CN101430312B - 一种水质在线检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水质在线检测方法，包括以下步骤：a、取样步骤，取得被测环境下的水样，并通过进水管输往预处理装置；b、预处理步骤，从所述进水管流出的水样冲着通过过滤网，进入储水腔内，其中，水样的速度方向与所述过滤网间的夹角为锐角或直角；c、测量步骤，从所述储水腔中取出待测水样；分析待测水样，从而得到水样的参数。本发明还公开了一种实现上述方法的水质在线检测系统。本发明具有可连续工作、不易堵塞、成本较低等优点，可广泛应用在各种水样的在线分析中。

Description

一种水质在线检测方法及系统

技术领域

本发明涉及水质分析，特别涉及一种水质在线检测方法及系统。

背景技术

现有的水质在线分析系统，一般由取样装置、预处理装置、检测池和检测装置组成。取样装置将待测水样送至预处理装置，通过预处理装置滤掉水样中的各种固体杂质，如污泥、水草等，之后将过滤后的水样送检测池内，并利用检测装置进行检测，从而得到水样的参数，如COD、氨氮。

公告号为CN2493650Y的中国专利公开了一种全自动免清洗过滤器，具体结构为：一个由减速器带动的可旋转的滤网，在滤网内有固定的喇叭状接口，滤网的外部设有条状的刮污刀，所述喇叭状接口与压力水冲洗口相对应，并与滤网的一个间隔腔相对应。工作方式如下：在平常过滤时，滤网不旋转，阀门关闭。在设定的清污工况时，排污电动阀打开，减速器带动滤网转动，条状刮污刀先将滤网外壁的附着物刮除，当滤网间隔腔运行到与冲洗口、喇叭状接口对应位置时，冲洗电动阀打开，清洁的高压水反向冲洗滤网，将剩余的附在滤网上的污物彻底清除干净，所有的污物经喇叭状接口至排污阀排出，由差压显示器可以实现差压控制，由可编程控制器实现定时控制，由手动操作机构显示人工手动操作。

上述过滤器实现了自动清洗功能，但也有如下不足：

1、不能做到清洗、过滤同步进行，也即不能连续过滤取样，过滤时易堵塞，清洗效果较差。

2、结构较复杂，还要配有减速器、刮污刀等机械结构。

3、成本较高，需要电动阀、减速器、刮污刀、差压显示器、可编程控制器等部件。

为了克服上述技术方案中结构复杂、成本较高等不足，日本岛津公司推出了一种新颖的水质在线分析系统，如图1所示。所述分析系统包括取样装置100、预处理装置200、检测池和检测装置300。

如图2所示，所述预处理装置200包括储水腔40、废水腔20。废水腔20上设置有进水管10和出水管11，底部设有废水出口21，废水出口21还连接有夹管阀22。储水腔40上设置有过滤网30、冲洗装置60和取水口41，内部还设有搅拌器50，底部设有排水口42，排水口连接排水阀82。

上述水质在线分析系统的工作过程为：

打开夹管阀22，取样装置开始工作，预处理装置和取样装置之间残存的水样通过进水管10进入所述废水腔内，通过废水出口21排出；

关闭夹管阀22和排水阀82，本次测量的待测水样通过进水管10进入废水腔20内，水面逐步上升并漫过所述过滤网30，此时有部分水样通过过滤网30进入储水腔内，而多余的水样通过出水管11排走；

关闭取样装置，废水腔20内不再有水样进入储水腔40内，使用搅拌器50均质储水腔40内的待测水样；

通过取水口取出储水腔40内的部分待测水样，并送往检测池内，通过检测装置的分析从而得到水样的参数，如COD；

打开排水阀82，将储水腔40内的多余待测水样排走；

重复上述过程，从而实现了对水样的重复监测。

上述技术方案仍然存在一些不足，如：

1、成本较高，需要使用出水管11、夹管阀22、废水腔20等部件，而且夹管阀22的口径较大，价格高。

2、当废水中泥沙等污物较多时，在采样过程中容易堵塞过滤网，导致储水腔40中没有取到水样。

在工作过程中，取样装置首先把预处理装置和取样装置之间上次测量残存的水样通过进水管10进入废水腔20，通常这些残存水样来不及从夹管阀22中完全排走，从而导致这些水从废水腔20的底部向上漫，逐步漫过储水腔40上的过滤网30。在此过程中，水样是逐步漫过过滤网30，因此，水样对过滤网30没有清洗功能，水样中的泥沙等污物易堵塞过滤网30。因此，当本次测量的水样到达时，这些水样已无法通过过滤网进入储水腔40，从而导致测量的失败。

3、每次测量后，都需要使用冲洗装置60反冲洗所述过滤网30，之后才能进行下一次测量。因此，该预处理装置不支持水样的连续测量，只能实现重复的间断测量。

4、储水腔40和废水腔20的底部是平面，水样中的泥沙等污物易沉积在底部平面上，容易堵塞出口，也会导致一些成分的测量不准确性。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种成本低、不会堵塞过滤网导致测量失败、可连续工作的水质在线分析方法和系统。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种水质在线检测方法，包括以下步骤：

a、取样步骤

取得被测环境下的水样，并通过进水管输往预处理装置；

b、预处理步骤

从所述进水管流出的水样冲向过滤网，一部分水样进入储水腔内，另一部分水样冲刷过滤网，实现对过滤网的自清洁作用；

其中，水样的流速方向与所述过滤网间的夹角为锐角或直角或钝角；

c、测量步骤

从所述储水腔中取出待测水样；

分析待测水样，从而得到水样的参数。

作为优选，所述水样是脉冲式地通过所述过滤网。

作为优选，所述脉冲式的实现方式为：

打开取样装置，水样经所述过滤网后进入储水腔，等残留在取样装置和预处理装置间管路中的上次水样排完后，关闭设置在储水腔上排水口处的排水阀，在储水腔中积累待测水样；

关闭所述取样装置，不再有水样流向所述过滤网；取出储水腔内的部分待测水样用于测量；

打开排水阀，排出储水腔内剩余的待测水样；

重复上述过程。

作为优选，所述水样是连续地通过所述过滤网。

作为优选，搅拌进入储水腔内的待测水样，之后取出或排出待测水样。

作为优选，从所述储水腔中取出待测水样后，使用水或蒸汽冲洗所述过滤网。

为了实现上述方法，本发明还提出了这样一种水质在线检测系统，包括取样装置、预处理装置、检测池和检测装置；所述预处理装置包括进水管、过滤网和储水腔，所述过滤网设置在储水腔上，所述储水腔上设置取水口和排水口；进水管出口位置靠近过滤网，使流出水流能冲向过滤网，进水管的出口方向与所述过滤网间的夹角为锐角或直角或钝角。

作为优选，所述排水口连接排水阀。

作为优选，所述检测系统还包括由搅拌器及其驱动装置组成的均质装置，所述搅拌器设置在储水腔内。

作为优选，所述预处理装置还包括与过滤网配合的冲洗装置。

作为优选，所述储水腔采用透明材料。

作为优选，所述储水腔的底部为倒锥形。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、过滤、清洗同步进行，不易堵塞，可靠性高

从进水管流出的水样以一定的速度冲过过滤网，一方面，少量的水样通过过滤网得到过滤，另一方面，大多数水样沿着过滤网冲洗，清洗了过滤网上的污物。因此，检测系统具备自清洗功能，过滤网不易堵塞，克服了现有系统可能会取不到水样而导致测量失败的缺陷。

水样以水流的方式冲过滤网，而不是自下而上漫过过滤网，因此，水样中的污物不会逐步堵塞过滤网。

储水腔底部是倒锥形，水样中的污物不易沉积在储水腔的底部，而是会随着水流而排走，避免了排水口的堵塞。

2、可连续工作

由于过滤网不易堵塞，可长时间工作，本发明可长期连续工作。

3、成本低，无需排水管、夹管阀等部件。

附图说明

图1为现有技术中水质在线检测系统的结构示意图；

图2是现有技术中预处理装置的结构示意图；

图3是实施例1中预处理装置的结构示意图；

图4是实施例2中预处理装置的结构示意图；

图5是本发明的水质在线检测方法的流程示意图；

图6是实施例3中预处理装置的结构示意图；

图7是实施例4中预处理装置的结构示意图；

图8是实施例5中预处理装置的结构示意图；

图9是本发明的水质在线检测方法的流程示意图。

具体实施方式

以下实施例对本发明的结构、功能和应用等情况做了进一步的说明，是本发明几种比较好的应用形式，但是本发明的范围并不局限在以下的实施例。

实施例1：

一种水质在线检测系统，用于测量水样中的COD，包括依次连接的取样装置、预处理装置、检测池和检测装置。

如图3所示，所述预处理装置包括连接取样装置的进水管10、过滤网30、储水腔40、废水腔20。所述过滤网30设置在储水腔40和废水腔20之间，进水管10连接取样装置，进水管10末端的开口方向与过滤网30间的夹角a为30°。过滤网30下方的储水腔40上设置取水口41和排水口42，取水口41通过取水管连接下游的检测池，排水口42通过排水管81连接排水阀82，取水口41处还设置第二级过滤网70。储水腔40的底部43设计为倒锥形，防止水样中的污物堵塞所述排水口42。废水腔20的底部23是倒锥形，并设有废水出口21。

所述储水腔40和废水腔20由透明材料制成，如聚苯乙烯，便于观察储水腔40和废水腔20的内部情况。

所述预处理装置还包括均质装置和冲洗装置60，所述均质装置由搅拌器50及其驱动装置组成，搅拌器50设置在储水腔40内。所述冲洗装置60设置在储水腔40上，对着所述过滤网30。

本实施例还揭示了一种水质在线检测方法，如图5所示，包括以下步骤：

a、取样步骤

取样装置中的水泵开启，取得被测环境下的水样，并通过进水管10输往预处理装置；从进水管10流出的水流的速度方向与过滤网30间的夹角a为30°；

b、预处理步骤

一方面，部分水样经过滤网30过滤后进入储水腔40，然后从排水口42排走；另一方面，部分水样沿着过滤网30冲刷清洗过滤网30上的泥沙等污物，然后通过废水腔20底部的废水出口21排出。由于取样装置和预处理装置之间的管路中存有上次测量的残留水样，需要先让这部分残留水样从废水出口21和排水口42排走，等到这些残留水样全部排完，从进水管10流进的水样才是本次测量真正需要的水样。

关闭排水阀82；

通过过滤网30过滤后进入储水腔40的水样在储水腔40中积累起来，直到水样累积到过滤网底部处高度，没有进入储水腔40的水样通过废水腔20底部的废水出口21排出；

关闭所述取样装置，不再有水样冲向所述过滤网30；驱动装置带动所述搅拌器50旋转，破碎储水腔40内待测水样中的大颗粒物，同时搅拌均匀储水腔40内的待测水样；

待测水样通过所述取水口41、二级过滤网70、取水管输送到检测池中；

c、检测装置分析检测池内的待测水样，从而得到水样的COD；

d、启动搅拌器50，搅拌储水腔40内水样，粘附在储水腔40底部、侧部和搅拌器上的污物被运动水样冲刷到水样中；同时，启动冲洗装置60，提供的洁净水冲洗所述过滤网30，将附在过滤网30上的污物冲掉；

打开排水阀82，储水腔40内水样以及冲洗用水通过排水口42、排水管81排出；

重复上述过程，重复分析脉冲式地进入所述储水腔内被测水样的COD。

实施例2：

一种水质在线检测系统，用于测量水样中的氨氮，如图4所示，与实施例1不同的是：

1、去掉了均质装置。

2、进水管末端的开口方向与过滤网30间的夹角a为8°。

3、使用水蒸汽冲洗所述过滤网，而不是用洁净水。

本实施例还揭示了一种水质在线检测方法，与实施例1不同的是：

1、没有搅拌待测水样的均质步骤，也没有测量完成后搅拌储水腔内水样的搅拌清洗步骤。

2、水样冲过过滤网时的速度方向与过滤网30间的夹角a为8°。

实施例3：

一种水质在线检测系统，用于测量水样的COD，如图6所示，与实施例1不同的是：

1、去掉所述排水阀82。

2、储水腔40、废水腔20采用透明的玻璃制成。

3、进水管10末端的开口方向与过滤网30间的夹角a为20°。

本实施例还揭示了一种水质在线检测方法，测量水样的COD，如图9所示，包括以下步骤：

a、取样步骤

取样装置中的水泵开启，取得被测环境下的水样，并通过进水管10输往预处理装置，水样的速度方向与过滤网30间的夹角a为20°。

b、预处理步骤

一方面，部分水样经过滤网30过滤后进入储水腔40，然后从排水口42排走；另一方面，部分水样沿着过滤网30冲刷清洗过滤网30上的泥沙等污物，然后通过废水腔20底部的废水出口21排出。由于取样装置和预处理装置之间的管路中存有上次测量的残留水样，需要先让这部分残留水样从废水出口21和排水口42排走，等到这些残留水样全部排完，从进水管10流进的水样才是本次测量真正需要的水样；

通过过滤网进入储水腔40内的水样流量被设计成大于从排水口42排走的水流量。这样，储水腔40内的被测水样就会蓄满到过滤网底部高度处，多余的水样从过滤网底部溢出。

驱动装置带动所述搅拌器50旋转，破碎储水腔40内待测水样中的大颗粒物，同时搅拌均匀储水腔40内的待测水样；

待测水样通过所述取水口41、二级过滤网70、取水管输送到检测池中；

c、检测装置分析检测池内的待测水样，从而可连续地得到水样的COD。

当所述检测系统停止测量时：取样装置停止工作，不再有水样冲过所述过滤网30，同时停止搅拌装置；

当所述检测系统停止测量时，可启动自动清洗储水腔40流程：开启冲洗装置60，提供洁净水冲洗所述过滤网30，将附在过滤网30上的污物冲掉；另外，启动搅拌器50搅拌储水腔40内的水样，粘附在储水腔40底部、侧部和搅拌器50上的污物被运动水样搅进水样中，之后通过排水口42排掉。清洗完成后停止冲洗装置和搅拌器。

实施例4：

一种水质在线检测系统，如图7所示，与实施例3不同的是：

1、不再设置废水腔20，而是设置集水器90，收集储水腔40内流出的水样以及没有通过过滤网30的水样，并通过底部的排水口91排走。

2、进水管10末端的开口方向与过滤网30间的夹角a为165°。

本实施例还揭示了一种水质在线检测方法，如图9所示，包括以下步骤：

a、取样步骤

取样装置中的水泵开启，取得被测环境下的水样，并通过进水管10输往预处理装置，水样的速度方向与过滤网30间的夹角a为165°。

b、预处理步骤

一方面，部分水样经过滤网30过滤后进入储水腔40，然后从排水口42排入集水器90内排走；另一方面，部分水样沿着过滤网30冲刷清洗过滤网30上的泥沙等污物，然后排入集水器90内排走。由于取样装置和预处理装置之间的管路中存有上次测量的残留水样，需要先让这部分残留水样从集水器90排走，等到这些残留水样全部排完，从进水管10流进的水样才是本次测量真正需要的水样；

通过过滤网进入储水腔40内的水样流量被设计成大于从排水口42排走的水流量。这样，储水腔40内的被测水样就会蓄满到过滤网底部高度处，多余的水样从过滤网底部溢出。

驱动装置带动所述搅拌器50旋转，破碎储水腔40内待测水样中的大颗粒物，同时均匀储水腔40内的待测水样；

待测水样通过所述取水口41、二级过滤网70、取水管输送到检测池中；

c、检测装置分析检测池内的待测水样，从而得到水样的参数，如COD、氨氮等。

当所述检测系统停止测量时：取样装置停止工作，不再有水样冲过过滤网30，同时停止搅拌装置；

当所述检测系统停止测量时，可启动自动清洗储水腔40流程，该流程与实施例3中清洗流程相同。

实施例5：

一种水质在线检测系统，如图8所示，与实施例4不同的是：进水管10末端的开口方向与过滤网30间的夹角a为90°。

本实施例还揭示了一种水质在线检测方法，与实施例4不同的是：水样通过进水管10冲过所述过滤网30，水流的速度方向与过滤网30间的夹角为90°，水样溅射在过滤网30，水样在得到过滤的同时也一定程度上地清洗了过滤网30。

上述实施方式不应理解为对本发明保护范围的限制。本发明的关键是，水样通过过滤网过滤，其中，从进水管流出的水样高速冲刷过滤网，既得到了过滤水样，又清洗了过滤网。在不脱离本发明精神的情况下，对本发明做出的任何形式的改变均应落入本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种水质在线检测方法，包括以下步骤：

a、取样步骤

取得被测环境下的水样，并通过进水管输往预处理装置；

b、预处理步骤

从所述进水管流出的水样冲向过滤网，一部分水样进入储水腔内，另一部分水样冲刷过滤网，实现对过滤网的自清洁作用；

其中，水样的流速方向与所述过滤网间的夹角为锐角或直角或钝角；

c、测量步骤

从所述储水腔中取出待测水样；

分析待测水样，从而得到水样的参数。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征是：所述水样是脉冲式地通过所述过滤网。

3.根据权利要求2所述的检测方法，其特征是：所述脉冲式的实现方式为：

打开取样装置，水样经所述过滤网后进入储水腔，等残留在取样装置和预处理装置间管路中的上次水样排完后，关闭设置在储水腔上排水口处的排水阀，在储水腔中积累待测水样；

关闭所述取样装置，不再有水样流向所述过滤网；取出储水腔内的部分待测水样用于测量；

打开排水阀，排出储水腔内剩余的待测水样；

重复上述过程。

4.根据权利要求1所述的检测方法，其特征是：所述水样是连续地通过所述过滤网。

5.根据权利要求1至4任一所述的检测方法，其特征是：搅拌进入储水腔内的待测水样，之后取出或排出待测水样。

6.根据权利要求1至4任一所述的检测方法，其特征是：从所述储水腔中取出待测水样后，使用水或蒸汽冲洗所述过滤网。

7.一种水质在线检测系统，包括取样装置、预处理装置、检测池和检测装置；所述预处理装置包括进水管、过滤网和储水腔，所述过滤网设置在储水腔上，所述储水腔上设置取水口和排水口；其特征在于：进水管出口位置处于所述储水腔外且靠近过滤网，使流出水流能冲向过滤网，进水管的出口方向与所述过滤网间的夹角为锐角或直角或钝角，使得从所述进水管流出的水样的一部分穿过所述过滤网进入所述储水腔内，另一部分冲刷所述过滤网。

8.根据权利要求7所述的检测系统，其特征在于：所述排水口连接排水阀。

9.根据权利要求7或8所述的检测系统，其特征在于：所述检测系统还包括由搅拌器及其驱动装置组成的均质装置，所述搅拌器设置在储水腔内。

10.根据权利要求7或8所述的检测系统，其特征在于：所述预处理装置还包括与过滤网配合的冲洗装置。

11.根据权利要求7或8所述的检测系统，其特征在于：所述储水腔采用透明材料。

12.根据权利要求7或8所述的检测系统，其特征在于：所述储水腔的底部为倒锥形。 

Images