污泥沉降比自动在线监测系统

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，特别涉及一种污泥沉降比自动在线监测系统。

背景技术

在污水厂实际生产运行中，污泥沉降比是一个重要的指示工艺运行效果的参数，现有方法中，一般采取手工测量，将混匀的曝气池活性污泥混合液迅速倒进1000ml量筒中至满刻度，静置沉降30分钟后，沉淀污泥与所取混合液的体积比即为污泥沉降比。手工测量易受到环境因素和人为因素的影响，也不方便将沉降过程及时反馈至中控室，无法快速准确调整工艺。具体来说，手工测量的缺点包括，

①取样点多且分散，增大工作强度，易忽略了对活性污泥絮凝、沉降过程的观察，难以获取在测定过程中提示的信息；

②在夜间或极端恶劣天气的情况下，环境因素会导致测定结果的偏差，也会影响工作人员的自身安全；

③取样点位置、取样深度、取样体积等人为因素，在一定程度上会依赖工作人员的操作，造成测定结果的偏差。

发明内容

本发明实施例之一，一种污泥沉降比自动在线监测系统，用于检测污水处理过程中污水的污泥沉降比，该系统包括，

量筒，该量筒的侧壁由透明材质制成，用于盛放待测污水，所述量筒连接清水管道输入口、污水进样口和污水排放口；

激光发射器，设置在所述量筒的一侧；

激光接收器，设置在所述量筒的另一侧，与所述激光发射器相对；

主控制器，用于控制、接收所述激光发射器和激光接收器的工作状态和输出数据。

所述量筒内设置有超声波清洗发生器。所述激光发射器和激光接收器被设置在一支架上，该支架可被控沿着所述量筒侧壁移动。所述支架与一直线伸缩杆的端部固定连接，该直线伸缩杆被一电机驱动进行伸缩运动。

本发明实施例的污泥沉降比自动在线监测系统，通过水样抽取装置和激光信号处理与识别装置来完成污泥沉降比试验的自动检测，旨在解决因环境因素、人为因素致使测定结果出现偏差的问题，解决工作人员在恶劣天气下进行测定带来的自身安全隐患问题，同时重视污泥沉降比的测定过程，积极配合建设智慧水务。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，其中：

图1根据本发明实施例之一的污泥沉降比自动在线监测系统组成示意图。

图2根据本发明实施例之一的检测系统清洗环节示意图。

图3根据本发明实施例之一的检测系统取样环节示意图。

图4根据本发明实施例之一的检测系统测量环节示意图。

1——直线伸缩机械杆，2——步进电机，3——PLC与信号控制器，4——刚性结构支架，5——高液位传感器，6——超声波清洗发生器，7——满液位传感器，8——量筒，9——进样旁路电磁阀，10——进样旁路节流阀，11——激光接收器，12——激光发射器，13——低液位传感器，14——污水进样电磁阀，15——自来水电磁阀，16——量筒排放阀，17——进样泵，18——自来水管道输入，19——污水排放口，20——污水进样口，21——防水摄像机，22——网络传输模块，23——触摸液晶显示屏。

具体实施方式

根据一个或者多个实施例，如图1所示，一种污泥沉降比自动在线监测系统，主要由量筒清洗机构、水样抽取机构和结果测量反馈机构三个部分组成，可以实现清洗、取样、测量、信号传送等四个功能。

量筒清洗机构里的主要清洗部件是超声波清洗器，利用超声波的空化作用，使附着在量筒壁上的污泥被剥离，从而达到高效清洗的目的。通过控制自来水管道上的电磁阀，将自来水注入到量筒中，当量筒内水位触发满液位传感器后，停止进水，同时启动超声波清洗器。清洗完毕后，打开排放阀放出废液。

水样抽取机构里确定取样量的主要部件是高液位传感器。利用取样管上的进样泵和电磁阀联动，将污水注入到量筒中，当量筒内水位触发高液位传感器后，停止进样，关闭进样泵和电磁阀，即完成一次取样。

结果测量反馈机构里的主要部件是激光发射器、激光接收器和PLC。通过步进电机控制激光检测量筒内污泥泥位信号，激光信号经本地PLC识别处理得出沉降比数据，数据通过网络模块传输至中控室。同时，污泥沉降比的测定过程由防水摄像机通过网络传输模块实时传输至中控室。

根据一个或者多个实施例，一种污泥沉降比自动在线监测系统主要由量筒清洗机构、水样抽取机构和结果测量反馈机构三个部分组成，可以实现清洗、取样、测量、信号传送等四个功能。下面按照系统功能详细描述：

(1)清洗，如图2所示。

a.测量前清洗。打开自来水电磁阀，从量筒底端侧面注入自来水，待满液位传感器信号触发后关闭自来水电磁阀。启动超声波清洗发生器，保持运行3分钟。打开量筒排放阀，放出废液，待低液位传感器信号触发后关闭量筒排放阀，完成清洗。

b.测量后清洗。打开量筒排放阀，放出污水，待低液位传感器信号触发后关闭量筒排放阀。打开自来水电磁阀，从量筒底端侧面注入自来水，待满液位传感器信号触发后关闭自来水电磁阀。启动超声波清洗发生器，保持运行3分钟。打开量筒排放阀，放出废液，待低液位传感器信号触发后关闭量筒排放阀，完成清洗。

(2)取样，如图3所示。

打开进样旁路电磁阀、进样旁路节流阀，启动进样泵正转。30秒后，打开污水进样电磁阀，关闭进样旁路电磁阀、进样旁路节流阀，从量筒底端侧面注入污水。待高液位传感器信号触发后，关闭污水进样电磁阀、进样泵，完成进样。静置等待30分钟。

进样管中留有部分污水，为防止污泥在进样管中沉降，堵塞进样管，需打开进样旁路电磁阀、进样旁路节流阀，启动进样泵反转，将进样管中剩余污水通入污水排放管。排放完毕后，关闭进样旁路电磁阀、进样旁路节流阀、进样泵。进样旁路的作用是流出取样后进样管道内多余污水，防止污泥沉降堵塞管道。先正转进样泵打开旁路阀门，是为了获取正确的检测污水样。1.污泥具有沉降性，最先流入的水样不能真实反映实际污水；2.污水进入进样旁路30s，也能冲洗进样旁路。反转进样泵是为了将进样管中剩余污水通过进样旁路流入污水排放管中。

(3)测量，如图4所示。

静置30分钟后，PLC控制步进电机移动激光发射接受装置，在激光扫描的路径上读取接收器亮度信号，实时计算差分量的峰值曲线，计算污泥沉降比，数据显示在触摸液晶显示屏上，完成测量。

同时，使用防水摄像机拍摄污泥沉降比的测定过程。

(4)信号传送。

污泥沉降比测量数据由PLC通过网络传输模块传输至中控室。污泥沉降比的测定过程由防水摄像机通过网络传输模块实时传输至中控室。

根据一个或者多个实施例，一种污泥沉降比自动在线监测系统，用于检测污水处理过程中污水的污泥沉降比，该系统包括：

量筒，该量筒的侧壁由透明材质制成，用于盛放待测污水，

所述量筒连接清水管道输入口、污水进样口和污水排放口；

摄像机，正对所述量筒，用于拍摄量筒被污泥沉降过程；

主控制器，用于控制、接收所述摄像机工作状态和输出数据。

监测系统进行采样、静止沉淀30分钟，摄像机拍摄量筒内污泥画面，经过本地计算机画面识别处理得出沉降比数据，再控制清洗装置为量筒清洗。沉降比数据一份存储在本地计算机数据库内，一份传输至中控室。

根据一个或者多个实施例，一种污泥沉降比自动在线监测系统，监测系统进行采样、静止沉淀30分钟，超声波污泥界面传感器直接测量量筒内污泥厚度，经过本地PLC计算沉降比数据，再控制清洗装置为量筒清洗。沉降比数据由PLC通过网络模块传输至中控室。具体的测量原理是，通过步进电机移动激光发射接受装置，在激光扫描的路径上读取接收器亮度信号，实时计算差分量的峰值曲线，计算污泥沉降比。在扫描路径上得出的亮度信号曲线的峰值处对应的步进电机转角数与实际沉降值存在一定的线性关系。

该监测系统的标定校准方法是：在扫描路径上设置一个高度为a的固定遮光板，进行扫描，可得出亮度信号曲线峰值处对应的步进电机转角数a

本发明利用泵、电磁阀和液位传感器搭建水样抽取装置，同时可以清洗污水管路。数据分析可以采用激光信号处理与识别装置。在激光扫描的路径上，读取激光接收器亮度信号，实时计算差分量的峰值曲线，计算污泥沉降比。

因此，本发明的有益效果包括：

①主要由水样抽取装置和激光信号处理与识别装置两个部分组成的污泥沉降比自动在线监测系统，可以提高污泥沉降比测量的便捷性和准确性，降低安全隐患。

②系统可靠性高。系统内部的运动机械结构主要为电磁阀、直线伸缩机械杆和步进电机，控制系统为小型PLC。这些部件在传统工业领域广泛使用，有着高可靠性和稳定性。

③系统维护量小。在正常工作过程中自动运行量筒超声波清洗，只需要确保自来水供应、定期清洗污水采样管等。使用固定遮光板方式可使定期测量校准变得非常简便。

④污泥沉降比测量结果在本地和中控室同步保存，可连接智慧水务，用于大数据分析，评估污水厂生产运行情况。

⑤通过摄像机，污泥沉降过程可以实时传输至中控室，便于工作人员观察沉降过程，及时获取有效信息，快速准确调整工艺。

值得说明的是，虽然前述内容已经参考若干具体实施方式描述了本发明创造的精神和原理，但是应该理解，本发明并不限于所公开的具体实施方式，对各方面的划分也不意味着这些方面中的特征不能组合，这种划分仅是为了表述的方便。本发明旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。