CN103278535A - 悬浮胶体废水的zeta电位实时在线检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了悬浮胶体废水的zeta电位的实时在线检测装置。该装置利用流动电位法使悬浮胶体废水在抽水泵的驱动下流经多孔陶瓷复合膜管，由位于多孔陶瓷复合膜管两端的与电极相接的数字毫伏表测出流动电位，差压变送器测出两端压力差。通过PLC实时采集两端流动电位和压力差，根据数学模型计算得到zeta电位，并与上位机WINCC通讯，实现zeta电位的实时监测、管理以及絮凝剂投放量的优化控制，净化水资源的同时节约经济成本。
Description
所属技术领域
本发明是一种悬浮胶体废水的zeta电位实时在线检测装置，该装置涉及到悬浮胶体双电层理论的应用，PLC的远距离数据采集及处理技术，人机界面的监控技术等多个技术领域。主要用于监测悬浮胶体废水的zeta电位，尤其适用于制浆造纸废水絮凝工段中药剂量的添加。
背景技术
近年来我国的水体污染日益加重，而制浆造纸工业对水体的污染又尤为严重，因此当下需要采取经济有效的处理措施。废水处理工段中的关键环节是絮凝，絮凝就是针对废水预处理后含有悬浮颗粒和胶体物质的废水即悬浮胶体废水。而实际的处理中絮凝剂的投放大多采用人工经验，造成经济上的浪费，且对环境造成污染。由研究可知zeta电位可以作为衡量絮凝效果的一个指标，因此通过测量废水的zeta电位来控制絮凝剂的投放量，净化水资源的同时节约经济成本。目前广泛采用的测量废水中zeta电位的仪器属于离线测量，即人工取样，在实验室完成数据的测量和记录，进而根据测得的zeta电位人工调整废水絮凝工段中絮凝剂的投放量，这样就造成了时间上的延迟以致废水的絮凝剂投放量不准确。
发明内容
为了克服现有的zeta电位仪不能在线测量废水zeta电位的不足，本实用新型装置提供一种在线连续测量废水zeta电位的方法，该装置不仅能在线测量废水zeta电位的大小，而且能够通过PLC完成的数据采集，于WINCC界面中直观、方便地监测、管理数据，以及通过zeta电位的变化控制絮凝剂的投放量。
本废水zeta电位在线检测仪所采用的技术方案是：利用流动电位法来间接测量废水的zeta电位。首先由多孔陶瓷复合膜管构造出流动毛细管，陶瓷膜管套在聚四氟乙烯管的内部，在抽水泵的作用下废液可直接进入测量室，通过调节抽水泵的流速可以控制陶瓷膜管两端的废液压力差。由胶体表面的双电层结构原理可知：废液在一定压力的推动下流经管道时就有电荷的流动，进而堆积的电荷产生了流动电位。陶瓷膜管两端分别安装有雷磁213型铂电极和汞参比电极，产生的流动电位与电极相连的HG2840B台式四位半数字毫伏表测出，两端压差有1151DP7E型在线差压变送器测出。测量时，通过PLC现场采集数据并根据数学模型计算得出其zeta电位，进而与上位机WINCC通讯，实现zeta电位的实时监测、管理以及絮凝剂投放量的优化控制。
本zeta电位在线检测装置的有益效果是：装置结构简单，实现较为容易，可以从废水现场直接取样测量，能够通过WINCC界面实现zeta电位的实时监测、管理以及絮凝剂投放量的优化控制。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明专利进一步说明
图1是构造毛细管的陶瓷复合膜管剖面图。
图2是zeta电位实时在线检测装置结构框图。
图中1.多孔陶瓷复合膜管，2.聚四氟乙烯管，3.抽水泵，4.电极，5.差压变送器，6.数字毫伏表，7.西门子PLC，8.上位机WINCC
具体实施方式
在图1中，陶瓷复合膜管的直径是25mm，有19个孔，陶瓷膜体的孔径是50nm。
在图2所示的zeta电位在线检测装置中，陶瓷复合膜管套(1)在聚四氟乙烯管(2)内，其两端安装有电极(4)，与电极相连的是数字毫伏表(6)，差压变送器(5)的测量端分别安装在多孔陶瓷复合膜管(1)的两端，聚四氟乙烯管(2)的一端接有抽水泵(3)，另一端流出测量过的废液。测量时，有抽水泵(3)将废水样本抽进测量室，一定压力差的驱动下，废液胶体颗粒表面的电荷离子与流道表面发生分离，产生流动电位，这时西门子PLC(7)采集两端的流动电位和压力差，通过模型计算得到zeta电位，并传送到上位机WINCC(8)软件用于监测、控制和数据管理。
Claims (7)
1.一种悬浮胶体废水的zeta电位实时在线检测装置，主要有由陶瓷复合膜管，聚四氟乙烯管，抽水泵，雷磁213型铂电极和汞参比电极，HG2840B台式四位半数字毫伏表，1151DP7E型在线差压变送器构成；其特征在于可以实现悬浮胶体zeta电位的实时在线检测，并能集成到废水处理监控系统中实现絮凝剂的自动投放优化；废水样本在抽水泵的驱动下流经陶瓷复合膜管，产生的流动电位由陶瓷复合膜管两端电极相连的毫伏表测出，压力差由差压变送器测出；同时流动电位和压力差经过PLC实时采集、模型运算得到zeta电位值；该装置的特征还在于可以实现zeta电位的实时监测、管理以及絮凝剂的优化控制。
2.根据权利要求1所述的zeta电位在线检测装置，其特征在于该装置可以在废水处理现场直接将样本采集到测量室内，无需人工取样，可以实现废水处理絮凝工段的全自动控制。
3.根据权利要求1所述的zeta电位在线检测装置，其特征在于采用多孔的陶瓷复合膜管能够很好的构成毛细管流道，废液胶体颗粒流经该流道时，其表面的的复合膜也能很好分离胶体的双电层结构离子，进而较快的形成两端的流动电位。
4.根据权利要求1所述的zeta电位在线检测装置，毫伏表检测到的流动电位信号属于毫伏级信号，其装置的特征在于采用了隔离放大器进行先对信号的进行放大，然后才进入PLC的数据采集端子。
5.根据权利要求4所述的zeta电位在线检测装置，其特征在于PLC数据采集过程中进一步采用了滤波程序，使采集得到的信号更加准确。
6.根据权利要求5所述的zeta电位在线检测装置，其特征在于PLC数据采集的过程中，信号可以远距离的传输，即可以采用数据驱动电缆RS485，实现远距离的数据采集。
7.根据权利要求1所述的zeta电位在线检测装置，其特征还在于PLC实时采集运算得到的zeta电位通过与上位机WINCC通讯，实现zeta电位的实时监测、管理以及絮凝剂投放量的优化控制。
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