污泥沉降检测装置的制作方法

1.本实用新型涉及污泥监测的技术领域，具体涉及一种污泥沉降检测装置。


背景技术：

2.污水处理工艺广泛应用活性污泥法，通过悬浮混合、吸附接触反应、絮凝沉淀过程，去除水中溶解cod、ss等污染物。污水中污染物浓度变化、组分变化、温度变化、毒性物质入侵等，对活性污泥的稳定运行形成不利影响。掌握和控制活性污泥性状是工艺运行的必要工作。
3.现有的污泥存在以下，超声波只能应用到泥水分离界面测定，无法连续跟踪整个污泥不均匀沉降过程；而微波测量法和光电法测量污泥浓度仪只能测量一个点位的悬浮物浓度数据，缺点是不能完整地揭示污泥本身的沉降形状。
4.另外原有型号的检测设备是通过上下移动检测光源系统进行分层检测，存在位置重现性不好，检测光路选择不灵活，影响适用范围。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种污泥沉降检测装置，该装置具有位置定位准确，数据重现性高的特点，其检测光有透射光和反射光系统，并能够调节检测角度的方案，提高检测浓度范围和灵活性，因此，其对污泥沉降干扰小，更广泛的浓度适用，实现污泥沉降过程检测外。
6.为实现上述目的，本实用新型所设计一种污泥沉降检测装置，它包括位于中央的样品检测皿，所述样品检测皿四周三个方向分别设置有入射光组件、光接收组件和反射光接收组件；
7.所述入射光组件包括入射光室，所述入射光室下部外壁上设置有多波段光源发射器，
8.所述入射光室内设置有入射遮光架和棱镜架，所述入射遮光架竖直设置且临近样品检测皿，且棱镜架倾斜设置且位于入射遮光架另一侧，所述入射遮光架上由上至下间隔设置有多个滤镜，所述棱镜架内侧间隔设置有与滤镜配合使用的多个棱镜的棱镜组；所述入射光室内棱镜组下方对应间隔有多个折光棱镜组成的折光棱镜组且折光棱镜均设置在多波段光源发射器发射的光源线路上，
9.所述光接收组件包括透射光接收室，所述透射光接收室内设置有受光镜架和爬梯型棱镜架，所述受光镜架竖直设置且临近样品检测皿，所述受光镜架上由上至下间隔设置有多个受光滤镜且受光滤镜与滤镜一一对应；所述爬梯型棱镜架内侧间隔设置有与受光滤镜配合使用的多个受光棱镜的受光棱镜组；所述透射光接收室内受光棱镜组下方对应设置有多个受光折光棱镜组成的受光折光棱镜组且受光折光棱镜均设置在光源线路上，所述透射光接收室下部外壁上设置有光电接收器；
10.所述反射光接收组件包括反射光接收室，所述反射光接收室内设置有反射光滤镜
架和爬梯型反射光棱镜架，所述反射光滤镜架竖直设置且临近样品检测皿，所述反射光滤镜架上由上至下间隔设置有多个反射光滤镜；所述爬梯型反射光棱镜架内侧间隔设置有多个反射光棱镜的反射光棱镜组；所述反射光接收室内反射光棱镜组下方对应设置有多个反射折光棱镜组成的反射折光棱镜组且反射折光棱镜均设置在反射光线路上，所述反射光接收室下部外壁上设置有反射光光电接收器。
11.进一步地，所述样品检测皿顶部和底部分别设置有抽汽冲洗管和进样排空管，所述抽汽冲洗管上设置有抽汽冲洗阀；所述进样排空管上设置有进样排空阀。
12.再进一步地，所述多波段光源发射器对应的入射光室内壁上设置有遮光板，所述遮光板的第一驱动电机设置在入射光室外；所述光电接收器对应的透射光接收室内壁上设置有光电遮光板，所述光电遮光板的第二驱动电机设置在透射光接收室外；所述反射光光电接收器对应的反射光接收室内壁上设置有反射光遮光板，所述反射光遮光板的第三驱动电机设置在反射光接收室外(起闭遮光板、光电遮光板和反射光遮光板保障光通道安全，并在光源自检测安全情况下开启光通道)。
13.再进一步地，所述透射光接收室和反射光接收室均设置在旋转架上。
14.再进一步地，所述入射光室和透射光接收室之间设置有第一固定支架，所述折光棱镜组设置在折光移动支架上，所述受光折光棱镜组设置在受光折光移动支架上，所述折光移动支架和受光折光移动支架分别与游动连动杆两端连接，所述游动连动杆连接有第一直线步进电机，所述第一直线步进电机设置在第一固定支架上且游动连动杆随第一直线步进电机在第一固定支架上游走；
15.所述反射光接收室内设置有第二固定支架，所述反射折光棱镜组设置反射折光棱镜移动支架，所述反射折光棱镜移动支架连接有第二直线步进电机，所述第二直线步进电机设置在第二固定支架上且反射折光棱镜移动支架随第二直线步进电机在第二固定支架上游走。
16.再进一步地，所述检测装置还包括控制器，所述控制器分别连接有抽汽冲洗阀、进样排空阀、第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机、第一直线步进电机和第二直线步进电机，所述控制器与上级计算机实现通讯(控制器控制样品检测皿清洗和装药过程，读取多波段光源发射器、光电接收器和反射光光电接收器数据，读取折折光移动支架、光折光移动支架和反射折光棱镜移动支架位置，控制遮光板、光电遮光板、反射光遮光板开启，控制第一直线步进电机和第二直线步进电机行进，处理数据并显示；并远传相关数据；人工控制设备运行及检测报警功能)。
17.再进一步地，所述入射光室和透射光接收室分别布置于样品检测皿两侧且中心线重合；反射光接收室布置于入射光室、透射光接收室和样品检测皿中心线一侧，反射光接收室中心线穿过样品检测皿对称中心，两中心线夹角可调节，夹角范围45
°
～90
°
(根据需要调节检测接收角度；工作时入射光线由入射光室穿过样品检测皿进入透射光接收室，入射光线由样品检测皿漫反射进入反射光接收室)。
18.再进一步地，所述棱镜、受光棱镜和反射光棱镜均为直角三棱镜，表面涂装增透膜(棱镜、受光棱镜和反射光棱镜横向高度分别依次对齐，便于光线投射，折光棱镜、受光折光棱镜和反射折光棱镜竖向中心分别与棱镜、受光棱镜和反射光棱镜竖向中心对齐，便于光线传输，其水平方向分别与多波段光源发射器、光电接收器和反射光光电接收器的中心线
对齐便于收发光能)。
19.本实用新型的有益效果：
20.本实用新型通过三棱镜组水平移动，实现光路快速切换，并准确定位，保证了光电检测设备的准确快速应答，通过竖向设置三棱镜组，实现检测样液中不同高度处的污泥沉降状况数据记录，完成污泥沉降全方位、全过程监控。采用对发射光的透射光和反射光进行检测，实现了对高浓度和低浓度污泥的不同方法检测，达到最优的检测精度；同时可以通过设置反射光检测角度，实现优化不同光强度检测对系统的相对误差最优化；该检测装置适用于所有浓度的样液检测，进一步提高了设备检测的适用范围和精度，并且灵活性更高。
附图说明
21.图1为污泥沉降检测装置的主视图；
22.图2为污泥沉降检测装置的俯视图；
23.图中，样品检测皿1、抽汽冲洗管1.1、抽汽冲洗阀1.11、进样排空管1.2、进样排空阀1.21、入射光组件2、入射光室2.1、多波段光源发射器2.2、入射遮光架2.3、棱镜架2.4、滤镜2.5、棱镜2.6、折光棱镜2.7、光接收组件3、透射光接收室3.1、受光镜架3.2、爬梯型棱镜架3.3、受光滤镜3.4、受光棱镜3.5、受光折光棱镜3.6、光电接收器3.7、反射光接收组件4、反射光接收室4.1、反射光滤镜架4.2、爬梯型反射光棱镜架4.3、反射光滤镜4.4、反射光棱镜4.5、反射折光棱镜4.6、反射光光电接收器4.7、遮光板5、第一驱动电机5.1、光电遮光板6、第二驱动电机6.1、反射光遮光板7、第三驱动电机7.1、旋转架8、折光移动支架9、受光折光移动支架10、游动连动杆11、第一直线步进电机12、第一固定支架13、第二固定支架14、反射折光棱镜移动支架15、第二直线步进电机16、控制器17、入射光线18、慢反射光线19。
具体实施方式
24.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述，以便本领域技术人员理解。
25.如图1～2所示的污泥沉降检测装置，包括位于中央的样品检测皿1和控制器17，样品检测皿1顶部和底部分别设置有抽汽冲洗管1.1和进样排空管1.2，抽汽冲洗管1.1上设置有抽汽冲洗阀1.11；进样排空管上设置有进样排空阀1.21；样品检测皿1四周三个方向分别设置有入射光组件2、光接收组件3和反射光接收组件4；
26.入射光组件2包括入射光室2.1，光接收组件3包括透射光接收室3.1，反射光接收组件4包括反射光接收室4.1，
27.入射光室2.1和透射光接收室3.1分别布置于样品检测皿1两侧且中心线重合；反射光接收室4.1布置于入射光室2.1、透射光接收室3.1和样品检测皿1中心线一侧，反射光接收室4.1中心线穿过样品检测皿1对称中心，两中心线夹角可调节，夹角范围45
°
～90
°
；透射光接收室3.1和反射光接收室4.1均设置在旋转架8上；
28.入射光室2.1下部外壁上设置有多波段光源发射器2.2，多波段光源发射器2.2对应的入射光室2.1内壁上设置有遮光板5，遮光板5的第一驱动电机5.1设置在入射光室2.1外；
29.入射光室2.1内设置有入射遮光架2.3和棱镜架2.4，入射遮光架2.3竖直设置且临
近样品检测皿1，且棱镜架2.4倾斜设置且位于入射遮光架2.3另一侧，入射遮光架2.3上由上至下间隔设置有多个滤镜2.5，棱镜架2.4内侧间隔设置有与滤镜2.5配合使用的多个棱镜2.6的棱镜组；入射光室2.1内棱镜组下方对应间隔有多个折光棱镜2.7组成的折光棱镜组且折光棱镜2.7均设置在多波段光源发射器2.2发射的光源线路上，
30.透射光接收室3.1内设置有受光镜架3.2和爬梯型棱镜架3.3，受光镜架3.2竖直设置且临近样品检测皿1，受光镜架3.2上由上至下间隔设置有多个受光滤镜3.4且受光滤镜3.4与滤镜2.5一一对应；爬梯型棱镜架3.3内侧间隔设置有与受光滤镜3.4配合使用的多个受光棱镜3.5的受光棱镜组；透射光接收室3.1内受光棱镜组下方对应设置有多个受光折光棱镜3.6组成的受光折光棱镜组且受光折光棱镜3.6均设置在光源线路上，透射光接收室3.1下部外壁上设置有光电接收器3.7；光电接收器3.7对应的透射光接收室3.1内壁上设置有光电遮光板6，光电遮光板6的第二驱动电机6.1设置在透射光接收室3.1外；
31.入射光室2.1和透射光接收室3.1之间设置有第一固定支架13，折光棱镜组设置在折光移动支架9上，受光折光棱镜组设置在受光折光移动支架10上，折光移动支架9和受光折光移动支架10分别与游动连动杆11两端连接，游动连动杆11连接有第一直线步进电机12，第一直线步进电机12设置在第一固定支架13上且游动连动杆11随第一直线步进电机12在第一固定支架13上游走；
32.反射光接收室4.1内设置有反射光滤镜架4.2和爬梯型反射光棱镜架4.3，反射光滤镜架4.2竖直设置且临近样品检测皿1，反射光滤镜架4.2上由上至下间隔设置有多个反射光滤镜4.4；爬梯型反射光棱镜架4.3内侧间隔设置有多个反射光棱镜4.5的反射光棱镜组；反射光接收室4.1内反射光棱镜组下方对应设置有多个反射折光棱镜4.6组成的反射折光棱镜组且反射折光棱镜4.6均设置在反射光线路上，反射光接收室4.1下部外壁上设置有反射光光电接收器4.7；反射光光电接收器4.7对应的反射光接收室4.1内壁上设置有反射光遮光板7，反射光遮光板7的第三驱动电机7.1设置在反射光接收室4.1外；
33.反射光接收室4.1内设置有第二固定支架14，反射折光棱镜组设置反射折光棱镜移动支架15，反射折光棱镜移动支架15连接有第二直线步进电机16，第二直线步进电机16设置在第二固定支架14上且反射折光棱镜移动支架15随第二直线步进电机16在第二固定支架14上游走。
34.控制器17分别连接有抽汽冲洗阀1.11、进样排空阀1.21、第一驱动电机5.1、第二驱动电机6.1、第三驱动电机7.1、第一直线步进电机12和第二直线步进电机16，控制器17与上级计算机实现通讯。
35.上述样品检测皿1自动进样、自动清洗，与光路检测配合，控制进样高度；上述棱镜2.6、受光棱镜3.5和反射光棱镜4.5均为直角三棱镜，表面涂装增透膜；其中，棱镜2.6、受光棱镜3.5和反射光棱镜4.5横向高度分别依次对齐，便于光线投射，折光棱镜2.7、受光折光棱镜3.6和反射折光棱镜4.6竖向中心分别与棱镜2.6、受光棱镜3.5和反射光棱镜4.5竖向中心对齐，便于光线传输，其水平方向分别与多波段光源发射器2.2、光电接收器3.7和反射光光电接收器4.7的中心线对齐便于收发光能。
36.根据检测分层需要，每个棱镜高度为5～20mm，水方向根据折光移动支架9、受光折光移动支架10和反射折光棱镜移动支架15上所安装棱镜宽度设置5～20mm，并根据第一直线步进电机12和第一固定支架13步长及进度确定，步进电机每步长可设置为2～10mm,运行
速率可调节为1-20mm/s，保证在2～10s内完成一个周期，保证分层检测数据准确性和检测频次。折光移动支架9处于0点位置，同时折光移动支架9、受光折光移动支架10也分别置于0点及靠近样品检测皿1侧位置；
37.上述三种滤镜高度根据分层检测要求设置，一般按照滤镜高度3～6mm设置，同时保证滤镜2.5、受光滤镜3.4和反射光滤镜4.4的中心线，保持水平高度一致，并于棱镜2.6、受光棱镜3.5和反射光棱镜4.5对应，保证折光移动支架9、受光折光移动支架10和反射折光棱镜移动支架15的所有棱镜光通道与滤镜一一对应。
38.上述污泥沉降检测装置的工作过程：
39.1.检测装置零点校准
40.(1)检测装置低浓度时透射光检测组直线校准
41.a.在样品检测皿1注入清水，预热入射光源5-10min；
42.b.自动标定多波段光源发射器2.2，预设折光移动支架9和受光折光移动支架10，在光源发射零点，启动光电接收器3.7；
43.c.由控制器17控制开启第一驱动电机5.1和第二驱动电机6.1，读取入射光与出射光强度数据，并记录；
44.d.当悬浮物浓度低于5000mg/l时，执行以下步骤；
45.e.启动第一直线步进电机12，依次置于后续设定检测位置，依次进行步骤b；
46.f.在样品检测皿1注入标准浓度样品，进行步骤(1)中第a、b、c和d；
47.(2)检测装置高浓度时反(散)射光检测组角度校准与光路校准
48.a.执行步骤(1)的第a小步，自动标定多波段光源发射器2.2，预设折光移动支架9和受光折光移动支架15，在光源发射零点，启动反射(散射)光光电接收器4.7；
49.b.当悬浮物浓度大于等于5000mg/l时，执行以下步骤；
50.c.调整旋转支架8偏转角度；
51.d.由控制器17控制开启第一驱动电机5.1和第三驱动电机7.1，读取入射光与出射光强度数据，并记录；
52.e.启动第一直线步进电机12和第二直线步进电机16，依次置于后续设定检测位置，依次进行步骤(2)的第a小步；
53.2.检测装置进样检测
54.(1)完成检测装置零点校准后，由控制器17控制开启抽汽冲洗阀1.11和进样排空阀1.21，真空进样至样品检测皿1；
55.(2)由控制器17控制开启第一驱动电机5.1、第二驱动电机6.1、第三驱动电机7.1，读取入射光与出射光、反射(散射)光强度数据，并记录；
56.3.检测装置数据处理(1)由控制器17处理光强度、标准浓度数据比对，绘制标准曲线；
57.(2)根据步骤2检测数据和步骤3的步骤(1)标准曲线，输出检测样品浓度值；
58.4.检测装置自动清洗
59.(1)完成步骤2样品检测后，由控制器17控制开启抽汽冲洗阀1.11和进样排空阀1.21，排空样品检测皿1；
60.(2)关闭进样排空阀1.21，开启抽汽冲洗阀1.11，对样品检测皿1抽真空，进样清洗
液；
61.(3)重复步骤4的步骤(1)和(2)，直至样品检测皿1清洗达标；
62.(4)打开进样排空阀1.21，开启抽汽冲洗阀1.11，对样品检测皿1抽真空干燥；
63.5.检测完毕，归位待机自检
64.(1)启动设备前，由控制器17启动设备状态监测，分别记录检测第一驱动电机5.1、第二驱动电机6.1、第三驱动电机7.1至零点位置；
65.(2)由控制器17启动设备状态监测，分别记录检测第一直线步进电机12和第二直线步进电机16置零位置；
66.(3)由控制器17启动设备状态监测，分别记录检测进样排空阀1.21和抽汽冲洗阀1.11关闭状态；
67.(4)由控制器17启动设备状态监测，分别记录检测多波段光源发射器2.2开启状态和预热时间，检测记录光电接收器3.7、反射(散射)光光电接收器4.7。
68.其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本实用新型做出了详尽的描述，但它仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本实用新型保护范围。