CN109883764A - 一种污水处理厂在线监测水质采样系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于环境监测技术领域，特别涉及一种污水处理厂在线监测水质采样系统。包括控制箱、水样贮存装置、采样装置及反冲洗装置，其中采样装置设置于取样水池中，用于抽取水样至水样贮存装置中，水样贮存装置用于存储水样；反冲洗装置用于对采样装置进行反清洗；控制箱用于控制所述采样装置，完成控制命令发出和工作状态的显示。本发明能够满足我国污水处理厂在线监测系统水质采样的相关标准，保证在线监测数据的真实性、代表性、连续性。

Description

一种污水处理厂在线监测水质采样系统

技术领域

本发明属于环境监测技术领域，特别涉及一种污水处理厂在线监测水质采样系统。

背景技术

随着科学技术的进步和我国环保事业的发展，水质在线监测系统在水环境保护工作中发挥着越来越重要的作用，水质在线监测系统的数据已成为环境保护管理部门进行排污申报核定、排污许可证发放、总量控制、排污费征收和现场环境执法等环境监管的重要依据，因此水质在线监测系统水质采样的代表性、数据的真实性显得尤其重要。

水样采集装置是水质在线监测系统中很重要的辅助设备，应包括采样取水管、采样管路、采样泵、过滤设施、水样贮存装置，以及控制箱等。从目前我国污水处理厂在线监测系统的运行来看，普遍存在着采样取水管无过滤设施或过滤设施不当，导致采样管路经常堵塞；采样泵运行不正常，导致无法正常连续采样分析；进出水管路的不通畅，导致再次取样时水贮存装置中存在剩水；采样口基本设置在某一固定点，导致来水水质浓度和水量波动较大时，其监测数据无代表性等问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种污水处理厂在线监测水质采样系统，该装置能够满足我国污水处理厂在线监测系统水质采样的相关标准，保证在线监测数据的真实性、代表性、连续性。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种污水处理厂在线监测水质采样系统，包括控制箱、水样贮存装置、采样装置及反冲洗装置，其中，

所述采样装置设置于取样水池中，用于抽取水样至水样贮存装置中；

所述水样贮存装置用于存储水样；

所述反冲洗装置用于对所述采样装置进行反清洗；

所述控制箱用于控制所述采样装置，完成控制命令发出和工作状态的显示。

所述采样装置包括筛网、潜水泵、支撑架、传动装置、减速机、箱体、水管、电缆管、托架及浮球，其中筛网连接在所述箱体的底部、且可相对转动，所述减速机设置于所述箱体内的支撑架上、且通过传动装置与所述筛网连接，所述潜水泵设置于所述筛网内，所述水管的一端与所述潜水泵连接，另一端穿过所述箱体通过电伴热取样管与所述水样贮存装置连接，所述电缆管的一端与所述潜水泵连接，另一端穿过所述箱体通过控制电缆与所述控制箱连接，所述筛网的外侧设有托架，所述托架上沿周向设有多个浮球。

所述托架的外侧设有导流板。

所述导流板一端为环状、且套装在所述托架的外侧，另一端为锥状结构。

所述箱体的下端连接有筛网旋转内轴套，所述水管及与所述潜水泵连接的电缆管均穿过所述筛网旋转内轴套，所述筛网旋转内轴套上可转动地设有筛网旋转外轴套，所述筛网旋转外轴套的上端与所述传动装置连接，下端与所述筛网连接。

所述传动装置包括第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、齿轮轴套及齿轮轴，其中第一齿轮设置于所述减速机的输出轴上，所述齿轮轴套设置于所述箱体内，所述齿轮轴可转动地设置于所述齿轮轴套内、且上端设有与所述第一齿轮啮合的第二齿轮，所述齿轮轴的下端穿过所述箱体的底部与所述第三齿轮连接，所述第四齿轮设置于所述筛网旋转外轴套上、且与所述第三齿轮啮合。

所述第三齿轮和第四齿轮的外侧设有与所述箱体连接的护罩，所述护罩的上端与所述箱体连接。

所述反冲洗装置包括反冲洗管、气管和空压机，其中反冲洗管的一端插入所述筛网内且该端设有多个喷嘴，所述反冲洗管的另一端穿过所述箱体且通过气管与空压机连接。

所述箱体内设有底板，所述潜水泵设置于所述底板的上方，所述底板的下方设有锥管口，所述锥管口与所述潜水泵的吸入口连接。

所述潜水泵为两个、且分别与两个所述水管连接。

本发明的优点及有益效果是：

1.本发明在箱体内的两根水管和两根电缆管设置在同一平面上，起到了节省箱体空间和降低整体装置重量的作用。两根电缆管内的管线分别为两个潜水泵的电源线，潜水泵为一用一备，利用潜水泵把筛网内部的水质先后通过锥管口、水管、电伴热取样管后，连续送至水样贮存装置，起到了连续取样的作用。此外，电缆管的设置不仅起到了对潜水泵给电的作用外，还起到了保护电源线、美化外观的作用。

2.本发明在筛网和护罩周围设有导流板和托架，导流板的设置起到了污水中大尺寸的漂浮物随导流板的两侧水流流走的作用，防止大尺寸的漂浮物与导流板内设置的筛网接触。

3.本发明在托架下方设置浮球，其浮球支撑采样装置在水面上浮起，同时保证其采样装置以及锥管口的高度几乎固定在离水面一定高度上，即保证采集的水样都是在水面下固定深度的水，且不会随着来水水位的变化而变化，数据具有代表性和真实性。

4.本发明的减速机通过传动装置以及筛网旋转外轴套的驱动，使筛网按取样水池来水的顺时针方向旋转起来，微孔筛网的旋转起到了防止污水中的毛发、纤维等细小物质进入筛网内部，进而保护潜水泵、防止水管堵塞的作用。

5.本发明的筛网定期进行自动清洗，采用反冲洗管下端设置的扁平型喷嘴在筛网内部喷气，带动水流完成对筛网的清洗，起到去除筛网污垢、纤维、毛发等作用。

附图说明

图1是本发明在线监测水质采样系统的示意图；

图2是本发明的采样装置的结构示意图；

图3是本发明的托架与浮球的结构示意图；

图4是图3的俯视图；

图5是本发明的导流板的结构示意图；

图6是图5的俯视图；

图7是本发明的水管、电缆管、反冲气管的俯视图。

图中：1为筛网，2为底板，3为潜水泵，4为第三齿轮，5为齿轮轴套，6为支撑架，7为第二齿轮，8为齿轮轴，9为第一齿轮，10为减速机，11为箱盖，12为箱体，13为筛网旋转内轴套，14为第四齿轮，15为护罩，16为水管，17为电缆管，18为反冲洗管，19为锥管口，20为喷嘴，21为导流板，22为托架，23为浮球，24为筛网旋转外轴套，25为电伴热取样管，26为控制电缆，27为控制箱，28为第一出水口，29为小水槽，30为第二出水口，31为水样贮存装置，32为第三出水口，33为反冲洗水泵，34为排放口，35为气管，36为空压机，40为采样装置。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

如图1所示，本发明提供的一种污水处理厂在线监测水质采样系统，包括控制箱27、水样贮存装置31、采样装置40及反冲洗装置，其中采样装置40设置于取样水池中，用于抽取水样至水样贮存装置31中，水样贮存装置31用于存储水样；反冲洗装置用于对采样装置40进行反清洗；控制箱27用于控制采样装置40，完成控制命令发出和工作状态的显示。

如图2-4所示，所述采样装置40包括筛网1、潜水泵3、支撑架6、传动装置、减速机10、箱体12、水管16、电缆管17、托架22及浮球23，其中筛网1连接在箱体12的底部、且可相对转动，减速机10设置于箱体12内的支撑架6上、且通过传动装置与筛网1连接，潜水泵3设置于筛网1内，水管16的一端与潜水泵3连接，另一端穿过箱体12通过电伴热取样管25与水样贮存装置31连接，电缆管17的一端与潜水泵3连接，另一端穿过箱体12通过控制电缆26与控制箱27连接，箱体12的下端、筛网1的外侧设有托架22，托架22上沿周向设有多个浮球23。

如图5-6所示，托架22的外侧设有导流板21，导流板21一端为环状、且套装在托架22的外侧，另一端为锥状结构。导流板21的作用是把大尺寸的漂浮物随着导流板21的两侧流走，不让漂浮物接触到筛网1，对锥管口19相当于一级截留。筛网1为圆环网格形，其网格为40～50目，底部没有网格。

进一步地，箱体12内设有底板2，潜水泵3设置于底板2的上方，底板2的下方设有锥管口19，锥管口19与潜水泵3的吸入口连接。

本发明的一实施例中，底板2的上方设有两个潜水泵3，两个潜水泵3的排水口分别与两个水管16连接，吸水口分别与两个锥管口19连接。

进一步地，箱体12的上方设有箱盖11，箱体12的下端连接有筛网旋转内轴套13，水管16及与潜水泵3连接的电缆管17均穿过筛网旋转内轴套13，筛网旋转内轴套13上可转动地设有筛网旋转外轴套24，筛网旋转外轴套24的上端与传动装置连接，下端与筛网1连接。

所述传动装置包括第一齿轮9、第二齿轮7、第三齿轮4、第四齿轮14、齿轮轴套5及齿轮轴8，其中第一齿轮9设置于减速机10的输出轴上，齿轮轴套5设置于箱体12内，齿轮轴8可转动地设置于齿轮轴套5内、且上端设有与第一齿轮9啮合的第二齿轮7，齿轮轴8的下端穿过箱体12的底部与第三齿轮4连接，第四齿轮设置于筛网旋转外轴套24上、且与第三齿轮4啮合。减速机10驱动第一齿轮9，通过第一齿轮9驱动第二齿轮7和第三齿轮4转动，第三齿轮4通过驱动第四齿轮14驱动筛网旋转外轴套24转动，筛网旋转外轴套24的上端插入在护罩15内，下端连接筛网1，因此带动筛网1转动。

进一步地，第三齿轮4和第四齿轮14的外侧设有与箱体12连接的护罩15，护罩15的上端与箱体12连接。

所述反冲洗装置包括反冲洗管18、气管35和空压机36，其中反冲洗管18的一端插入筛网1内且该端设有多个喷嘴20，喷嘴20为直径为6mm的扁平型喷嘴，采用316不锈钢材质。通过喷嘴20在筛网1内部喷气，带动水流完成筛网1的清洗，起到去除筛网污垢、纤维、毛发等作用。

如图7所示，反冲洗管18位于筛网旋转内轴套13的中心位置，反冲洗管18的周围设有两个水管16及两个电缆管17，在箱体12内的两个水管16和两个电缆管17设置为同一高度，在箱体12内的反冲洗管18略高于水管16和电缆管17的高度。两个电缆管17通过控制电缆26与控制箱27连接。两根水管16的一端插入箱体12内，另一端穿过箱体12通过电伴热取样管25与水样贮存装置31连接，两根电缆管17的一端与潜水泵3连接，另一端穿过箱体12通过控制电缆26与控制箱27连接，反冲洗管18的一端插入筛网1内，另一端穿过箱体12通过气管35与空压机36连接，插入箱体12内的两根水管16、两根电缆管17及一根反冲洗管18均依次通过箱体12的底部、护罩15、筛网旋转内轴套13，下伸至筛网1内。

底板2、锥管口19、支撑架6、箱体12、水管16、电缆管17、反冲洗管18均采用PP材料，筛网1、箱盖11、筛网旋转内轴套13、护罩15采用316不锈钢材料。潜水泵3、齿轮轴8、托架22及导流板21主要为不锈钢材质，浮球23采用ABS材质，第一齿轮9、第二齿轮7、第三齿轮4、第四齿轮14采用F4(聚四氟乙烯)材质。

实施例：

通常情况下，污水处理厂在线监测水质采样系统主要由三个部分组成，分别为采样装置、水样贮存装置，以及控制箱。采样装置40部分主要由箱体12、筛网1、潜水泵3、导流板21等组成，此外，还包括筛网旋转检测、水压检测等传感器。由采样装置40的潜水泵3吸入的水样，通过水管16送至小水槽29、水样贮存装置31中，设定水位高度，在规定的采样时间向下级采样仪表发出采样信号(如CODcr的在线监测可在小水槽29中采样，NH₃-N的在线监测可在水样贮存装置31中采样)。控制箱27是整个在线水质采样系统的控制核心，完成控制命令发出和工作状态的显示。

在正常运行过程中，采样装置40部分在取样水池中(如污水处理厂进水口的粗格栅和细格栅之间的明渠)，通过潜水泵3将水面下10～20cm的水样先后经过筛网1、锥管口19、水管16、电伴热取样管25后以600～960L/h的流速送至小水槽29和水样贮存装置31中。两台潜水泵3交替连续工作，潜水泵3的工作顺序、连续运转时间等参数可通过控制箱27设定，保证了采样的连续性。此外，托架22下方设有浮球23，其浮球23支撑采样装置40在水面上方浮起，同时保证其采样装置40以及锥管口19的高度几乎固定在离水面一定高度上，即保证采集的水样都是在水面下10～20cm的水，且不会随着来水水位的变化而变化，数据具有代表性和真实性。通过水压检测开关可监视潜水泵3的工作状态，潜水泵3发生故障时将发出现场报警信号，同时发出远程报警信号。

托架22的外侧设有导流板21，导流板21一端为环状、且套装在托架22的外侧，另一端为锥状结构。导流板21的作用是把大尺寸的漂浮物随着导流板21的两侧流走，不让漂浮物接触到筛网1，对锥管口19相当于一级截留。筛网1在减速机10及传动装置的驱动下，以10转/min的速度在取样和自动清洗过程中连续旋转。筛网1的网格为40～50目，且自动进行旋转，能够实现通过筛网1的最佳分离效果，对锥管口19相当于二级截留。经过实验表明，污水中一根纤维或毛发等，几乎无法做到顺着水流方向通过筛网1，保证了后续潜水泵3和水管16的正常运行，提高潜水泵3的使用寿命和防止水管16的堵塞。通过控制程序设定取样时间、筛网1的清洗时间，保证取样时间和筛网1清洗时间不发生冲突。通过检测开关监视筛网1旋转电机工作状态，当筛网1的旋转电机发生故障时，发出现场报警信号，同时向远程发出报警信号。

启动自动清洗程序，定期(如2～4次/天)对筛网1进行自动清洗，采用设置在反冲洗管18下端的3～5个扁平型喷嘴20在筛网1内部喷气，带动水流完成筛网1的清洗，起到去除筛网污垢、纤维、毛发等作用。

被潜水泵3吸入的水样进入小水槽29、水样贮存装置31，在规定的采样时间向下级采样仪表发出采样信号，以保证采集污染物数据的时效性。水样贮存装置31中安装一台反冲洗水泵33，用于筛网1人工清洗时抽取水样贮存装置31中水。此外，如有异常发出现场报警信号，同时向远程发出报警信号。

在线监测水质采样系统的控制箱27由触摸屏实现人机交互，完成控制指令的设定，现场报警信号的显示，实时显示质采样系统的工作状态，如：潜水泵3状态、筛网1状态、水样贮存装置31中的水位状态等。由人机交互设定采集水样时间、筛网1自动清洗时间。采集水样时筛网1同时旋转，保证整个采样过程中筛网1的旋转，如有异常发出报警信号。控制两台潜水泵3交替连续工作，通过程序设定工作时间保证采样的连续性，如有异常发出报警信号。控制箱的操作界面提示工作人员定时介入人工清洗时间，如筛网的定期人工清洗，以保证采集水样的真实性、代表性。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种污水处理厂在线监测水质采样系统，其特征在于，包括控制箱(27)、水样贮存装置(31)、采样装置(40)及反冲洗装置，其中，

所述采样装置(40)设置于取样水池中，用于抽取水样至水样贮存装置(31)中；

所述水样贮存装置(31)用于存储水样；

所述反冲洗装置用于对所述采样装置(40)进行反清洗；

所述控制箱(27)用于控制所述采样装置(40)，完成控制命令发出和工作状态的显示。

2.根据权利要求1所述的污水处理厂在线监测水质采样系统，其特征在于，所述采样装置(40)包括筛网(1)、潜水泵(3)、支撑架(6)、传动装置、减速机(10)、箱体(12)、水管(16)、电缆管(17)、托架(22)及浮球(23)，其中筛网(1)连接在所述箱体(12)的底部、且可相对转动，所述减速机(10)设置于所述箱体(12)内的支撑架(6)上、且通过传动装置与所述筛网(1)连接，所述潜水泵(3)设置于所述筛网(1)内，所述水管(16)的一端与所述潜水泵(3)连接，另一端穿过所述箱体(12)通过电伴热取样管(25)与所述水样贮存装置(31)连接，所述电缆管(17)的一端与所述潜水泵(3)连接，另一端穿过所述箱体(12)通过控制电缆(26)与所述控制箱(27)连接，所述筛网(1)的外侧设有托架(22)，所述托架(22)上沿周向设有多个浮球(23)。

3.根据权利要求2所述的污水处理厂在线监测水质采样系统，其特征在于，所述托架(22)的外侧设有导流板(21)。

4.根据权利要求3所述的污水处理厂在线监测水质采样系统，其特征在于，所述导流板(21)一端为环状、且套装在所述托架(22)的外侧，另一端为锥状结构。

5.根据权利要求2所述的污水处理厂在线监测水质采样系统，其特征在于，所述箱体(12)的下端连接有筛网旋转内轴套(13)，所述水管(16)及与所述潜水泵(3)连接的电缆管(17)均穿过所述筛网旋转内轴套(13)，所述筛网旋转内轴套(13)上可转动地设有筛网旋转外轴套(24)，所述筛网旋转外轴套(24)的上端与所述传动装置连接，下端与所述筛网(1)连接。

6.根据权利要求5所述的污水处理厂在线监测水质采样系统，其特征在于，所述传动装置包括第一齿轮(9)、第二齿轮(7)、第三齿轮(4)、第四齿轮(14)、齿轮轴套(5)及齿轮轴(8)，其中第一齿轮(9)设置于所述减速机(10)的输出轴上，所述齿轮轴套(5)设置于所述箱体(12)内，所述齿轮轴(8)可转动地设置于所述齿轮轴套(5)内、且上端设有与所述第一齿轮(9)啮合的第二齿轮(7)，所述齿轮轴(8)的下端穿过所述箱体(12)的底部与所述第三齿轮(4)连接，所述第四齿轮(14)设置于所述筛网旋转外轴套(24)上、且与所述第三齿轮(4)啮合。

7.根据权利要求6所述的污水处理厂在线监测水质采样系统，其特征在于，所述第三齿轮(4)和第四齿轮(14)的外侧设有与所述箱体(12)连接的护罩(15)，所述护罩(15)的上端与所述箱体(12)连接。

8.根据权利要求2所述的污水处理厂在线监测水质采样系统，其特征在于，所述反冲洗装置包括反冲洗管(18)、气管(35)和空压机(36)，其中反冲洗管(18)的一端插入所述筛网(1)内且该端设有多个喷嘴(20)，所述反冲洗管(18)的另一端穿过所述箱体(12)且通过气管(35)与空压机(36)连接。

9.根据权利要求2所述的污水处理厂在线监测水质采样系统，其特征在于，所述箱体(12)内设有底板(2)，所述潜水泵(3)设置于所述底板(2)的上方，所述底板(2)的下方设有锥管口(19)，所述锥管口(19)与所述潜水泵(3)的吸入口连接。

10.根据权利要求9所述的污水处理厂在线监测水质采样系统，其特征在于，所述潜水泵(3)为两个、且分别与两个所述水管(16)连接。