CN1300014C - 高锰酸盐复合药剂除污染效能在线检测方法 - Google Patents
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Abstract
高锰酸盐复合药剂除污染效能在线检测方法，公开一种高锰酸盐复合药剂除污染效能在线检测技术。它解决了多种水质条件下在线检测高锰酸盐复合药剂除污染效能难的问题，从而做到高锰酸盐复合药剂的精确投加。它通过以下步骤实现；把一号水中颗粒数量在线检测装置(10)浸没于投加高锰酸盐复合药剂前的流动水体中，二号水中颗粒数量在线检测装置(11)浸没于所投加的高锰酸盐复合药剂一至五分钟后流到的位置处；(10)和(11)输出的反映单位体积水中颗粒数量多少的标准电压信号分别通过一号模数转换电路和二号模数转换电路进行处理后输出投加前颗粒数量值A和投加后颗粒数量值B，A和B分别输入到运算单元(15)计算B与A的比值α＝B/A并输出，比值α对应着水合二氧化锰颗粒的增加比率。
Description
技术领域：
本发明属于水处理投药效果的检测方法，具体涉及一种在线检测高锰酸盐复合药剂除污染效能的方法。
背景技术：
随着我国经济的迅速发展，环境污染问题逐渐突出，我国饮用水源受污染率高达90％以上，现行常规给水处理工艺难以有效地去除水中微量污染物。虽然这些微量污染物浓度很低，但对人体健康危害很大。高锰酸盐复合药剂是以高锰酸钾为主剂，复合以能提高高锰酸钾除污染效能的多种辅剂，经特殊方法加工制作而成的，如公开号是1103628发明专利申请等。高锰酸盐复合药剂除污染技术将氧化与吸附有机地结合起来，强化去除有机污染物、强化除藻、除臭、除色、除浊等，并可有效地控制氯化消毒副产物生成量。该技术在除污染过程中还有明显的助凝作用，可以降低混凝剂药耗。目前高锰酸盐复合剂除污染技术已在我国几十座水厂、水站推广应用，是一种经济、高效、简便的饮用水除污染方法。然而高锰酸盐复合药剂在使用时的最佳除污染效能的投药量范围较窄，最低和最高投药量每升水仪相差零点几毫克，投加量不足会导致除污染效果不理想，投加量过大则出水色度升高。并且投药除污染面对的不是局限和单纯的水质环境，而是相当复杂的、各种污染物千变万化的原水水质特征，这就使得高锰酸盐复合药剂除污染效能的在线检测非常困难，难以做到高锰酸盐复合药剂的精确投加。
发明内容：
本发明的目的是提供一种高锰酸盐复合药剂除污染效能在线检测方法，以解决在各种污染物千变万化的原水水质条件下在线检测高锰酸盐复合药剂除污染效能难的问题，从而做到高锰酸盐复合药剂的精确投加。本发明的方法通过以下步骤实现：一、把一号水中颗粒数量在线检测装置10和二号水中颗粒数量在线检测装置11浸没于流动的被检测水中，一号水中颗粒数量在线检测装置10浸没于投加高锰酸盐复合药剂前的流动水体中，二号水中颗粒数量在线检测装置11浸没于所投加的高锰酸盐复合药剂一至五分钟所流到的位置处；二、一号水中颗粒数量在线检测装置10和二号水中颗粒数量在线检测装置11输出的反映单位体积水中颗粒数量多少的标准电压信号分别通过一号模数转换电路13和二号模数转换电路14进行处理后输出投加前颗粒数量值A和投加后颗粒数量值B，投加前颗粒数量值A和投加后颗粒数量值B分别输入到运算单元15的两个输入端上，运算单元15计算投加后颗粒数量值B与投加前颗粒数量值A的比值α＝B/A并输出，比值α对应着水合二氧化锰颗粒的增加比率。
经研究发现，高锰酸盐复合药剂与其它氧化剂如臭氧、氯、二氧化氯等在水处理反应过程中的重要区别之一，就是高锰酸盐复合剂在与水中各种还原性无机物和有机物反应后，在水中产生新的中间产物——水合二氧化锰颗粒。由于产生的水合二氧化锰具有良好的氧化、吸附性能，因而本发明将其颗粒数量的多少作为评价高锰酸盐复合药剂除污染效能的关键指标。向待处理的水中投加高锰酸盐复合药剂后，其与各种还原性物质反应产生的水合二氧化锰颗粒均匀分散于水中，会导致水中颗粒数量明显增多。α值表示投加高锰酸盐复合药剂后单位体积水中颗粒数量相对投加高锰酸盐复合药剂前单位体积水中颗粒数量的增加比率，因而可反应出生成水合二氧化锰颗粒数量的多少，从而间接评价高锰酸盐复合药剂除污染效能的好坏。α值越接近通过理论或实验室条件下得出的标准单位体积水中颗粒数量的增加比率，除污染效能越好。本发明将单位体积水中生成水合二氧化锰颗粒数量的多少作为检测高锰酸盐复合药剂除污染效能的本质因素，突破常规技术检测外在影响因素(表观参数)的局限，能在最佳投药量范围较窄，原水水质特征千变万化的苛刻条件下快速实现高锰酸盐复合药剂的动态、精确投加，这将促进水处理系统自动化、现代化水平的提高，为安全饮用水生产提供可靠的技术保证。本发明具有投资省、精度高、可靠性高和易操作等特点，将其应用在水处理过程中，可解决无法对高锰酸盐复合药剂除污染效能进行有效监测的问题，能够用来及时确定高锰酸盐复合药剂的最佳投量范围，确保出水水质合格及药剂准确经济地投加。
附图说明：
图1是应用本发明方法的装置结构示意图，图2是本发明水中颗粒数量在线检测装置的结构示意图，
具体实施方式：
具体实施方式一：下面结合图1具体说明本实施方式。本实施方式的方法通过以下步骤实现：一、把一号水中颗粒数量在线检测装置10和二号水中颗粒数量在线检测装置11没于流动的被检测水中，一号水中颗粒数量在线检测装置10浸没于投加高锰酸盐复合药剂前的流动水体中，二号水中颗粒数量在线检测装置11浸没于所投加的高锰酸盐复合药剂一至五分钟所流到的位置处；二、一号水中颗粒数量在线检测装置10和二号水中颗粒数量在线检测装置11输出的反映单位体积水中颗粒数量多少的标准电压信号分别通过一号模数转换电路13和二号模数转换电路14进行处理后输出投加前颗粒数量值A和投加后颗粒数量值B，投加前颗粒数量值A和投加后颗粒数量值B分别输入到运算单元15的两个输入端上，运算单元15计算投加后颗粒数量值B与投加前颗粒数量值A的比值α＝B/A并输出，比值α对应着水合二氧化锰颗粒的增加比率。本实施方式的一号水中颗粒数量在线检测装置10或二号水中颗粒数量在线检测装置11选用美国哈希公司(HACH)制造的PCX2200型颗粒计数器，运算单元15选取德国西门子公司的CPU 224，一号模数转换电路13和二号模数转换电路14选取德国西门子公司的EM 231。
具体实施方式二：下面结合图2具体说明本实施方式。本实施方式的一号水中颗粒数量在线检测装置10和二号水中颗粒数量在线检测装置11都分别由红外光源4、透射光检测器5、一路模数转换器6、二路模数转换器7、微处理器8、数模转换器9、电源4-1、电压检测单元4-2、一号透明窗口1、二号透明窗口2和传感器壳体3组成，红外光源4、透射光检测器5、电源4-1、电压检测单元4-2、一路模数转换器6、二路模数转换器7设置在传感器壳体3内，一号透明窗口1、二号透明窗口2镶嵌在传感器壳体3上并把传感器壳体3密封，透射光检测器5安装在二号透明窗口2内侧并与安装在一号透明窗口1内侧的红外光源4相对设置以接收红外激光线，透射光检测器5的输出端连接一路模数转换器6的输入端，电源4-1的一个输出端连红外光源4的输入端，电源4-1的另一个输出端连接电压检测单元4-2的输入端，电压检测单元4-2的输出端连接二路模数转换器7的输入端，一路模数转换器6和二路模数转换器7的输出端分别连接在微处理器8的两个输入端上，微处理器8的输出端连接数模转换器9的输入端。本实施方式的一号水中颗粒数量在线检测装置10和二号水中颗粒数量在线检测装置11结构简单，由于测试的精度和通用性要求不高，成本比较低廉。
本实施方式的水中颗粒数量在线检测装置是这样工作的：一、使水从一号透明窗口1和二号透明窗口2之间流过；二、红外光源4发射的红外激光经一号透明窗口1垂直照射到流动的水中，入射光线有部分光能被水中颗粒吸收而使透过水样后的亮度有所减弱；三、使用透射光检测器5接收透过水中的红外激光线；四、透射光检测器5将接收到的光信号转换成与光强度成正比例的透射光电压信号；五、透射光检测器5输出的透射光电压信号和电压检测单元4-2输出的正比于红外光强度的入射光电压信号分别经过一路模数转换器6和二路模数转换器7转换成数字信号后输入到微处理器8；六、微处理器8从一路模数转换器6传输过来的数字信号中计算出平均透射光强度数字信号值I，从二路模数转换器7传输过来的数字信号中计算出平均入射光强度数字信号值I0，用平均入射光强度数字信号值I0除以平均透射光强度数字信号值I的值取自然对数得到运算结果T＝Ln(I0/I)。根据朗伯-比尔定律，Ln(I0/I)＝N×C×K(N表示每单位体积水中颗粒数量，C通常表示成单个颗粒的几何截面积，K为与传感器尺寸相关的常数)，在投加高锰酸盐复合药剂前后几分钟内水中单个颗粒的几何截面积C可认为不变，而K值为常数，则当单位体积水中颗粒数量N改变时，T值也随之改变，因而T值可作为反应单位体积水中颗粒数量多少的最终有效数字信号；七、微处理器8的运算结果T值数字信号通过数模转换器9转换成与T值数字信号成正比例的标准电压信号传送给外部设备。
本实施方式的装置采用Mornsun公司IB2405LS-W75型直流电源供电，使用的红外光源4采用Apollo Optronics公司的SEP8506型935nm的红外激光二极管，透射光检测器5采用美国Vishay公司的BPW77N红外光敏三极管，两个模数转换器采用美国ADI公司的AD7621型16位分辨率产品，数模转换器9采用美国ADI公司的AD9736型12位分辨率产品，微处理器8采用美国TI公司生产的FLASH型MSP430超低功耗16位单片机。微处理器8从一路模数转换器6传输过来数字信号中计算出平均透射光强度数字信号值I，从二路模数转换器7传输过来数字信号中计算出平均入射光强度数字信号值I0，用平均入射光强度I0除以平均透射光强度I的值取自然对数得到运算结果T＝Ln(I0/I)，将T值作为反应单位体积水中颗粒数量多少的最终有效数字信号。如此处理，去除了电源4-1输出电压波动给检测结果带来的误差，使水中颗粒数量的检测更准确。
具体实施方式三：本实施方式与实施方式一的不同点是：在步骤一中，二号水中颗粒数量在线检测装置11浸没于所投加的高锰酸盐复合药剂三分钟所流到的位置处；在该位置，高锰酸盐复合剂与水中各种还原性无机物和有机物刚好反应完全，在此时刻检测，颗粒数量信号稳定而且检测滞后时间较短。其它步骤与实施方式一相同。
Claims (4)
1、高锰酸盐复合药剂除污染效能在线检测方法，其特征在于它通过以下步骤实现：一、把一号水中颗粒数量在线检测装置(10)和二号水中颗粒数量在线检测装置(11)浸没于流动的被检测水中，一号水中颗粒数量在线检测装置(10)浸没于投加高锰酸盐复合药剂前的流动水体中，二号水中颗粒数量在线检测装置(11)浸没于所投加的高锰酸盐复合药剂一至五分钟所流到的位置处；二、一号水中颗粒数量在线检测装置(10)和二号水中颗粒数量在线检测装置(11)输出的反映单位体积水中颗粒数量多少的标准电压信号分别通过一号模数转换电路(13)和二号模数转换电路(14)进行处理后输出投加前颗粒数量值A和投加后颗粒数量值B，投加前颗粒数量值A和投加后颗粒数量值B分别输入到运算单元(15)的两个输入端上，运算单元(15)计算投加后颗粒数量值B与投加前颗粒数量值A的比值α＝B/A并输出，比值α对应着水合二氧化锰颗粒的增加比率。
2、根据权利要求1所述的高锰酸盐复合药剂除污染效能在线检测方法，其特征在于一号水中颗粒数量在线检测装置(10)和二号水中颗粒数量在线检测装置(11)都分别由红外光源(4)、透射光检测器(5)、一路模数转换器(6)、二路模数转换器(7)、微处理器(8)、数模转换器(9)、电源(4-1)、电压检测单元(4-2)、一号透明窗口(1)、二号透明窗口(2)和传感器壳体(3)组成，红外光源(4)、透射光检测器(5)、电源(4-1)、电压检测单元(4-2)、一路模数转换器(6)、二路模数转换器(7)设置在传感器壳体(3)内，一号透明窗口(1)、二号透明窗口(2)镶嵌在传感器壳体(3)上并把传感器壳体(3)密封，透射光检测器(5)安装在二号透明窗口(2)内侧并与安装在一号透明窗口(1)内侧的红外光源(4)相对设置以接收红外激光线，透射光检测器(5)的输出端连接一路模数转换器(6)的输入端，电源(4-1)的一个输出端连红外光源(4)的输入端，电源(4-1)的另一个输出端连接电压检测单元(4-2)的输入端，电压检测单元(4-2)的输出端连接二路模数转换器(7)的输入端，一路模数转换器(6)和二路模数转换器(7)的输出端分别连接在微处理器(8)的两个输入端上，微处理器(8)的输出端连接数模转换器(9)的输入端。
3、根据权利要求2所述的高锰酸盐复合药剂除污染效能在线检测方法，其特征在于一号水中颗粒数量在线检测装置(10)和二号水中颗粒数量在线检测装置(11)是这样工作的：一、使水从一号透明窗口(1)和二号透明窗口(2)之间流过；二、红外光源(4)发射的红外激光经一号透明窗口(1)垂直照射到流动的水中，入射光线有部分光能被水中颗粒吸收而使透过水样后的亮度有所减弱；三、使用透射光检测器(5)接收透过水中的红外激光线；四、透射光检测器(5)将接收到的光信号转换成与光强度成正比例的透射光电压信号；五、透射光检测器(5)输出的透射光电压信号和电压检测单元(4-2)输出的正比于红外光强度的入射光电压信号分别经过一路模数转换器(6)和二路模数转换器(7)转换成数字信号后输入到微处理器(8)；六、微处理器(8)从一路模数转换器(6)传输过来的数字信号中计算出平均透射光强度数字信号值I，从二路模数转换器(7)传输过来的数字信号中计算出平均入射光强度数字信号值I0，用平均入射光强度数字信号值I0除以平均透射光强度数字信号值I的值取自然对数得到运算结果T＝Ln(I0/I)；七、微处理器(8)的运算结果T值数字信号通过数模转换器(9)转换成与T值数字信号成正比例的标准电压信号传送给外部设备。
4、根据权利要求1所述的高锰酸盐复合药剂除污染效能在线检测方法，其特征在于在步骤一中，二号水中颗粒数量在线检测装置(11)浸没于所投加的高锰酸盐复合药剂三分钟所流到的位置处。
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