分析与记录数据、发送信息等功能，可设置 采水速率与周期、水样电导率允许范围值，判定程序是基于电导率值的比较，根据设定的允 许电导率范围值与实际分析数据比较判定超标与否；程序通过对各部件的电磁阀指令实现 控制储水、进水、检测、排水、留样等操控；配备了无线信号传输装置，如GPRS或CDMA网络， 控制中心记录每一次监测数据，并在判定超标样品时，将信息同步传输至监管平台，信息可 根据实际需要设置、增减。监管信息平台可安装至安卓手机系统中。
[0025] 储水箱4、暂存器11、留样瓶23和检测池18的材质均为耐酸、耐碱、耐腐蚀的材 质，如特氟龙等。
[0026] 配合图3所示，本发明实际应用时，选择工厂排污口正常排污的环境下，启动系 统，多次监测其废水的电导率，以多次测定的平均值作为基准值，在控制中心进行超标参数 设置，设定电导率允许范围值为超过平均值的30%，若某次测定值超出设定范围值，控制中 心19即发出超标判定和留样指令。
[0027] 设置储水周期为1小时，则一天进行24次储水与监测，最大留样样品数量为24 个；设置留存样品信息发送格式，以拼音首字母设置监测点位如第一点位DYDW，样品编号 为1至48的数字，留样时间格式为日期加时间，超出比例以超出设定值百分比记录。如发 送的样品编号为：DYDW-l-20130102-14:00-45%，其表示的物理意义为第一点位的1号样品 瓶在2013年01月02日的13时至14时监测的废水，其电导率超过设定值的45%。
[0028] 系统开始运行时，控制中心19对电磁阀2和水泵3发出指令控制流速，使其在1 小时内充满储水箱4，至此，完成一个储水周期；紧接着，控制中心19发出指令打开电磁阀7 和8,并启动水泵9和10,储水箱4中的水样以较快速度分两路流入暂存器11和检测池18， 流入体积为固定值，检测池18水样达要求体积时，控制中心19发出指令打开电磁阀5和水 泵6,储水箱4中的剩余水样快速排出，控制中心19发出指令打开电磁阀2和水泵3,开始 第二个储水周期。与此同时，电导率测定程序开始工作，电导率快速测试完，发出指令打开 电磁阀16和水泵15,排出检测室18中的水样，控制中心19根据电导率值判定结果做出下 一步指令。
[0029] 若某次电导率测定值在电导率设定范围内，则控制中心19发出指令打开三向电 磁阀13和水泵14排出暂存器11中的水样；若测定值超出设定范围，则控制中心19发出 指令打开三向电磁阀13和水泵12,留样箱20的机械臂21根据指令到达托盘22上指定的 留样瓶23位置，水样流入留样瓶23,水样流入按从小到大顺序进入相应留样瓶23,与此同 时，控制中心19记录留存样品信息，包含监测点位、样品编号、留样时间、超标比例等，并将 留存样品的信息通过无线网络发送至监管信息平台。
【权利要求】
1. 一种重金属工业废水超标排放预判与留样系统，其特征在于：包括采样头、储水箱、 暂存器、留样瓶、检测池、电导检测电极和控制中心；采样头置于排污口中，采样头通过采水 管接至储水箱，储水箱上装有排水管；储水箱还通过第一分流管与检测池相连，检测池上装 有排检测水管和电导检测电极；储水箱另通过第二分流管与暂存器相连，暂存器上装有排 暂存水管，暂存器还通过留样管接至留样瓶；采水管、排水管、第一分流管、排检测水管、第 二分流管、排暂存水管和留样管上分别装有电磁阀和水泵；电导检测电极和各电磁阀、水泵 接至控制中心,控制中心控制各电磁阀和水泵工作，控制中心通过电导检测电极在线检测 水样导电情况预判水样超标与否，来确定是否留样。
2. 如权利要求1所述的一种重金属工业废水超标排放预判与留样系统，其特征在于： 所述采样头管口带有滤网。
3. 如权利要求1所述的一种重金属工业废水超标排放预判与留样系统，其特征在于： 所述储水箱、暂存器、留样瓶和检测池的材质均为耐酸、耐碱、耐腐蚀的材质。
4. 如权利要求1所述的一种重金属工业废水超标排放预判与留样系统，其特征在于： 所述控制中心为可编程序控制器，通过串行通讯数据线和信号转换系统与储水箱、检测池、 暂存器、留样瓶、各电磁阀和水泵相连。
5. 如权利要求1所述的一种重金属工业废水超标排放预判与留样系统，其特征在于： 所述留样瓶有若干个，排列在留样箱中，留样管安装在机械臂上，通过机械臂将留样管接至 各留样瓶。
6. 如权利要求5所述的一种重金属工业废水超标排放预判与留样系统，其特征在于： 所述留样箱配置有低温装置。
【文档编号】G01N27/06GK104062325SQ201410267872
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年6月16日 优先权日:2014年6月16日
【发明者】黄华斌, 庄峙厦, 周艳丽, 汤新华, 王小如 申请人:厦门华厦职业学院, 厦门斯坦道科学仪器股份有限公司