CN211477811U - 一种适应于自动化的含油污水水样预处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种适应于自动化的含油污水水样预处理系统，包括水质在线监测仪，还包括过滤器和采样杯，过滤器的内部安装有滤芯，过滤器设有污水进口、污水出口、采样出口和排污口，采样杯设有样水进口和样水出口，污水进口通过污水进水管连通污水来源，污水进水管上安装有水泵或阀门，采样出口通过样水连接管连接样水进口，样水连接管与滤芯的内部连通，水质在线监测仪的汲水管插入采样杯，各管道上均安装有阀门。本实用新型结构简单、便于操作，可以实现对含油污水的连续或间歇式在线取样，并可定期对过滤器进行自动冲洗排污，解决了传统的水样预处理系统的分析不具备代表性、运行时间短、滤芯易堵塞、清洗维护困难等缺陷。

Description

一种适应于自动化的含油污水水样预处理系统

技术领域

本实用新型涉及一种水样预处理系统，尤其涉及一种针对含油污水在线监测的水样自动化预处理系统。

背景技术

目前，水污染问题作为一个突出的环境保护问题日益引起关注，随着环保要求的日趋严格，污水处理厂为能提前准备以应对污水进水水质的过大波动，一般要求在进污水处理装置前进行水质监测。此处的污水位于污水处理上游，水质较脏，尤其是炼厂的污水中含有大颗粒悬浮的泥沙和污油，由于COD分析仪等水样在线监测设备基本都采用精密部件制作，极易造成采样及分析器室堵塞和损坏。传统的水样预处理系统，多是使用简单的滤网，排污不及时，连续运行时间极短，需要大量人力维护，因此，炼厂的水样在线监测设备大多无法正常使用，对污水处理厂的正常生产造成了极大困扰。

基于以上问题，对于污水水质较差的炼厂或化工厂，急需一种可以连续自动化运行的水样预处理系统。功能需满足：1.在水质监测仪之前过滤掉较大颗粒的杂质和油污，以保证水质监测仪不会由于颗粒物而被损坏；2.预处理系统有定期清洗功能，延长预处理系统运行周期，且清洗与维护须方便操作；3.确保在线水质监测仪在需要取水时水样预处理器内一直有最新的水样供在线水质监测仪取用来分析水质；4.为解决采样、排水、清洗等操作过于频繁的问题，预处理处理系统需尽可能做到自动化操作，节省人力投入。

实用新型内容

为克服现有技术的上述缺陷，本实用新型提供了一种适应于自动化的含油污水水样预处理系统，可以对含油污水进行长周期的自动化预处理。

本实用新型实现上述目的的技术方案是：一种适应于自动化的含油污水水样预处理系统，包括水质在线监测仪，还包括过滤器和采样杯，所述过滤器的内部安装有滤芯，所述过滤器设有污水进口、污水出口、采样出口和排污口，所述采样杯设有样水进口和样水出口，所述污水进口通过污水进水管连通污水来源，所述污水进水管上安装有水泵或阀门，所述污水出口连接污水出水管，所述排污口连接排污管，所述采样出口通过样水连接管连接所述样水进口，所述样水出口连接样水排水管，所述水质在线监测仪的汲水管插入所述采样杯，各管道上均安装有阀门，根据实际需要，管道上的阀门可以为开关阀，也可以为调节阀等。

进一步地，所述过滤器包括设有顶口的壳体和与该顶口配套的可开启的顶盖，所述壳体的主体部分呈柱状，所述壳体的下部呈锥状，所述滤芯可以呈筒状，设置于所述壳体的主体部分内，可以直接将滤芯放到壳体内，使滤芯的下端支承在壳体的内壁上，或者在壳体内设置支承在滤芯下端面下的环形支架，也可以将滤芯的上端固定安装在所述顶盖的底面上，所述污水进口和污水出口开设在所述壳体的上部，连通滤芯的筒外空间，所述采样出口开设在所述顶盖的中部，连接滤芯的筒内空间，由此使污水经过滤芯过滤后才能够达到采样出口。

所述排污口开设在所述壳体的底端，滤筒的筒内空间的水中杂质（相对较大的固体颗粒）沉降后沉积在锥状部分的底部，可以通过排污口排出。

进一步地，所述滤芯的过滤精度不小于200目。

进一步地，所述滤芯为折叠滤网式滤芯或金属烧结式滤芯。

进一步地，所述过滤器设有压力控制回路，所述适应于自动化的含油污水水样预处理系统内的压力为0.02-0.08MPa.G。

进一步地，所述采样杯设有溢流口，所述溢流口连接溢流管，所述样水进口开设在所述采样杯的中部，所述样水出口开设在所述采样杯的底部，所述溢流口高于所述样水进口。

更进一步地，所述排污管、污水出水管、样水排水管和溢流管的出口连通所述污水来源或低排设施。

进一步地，该系统还包括反冲洗管，所述反冲洗管连通所述样水连接管，连通处位于所述样水连接管上的阀门与所述采样出口之间，所述反冲洗管通过支管分别连接清洗水源和蒸气源，各支管上均安装有阀门。

进一步地，该系统还包括自动控制单元，所述自动控制单元的相应控制信号分别接入水质在线监测仪、各水泵和各阀门的控制端，当相应监测仪、泵或阀门为电控时，可以通过线缆实现所述自动控制单元与所述水质在线监测仪、各水泵和各阀门的控制端。

进一步地，所述采样杯的中下部设有液位开关，所述液位开关高于所述汲水管的进水口，所述液位开关与所述自动控制单元电连接。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型结构简单、便于操作，可以实现对含油污水的连续或间歇式在线取样，并可确保水质在线监测仪在需要取水时采样杯内一直有最新的水样供其取用来分析水质，还可定期对过滤器进行自动冲洗排污，解决了传统的水样预处理系统的分析不具备代表性、运行时间短、滤芯易堵塞、清洗维护困难等缺陷。

2、本实用新型的过滤器的设计，可以在水质在线监测仪分析水质之前，过滤掉污水内的油污和大颗粒杂质，避免堵塞采样器、水质在线监测仪和相关管道，避免油污对监测分析结果造成影响，避免水质在线监测仪由于颗粒物的进入而损坏。过滤器的下部呈锥状，可以有效地使污水中的固体杂质沉积在过滤器内的底部，避免或减少样水中混入的较大固体颗粒，且有利于过滤器的反冲洗排污。

3、通过过滤器上的压力控制回路可以使系统保持一定的微正压，有利于促进系统内污水及样水的流动，保证系统正常稳定运行，还可以在采样杯的水样取样量不足时，用以提高系统内压力来增加水样取样量。

4、本实用新型的采样杯上的溢流口的设计，可使采样杯内多余的样水通过溢流管排出，避免采样杯内的样水过多影响系统稳定性及监测分析的准确性。

5、本实用新型的反冲洗管的设计，当滤芯用过一段时间后或在出现堵塞时，可以实现滤芯的在线冲洗，无需拆卸滤芯后清洗，有利于减少滤芯的更换频率，可有效降低维护时间及成本，另外，通过反冲洗管对滤芯进行在线冲洗的过程中，不影响水质在线监测仪从采样杯内采样，不影响水样分析的进程。

6、本实用新型允许配备自动控制单元（自动控制装置），依据现有技术将自动控制单元其与系统内的各仪器和阀门的关联，将相应的控制信号接入相应的仪器和阀门的控制端，依据采样要求对相关仪器和阀门进行相应的控制，可有效实现系统的全自动化操作、监视及报警，全程无需人工参与，并使系统具有采样故障预判及故障自恢复功能，结合采样时间的设定，可以预判过滤器堵塞情况，并自动调整系统压力或增加滤芯冲洗时间，以提高系统的稳定运行能力及时间。

7、本实用新型的采样杯上的液位开关的设计，可以用作采样杯内的水位传感器，依据现有技术连接自动控制单元或其他控制/报警装置，在采样杯内的液位不足，不能满足水质在线监测仪使用时发出提示，使中央控制单元能够及时做出反应，通过调整系统压力或提前/加快滤芯冲洗时间来提高样水量，保证水质分析的连续性和准确性。

附图说明

图1是本实用新型的一种实施方式的结构示意图（污水进水管上安装水泵）；

图2是本实用新型的另一种实施方式的结构示意图（污水进水管上不安装水泵）；

图3是本实用新型的过滤器的剖视结构示意图；

图4是本实用新型的过滤器的俯视图；

图5是本实用新型采用图1的实施方式进行连续采样的工作流程图；

图6是本实用新型采用图1的实施方式进行间歇采样的工作流程图；

图7是本实用新型采用图2的实施方式进行连续采样的工作流程图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1、图2和图3说明本实施方式，本实施方式的一种适应于自动化的含油污水水样预处理系统1，包括水质在线监测仪15，其还包括过滤器3和采样杯11，所述过滤器的内部安装有滤芯33，所述过滤器设有污水进口34、污水出口35、采样出口36和排污口37，所述采样杯设有样水进口和样水出口。所述污水进口通过污水进水管2连通污水来源16，所述污水进水管上安装有水泵17或阀门，所述水泵根据污水进水管内的压力需要而设置，当所述污水进水管内的压力足以保证污水的流通时，可以不在所述污水进水管上安装所述水泵，此时只需在所述污水进水管上安装阀门即可。所述污水出口连接污水出水管7，所述排污口连接排污管13，所述采样出口通过样水连接管5连接所述样水进口，所述样水连接管与所述滤芯的内部连通，用以向所述采样杯中传输经过滤后的样水，来自于所述污水来源的污水进入所述过滤器后，大部分污水经过所述滤芯过滤后由所述污水出口排出，经所述滤芯过滤后的样水通过所述样水连接管进入所述采样杯，经所述滤芯过滤后的油污和杂质依靠重力和/或系统内的压力通过所述排污管排出（通常在所述滤芯的反冲洗清洁过程中排出）。所述样水出口连接样水排水管9。所述水质在线监测仪的汲水管10插入所述采样杯，通常情况下，所述汲水管从所述采样杯的顶端插入并延伸至所述采样杯的底部，当样水进入所述采样杯后，所述水质在线监测仪通过所述汲水管从所述采样杯内汲水并进行水质分析。系统的各管道上均安装有阀门4，便于开关控制，通常情况下，所述污水出水管上的阀门为减压阀12。当所述水质在线监测仪汲水完成后，切断所述所述样水进水管上的阀门，打开所述样水排水管上的阀门，将所述采样杯内的样水排净，保证每一次采样时所述采样杯内一直是最新的水样。

本实用新型结构简单、便于操作，可以实现对含油污水的连续或间歇式在线取样，并可确保水质在线监测仪在需要取水时采样杯内一直有最新的水样供其取用来分析水质，还可定期对过滤器进行自动冲洗排污，解决了传统的水样预处理系统的分析不具备代表性、运行时间短、滤芯易堵塞、清洗维护困难等缺陷。

具体实施方式二：结合图3和图4说明本实施方式，本实施方式的所述过滤器包括壳体31和可开启的顶盖32，所述壳体的主体部分呈柱状，所述壳体的下部呈锥状，通常情况下，所述壳体的主体部分呈圆柱状，所述壳体的下部呈圆锥状。所述滤芯位于所述壳体的内部并安装在所述顶盖的底面上，通常情况下，所述滤芯与所述顶盖螺纹连接。所述污水进口和污水出口开设在所述壳体的上部的侧壁上，所述采样出口开设在所述顶盖上，所述采样出口与所述滤芯的内部连通。所述排污口开设在所述壳体的锥状部分的底部。所述过滤器的设计，可以在所述水质在线监测仪分析水质之前，过滤掉污水内的油污和大颗粒杂质，避免油污堵塞所述采样杯、水质在线监测仪和相关管道，避免油污对监测分析结果造成影响，避免所述水质在线监测仪由于颗粒物的进入而损坏。所述过滤器下部的锥状设计，可以有效避免污水中的固体杂质沉积在所述过滤器内的底部，有利于所述过滤器的反冲洗排污。其他组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式的所述滤芯的过滤精度不小于200目，以便保证所述滤芯对含油污水的过滤效果，保证系统的安全稳定运行和所述水质在线监测仪的分析结果。其他组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式的所述滤芯为折叠滤网式滤芯或金属烧结式滤芯，根据系统连续运行的需求不同，可以选择过滤面积大小不同的滤芯。其他组成及连接关系与具体实施方式一、二或三相同。

具体实施方式五：本实施方式的所述过滤器设有压力控制回路，所述适应于自动化的含油污水水样预处理系统内的压力优选控制为0.02-0.08MPa.G。所述压力控制回路的设计，可以使系统保持一定的微正压，有利于促进系统内污水及样水的流动，保证系统正常稳定运行，还可以在所述采样杯的水样取样量不足时，用以提高系统内压力来增加水样取样量。其他组成及连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。

具体实施方式六：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的所述采样杯设有溢流口，所述溢流口连接溢流管8，所述样水进口开设在所述采样杯的中部或中上部的侧壁上，所述样水出口开设在所述采样杯的底部，所述溢流口高于所述样水进口。所述溢流口的设计，可使所述采样杯内多余的样水通过所述溢流管排出，避免所述采样杯内的样水过多影响系统稳定性及监测分析的准确性。其他组成及连接关系与具体实施方式一、二、三、四或五相同。

具体实施方式七：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的所述排污管、污水出水管、样水排水管和溢流管的出口连通所述污水来源或低排14，优选连接所述污水来源，不增加额外排污点，达到环保的效果。其他组成及连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五或六相同。

具体实施方式八：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的适应于自动化的含油污水水样预处理系统还包括反冲洗管6，所述反冲洗管连通所述样水连接管，连通处位于所述样水连接管上的阀门与所述采样出口之间，所述反冲洗管通过支管分别连接清洗水源和蒸气源，各支管上均安装有阀门，以便于控制。当所述滤芯需要冲洗时，关闭所述污水进水管上的水泵或阀门，关闭所述样水连接管上的阀门，系统进入滤芯反冲洗清洁模式，打开所述排污管上的阀门，打开所述反冲洗管的支管上的阀门，对所述滤芯进行反冲洗清洁，从所述滤芯上冲洗下的油污及杂质通过所述排污管排出所述过滤器。所述反冲洗管的设计，当所述滤芯堵塞时，可以实现所述滤芯的在线冲洗，无需拆卸滤芯后清洗或更换滤芯，可有效降低维护时间及成本，另外，通过所述反冲洗管对所述滤芯进行在线冲洗的过程中，不影响所述水质在线监测仪从所述采样杯内采样，不影响水样分析的进程。其他组成及连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六或七相同。

具体实施方式九：本实施方式的适应于自动化的含油污水水样预处理系统还包括自动控制单元，所述自动控制单元与所述水质在线监测仪、所述污水进水管上的水泵或阀门以及其他各管道上的阀门电连接，所述自动控制单元优选为PLC控制系统，所述PLC控制系统可以采用三菱、西门子、欧姆龙、施耐德的控制系统或其他现有技术下适宜的控制系统。所述自动控制单元可以控制所述适应于自动化的含油污水水样预处理系统实现对含油污水的自动化连续或间歇式在线取样（具体的控制方式及原理详见下文的本实用新型的工作方式及原理一、二、三）。所述自动控制单元的设计以及其与系统内的仪器和阀门的关联，可有效实现系统的全自动化顺序操作、监视及报警，全程无需人工参与，减少了反冲洗和排污频繁操作的劳动强度，并使系统具有采样故障预判及故障自恢复功能，结合采样时间的设定，可以预判过滤器堵塞情况，并自动调整系统压力或增加滤芯冲洗时间，以提高系统的连续长期稳定运行能力及时间。其他组成及连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六、七或八相同。

具体实施方式十：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的所述采样杯的中下部设有液位开关18，所述液位开关高于所述汲水管的进水口，所述液位开关低于所述样水进口，所述液位开关与所述自动控制单元电连接。所述液位开关的设计，可以在采样杯内的液位不足，不能满足水质在线监测仪使用时发出提示，使中央控制单元能够及时做出反应，通过调整系统压力或提前/加快滤芯冲洗时间来提高样水量，保证水质分析的连续性和准确性。其他组成及连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六、七、八或九相同。

本实用新型的工作方式及原理一（适用于污水进水管上安装水泵并进行连续采样的情况）：

结合图5说明本工作方式及原理，本工作方式及原理可应用于污水来源是管道的工况，污水来源压力较低，需在污水进水管上安装水泵。启动自动控制单元的控制流程，打开水泵和样水连接管上的阀门（采样出水阀）KV-102，污水从管道进入到过滤器中，经滤芯过滤后的滤液（样水）进入到采样杯中，采样杯内液位到达液位开关LS-107的位置后 ,水质在线监测分析仪开始汲水、分析，水质在线监测仪连续运行，直至液位开关LS-107低报时，关闭水泵和样水连接管上的阀门（采样出水阀）KV-102，停止过滤器过滤，系统进入反冲洗清洁模式，打开排污管上的阀门（排放阀）KV-103，打开反冲洗管的支管上的阀门（反冲洗阀）KV-104或KV-105，反冲洗污水由排放阀排出过滤器，达到反冲洗预设时间后（通常为30分钟），关闭排污管上的阀门（排放阀）KV-103,关闭反冲洗管的支管上的阀门（反冲洗阀）KV-104或KV-105,反冲洗过程结束。打开水泵和样水连接管上的阀门（采样出水阀）KV-102，过滤器继续过滤。系统进入反冲洗清洁模式时，水质在线监测仪可以继续采样，采样杯内液位开关LS-107至杯底的水量需保证在冲洗时间内，水质在线监测仪能够取到样水，或者在反冲洗预设时间内，水质在线监测仪处于待机模式。

本实用新型的工作方式及原理二（适用于污水进水管上安装水泵并进行间歇采样的情况）：

结合图6说明本工作方式及原理，本工作方式及原理根据实际需求，可通过调整顺序控制步骤，将系统设置成间歇采样模式。当水质在线监测仪给出污水进样信号时，自动控制单元的控制流程启动，打开水泵和样水连接管上的阀门（采样出水阀）KV-102，污水从管道进入到过滤器中，经滤芯过滤后的滤液（样水）进入到采样杯中，采样杯内液位到达液位开关LS-107的位置后 , 水质在线监测分析仪开始汲水、分析，水质在线监测采样结束后，给出停止信号，关闭水泵和样水连接管上的阀门（采样出水阀）KV-102，停止过滤器过滤，并打开样水排水管上的阀门（排水阀）KV-106，排净采样杯内水样，保证下一次采样是实时的，采样杯排净水样后关闭样水排水管上的阀门（排水阀）KV-106。系统进入反冲洗清洁模式，打开排污管上的阀门（排放阀）KV-103, 打开反冲洗管的支管上的阀门（反冲洗阀）KV-104或KV-105，反冲洗污水由排放阀排出过滤器，达到反冲洗预设时间后（通常为5分钟），关闭排污管上的阀门（排放阀）KV-103, 关闭反冲洗管的支管上的阀门（反冲洗阀）KV-104或KV-105, 反冲洗过程结束，系统进入待机模式。若规定时间内样水（根据生产实际确定）未达到采样杯内液位开关LS-107的位置，说明过滤器过滤效果严重下降，系统可增加滤芯反冲洗时间（如30分钟），保证滤芯清洁干净，或调节污水出水管上的阀门（减压阀）PIC-101，提高过滤压力，增强过滤效果。

本实用新型的工作方式及原理三（适用于污水进水管上不安装水泵并进行连续采样的情况）：

结合图7说明本工作方式及原理，本工作方式及原理可应用于污水来源是管道的工况，来水具有一定压力，污水进水管上不需要安装水泵，改为安装阀门KV-108控制污水进样。启动自动控制单元的控制流程，打开污水进水管上的阀门KV-108和样水连接管上的阀门（采样出水阀）KV-102，污水从管道进入到过滤器中，经滤芯过滤后的滤液（样水）进入到采样杯中，采样杯内液位到达液位开关LS-107的位置后 ,水质在线监测分析仪开始汲水、分析，水质在线监测仪连续运行，直至液位开关LS-107低报时，关闭污水进水管上的阀门KV-108和样水连接管上的阀门（采样出水阀）KV-102，停止过滤器过滤，系统进入反冲洗清洁模式，打开排污管上的阀门（排放阀）KV-103，打开反冲洗管的支管上的阀门（反冲洗阀）KV-104或KV-105，反冲洗污水由排放阀排出过滤器，达到反冲洗预设时间后（通常为30分钟），关闭排污管上的阀门（排放阀）KV-103,关闭反冲洗管的支管上的阀门（反冲洗阀）KV-104或KV-105,反冲洗过程结束。打开污水进水管上的阀门KV-108和样水连接管上的阀门（采样出水阀）KV-102，过滤器继续过滤。系统进入反冲洗清洁模式时，水质在线监测仪可以继续采样，采样杯内液位开关LS-107至杯底的水量需保证在冲洗时间内，水质在线监测仪能够取到样水，或者在反冲洗预设时间内，水质在线监测仪处于待机模式。

以上所述仅为本实用新型的具体实施方式、工作方式及原理，但本实用新型的结构特征和工作方式并不局限于此，工作方式可根据水质在线监测仪的要求以及预处理连续运行时间的要求进行调整，任何本领域的技术人员在本实用新型的领域内所做的变化或修饰皆涵盖在本实用新型专利的范围之中。

Claims (10)

1.一种适应于自动化的含油污水水样预处理系统，包括水质在线监测仪，其特征在于还包括过滤器和采样杯，所述过滤器的内部安装有滤芯，所述过滤器设有污水进口、污水出口、采样出口和排污口，所述采样杯设有样水进口和样水出口，所述污水进口通过污水进水管连通污水来源，所述污水进水管上安装有水泵或阀门，所述污水出口连接污水出水管，所述排污口连接排污管，所述采样出口通过样水连接管连接所述样水进口，所述样水连接管与所述滤芯的内部连通，所述样水出口连接样水排水管，所述水质在线监测仪的汲水管插入所述采样杯。

2.根据权利要求1所述的适应于自动化的含油污水水样预处理系统，其特征在于所述过滤器包括设有顶口的壳体和与该顶口配套的可开启的顶盖，所述壳体的主体部分呈柱状，下部呈锥状，所述滤芯呈筒状，设置于所述壳体的主体部分内，所述污水进口和污水出口开设在所述壳体的上部，连通滤芯的筒外空间，所述采样出口开设在所述顶盖的中部，连接滤芯的筒内空间，所述排污口开设在所述壳体的底端。

3.根据权利要求1所述的适应于自动化的含油污水水样预处理系统，其特征在于所述滤芯的过滤精度不小于200目。

4.根据权利要求1所述的适应于自动化的含油污水水样预处理系统，其特征在于所述滤芯为折叠滤网式滤芯或金属烧结式滤芯。

5.根据权利要求1所述的适应于自动化的含油污水水样预处理系统，其特征在于所述过滤器设有压力控制回路，所述适应于自动化的含油污水水样预处理系统内的压力为0.02-0.08MPa.G。

6.根据权利要求1所述的适应于自动化的含油污水水样预处理系统，其特征在于所述采样杯设有溢流口，所述溢流口连接溢流管，所述样水进口开设在所述采样杯的中部或中上部，所述样水出口开设在所述采样杯的底部，所述溢流口高于所述样水进口。

7.根据权利要求6所述的适应于自动化的含油污水水样预处理系统，其特征在于所述排污管、污水出水管、样水排水管和溢流管的出口连通所述污水来源或低排。

8.根据权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的适应于自动化的含油污水水样预处理系统，其特征在于其还包括反冲洗管，所述反冲洗管连通所述样水连接管，连通处位于所述样水连接管上的阀门与所述采样出口之间，所述反冲洗管通过支管分别连接清洗水源和蒸气源，各支管上均安装有阀门。

9.根据权利要求8所述的适应于自动化的含油污水水样预处理系统，其特征在于其还包括自动控制单元，所述自动控制单元的相应控制信号分别接入水质在线监测仪、各水泵和各阀门的控制端。

10.根据权利要求9所述的适应于自动化的含油污水水样预处理系统，其特征在于所述采样杯的中下部设有液位开关，所述液位开关高于所述汲水管的进水口。

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