CN102735811A - 自动清洗式水样在线监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种自动清洗式水样在线监测装置，包括水样取样流路，水样取样流路的取样泵、Y过滤器的出口水为浊度分析仪提供样水，Y过滤器、Ⅰ级过滤器、Ⅱ级过滤器顺序连接为分析仪总磷提供样水，Y过滤器、Ⅰ、Ⅱ级过滤器顺序连接将样水注入恒位水箱，为pH值分析仪提供样水，其特点是：还包括清洗流路，清洗流路能够通过水自动冲洗、空气与水混合自动清洗以及微生物杀灭剂自动浸泡杀灭使在线监测装置的水样取样流路、水样分析流路及分析仪表的传感器的污垢、菌类及微生物，如藻类、蚌类等水生动物得到及时有效的清除，具有清洗效果佳，能够确保水样在线监测装置稳定、可靠运行。
Description
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，是一种自动清洗式水样在线监测装置。
技术背景
随着人类活动的广泛扩展，对生命之源的水环境带来越来越严重的污染，因此水样监测、水污染的治理、保护水环境是保证经济持续、稳定发展，人类赖以生存的必然选择。
上世纪中叶以前，水样监测技术主要采用人工取样，在实验室人工分析的方式。上世纪中叶后，监测技术有很大发展，在线实时监测技术得到广泛的采用。目前国家相关管理部门已提出更高要求，在加强实验室监测的同时，必须同时采用实时、连续监测技术，并结合网络技术，监测参数随时接受上级主管部门甚至公众的咨询和监督，这对在线监测装置运行的可靠性、连续性和稳定性提出了更高的要求。然而在线实时连续监测装置运行中，必须给监测参数的各仪表传感器连续实时地提供分析水样，为达到此目的同时，水样中携带的污染物（如水样中的无机物、有机物、菌类、藻类等生物）附着或滋生在取样管道、传感器的流通池内壁、传感器的渗透膜，甚至敏感膜表面上，使监测装置丧失监测功能。为恢复在线监测装置运行的实时性、准确性、连续性，必须对监测装置的取样组件和传感器流路组件进行污染物清洗，现有技术采用人工清洗的方法来实现，往往需要将清洗物拆下，待清洗后再安装上，存在着不能在线清洗，清洗工作量大，费工费时，且难以保证整个监测装置的清洗效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够实现水压冲洗、空气与水混合清洗以及灭菌、微生物清洗，清洗效果佳，确保水样在线监测稳定、可靠运行的自动清洗式水样在线监测装置。
实现本发明的目的所采用的技术方案是：一种自动清洗式水样在线监测装置，包括：在线监测装置的水样取样流路、仪表分析流路，所述在线监测装置的水样取样流路的结构是，取样泵2的出水口与管路上的Y型过滤器3的入水口连接，Y型过滤器3的出水口通过管路上的电动阀14#、流量手动调节阀M10与浊度分析仪ZD的传感器13入水口连接，浊度分析仪ZD的传感器13出水口通过管路与排废水管连接；取样泵2的出水口与管路上的Y型过滤器3的入水口连接，Y型过滤器3的出水口通过管路上的电动阀1#与Ⅰ级过滤器1的入水口连接，Ⅰ级过滤器1的出水口通过管路上的电动阀3#与Ⅱ级过滤器14的入水口连接，Ⅱ级过滤器14的出水口与管路上的流量计5的入水口连接，流量计5的出水口通过管路上的电动阀6#、电动阀5#与增压泵4的入水口连接，增压泵4的出水口通过管路上的中空纤维超滤器16与总磷TOP分析仪15入水口连接，总磷TOP分析仪15出水口通过管路与排废水管连接；取样泵2的出水口与管路上的Y型过滤器3的入水口连接，Y型过滤器3的出水口通过管路上的电动阀1#与Ⅰ级过滤器1的入水口连接，Ⅰ级过滤器1的出水口通过管路上的电动阀3#与Ⅱ级过滤器14的入水口连接，Ⅱ级过滤器14的出水口与管路上的流量计5的入水口连接，流量计5的出水口通过管路上的电动阀6#与恒位水箱7的入水口连接，恒位水箱7的出水口通过管路上的电动阀10#、电动阀13#、流量手动调节阀M9与pH值分析仪17入水口连接，pH值分析仪17出水口通过管路与排废水管连接，其特征是，还包括在线监测装置的清洗流路，所述在线监测装置的清洗流路结构是，自来水管路或水箱6的出水口通过管路上的增压泵8、电动阀9#与Ⅱ级过滤器14的出水口连接，自来水管路或水箱6的出水口通过管路上的增压泵8、电动阀9#、电动阀4#与Ⅰ级过滤器1的出水口连接，Ⅰ级过滤器1的入水口通过管路上的电动阀2#与Ⅱ级过滤器14的入水口连接，空气压缩机12通过管路上的电动阀16#分别与流量计5的入水口、Ⅱ级过滤器14的出水口连接，空气压缩机12通过管路上的电动阀16#、电动阀4#与Ⅰ级过滤器1的出水口连接，流量计5的出水口通过管路上的电动阀8#与排废水管连接；空气压缩机12通过管路上的流量手动调节阀M12、电磁阀D1、气量调节阀F1与恒位水箱7的进气口连接；空气压缩机12通过管路上的流量手动调节阀M12、电磁阀D2、气量调节阀F2、电动阀15#与排废水管连接，空气压缩机12通过管路上的流量手动调节阀M12、电磁阀D3、气量调节阀F4、流量手动调节阀M9与pH值分析仪17入水口连接，pH值分析仪17的出水口与排废水管连接，空气压缩机12通过管路上的流量手动调节阀M12、电磁阀D4、气量调节阀F与浊度分析仪ZD的检测光窗的清洗口连接，浊度分析仪ZD的传感器13的出水口与排废水管连接，空气压缩机12通过管路上的流量手动调节阀M12、电磁阀D5、气量调节阀F6、流量手动调节阀M10与浊度分析仪ZD的传感器13的入水口连接，浊度分析仪ZD的传感器13的出水口与排废水管连接。
所述水箱6上置有液位计9、液位传感器10，水箱6的入水口通过管路上的电动阀7#、电动阀6#与流量计5的出水口连接。
所述水箱6通过管路上的电动阀17#与微生物杀灭剂原液箱11连接。
本发明的自动清洗式水样在线监测装置，由于设置了在线监测装置的清洗流路，能够通过水自动冲洗、空气与水混合自动清洗、以及微生物杀灭剂自动浸泡杀灭使在线监测装置的水样取样流路、水样分析流路及分析仪表的传感器的污垢、菌类及微生物，如藻类、蚌类等水生动物得到及时有效的清除，具有清洗效果佳，能够确保水样在线监测稳定、可靠运行。
附图说明
图1为自动清洗式水样在线监测装置结构示意图。
图中：1Ⅰ级过滤器，2取样泵，3Y型过滤器，4增压泵，5流量计，6水箱，7恒位水箱，8增压泵，9液位计，10液位传感器，11微生物杀灭剂原液箱，12空气压缩机，13浊度分析仪ZD的传感器，14Ⅱ级过滤器，15总磷TOP分析仪，16中空纤维超滤器，17pH值分析仪。
具体实施方式
下面利用附图和实施例对本发明作进一步说明。
参照图1，本发明的一种自动清洗式水样在线监测装置，包括在线监测装置的水样取样流路、仪表分析流路和在线监测装置的清洗流路。所述在线监测装置的水样取样流路的结构是，取样泵2的出水口与管路上的Y型过滤器3的入水口连接，Y型过滤器3的出水口通过管路上的电动阀14#、流量手动调节阀M10与浊度分析仪ZD的传感器13入水口连接，浊度分析仪ZD的传感器13出水口通过管路与排废水管连接。取样泵2的出水口与管路上的Y型过滤器3的入水口连接，Y型过滤器3的出水口通过管路上的电动阀1#与Ⅰ级过滤器1的入水口连接，Ⅰ级过滤器1的出水口通过管路上的电动阀3#与Ⅱ级过滤器14的入水口连接，Ⅱ级过滤器14的出水口与管路上的流量计5的入水口连接，流量计5的出水口通过管路上的电动阀6#、电动阀5#与增压泵4的入水口连接，增压泵4的出水口通过管路上的中空纤维超滤器16与总磷TOP分析仪15入水口连接，总磷TOP分析仪15出水口通过管路与排废水管连接。总磷TOP分析仪15亦可与总氮TON分析仪、氨氮NH3-N分析仪并联。取样泵2的出水口与管路上的Y型过滤器3的入水口连接，Y型过滤器3的出水口通过管路上的电动阀1#与Ⅰ级过滤器1的入水口连接，Ⅰ级过滤器1的出水口通过管路上的电动阀3#与Ⅱ级过滤器14的入水口连接，Ⅱ级过滤器14的出水口与管路上的流量计5的入水口连接，流量计5的出水口通过管路上的电动阀6#与恒位水箱7的入水口连接，恒位水箱7的出水口通过管路上的电动阀10#、电动阀13#、流量手动调节阀M9与pH值分析仪17入水口连接，pH值分析仪17出水口通过管路与排废水管连接。pH值分析仪17亦可与电导SC分析仪、溶解氧O2、分析仪、高锰酸盐MS指数分析仪并联。所述在线监测装置的清洗流路结构是，自来水管路或水箱6的出水口通过管路上的增压泵8、电动阀9#与Ⅱ级过滤器14的出水口连接，自来水管路或水箱6的出水口通过管路上的增压泵8、电动阀9#、电动阀4#与Ⅰ级过滤器1的出水口连接，Ⅰ级过滤器1的入水口通过管路上的电动阀2#与Ⅱ级过滤器14的入水口连接，空气压缩机12通过管路上的电动阀16#分别与流量计5的入水口、Ⅱ级过滤器14的出水口连接，空气压缩机12通过管路上的电动阀16#、电动阀4#与Ⅰ级过滤器1的出水口连接，流量计5的出水口通过管路上的电动阀8#与排废水管连接。空气压缩机12通过管路上的流量手动调节阀M12、电磁阀D1、气量调节阀F1与恒位水箱7的进气口连接。空气压缩机12通过管路上的流量手动调节阀M12、电磁阀D2、气量调节阀F2、电动阀15#与排废水管连接，空气压缩机12通过管路上的流量手动调节阀M12、电磁阀D3、气量调节阀F4、流量手动调节阀M9与pH值分析仪17入水口连接，pH值分析仪17的出水口与排废水管连接，空气压缩机12通过管路上的流量手动调节阀M12、电磁阀D4、气量调节阀F与浊度分析仪ZD的检测光窗的清洗口连接，浊度分析仪ZD的传感器13的出水口与排废水管连接，空气压缩机12通过管路上的流量手动调节阀M12、电磁阀D5、气量调节阀F6、流量手动调节阀M10与浊度分析仪ZD的传感器13的入水口连接，浊度分析仪ZD的传感器13的出水口与排废水管连接。所述水箱6上置有液位计9、液位传感器10，水箱6的入水口通过管路上的电动阀7#、电动阀6#与流量计5的出水口连接。所述水箱6通过管路上的电动阀17#与微生物杀灭剂原液箱11连接。本发明自动清洗式水样在线监测装置所用的Ⅰ级过滤器1和Ⅱ级过滤器14均为石英砂过滤器。本发明所用的石英砂过滤器、Y型过滤器3、中空纤维超滤器16、流量计5、液位计9、传感器、各种分析仪、各类阀、泵等均为市售产品。
下面简述自动清洗式水样在线监测装置的工作过程：
取样泵2提取的被检测水样经Y型过滤器3引入在线监测装置，其中一部分供浊度分析仪ZD的传感器13的样水，另一部分为Ⅰ级过滤器1入口水，Ⅰ级过滤器1的过滤水作为Ⅱ级过滤器14的入口水，其出口水一部分经增压泵4供总磷TOP分析仪15的样水；另一部分流入恒位水箱7，恒位水箱7的出口水为pH值分析仪17提供样水；第三部分流入水箱6，作为水自动冲洗用的增压泵8的水源，现场若有提供自来水的条件，可省去水箱6，自来水可作为水自动冲洗用的增压泵8的水源。
对Ⅰ级过滤器1、Ⅱ级过滤器14和流量计5的水冲洗和水气混合清洗：在本发明的自动清洗式水样在线监测装置设定的程序的作用下，驱动信号启动增压泵8，打开电动阀9#、8#、4#、2#、1#和流量手动调节阀M12，关闭电动阀3#、6#、16#，停止取样泵2运行，水箱6中的冲洗水经增压泵8冲洗Ⅰ、Ⅱ级过滤器后汇合，再冲洗Y过滤器3；另一回路的冲洗水冲洗流量计5。冲洗时间可在清洗程序中设定；执行水冲洗程序后，停止增压泵8运行，关闭电动阀8#，在Ⅰ级过滤器1、Ⅱ级过滤器14、Y过滤器3和流量计5及其相连接的管路内存有冲洗水，执行水气混合清洗程序：启动空气压缩机12，打开电动阀16#，压缩空气注入Ⅰ级过滤器1、Ⅱ级过滤器14、Y过滤器3和流量计5及其相连接的管路内，压缩空气与冲洗水混合，气水混合清洗Ⅰ级过滤器1、Ⅱ级过滤器14、Y过滤器3和流量计5及其相连接的管路，清洗时间由试验确定并在程序中设定。水冲洗和气水混合清洗可反复进行，反复次数由最终达到的效果通过试验确定。
对pH值分析仪17、浊度分析仪ZD的传感器13及其连接管路的水气混合清洗：在本发明的自动清洗式水样在线监测装置设定的程序的作用下，执行对pH值分析仪17及其连接管路的水气混合清洗程序时，关闭电动阀10#、15#，打开流量手动调节阀M12、电磁阀D3、调节气体流量调节阀F4至适量和打开流量手动调节阀M9，启动空气压缩机12使水气混合清洗pH值分析仪17及其连接管路后排废，清洗时间可设定。执行对浊度分析仪ZD的传感器13及其管路的水气混合清洗程序时，关闭电动阀14#，打开流量手动调节阀M12、流量手动调节阀M10、电磁阀D、D4、D5，调节空气流量调节阀F、F6到适量，启动空气压缩机12使气水混合通过电磁阀D5清洗浊度传感器流动部件的腔体后经过电磁阀D排污；气水混合介质通过电磁阀D4清洗浊度传感器的光窗后经过电磁阀D排污。对pH值分析仪17、浊度分析仪ZD的传感器13及其连接管路的水气混合清洗可反复进行，反复的次数可根据清洗最终效果确定。
对恒位水箱7的水气混合清洗：在本发明的自动清洗式水样在线监测装置设定的程序的作用下，执行对恒位水箱7的清洗程序时，关闭电动阀6#和10#，打开电动阀11#，电动阀11#使恒位水箱7的水排出，恒位水箱7内水位下降三分之一左右，关闭电动阀11#，打开电磁阀D1，调节气量调节阀F1至适量，启动空气压缩机12使压缩空气注入恒位水箱7，与箱内水强烈搅动，完成清洗。关闭电磁阀D1,打开电动阀11#将恒位水箱7内的水排尽后，关闭电动阀11#，打开电动阀6#和10#，恢复恒位水箱7的功能。
某些被污染的水源监测水样中的菌类及微生物（如藻类），水生动物如蚌类，滋生在在线分析仪表的取样管路、分析仪表的流路和仪表传感器的流路部分，用上述水冲和水气清洗不能清除这类污染物，从而影响水样在线分析仪的运行，因此采用针对性的化学试剂杀死这类菌和微生物，再用水冲或水气清洗将残留物带走排出。菌和微生物杀灭剂的自动配制装置包括水箱6、水箱液位计9、液位传感器10、微生物杀灭剂原液箱11、电动阀7#、17#和18#。配备杀灭剂溶液过程如下：在已知水和原药剂配比及配制溶液总体积条件下，打开电动阀7#，在水箱6中注入约为总体积的三分之一的水，液位达到设定值时，程序自动控制关闭电动阀7#，打开电动阀17#到设定时间，微生物杀灭剂原液箱11中的所需原药液注入到水箱6，再次打开7#电动阀，注水达到总体积即液位上升至设定值时，关闭电动阀7#，完成溶液配制。微生物杀灭剂原液为巴氏消毒剂或其它公知的水处理药剂。启动增压泵8将水箱6内配制的微生物杀灭剂溶液输入到自动清洗式水样在线监测装置各流路中，待流路达到足够量时，增压泵8停止，微生物杀灭剂溶液在各流路中浸泡一定时间，杀死菌或微生物后，执行水气清洗程序，被杀死的菌或微生物的残留物被冲出流路排出。本发明自动清洗式水样在线监测装置的运行程序依据自动控制技术和计算机技术编制，程序的编制是本领域技术人员所熟悉的技术。
本发明的自动清洗式水样在线监测装置在江苏省无锡市南泉水厂用于监测太湖水源地的水质检测中，应用效果显著。2010年投入运行至2011年5月通过国家住建部的验收，并颁布了推广应用文件。太湖水源中有较多的有机、无机颗粒物，还有胶状的有机污染物和微小水生物的滋生，原有水样在线监测装置的进口或国产的监测仪表，3～5天就必须由专人对传感器进行污染物的清除，才能保证仪表正常运行，而且造成仪表的使用寿命降低。而本发明采用自动清洗，免除了水样在线监测装置中人工清洗的维护工作量，由于在线监测装置的清洗流路的运行具有很高的自动化程度，清洗周期可随水源水样季节性变化可调。例如：在夏季或有台风的天气里可调整，确保在非常情况下在线监测仪表能正常工作。在线监测装置的清洗流路适应性很强，三种清洗方法可根据水样污染特点，任意选择一种或任意二种或三种组合，可调整程序软件，强化或软化某种清洗或清洗重复次数，以最佳方案达到清洗最佳效果。
本发明的自动清洗式水样在线监测装置适用于天然水，包括江、河、湖、海水，生活饮用水源地水，排废排污水，自来水等水样监测和自动清洗。
Claims (3)
1. 一种自动清洗式水样在线监测装置，包括：在线监测装置的水样取样流路，所述在线监测装置的水样取样流路的结构是，取样泵（2）的出水口与管路上的Y型过滤器（3）的入水口连接，Y型过滤器（3）的出水口通过管路上的电动阀14#、流量手动调节阀M10与浊度分析仪ZD的传感器（13）入水口连接，浊度分析仪ZD的传感器（13）出水口通过管路与排废水管连接；取样泵（2）的出水口与管路上的Y型过滤器（3）的入水口连接，Y型过滤器（3）的出水口通过管路上的电动阀1#与Ⅰ级过滤器（1）的入水口连接，Ⅰ级过滤器（1）的出水口通过管路上的电动阀3#与Ⅱ级过滤器（14）的入水口连接，Ⅱ级过滤器（14）的出水口与管路上的流量计（5）的入水口连接，流量计（5）的出水口通过管路上的电动阀6#、电动阀5#与增压泵（4）的入水口连接，增压泵（4）的出水口通过管路上的中空纤维超滤器（16）与总磷TOP分析仪（15）入水口连接，总磷TOP分析仪（15）出水口通过管路与排废水管连接；取样泵（2）的出水口与管路上的Y型过滤器（3）的入水口连接，Y型过滤器（3）的出水口通过管路上的电动阀1#与Ⅰ级过滤器（1）的入水口连接，Ⅰ级过滤器（1）的出水口通过管路上的电动阀3#与Ⅱ级过滤器（14）的入水口连接，Ⅱ级过滤器（14）的出水口与管路上的流量计（5）的入水口连接，流量计（5）的出水口通过管路上的电动阀6#与恒位水箱（7）的入水口连接，恒位水箱（7）的出水口通过管路上的电动阀10#、电动阀13#、流量手动调节阀M9与pH值分析仪（17）入水口连接，pH值分析仪（17）出水口通过管路与排废水管连接，其特征是，还包括在线监测装置的清洗流路，所述在线监测装置的清洗流路结构是，自来水管路或水箱（6）的出水口通过管路上的增压泵（8）、电动阀9#与Ⅱ级过滤器（14）的出水口连接，自来水管路或水箱（6）的出水口通过管路上的增压泵（8）、电动阀9#、电动阀4#与Ⅰ级过滤器（1）的出水口连接，Ⅰ级过滤器（1）的入水口通过管路上的电动阀2#与Ⅱ级过滤器（14）的入水口连接，空气压缩泵（12）通过管路上的电动阀16#分别与流量计（5）的入水口、Ⅱ级过滤器（14）的出水口连接，空气压缩泵（12）通过管路上的电动阀16#、电动阀4#与Ⅰ级过滤器（1）的出水口连接，流量计（5）的出水口通过管路上的电动阀8#与排废水管连接；空气压缩泵（12）通过管路上的流量手动调节阀M12、电磁阀D1、气量调节阀F1与恒位水箱（7）的进气口连接；空气压缩泵（12）通过管路上的流量手动调节阀M12、电磁阀D2、气量调节阀F2、电动阀15#与排废水管连接，空气压缩机（12）通过管路上的流量手动调节阀M12、电磁阀D3、气量调节阀F4、流量手动调节阀M9与pH值分析仪（17）入水口连接，pH值分析仪（17）的出水口与排废水管连接，空气压缩机（12）通过管路上的流量手动调节阀M12、电磁阀D4、气量调节阀F与浊度分析仪ZD的检测光窗的清洗口连接，浊度分析仪ZD的传感器（13）的出水口与排废水管连接，空气压缩机（12）通过管路上的流量手动调节阀M12、电磁阀D5、气量调节阀F6、流量手动调节阀M10与浊度分析仪ZD的传感器（13）的入水口连接，浊度分析仪ZD的传感器（13）的出水口与排废水管连接。
2. 根据权利要求1所述的自动清洗式水样在线监测装置，其特征是：所述水箱（6）上置有液位计（9）、液位传感器（10），水箱（6）的入水口通过管路上的电动阀7#、电动阀6#与流量计（5）的出水口连接。
3. 根据权利要求1或2所述的自动清洗式水样在线监测装置，其特征是：所述水箱（6）通过管路上的电动阀17#与微生物杀灭剂原液箱（11）连接。
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