CN105446207A - 一种电镀废水处理中絮凝剂自动投放的控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电镀废水处理中絮凝剂自动投放的控制系统，在该系统中，控制器可根据加药后的沉降效果选择不同的目标值，控制执行元件动作，使受控对象按要求输出。执行元件为电机和加药泵，受控对象为混合池中的废水，沉降效果通过加药后絮凝废水的浊度反映出来，系统对加药后的絮凝废水浊度进行检测，通过光敏传感器将检测值送入控制器，控制器根据反馈的信号自动调节药剂的添加量，使沉降效果达到最佳。当检测的浊度与系统给定的标准值无偏差时，加药量不变；检测值小于标准值时，控制加药泵转速，增加药剂投放量；反之，当检测值大于标准值时，减少药剂的投放量。本发明保证了加药量的准确性，高效节能，循环水得到了充分利用而不浪费。

Description

一种电镀废水处理中絮凝剂自动投放的控制系统

技术领域

本发明涉及电镀废水处理技术领域，具体涉及一种可实现电镀废水处理中高效节能节水，投药量准确可控的絮凝剂自动投放控制系统。

背景技术

电镀废水的化学处理法是添加化学试剂后，通过化学反应改变废水中污染物的物理和化学性质，使其从废水中去除并达到国家排放标准的处理方法。在电镀废水处理中常用的化学处理法有氧化处理法、中和处理法、凝聚沉淀法等。凝聚沉淀处理法处理电镀废水的实质上是调整废水的PH值，使废水中的重金属离子形成氢氧化物，并投加一定量的絮凝剂，絮凝剂主要是带有正(负)电性的基团中和一些水中带有负(正)电性难于分离的一些粒子反应，产生压缩双电层，降低其电势，便会使废水中的悬浮微粒失去稳定性，使其处于不稳定状态，并利用其聚合性质使得这些颗粒集中，胶粒物相互凝聚使微粒增大，形成絮凝体、矾花。絮凝体长大到一定体积后即在重力作用下脱离水相沉淀，从而去除废水中的大量悬浮物，从而达到水处理的效果。

目前，我国的循环水处理技术还比较落后,尤其是将成熟、优良的药剂配方方案与自动控制技术相结合的研究与应用还处于起步阶段。基于单片机、PLC、微机的自动加药监控系统在国内已开始有应用,但它们都是属于间接控制方式，以一定的算法推导出添加各种药剂的量，无法真正、在线地知道循环水中的药剂含量，加药的准确性与均匀性无法保证，过量或欠量加药现象难以避免，同时造成了大量的无用能耗和循环水浪费。

发明内容

为了解决上述技术存在的缺陷，本发明提供一种可实现电镀废水处理中高效节能节水，投药量准确可控的絮凝剂自动投放控制系统。

本发明实现上述技术效果所采用的技术方案是：

一种电镀废水处理中絮凝剂自动投放的控制系统，其特征在于，由控制器、受控对象和反馈通路组成，受控对象为混合池中的絮凝废水，执行元件为电机和加药泵，反馈通路包括与控制器连接的数据采集电路、投药自控电路和浊度传感器构成，浊度传感器对加药后的絮凝废水的浊度进行检测，并将检测值送入控制器，控制器根据反馈的浊度信号来控制执行元件自动调节药剂的添加量，当检测值与系统给定的标准值无偏差时，加药量不变；检测值小于标准值时，控制加药泵转速，增加药剂投放量；反之，当检测值大于标准值时，减少药剂的投放量。

上述的一种电镀废水处理中絮凝剂自动投放的控制系统，所述控制器还连接有液晶显示电路、按键输入电路、报警电路和故障保护电路。

上述的一种电镀废水处理中絮凝剂自动投放的控制系统，所述数据采集电路包括对混合池中絮凝废水的浊度进行检测的浊度传感器、与浊度传感器连接的电流电压转换电路以及与该电流电压转换电路连接的模数转换电路，模数转换电路与控制器连接，将对应于絮凝废水浊度的模拟信号转换为数字信号的检测值。

上述的一种电镀废水处理中絮凝剂自动投放的控制系统，所述控制器为AT89C52型号的单片机，该单片机连接有用于扩展I/O口的可编程8位并行I/O接口控制芯片。

上述的一种电镀废水处理中絮凝剂自动投放的控制系统，加入絮凝废水中的药剂为PAM絮凝剂。

本发明的有益效果为：本发明实现了水处理过程中絮凝剂PAM投放的自动控制，可根据用户设定的上下限值、流量值和输出反馈值，通过对加药泵的控制来实现自动可控的絮凝剂PAM加药投放，药量投放准确，不会产生药剂过量或欠量的现象，一方面确保了电镀废水处理工艺环节的正常可靠运转，另一方面，自然闭路循环的实现，使得电镀废水处理工艺环节做到了高效节能与水资源节约，可为企业节省大量成本。

附图说明

图1为本发明在应用于电镀废水处理时的工作原理图；

图2为本发明的系统硬件结构框图；

图3为本发明所述数据采集电路的原理框图；

图4为本发明系统主程序的流程图；

图5为本发明数据采集程序的流程图；

图6为本发明输出控制程序的流程图。

具体实施方式

为使对本发明作进一步的了解，下面参照说明书附图和具体实施例对本发明作进一步说明：

如图1至图6所示，为本发明揭示的一种电镀废水处理中絮凝剂自动投放的控制系统，该控制系统由控制器、受控对象和反馈通路组成闭环控制系统。该闭环控制系统由控制器、受控对象和反馈通路组成，受控对象为混合池中的絮凝废水，执行元件为电机和加药泵，反馈通路包括与控制器连接的数据采集电路、投药自控电路和浊度传感器构成。浊度传感器对加药后的絮凝废水的浊度进行检测，并将检测值送入控制器，控制器根据反馈的浊度信号来控制执行元件自动调节药剂的添加量，使沉降效果达到最佳。当检测值与系统给定的标准值无偏差时，加药量不变；检测值小于标准值时，控制加药泵转速，增加药剂投放量；反之，当检测值大于标准值时，减少药剂的投放量。在本发明中，加入絮凝废水中的药剂为PAM絮凝剂，根据需要，还可加酸到絮凝废水中进行中和。

具体的，实施时，控制器还连接有液晶显示电路、按键输入电路、报警电路和故障保护电路。数据采集电路包括对混合池中絮凝废水的浊度进行检测的浊度传感器、与浊度传感器连接的电流电压转换电路以及与该电流电压转换电路连接的模数转换电路，模数转换电路与控制器连接，将对应于絮凝废水浊度的模拟信号转换为数字信号的检测值，电流电压转换电路用来将浊度传感器输出的4～20mA电流信号转换成单片机中的模数转换芯片可以处理的0～5V电压信号，然后将0～5V电压信号经过模/数转换电路来进行处理，转换为单片机可以处理的数字信号。浊度传感器中的浊度计发出光束，光束在水中遇到悬浮颗粒发生散射，散射强度与水的浊度成比例。在与光束成90度的地方，浊度计安置了光电探测器用于记录光束强度，为了减小检测误差，浊度计还发出一束参考光，用于校正光强、颜色变化和镜头污垢的影响。

本系统由以AT89C52型号的单片机为核心CPU，组成一个可以实现废水浊度检测信号的输入及控制器部分，其中控制器部分主要包括：(1)中心控制模块：主要以51系列单片机为核心，包括晶振，复位电路，I/O口扩展电路等。该模块的主要功能是将数据采集电路和按键输入电路送来的数字信号进行运算处理，从而发出各种控制信号；(2)人机交互模块：实现系统各项功能的按键设置以及设置过程中相应液晶LCD的显示控制，以达到良好的人机交互功能；(3)信号检测的输入模块：实现对处理水中浊度检测传感器的信号输入，该模块完成数据采集功能，主要由传感器，放大器，A/D转换器等组成。单片机连接有用于扩展I/O口的可编程8位并行I/O接口控制芯片。通过对8255A的控制寄存器编程可改变其接口功能，允许采用同步、异步和中断方式实现单片机与外部设备之间的数据交换。电流电压转换电路用来将传感器输出的4～20mA电流信号转换成模/数转换芯片可以处理的0～5V电压信号。

如图4所示，为本发明系统主程序的流程图，该主程序主要完成以下几个方面的工作：

1、通过浊度传感器获得混合电镀废水的浊度值。

2、通过对按键标志位的判断跳入对应按键程序，在该按键程序内运行对应的液晶显示程序。

3、对系统设定值和浊度传感器获得值与上次循环的数值进行比较。当数值发生改变时，将改变值传给从MCU；当数值没有发生改变时，跳过远程通讯子程序，继续运行。

4、通过对启动标志位的判断，了解系统是否出于启动状态。当该按键的键值为1时，系统进入主程序的输出控制部分；当该按键的键值为0时，系统返回初始化程序之后，继续运行。

5、通过按键设定值和传感器反馈值等输入控制参数的PD处理，获得系统对电磁泵的输出控制参数。

6、当按键的键值显示当前系统处于运行状态时，打开定时器中断，以定时器中断的方式完成系统的输出控制功能。

如图5所示，为本发明数据采集程序的流程图，首先，将浊度传感器对应通道的控制字写入A/D芯片。然后判断A/D转换是否结束。若转换未完成，则继续等待。若转换完成，则分别取出数据的低8位和高4位数据合并。接着将16进制的A/D转换结束数据转换成BCD码，便于液晶显示模块的显示。最后返回程序调用处。

如图6所示，为本发明输出控制程序的流程图，主要通过对计量泵的控制来完成对混合电镀废水浊度值的控制。由于本发明中加药泵以PWM方式进行控制，因此需要一个定时过程。为了不干扰系统其它部分的正常运行，所以本系统中采用定时器中断计时方式控制，进入定时器中断后，系统的首先关闭中断。然后给定时计数值加1。接着将定时计数值与当前加药泵投加冲程的设定值相比较。由于51定时器的计时范围有限，所以本系统以定时器定时时间的整数倍为计量泵控制的本个周期。这个整数就是定时计数值。通过改变它，还可以改变输出控制波形的周期，从而减轻的控制的难度。当定时计数值小于设定值时，即还没有达到设定的半个周期时，系统自动重装计数初值，开中断。开始一个新的定时。当定时计数值等于设定值时，说明半个周期的反复定时已经完成。将定时计数值清零并对对应计量泵的控制引脚取反。最后系统自动重装计数初值，开中断，输出控制程序结束。

综上所述，本发明实现了水处理过程中絮凝剂PAM投放的自动控制，可根据用户设定的上下限值、流量值和输出反馈值，通过对加药泵的控制来实现自动可控的絮凝剂PAM加药投放，药量投放准确，不会产生药剂过量或欠量的现象，一方面确保了电镀废水处理工艺环节的正常可靠运转，另一方面，自然闭路循环的实现，使得电镀废水处理工艺环节做到了高效节能与水资源节约，可为企业节省大量成本。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内，本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (5)

1.一种电镀废水处理中絮凝剂自动投放的控制系统，其特征在于，由控制器、受控对象和反馈通路组成，受控对象为混合池中的絮凝废水，执行元件为电机和加药泵，反馈通路包括与控制器连接的数据采集电路、投药自控电路和浊度传感器构成，浊度传感器对加药后的絮凝废水的浊度进行检测，并将检测值送入控制器，控制器根据反馈的浊度信号来控制执行元件自动调节药剂的添加量，当检测值与系统给定的标准值无偏差时，加药量不变；检测值小于标准值时，控制加药泵转速，增加药剂投放量；反之，当检测值大于标准值时，减少药剂的投放量。

2.根据权利要求1所述的一种电镀废水处理中絮凝剂自动投放的控制系统，其特征在于，所述控制器还连接有液晶显示电路、按键输入电路、报警电路和故障保护电路。

3.根据权利要求1所述的一种电镀废水处理中絮凝剂自动投放的控制系统，其特征在于，所述数据采集电路包括对混合池中絮凝废水的浊度进行检测的浊度传感器、与浊度传感器连接的电流电压转换电路以及与该电流电压转换电路连接的模数转换电路，模数转换电路与控制器连接，将对应于絮凝废水浊度的模拟信号转换为数字信号的检测值。

4.根据权利要求1所述的一种电镀废水处理中絮凝剂自动投放的控制系统，其特征在于，所述控制器为AT89C52型号的单片机，该单片机连接有用于扩展I/O口的可编程8位并行I/O接口控制芯片。

5.根据权利要求1所述的一种电镀废水处理中絮凝剂自动投放的控制系统，其特征在于，加入絮凝废水中的药剂为PAM絮凝剂。