CN109443972A - 一种带有电子天平的废水监测方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带有电子天平的废水监测方法及其装置，通过按照废水排放标准来逐一检测分析所排放的废水中具有的各类污染物；并按废水排放标准中的最高允许排放浓度投加至纯水中以形成人造废水，使得该人造废水所含有的污染物含量均为最高允许排放浓度；接着对人造废水检测透光率、电导率以及密度，并将所检测出的阈值输入废水监测装置中，最后交由废水监测装置对所排放的废水进行监测，所监测的数据实时与阈值进行闭环对比，若有一项或多项数值均超过阈值，则废水监测装置发出声响，以提醒技术人员指标异常，并进行排查。本发明具有以下有益效果：通过监测废水物理特性来判断废水是否达到排放标准，适用于废水排放中的过程控制领域。

Description

一种带有电子天平的废水监测方法及其装置
技术领域
本发明涉及废水监测领域，特别涉及一种带有电子天平的废水监测方法及其装置。
背景技术
化工废水在排放时，需要对废水进行实时监测。目前经常采用的方法是：在现场安装废水自动采集装置，一般有24个留样瓶，此种装置只能够隔一段时间对废水进行采集储存，待到留样瓶都采集有废水后环保监管人员到现场将24个留样瓶都取走并对水样进行分析；但是，根据现行的国家污水综合排放标准GB8978-1996中规定了69种水污染物最高允许排放浓度。若对每个留样瓶中每一种水污染物进行检测，费事费力、检测过程漫长，进而使得环保监管人员的工作量非常巨大。
但是，这69种水污染物溶于水中形成废水并使得该废水具备相应的物理性质，其主要物理性质有温度、颜色、气味、浊度、电导率、固体物质以及可沉淀性。由于上述若干物理性质之间存在关联，例如浊度是表现水中悬浮物对光线透过是所发生的阻碍程度，其与废水的颜色、固体物质以及可沉淀性有关；废水的温度又对电导率的检测有关。任一物理性质的变化，都可改变相关联的物理特性，因此在根据废水物理特性来判断废水是否达到排放标准这一操作，存在难度，并不通行。
因而，现有对废水检测主要是根据废水的化学特性来分析判断。其化学特性可分为四类：1.一般性水质指标，如PH值、硬度、各种阴离子以及阳离子等；2.有机物含量指标，如生物化学需氧量、化学需氧量以及总有机碳等；3.植物性营养物质含量指标，如氨氮、硝酸盐氮以及磷酸盐等；4.有毒物质指标，如石油类、重金属、氰化物、硫化物以及各种氯代有机物和各种农药等。在对废水化学特性进行分析检测，其检测单项较多、检测过程漫长、使得工作人员的工作量较大。
基于上述问题，本申请人提供了一种可通过监测废水物理特性来判断废水是否达到排放标准的废水监测方法及其装置，该装置和方法适用于废水排放中的过程控制领域。
发明内容
本发明的目的是提供一种带有电子天平的废水监测方法及其装置，以解决背景技术中所提出的问题。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种带有电子天平的废水监测装置，包括箱体，所述箱体内设置有透光度测量架、废水箱以及电子天平，所述透光度测量架的顶部设置有用以装载废水箱的置物槽，所述废水箱为石英玻璃制成，所述透光度测量架的侧面开设有通孔，所述通孔与置物槽相连通，所述透光度测量架的两端分别开设有可与通孔相连通的左凹槽、右凹槽，所述左凹槽内置有光源，所述光源为单色发光二极管或激光管，所述右凹槽内置有光传感器，所述光源发射的光穿过通孔射向光传感器；所述透光度测量架的一侧设置有用以放置电子天平的让位槽，所述让位槽与置物槽相连通，所述废水箱放置于电子天平的称量区域上，所述废水箱的两侧分别连通设置有进水管和出水管，所述进水管分别穿过透光度测量架以及箱体外与废水排放上游管路相连通，所述出水管分别穿过透光度测量架以及箱体外与废水排放下游管路相连通，所述废水箱的一侧设置有电导率传感器，所述电导率传感器以及电子天平均数据连接有PLC控制组件，所述PLC控制组件的一侧电连接有控制面板。
本发明进一步设置为：位于所述箱体内的进水管上设置有带有流量表的流量控制阀。
本发明进一步设置为：所述废水箱的一侧还设置有用于检测废水水质的浊度传感器以及温度传感器，所述浊度传感器、温度传感器以及流量控制阀与PLC控制组件电连接，所述控制面板的一侧设置有显示器、指示灯以及蜂鸣器。
本发明进一步设置为：所述左凹槽内螺纹连接有左柱塞，所述光源设置于左柱塞的右端，所述右凹槽内螺纹连接有右柱塞，所述光传感器嵌于右柱塞的左端，所述光源、光传感器分别相对设置于通孔的两端。
本发明进一步设置为：所述光源以及光传感器均分别位于左柱塞以及右柱塞的轴心处。
本发明进一步设置为：所述废水箱的内部容腔尺寸为5cm×5cm×5cm。
本发明进一步设置为：所述进水管的位置高度低于出水管的位置高度。
本发明所述带有电子天平的废水监测装置的方法，包括下列步骤：
步骤1、按照废水排放标准来逐一检测分析所排放的废水中具有的各类污染物；
步骤2、根据步骤1所分析检测出的各类污染物，按废水排放标准中的最高允许排放浓度投加至纯水中以形成人造废水，使得该人造废水所含有的污染物种类与步骤1中所排放的废水一致，且各类污染物的含量均为最高允许排放浓度；
步骤3、对步骤2中的所投加各类污染物至最高允许排放浓度的人造废水进行检测分析透光率、电导率以及密度，并将所检测出的阈值输入废水监测装置中；
步骤4、通过所述的废水监测装置对所排放的废水进行实时监测透光率、电导率以及密度，并将所监测的数据实时与阈值进行闭环对比，若有一项或多项数值均超过阈值，则废水监测装置发出警报，以提醒技术人员指标异常，并进行排查。
综上所述，本发明具有以下有益效果：通过监测废水物理特性来判断废水是否达到排放标准，提出了一种适用于废水排放过程控制领域的方法和装置。通过预先检测所排放废水所含有的污染物在最高允许排放浓度下的透光率、电导率以及密度，并将所检测出的阈值通过控制面板输入PLC控制组件内；通过监测排放过程中的废水透光率、电导率以及密度的指标，尽可能涵盖69种水污染物，把多种水污染物的指标总和成一个物理指标进行分析监测，以便于识别废水是否可进行排放，以减少人力逐一检查废水单项指标的所耗费的人力以及物力。
附图说明
图1为实施例的结构示意图；
图2为图1中箱体打开状态下的结构示意图；
图3为图1去除箱体后的结构示意图；
图4为图3的结构爆炸示意图；
图5为透光度测量架、左柱塞以及右柱塞的结构剖视图。
附图标记：1、箱体；2、透光度测量架；3、废水箱；4、电子天平；5、置物槽；6、通孔；7、左凹槽；8、右凹槽；9、光源；10、光传感器；11、左柱塞；12、右柱塞；13、让位槽；14、进水管；15、出水管；16、流量控制阀；17、电导率传感器；18、浊度传感器；19、温度传感器；20、PLC控制组件；21、控制面板；22、显示器；23、指示灯；24、蜂鸣器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
如图1至图5所示，一种带有电子天平的废水监测装置，包括箱体1，箱体1内设置有透光度测量架2、废水箱3以及电子天平4。透光度测量架2的顶部设置有用以装载废水箱3的置物槽5，该废水箱3为石英玻璃制成。该废水箱3的内部容腔尺寸优选为5cm×5cm×5cm，使得废水箱3可容纳125ml废水。透光度测量架2的侧面开设有通孔6，且该通孔6与置物槽5相连通。透光度测量架2的两端分别开设有可与通孔6相连通的左凹槽7、右凹槽8；其中左凹槽7内置有光源9，该光源9为单色发光二极管或激光管，右凹槽8内置有光传感器10，光源9发射的光穿过通孔6射向光传感器10。
如图5所示，左凹槽7内螺纹连接有左柱塞11，光源9设置于左柱塞11的右端；右凹槽8内螺纹连接有右柱塞12，光传感器10嵌于右柱塞12的左端。此时光源9、光传感器10分别相对设置于通孔6的两端，光源9所发射的光穿过通孔6射向光传感器10，减少光损，提高了测量精度。需特别说明的是，光源9以及光传感器10均分别位于左柱塞11以及右柱塞12的轴心处，技术人员通过将左柱塞11、右柱塞12分别通过螺纹旋进左凹槽7、右凹槽8内，使得光源9、光传感器10分别相对位于通孔6的两端。
如图4和图5所示，透光度测量架2的一侧设置有用以放置电子天平4的让位槽13，该让位槽13与置物槽5相连通。废水箱3放置于电子天平4的称量区域上。废水箱3的两侧分别连通设置有进水管14和出水管15，进水管14分别穿过透光度测量架2以及箱体1外与废水排放上游管路相连通，出水管15分别穿过透光度测量架2以及箱体1外与废水排放下游管路相连通。位于箱体1内的进水管14上设置有带有流量表的流量控制阀16，通过流量控制阀16的作用可调节废水排放上游管路所流向废水箱3的流量以及流速，以保证废水能充斥废水箱3内。特别的，进水管14的位置高度低于出水管15的位置高度，以达到下进上出的使用效果。
如图3和图4所示，废水箱3的一侧设置有用于检测废水物理特性的电导率传感器17、浊度传感器18以及温度传感器19，电导率传感器17、浊度传感器18以及温度传感器19均数据连接有PLC控制组件20，PLC控制组件20的一侧电连接有控制面板21，PLC控制组件20还与流量控制阀16以及电子天平4电连接；控制面板21的一侧设置有显示器22以供技术人员观察和使用，控制面板21上还设置有指示灯23以及蜂鸣器24。
本发明通过监测废水的物理特性，来快速判断出废水是否达到排放标准，以便捷实现废水的过程控制。由于废水中的杂质可分为溶解态、胶体态、游离态以及沉淀态，在本发明中溶解态主要由检测废水水体的颜色以及密度来实现，胶体态主要由检测废水水体的颜色、电导率以及密度来实现，游离态主要由检测废水水体的电导率以及颜色来实现，沉淀态主要由检测废水水体的密度来实现。
一种带有电子天平的废水监测方法，其步骤为：
步骤1、按照废水排放标准来逐一检测分析所排放的废水中具有的各类污染物；
步骤2、根据步骤1所分析检测出的各类污染物，按废水排放标准中的最高允许排放浓度投加至纯水中以形成人造废水，使得该人造废水所含有的污染物种类与步骤1中所排放的废水一致，且各类污染物的含量均为最高允许排放浓度；
步骤3、对步骤2中的所投加各类污染物至最高允许排放浓度的人造废水进行检测分析透光率、电导率以及密度，并将所检测出的阈值输入废水监测装置中；
步骤4、废水监测装置对所排放的废水进行实时监测透光率、电导率以及密度，并将所监测的数据实时与阈值进行闭环对比，若有一项或多项数值均超过阈值，则废水监测装置发出警报，以提醒技术人员指标异常，并进行排查。
表1为步骤3中所测得的各项指标阈值
需特别说明的是，若指标超过阈值的项数越多，则废水中所含有污染物超标的概率就越大。在实际操作中，造成废水单一指标超标的原因较多，无法直接判断废水中污染物超标，需要技术人员进一步排查。但是，如果其中两项指标均超标，则废水中污染物超标的概率增加。若透光率、电导率以及密度三项指标均超过阈值，则可直接判断废水中的污染物超标，不具备排放标准。
进一步的，废水排放标准为国家污水综合排放标准GB8978-1996或者各行业污水排放标准。
进一步的，上述步骤3中更为具体的是：步骤3中所检测出的透光率、电导率以及密度作为临界值通过控制面板21输入PLC控制组件20内。
进一步的，上述步骤4更为具体的是：
步骤4-1、关闭流量控制阀16，将进水管14和出水管15分别与废水排放管路的上下游相连接，此时打开电子天平4，执行“去皮”操作；
步骤4-2、打开流量控制阀16，使得废水通过进水管14进入并充斥废水箱3的容器内，由于废水箱3所盛放的废水容积是固定的且为125立方厘米，而125立方厘米的纯水质量为125g；若电子天平4所显示的数值为A且大于125g，则可直观判断出125立方厘米的废水内所含杂质量为(A-125g)，该杂质量可代表69种水污染物中所不溶于水的污染物的总和；
步骤4-3、通过开启光源9，光源9发生的光通过通孔6、废水箱3并最终打在光传感器10上，光源9发射的光通过装有纯水或空白试剂的石英玻璃废水箱3后的强度是标定的，记为I a；光源9发射的光通过装有废水的石英玻璃废水箱3后，光传感器10感应接收到的光，并记载接收光的强度为Ib；通过将光传感器10的信号传输给PLC控制组件20，并由PLC控制组件20进行计算，其Abs为-log(Ib/Ia)。
步骤4-4、电子天平4可将所测量的数据传输给PLC控制组件20，并由PLC控制组件20计算出废水的密度，同时位于废水箱3上的电导率传感器17、温度传感器19以及浊度传感器18将所检测出的结果传送至PLC控制组件20。
步骤4-5、将步骤4-3以及步骤4-4中所计算出的透光率、密度以及电导率均通过控制面板21的显示屏上显示，同时经由PLC控制组件20与预先设定的阈值做闭环对比，若其中一项或多项超过阈值，则PLC控制组件20控制指示灯23发亮且蜂鸣器24发出声响，以提醒技术人员其废水指标发生异常，并进行详细排查。
通过上述步骤，使得废水在过程控制进行精简，通过控制废水的物理核心指标以便于识别废水是否可进行排放，以减少人力逐一检查废水单项指标的所耗费的人力以及物力，以达到废水排放的过程控制目的。

Claims (8)

1.一种带有电子天平的废水监测装置，其特征是：包括箱体(1)，所述箱体(1)内设置有透光度测量架(2)、废水箱(3)以及电子天平(4)，所述透光度测量架(2)的顶部设置有用以装载废水箱(3)的置物槽(5)，所述废水箱(3)为石英玻璃制成，所述透光度测量架(2)的侧面开设有通孔(6)，所述通孔(6)与置物槽(5)相连通，所述透光度测量架(2)的两端分别开设有可与通孔(6)相连通的左凹槽(7)、右凹槽(8)，所述左凹槽(7)内置有光源(9)，所述光源(9)为单色发光二极管或激光管，所述右凹槽(8)内置有光传感器(10)，所述光源(9)发射的光穿过通孔(6)射向光传感器(10)；
所述透光度测量架(2)的一侧设置有用以放置电子天平(4)的让位槽(13)，所述让位槽(13)与置物槽(5)相连通，所述废水箱(3)放置于电子天平(4)的称量区域上，所述废水箱(3)的两侧分别连通设置有进水管(14)和出水管(15)，所述进水管(14)分别穿过透光度测量架(2)以及箱体(1)外与废水排放上游管路相连通，所述出水管(15)分别穿过透光度测量架(2)以及箱体(1)外与废水排放下游管路相连通，所述废水箱(3)的一侧设置有电导率传感器(17)，所述电导率传感器(17)以及电子天平(4)均数据连接有PLC控制组件(20)，所述PLC控制组件(20)的一侧电连接有控制面板(21)。
2.根据权利要求1所述的一种带有电子天平的废水监测装置，其特征是：位于所述箱体(1)内的进水管(14)上设置有带有流量表的流量控制阀(16)。
3.根据权利要求2所述的一种带有电子天平的废水监测装置，其特征是：所述废水箱(3)的一侧还设置有用于检测废水水质的浊度传感器(18)以及温度传感器(19)，所述浊度传感器(18)、温度传感器(19)以及流量控制阀(16)与PLC控制组件(20)电连接，所述控制面板(21)的一侧设置有显示器(22)、指示灯(23)以及蜂鸣器(24)。
4.根据权利要求3所述的一种带有电子天平的废水监测装置，其特征是：所述左凹槽(7)内螺纹连接有左柱塞(11)，所述光源(9)设置于左柱塞(11)的右端，所述右凹槽(8)内螺纹连接有右柱塞(12)，所述光传感器(10)嵌于右柱塞(12)的左端，所述光源(9)、光传感器(10)分别相对设置于通孔(6)的两端。
5.根据权利要求4所述的一种带有电子天平的废水监测装置，其特征是：所述光源(9)以及光传感器(10)均分别位于左柱塞(11)以及右柱塞(12)的轴心处。
6.根据权利要求5所述的一种带有电子天平的废水监测装置，其特征是：所述废水箱(3)的内部容腔尺寸为5cm×5cm×5cm。
7.根据权利要求6所述的一种带有电子天平的废水监测装置，其特征是：所述进水管(14)的位置高度低于出水管(15)的位置高度。
8.一种基于权利要求1-7任一所述带有电子天平的废水监测装置的方法，包括下列步骤：
步骤1、按照废水排放标准来逐一检测分析所排放的废水中具有的各类污染物；
步骤2、根据步骤1所分析检测出的各类污染物，按废水排放标准中的最高允许排放浓度投加至纯水中以形成人造废水，使得该人造废水所含有的污染物种类与步骤1中所排放的废水一致，且各类污染物的含量均为最高允许排放浓度；
步骤3、对步骤2中的所投加各类污染物至最高允许排放浓度的人造废水进行检测分析透光率、电导率以及密度，并将所检测出的阈值输入废水监测装置中；
步骤4、通过所述的废水监测装置对所排放的废水进行实时监测透光率、电导率以及密度，并将所监测的数据实时与阈值进行闭环对比，若有一项或多项数值均超过阈值，则废水监测装置发出警报，以提醒技术人员指标异常，并进行排查。
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