CN107036845B - 一种水质采样预处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水质采样预处理系统，包括一中央处理单元和预处理水路机构，其中预处理水路机构包括水质过滤组件、连续均匀采样组件、加密采样组件、实时混合留样组件、污水泵、电气控制组件，水质过滤组件分别与污水泵、连续均匀采样组件、加密采样组件和实时混合留样组件连接，电气控制组件与中央处理单元电连接。本发明可以在测量时间间隔内的均匀连续采集水样，确保测量数据的真实性。同时还可以对一些短时间内数据异常，但是不需要报警的情况，进行自动屏蔽。另外其在保证适度过滤的基础上可以实现采集某个时间点的实时水样和某个时间段的混合水样，满足企业和监管部门的采样分析要求。

Description

一种水质采样预处理系统

技术领域

本发明涉及污染物排放监控技术领域，具体地是涉及一种水质采样预处理系统。

背景技术

污染物排放总量监控仪是对污染物在某段时间内的排放总量进行计算。计算方式是通过污染物在某段时间内的浓度乘以在该段时间内的流量，得到在该段时间内的污染物排放量。传统的污染物排放总量监测，在分析污染物在某段时间内的浓度时，只在某个时间点进行采样，用这个时间点采集的样品代替整个时间段的样品，例如，每2小时分析一个污染物浓度，只采集5分钟的水样进行分析。这种方法的特点是简单易行，问题是分析的水样没有代表性，用5分钟的水样来代替2小时的水样时，误差太大，容易在企业和监管部门之间产生大的分歧，在精细化管控的今天，越来越无法满足要求。

传统的污染物排放总量监测，在发现污染物浓度超标的情况下，需要进行超标报警和超标留样，这种超标一般是指连续超标或者严重超标。在实际应用中，由于企业生产工艺波动或者其他偶发因素导致企业排放污水在很短时间内超标、或者处于临界状态超标，是有可能的，在这种情况下，如果企业能够在很短时间内恢复正常，这是不需要报警和采样的。如何来筛选和屏蔽这种突发性的干扰因素，也是一个期待解决的问题。

传统的水质采样过滤，可能存在两方面的问题，一方面，当过滤得太细时，容易导致在线测量结果和实验室分析结果相差过大；另一方面，当过滤得太轻时，容易导致在线分析仪的管路堵塞，给维护和保养造成极大的困难。

因此，本发明的发明人亟需构思一种新技术以改善其问题。

发明内容

本发明旨在提供一种水质采样预处理系统，使其可以满足企业和监管部门的采样分析要求。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种水质采样预处理系统，包括：一中央处理单元和预处理水路机构，其中所述预处理水路机构包括水质过滤组件、连续均匀采样组件、加密采样组件、实时混合留样组件、污水泵、电气控制组件，所述水质过滤组件分别与所述污水泵、所述连续均匀采样组件、所述加密采样组件和所述实时混合留样组件连接，所述电气控制组件与所述中央处理单元电连接。

优选地，所述水质过滤组件包括一过滤器和与之连接的手动调节阀，其中所述过滤器的下端通过管路与所述污水泵连接，其上端分别通过管路与所述连续均匀采样组件、所述加密采样组件和所述实时混合留样组件连接，所述过滤器内设置有滤膜。

优选地，所述电气控制组件包括第一电动球阀、第二电动球阀、蠕动泵和三通电磁阀，其中所述第一电动球阀设置在所述连续均匀采样组件和所述实时混合留样组件之间，所述第二电动球阀设置在所述水质过滤组件和所述加密采样组件之间，所述蠕动泵设置在所述水质过滤组件和所述连续均匀采样组件之间，所述三通电磁阀设置在所述实时混合留样组件内部。

优选地，所述连续均匀采样组件包括连续均匀水样管路和第一混合桶，其中所述连续均匀水样管路的一端与所述水质过滤组件连接，二者之间设置有所述蠕动泵；所述连续均匀水样管路的另一端与所述第一混合桶联通，所述第一混合桶内设有搅拌器。

优选地，所述实时混合留样组件包括实时水样管路、混合水样管路、第二混合桶，其中所述实时水样管路与所述过滤组件连接，所述混合水样管路与所述第二混合桶联通；所述实时水样管路和所述混合水样管路二者之间设置有所述三通电磁阀，所述三通电磁阀通过管路与一采样器连接。

优选地，所述加密采样组件包括一加密采样管路，其一端与所述第二电动球阀连接，另一端与所述第二混合桶联通。

优选地，还包括一用于显示和操作的组态显示组件，其与所述中央处理单元电连接。

优选地，还包括一远程控制接口和超标检测接口，二者均与所述中央处理单元连接。

优选地，所述预处理水路机构还包括一自动清洗单元，其通过清洗液管道与所述第一混合桶连接。

优选地，所述第二混合桶位于所述第一混合桶的下方，二者通过所述第一电动球阀控制通断。

采用上述技术方案，本发明至少包括如下有益效果：

1.本发明所述的水质采样预处理系统，通过连续均匀采样组件的设计，使得其在测量时间间隔内的均匀连续采集水样，确保采集的分析水样能够完全代表在该时间段内污水的真实浓度，从而保证测量数据的真实性。

2.本发明所述的水质采样预处理系统，通过加密采样组件的设计，可以实现对一些短时间内数据异常，但是不需要报警的情况，进行自动屏蔽，从而降低环保监管的强度。

3.本发明所述的水质采样预处理系统，通过水质采样预处理水路的设计，既能实现采集某个时间点的实时水样，又能满足采集某个时间段的混合水样，同时还可以满足环保主管部门对污水排放情况的实时监管和总量计算的双重监控。

4.本发明所述的水质采样预处理系统，实现对采集水样的适度过滤，使其既不会由于杂质造成水路的堵塞，也不至于由于过度过滤造成对测量结果的影响。

附图说明

图1为本发明所述的水质采样预处理系统的结构示意图；

图2为本发明所述的预处理水路机构的结构示意图。

其中：1.污水泵，2.过滤器，3.手动调节阀，4.蠕动泵，5.连续均匀水样管路，6.第一混合桶，7.搅拌器，8.实时水样管路，9.混合水样管路，10.第二混合桶，11.浮球开关，12.加密采样管路，13.第一电动球阀，14.第二电动球阀，15.第三电动球阀，16.第四电动球阀，17.三通电磁阀，18.自动清洗单元，19.回水管路，191第一回水管路。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图2所示，为符合本发明的一种水质采样预处理系统，包括：一中央处理单元和预处理水路机构，其中所述预处理水路机构包括水质过滤组件、连续均匀采样组件、加密采样组件、实时混合留样组件、污水泵1、电气控制组件，所述水质过滤组件分别与所述污水泵1、所述连续均匀采样组件、所述加密采样组件和所述实时混合留样组件连接，所述电气控制组件与所述中央处理单元电连接。

优选地，所述水质过滤组件包括一过滤器2和与之连接的手动调节阀3，其中所述过滤器2的下端通过管路与所述污水泵1连接，其上端分别通过管路与所述连续均匀采样组件、所述加密采样组件和所述实时混合留样组件连接，所述过滤器2内设置有滤膜。

优选地，所述电气控制组件包括第一电动球阀13、第二电动球阀14、蠕动泵4和三通电磁阀17，其中所述第一电动球阀13设置在所述连续均匀采样组件和所述实时混合留样组件之间，所述第二电动球阀14设置在所述水质过滤组件和所述加密采样组件之间，所述蠕动泵4设置在所述水质过滤组件和所述连续均匀采样组件之间，所述三通电磁阀17设置在所述实时混合留样组件内部。

优选地，所述连续均匀采样组件包括连续均匀水样管路5和第一混合桶6，其中所述连续均匀水样管路5的一端与所述水质过滤组件连接，二者之间设置有所述蠕动泵4；所述连续均匀水样管路5的另一端与所述第一混合桶6联通，所述第一混合桶6内设有搅拌器7。

优选地，所述实时混合留样组件包括实时水样管路8、混合水样管路9、第二混合桶10，其中所述实时水样管路8与所述过滤组件连接，所述混合水样管路9与所述第二混合桶10联通；所述实时水样管路8和所述混合水样管路9二者之间设置有所述三通电磁阀17，所述三通电磁阀17通过管路与一采样器连接。

优选地，所述加密采样组件包括一加密采样管路12，其一端与所述第二电动球阀14连接，另一端与所述第二混合桶10联通。

优选地，还包括一用于显示和操作的组态显示组件，其与所述中央处理单元电连接。

优选地，还包括一远程控制接口和超标检测接口，二者均与所述中央处理单元连接。

优选地，所述预处理水路机构还包括一自动清洗单元18，其通过清洗液管道与所述第一混合桶6连接。其中清洗液可以为清水，也可以为带有清洁剂的溶液，本领域技术人员应当知晓，本实施例对此不做限定和赘述。

优选地，所述第二混合桶10位于所述第一混合桶6的下方，二者通过所述第一电动球阀13控制通断。

优选地，所述中央处理单元为一微控制器。

优选地，如图2所示，所述预处理水路机构还包括多个回水管路19，并且在所述过滤器2上端的管路处设置有第一回水管路191。所述电气控制组件还包括第三电动球阀15和第四电动球阀16，其中所述第三电动球阀15设置在一回水管路19和所述第一混合桶6之间，所述第四电动球阀16设置在一回水管路19和所述第二混合桶10之间。

本实施例的工作原理在于：所述中央处理单元是水质采样预处理系统的核心单元，实现水质采样预处理系统的整体控制。所述水质过滤组件，实现水样在进入水质采样预处理时的适度过滤。所述连续均匀采样组件实现在某段设置的时间内连续均匀的采集水样。所述加密采样组件实现加密采样时，保证能够独立采集水样，而不影响连续均匀采样。所述实时及混合留样组件既能实现采集保留实时水样，又能实现采集保留混合水样。所述自动清洗单元18实现第一混合桶6、第二混合桶10的自动清洗。所述污水泵1实现把污水抽取到过滤器2和采样管路内。所述电气控制组件实现各个单元组件的电气控制。所述远程控制接口是采样预处理系统接收远程控制指令的预留接口。所述组态显示组件实现整个采样预处理运行过程中的水路动态地显示和触摸操作。

在中央处理单元的控制下，可以实现对连续均匀采样组件的控制、可以实现对加密采样组件的控制、可以实现对实时及混合留样组件的控制、可以实现自动清洗功能。

具体地，如附图2所示，连续均匀采样组件由独立的蠕动泵4控制、加密采样组件由独立的第二电动球阀14控制、实时混合留样组件由独立的三通电磁阀17控制，因此这三部分能够独立执行，互不影响。当污水泵1开启时，污水被抽取到适度过滤器2内，通过手动调节阀3，可以控制污水流经回水管路191的水量和压力，满足各种取样和留样的要求。

其中，连续均匀采集水样的具体实施方式如下：

如图2所示，蠕动泵4按照中央处理单元设置的工作模式，可以进行连续均匀采样，当采集的混合水样量达到时间要求时，启动第一混合桶6内的搅拌器7对水样进行搅拌，以防止第一混合桶6内形成沉淀。搅拌结束后，中央处理单元控制第一电动球阀13打开，将暂时存储在第一混合桶6内的污水排放到第二混合桶10内，当排放结束时，关闭第一电动球阀13。在第二混合桶10内的水样可以为在线分析仪提供水样进行分析。

第一混合桶6上的自动清洗，可以将清水引入第一混合桶6，对混合桶以下的管路进行清洗。

加密采样水路的具体实施方式如下：

当中央处理单元通过超标检测接口检测到有超标信号时，会启动加密采样分析功能。中央处理单元通过控制第二电动球阀14打开，使水样流向第二混合桶10，当第二混合桶10内的浮球开关11检测到水位达到测量要求时，中央处理单元控制第二电动球阀14关闭。这时，存储在第二混合桶10内的水样可以为在线分析仪提供水样进行分析。当在线分析仪分析结束时，会根据测量结果再次输出超标信号，中央处理单元根据采集的信号确定是否进入下一次加密采样。当连续三次(可以设置)超标时，则判定本次水样为超标。

实时及混合采集水样的具体实施方案如下：

当需要采集实时水样时，中央处理器通过控制三通电磁阀17，使水路切换到实时水样侧，则可以采集实时水样。当需要采集混合水样时，中央处理器通过控制三通电磁阀17，使水路切换到混合水样侧，则可以采集混合水样。

过滤器2的具体实施方案如下：

污水在污水泵1的作用下从适度过滤器2的下方进入适度过滤器2，通过调节手动调节阀3，使具有一定压力的污水通过适度过滤器2的滤膜进入回水管路191，由于湿度过滤器2内有一定孔径的滤膜，因此可以对不同的水质形成过滤。由于过滤的杂质在滤膜的下方，当污水泵1停止工作时，污水在重力作用下从适度过滤器2向下流动，从而带走附着在滤膜上的杂质，达到了自动清洗适度过滤器2的作用。

适度过滤器2针对不同的水质，选择不同孔径的滤膜，既满足适度过滤，不影响测量结果的要求；又满足适度过滤，不对分析仪器的管路形成堵塞的要求。

本发明可以在测量时间间隔内的均匀连续采集水样，确保采集的分析水样能够完全代表在该时间段内污水的真实浓度，从而保证测量数据的真实性。并且通过水质采样预处理的加密分析功能，实现对一些短时间内数据异常，但是不需要报警的情况，进行自动屏蔽，从而降低环保监管的强度。即通过水质采样预处理水路设计，既能实现采集某个时间点的实时水样，又能满足采集某个时间段的混合水样，同时还可以满足环保主管部门对污水排放情况的实时监管和总量计算的双重监控。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种水质采样预处理系统，其特征在于，包括：一中央处理单元和预处理水路机构，其中所述预处理水路机构包括水质过滤组件、连续均匀采样组件、加密采样组件、实时混合留样组件、污水泵、电气控制组件，所述水质过滤组件分别与所述污水泵、所述连续均匀采样组件、所述加密采样组件和所述实时混合留样组件连接，所述电气控制组件与所述中央处理单元电连接，

所述电气控制组件包括第一电动球阀、第二电动球阀和蠕动泵，其中所述第一电动球阀设置在所述连续均匀采样组件和所述实时混合留样组件之间，所述第二电动球阀设置在所述水质过滤组件和所述加密采样组件之间，所述蠕动泵设置在所述水质过滤组件和所述连续均匀采样组件之间；

所述连续均匀采样组件包括连续均匀水样管路和第一混合桶，其中所述连续均匀水样管路的一端与所述水质过滤组件连接，二者之间设置有所述蠕动泵；所述连续均匀水样管路的另一端与所述第一混合桶联通；

所述实时混合留样组件包括第二混合桶，所述加密采样组件包括一加密采样管路，其一端与所述第二电动球阀连接，另一端与所述第二混合桶联通；

当所述中央处理单元通过其超标检测接口检测到超标信号时，所述第二电动球阀打开，使水样流入第二混合桶内，在线分析仪检测第二混合桶内的水质，当连续多次检测到超标时，判定本次水样为超标。

2.如权利要求1所述的水质采样预处理系统，其特征在于：所述水质过滤组件包括一过滤器和与之连接的手动调节阀，其中所述过滤器的下端通过管路与所述污水泵连接，其上端分别通过管路与所述连续均匀采样组件、所述加密采样组件和所述实时混合留样组件连接，所述过滤器内设置有滤膜。

3.如权利要求1或2所述的水质采样预处理系统，其特征在于：所述电气控制组件包括三通电磁阀，所述三通电磁阀设置在所述实时混合留样组件内部。

4.如权利要求3所述的水质采样预处理系统，其特征在于：所述第一混合桶内设有搅拌器。

5.如权利要求4所述的水质采样预处理系统，其特征在于：所述实时混合留样组件包括实时水样管路、混合水样管路，其中所述实时水样管路与所述过滤组件连接，所述混合水样管路与所述第二混合桶联通；所述实时水样管路和所述混合水样管路二者之间设置有所述三通电磁阀，所述三通电磁阀通过管路与一采样器连接。

6.如权利要求1、2、4、5任一所述的水质采样预处理系统，其特征在于：还包括一用于显示和操作的组态显示组件，其与所述中央处理单元电连接。

7.如权利要求1、2、4、5任一所述的水质采样预处理系统，其特征在于：还包括一远程控制接口和超标检测接口，二者均与所述中央处理单元连接。

8.如权利要求4所述的水质采样预处理系统，其特征在于：所述预处理水路机构还包括一自动清洗单元，其通过清洗液管道与所述第一混合桶连接。

9.如权利要求5所述的水质采样预处理系统，其特征在于：所述第二混合桶位于所述第一混合桶的下方，二者通过所述第一电动球阀控制通断。

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