CN102628826B - 一种含油污水油分浓度快速检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含油污水油分浓度快速检测装置，包括微泵、电容检测电极、微流道芯片、壳体、电容放大器、信号采集卡、微处理器、显示器、打印机和报警器；所述的微流道芯片集成有微流道和电容检测电极；微流道的截面为矩形，分为入口段、检测段和出口段；微处理器内置信号采集、滤波、比较、分析计数、数据处理程序。本发明采用微流道芯片技术，检测器件体积较小，检测电路集成度高，信号处理及计算主要由微处理器完成，所以设备的结构相对简单。本发明的微流道芯片可重复使用，检测快速，样品消耗少，能耗低，设备工作部件常见且价格相对低廉，所以整体成本较低。本发明操作简单，电路板集成度高，结构紧凑，方便携带，方便现场检测。

Description

一种含油污水油分浓度快速检测装置

技术领域

本发明涉及一种油分浓度检测装置，特别是一种含油污水油分浓度快速检测装置。

背景技术

随着航运业、工业的发展，石油产品的使用量也不断增加，随之而来的是船舶运营和工业生产后产生的含油污水的排放。含油污水排入水体后将在水面形成油膜，阻碍大气中的氧向水体转移，使水生物处于缺氧状态而死亡。而且石油一旦乳化需要很长的时间降解，对内河和海洋水体造成严重的污染。《中华人民共和国海洋环境保护法》第十三条和《中华人民共和国海洋石油勘探开发环境保护管理条例》第十一条等规定了含油污水的排放标准。国际海事组织(IMO)MARPOL公约中都明确规定了船舶含油污水的排放标准为不超过15ppm。

目前市场上的油分浓度计的工作原理基本可分为红外吸收、荧光、紫外吸收和光学浊度法等。红外吸收法制成的油分浓度计具有测试精度高，不受样品杂质含量、颜色和油粒大小的影响，但红外吸收法需要用到四氯化碳等剧毒萃取剂危害身体健康，且其结构也比较复杂，价格昂贵；荧光法制作的油分浓度计具有可以连续监视排水油分浓度、结构简单、易于维修等优点，但其只有在油分中含有环状共轭体分子才会被激发产生荧光，荧光强度因油品而异，应用范围比较小、精度低；紫外吸收法油分浓度计可以对分散状态的油水混合液按油水原样测出油分浓度，但其需要根据不同的油品作不同的对比曲线，混合油品测量比较困难，数据可比性较差，精度低，现已基本淘汰；光学浊度法油分浓度计具有操作简单、无需萃取剂等优点，但其容易受到油分以外的杂质影响，油样需过滤杂质并保持排水中油的粒度大小在5um以下，测量范围较小，且设备不便携带，不便于实现快速定量检测。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种结构简单、测量范围广、便于携带含油污水油分浓度快速检测装置。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种含油污水油分浓度快速检测装置，包括微泵、电容检测电极、微流道芯片、壳体、电容放大器、信号采集卡、微处理器、显示器、打印机和报警器；所述的微流道芯片集成有微流道和电容检测电极；微流道的截面为矩形，分为入口段、检测段和出口段，微流道内部通道高度固定，入口段和出口段通道宽度相等，检测段通道宽度为入口段通道的1/10，检测段通道的长度为检测段通道宽度的2倍，入口段和出口段通道过渡到检测段通道的通道采用收缩过渡，其过渡长度为检测段长度的10倍；所述的微泵的排出口连接在微流道入口处；所述的电容检测电极安放在微流道检测段的外侧；所述的微流道芯片安装在壳体上；所述的电容放大器、信号采集卡、微处理器、显示器和报警器均集成安装在壳体内；所述的电容检测电极与电容放大器通过信号电缆连接；所述的微泵上连接有污水进口和清水进口；所述的电容放大器与信号采集卡连接，信号采集卡通过信号电缆连接到微处理器输入端口，微处理器内置信号采集、滤波、比较、分析计数、数据处理程序，显示器、打印机、报警器连接到微处理器输出端口。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明采用微流道芯片技术，检测器件体积较小，检测电路集成度高，信号处理及计算主要由微处理器完成，所以设备的结构相对简单。

2、本发明的微流道芯片可重复使用，检测快速，样品消耗少，能耗低，设备工作部件常见且价格相对低廉，所以整体成本较低。

3、本发明的信号处理及计算程序较为复杂，但操作简单，电路板集成度高，结构紧凑，装置方便携带，方便现场检测，尤其便于海事执法、环境监测等领域，也可设计成含油污水排放实时监测器等。

附图说明

本发明仅有附图1幅。

图1为含油污水油分浓度快速检测装置系统示意图。

图中：1、污水进口，2、清水进口，3、微泵，4、入口段，5、检测段，6、出口段，7、油液微粒，8、电容检测电极，9、壳体，10、废液池，11、电容放大器，12、信号采集卡，13、微处理器，14、显示器，15、打印机，16、报警器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步地说明。如图1所示，一种含油污水油分浓度快速检测装置，包括微泵3、电容检测电极8、微流道芯片、壳体9、电容放大器11、信号采集卡12、微处理器13、显示器14、打印机15和报警器16；所述的微流道芯片集成有微流道和电容检测电极8；微流道的截面为矩形，分为入口段4、检测段5和出口段6，微流道内部通道高度固定，入口段4和出口段6通道宽度相等，检测段5通道宽度为入口段4通道的1/10，检测段5通道的长度为检测段5通道宽度的2倍，入口段4和出口段6通道过渡到检测段5通道的通道采用收缩过渡，其过渡长度为检测段5长度的10倍；所述的微泵3的排出口连接在微流道入口处；所述的电容检测电极8安放在微流道检测段5的外侧；所述的微流道芯片安装在壳体9上；所述的电容放大器11、信号采集卡12、微处理器13、显示器14和报警器16均集成安装在壳体9内；所述的电容检测电极8与电容放大器11通过信号电缆连接；所述的微泵3上连接有污水进口1和清水进口2；所述的电容放大器11与信号采集卡12连接，信号采集卡12通过信号电缆连接到微处理器13输入端口，微处理器13内置信号采集、滤波、比较、分析计数、数据处理程序，显示器14、打印机15、报警器16连接到微处理器13输出端口。

本发明的工作原理如下：本发明采用一截面渐变的微流道，狭窄的部分为检测段5，微流道入口处安装一个微泵3为含油污水流动提供动力。本发明采用电容检测法，其工作原理是：由于水的相对介电常数和油滴的介电常数不同，所以当一个油滴微粒经过检测段5时，检测段5外侧的电容检测电极8检测到的电容就会增大，形成一个脉冲信号，其信号的大小和油滴微粒的体积成一定的对应关系；电容检测电极8与电容放大器11连接，放大后的信号输入信号采集卡12之后输入微处理器13，微处理器13对信号进行滤波、比较、分析、计数，就可以得知油滴微粒的数量及体积，再经过微处理器13计算后就得到了含油污水的油分浓度，如浓度超标，微处理器13输出报警信号，报警器16发出报警。

本发明的工作过程如下：微泵3以设定的流量将含油污水从污水进口1吸入并注入到微流道，含油污水依次流经检测通道入口段4、检测段5、出口段6，最终进入废液池10，当油滴微粒7经过检测段5时会引起电容检测电极8之间的电容增大，这个增大的脉冲信号经过电容放大器11放大后，输入信号采集卡12，信号采集卡12采集到的信号输入微处理器13，微处理器13对检测到的信号进行滤波、比较、分析、计数处理，计算出油分浓度，显示器14显示检测结果，打印机15打印检测结果；如果油分浓度超过排放标准，报警器16发出报警，本发明还可以连接接其它外部设备，如继电器控制电磁阀排放。

在检测进行之前和检测之后需要微泵3从清水进口2吸入清水注入微流道：其一冲洗微流道及废液池10，利于微流道的重复利用，其二是利用清水对检测装置进行初始标定。

Claims (1)

1.一种含油污水油分浓度快速检测装置，其特征在于：包括微泵（3）、微流道芯片、壳体（9）、电容放大器（11）、信号采集卡（12）、微处理器（13）、显示器（14）、打印机（15）和报警器（16）；所述的微流道芯片集成有微流道和电容检测电极（8）；微流道的截面为矩形，分为入口段（4）、检测段（5）和出口段（6），微流道内部通道高度固定，入口段（4）和出口段（6）通道宽度相等，检测段（5）通道宽度为入口段（4）通道宽度的1/10，检测段（5）通道的长度为检测段（5）通道宽度的2倍，入口段（4）和出口段（6）通道过渡到检测段（5）通道的通道采用收缩过渡，其过渡长度为检测段（5）长度的10倍；所述的微泵（3）的排出口连接在微流道入口处；所述的电容检测电极（8）安放在微流道检测段（5）的外侧；所述的微流道芯片安装在壳体（9）上；所述的电容放大器（11）、信号采集卡（12）、微处理器（13）、显示器（14）和报警器（16）均集成安装在壳体（9）内；所述的电容检测电极（8）与电容放大器（11）通过信号电缆连接；所述的微泵（3）上连接有污水进口（1）和清水进口（2）；所述的电容放大器（11）与信号采集卡（12）连接，信号采集卡（12）通过信号电缆连接到微处理器（13）输入端口，微处理器（13）内置信号采集、滤波、比较、分析计数、数据处理程序，显示器（14）、打印机（15）、报警器（16）连接到微处理器（13）输出端口。

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