一種重金屬工業廢水超標排放預判與留樣系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開一種重金屬工業廢水超標排放預判與留樣系統。采樣頭置于排污口中，采樣頭通過采水管接至儲水箱，儲水箱上裝有排水管；儲水箱還通過第一分流管與檢測池相連，檢測池上裝有排檢測水管和電導檢測電極；儲水箱另通過第二分流管與暫存器相連，暫存器上裝有排暫存水管，暫存器通過留樣管接至留樣瓶；各管上都裝有電磁閥和水泵；控制中心控制各電磁閥和水泵工作，控制中心通過電導檢測電極在線檢測水樣導電情況預判水樣超標與否，來確定是否留樣。本發明實現自動連續、分析與留樣同步，用于工業排污口違規排放監控與違規排放預判定，使超標留樣樣本更具有代表性，使重金屬廢水排放監控過程更加高效、經濟、便捷。
【專利說明】-種重金屬工業廢水超標排放預判與留樣系統
【技術領域】
[0001] 本發明屬于環境監測領域，涉及一種水質在線監測與留樣系統，尤其是一種用于 含重金屬工業廢水超標排放的在線預判與留樣系統。
【背景技術】
[0002] 工業廢水由于其中的污染物濃度極高，若違規排放將極易對生態環境造成嚴重危 害，為此各國都嚴格制定工業廢水的排放標準和處罰條例對工業污染源進行監督和管理， 而作為監督管理技術支撐的環境監測監測技術至關重要，對工業污染源排放的廢水進行的 連續、自動、實時監測將為監督管理提供有力的執法依據。
[0003] 重金屬污染直接影響到人類健康與生存環境，水體中的重金屬離子在低濃度下即 可對生物體造成巨大危害，重金屬離子監測是水質監測的重要內容。重金屬工業污染源所 產生的廢水中其重金屬離子濃度極高，需經嚴格處理達標后方可排放。而當前的水質在線 監測技術還主要集中在C0D、T0C、氨氮、總磷等監測指標上，對于重金屬的在線監測甚少，這 也使部分源偷排偷放重金屬廢水的不法分子逍遙法外。
[0004] 由于工業廢水的復雜性和不確定性，工業廢水在線監測一般需要對超標的工業廢 水進行自動采樣，并做留樣分析。目前廢水在線監測一般由自動分析測定儀、自動采樣器和 計算機控制中心組成，系統設置在廢水排放口附近，所測定的數據使用遠程傳輸技術及時 傳輸至監控中心，實現無人自動操作，但這些監測系統存在以下問題： 一、 絕大部分的分析測定儀的檢測周期較長，分析測定儀測定需要較長的時間，當計算 機控制中心發出留樣指令時，采集的水樣已不是接受分析的相同水樣了，導致留樣樣本失 真； 二、 目前所有的監測指標都是針對水質取樣器取至分析測定儀的水樣，而該水樣一般 為取樣器(取樣泵）在較短時間內獲得的樣本，其監測值也只能代表瞬時排放值，而無法代 表某段時間內排放的總體情況； 三、 現有在線監測的儀器設備價格昂貴，難以在每個企業的排污口安裝一套先進的在 線監測設備，導致部分企業監管不到位，尤其是對中小型企業監管的缺失，若能開發一套價 格低廉的簡易在線監測設備，則可大大提高排污口監控的覆蓋面，確保各企業合法排放； 四、 現有在線監測設備的專業性強，目前主要由環境監測站的技術人員操控，但我國環 境監測專業技術人員嚴重不足，非專業的環保執法人員無法介入專業監控過程；倘若執法 人員能夠隨時監控其轄區內排污口的排放狀況，先預判其超標排放，再將可能超標的留存 樣品送至專業實驗室批量檢測，則可大大提升監控與執法力度，同時大大減輕環境監測專 業人員的工作強度。
[0005] 特定的工廠其產生的工業廢水成份相對穩定，經合格的廢水處理后排放的廢水成 份與濃度相對穩定，其中的重金屬離子濃度亦相對穩定，因此可以通過不間斷地監控其排 放廢水的總離子濃度來預判其是否違規排放。
[0006] 電導率指標常用于檢測水中離子的總濃度或含鹽量，通過電導率檢測可判定某溶 液的總體離子強度，電導率測定技術具有快速、穩定的特點，若用于測定廢水的電導率有利 于快速判斷廢水中離子的總濃度。重金屬離子在溶液中為帶電離子，對溶液的離子強度影 響大，若違規排放重金屬廢水，則其電導率將發生較大的突變。因此，通過檢測成份與濃度 相對穩定的工業廢水的電導率，可在一定程度上監控重金屬廢水的排放水平。
【發明內容】
[0007] 針對以上現狀，本發明旨在提供一種自動連續、分析與留樣同步的重金屬工業廢 水超標排放在線監測、預判與留樣系統，用于工業排污口違規排放監控與違規排放預判定， 使超標留樣樣本更具有代表性，使重金屬廢水排放監控過程更加高效、經濟、便捷。
[0008] 為了實現上述目的，本發明的解決方案是： 一種重金屬工業廢水超標排放預判與留樣系統，包括采樣頭、儲水箱、暫存器、留樣瓶、 檢測池、電導檢測電極和控制中心；采樣頭置于排污口中，采樣頭通過采水管接至儲水箱， 儲水箱上裝有排水管；儲水箱還通過第一分流管與檢測池相連，檢測池上裝有排檢測水管 和電導檢測電極；儲水箱另通過第二分流管與暫存器相連，暫存器上裝有排暫存水管，暫存 器還通過留樣管接至留樣瓶；采水管、排水管、第一分流管、排檢測水管、第二分流管、排暫 存水管和留樣管上分別裝有電磁閥和水泵；電導檢測電極和各電磁閥、水泵接至控制中心， 控制中心控制各電磁閥和水泵工作，控制中心通過電導檢測電極在線檢測水樣導電情況預 判水樣超標與否，來確定是否留樣。
[0009] 進一步的，所述采樣頭管口帶有濾網。
[0010] 進一步的，所述儲水箱、暫存器、留樣瓶和檢測池的材質均為耐酸、耐堿、耐腐蝕的 材質，如特氟龍等。
[0011] 進一步的，所述控制中心為可編程序控制器，通過串行通訊數據線和信號轉換系 統與儲水箱、檢測池、暫存器、留樣瓶、各電磁閥和水泵相連。
[0012] 進一步的，所述留樣瓶有若干個，排列在留樣箱中，留樣管安裝在機械臂上，通過 機械臂將留樣管接至各留樣瓶。
[0013] 進一步的，所述留樣箱配置有低溫裝置。
[0014] 本發明使用時，采樣頭置于排污口中，通過水泵將污水緩慢抽至儲水箱中，待儲水 箱滿后，控制中心控制電磁閥，儲水箱里的水分兩路同時快速流進檢測池和暫存器中，儲水 箱中剩余水樣排出，其后，儲水箱重新開始第二輪儲水周期；與此同時，檢測池開始檢測水 樣的電導率值，通過控制中心信號采集與分析，判斷是否超出設定范圍，并對暫存器發出指 令：若不超標，則啟動暫存器的排暫存水管排出液體；若超標，則啟動暫存器的留樣管，水 樣進入留樣品；控制中心同時通過無線網絡或其它方式將超標樣品與留樣信息發送至監管 平臺；控制中心對暫存器發出指令的同時，亦發出指令排出檢測池中的水樣，此為一個檢測 與留樣周期。
[0015] 采用上述方案后，本發明具有以下技術效果：本發明通過設置儲水箱實現對某一 時間段工業廢水總體水平的監測，通過儲水箱、檢測池和暫存器等單元的進、排液速率，使 儲水與檢測、留存的時間點可同時進行，確保實現不間斷在線監測；通過設置水樣暫存器實 現了檢測樣品預留存樣品的一致性；利用特定工廠處理后的廢水成份相對穩定的特點，通 過監測不同時間段的廢水的總體電導率值實現對廢水總體排放情況的監控；通過無線網絡 傳輸實現對排污口的遠程監管。本發明采用電極監測廢水的電導率值，實驗過程中無需使 用其他溶劑與試劑，環保經濟；設備精巧價廉，維護簡便，操控簡單，安裝設置后，一般環保 監管人員即可操作，適用中小型企業排污口等基層環保監管。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016] 圖1是本發明的整體結構示意圖； 圖2是留樣箱結構示意圖； 圖3是本發明實施的動作流程圖。
[0017] 標號說明 1-采樣頭，2、5、7、8、16_電磁閥，13-三向電磁閥，3、6、9、10、12、14、15-水泵，4-儲水 箱，11-暫存器,17-電導檢測電極，18-檢測池，19-控制中心，20-留樣箱，21-機械臂， 22-托盤，23-留樣瓶，24-瓶槽，采水管25,排水管26,第一分流管27,第二分流管28,排檢 測水管29,排暫存水管30,留樣管31。
【具體實施方式】
[0018] 以下結合附圖及具體實施例對本發明做進一步詳細敘述。
[0019] 如圖1所示，一種重金屬工業廢水超標排放預判與留樣系統，包括采樣頭1、儲水 箱4、暫存器11、留樣瓶23、檢測池18、電導檢測電極17和控制中心19。
[0020] 采樣頭1置于排污口中，采樣頭1管口帶有濾網。采樣頭1通過采水管25接至儲 水箱4,采水管25上裝有電磁閥2和水泵3,水泵3為蠕動泵等液流驅動裝置，其采樣流速 可通過控制中心19設置，實現不同的采樣時長。
[0021] 儲水箱4用于收集某時段排放的廢水，監測值為某時段排放廢水的平均值，而非 瞬時值，代表廢水的總體情況。儲水箱4上裝有排水管26,排水管26上裝有電磁閥5和水 泵6。
[0022] 儲水箱4還通過第一分流管27與檢測池18相連，第一分流管27上裝有電磁閥8 和水泵9,檢測池18上裝有排檢測水管29和電導檢測電極17,電導檢測電極17為可穩定 測定電導率的各種類型電極，排檢測水管29上裝有電磁閥16和水泵5。
[0023] 儲水箱4另通過第二分流管28與暫存器11相連，第二分流管28上裝有電磁閥7 和水泵10,暫存器11上裝有排暫存水管30,排暫存水管30上裝有電磁閥13 (此實施例選 擇三向電磁閥，和留樣管共用）和水泵14,暫存器11還通過留樣管31接至留樣瓶23,留樣 管31上裝有電磁閥13 (此實施例選擇三向電磁閥，和排暫存水管共用）和水泵12。如圖2 所示，為了滿足較長時間超標樣品的儲存，留樣瓶23可以有若干個，排列在留樣箱20中，由 托盤22支撐，插置在托盤22的瓶槽24中，為了方便留樣，留樣管31安裝在機械臂21上， 通過機械臂21將留樣管31依序接至各留樣瓶23。留樣箱20還配置有低溫裝置。
[0024] 電導檢測電極17和各電磁閥2、5、7、8、16、13、水泵3、6、9、10、12、14、15接至控制 中心19,控制中心19控制各電磁閥2、5、7、8、16、13和水泵3、6、9、10、12、14、15工作，控制 中心19通過電導檢測電極17在線檢測水樣導電情況預判水樣超標與否，來確定是否留樣。 控制中心19為可編程序控制器，通過串行通訊數據線和信號轉換系統與儲水箱4、檢測池 18、暫存器11、留樣瓶23、各電磁閥2、5、7、8、16、13和水泵3、6、9、10、12、14、15相連。控制 中心19可以具備設置參數、發出部件操控指令、分析與記錄數據、發送信息等功能，可設置 采水速率與周期、水樣電導率允許范圍值，判定程序是基于電導率值的比較，根據設定的允 許電導率范圍值與實際分析數據比較判定超標與否；程序通過對各部件的電磁閥指令實現 控制儲水、進水、檢測、排水、留樣等操控；配備了無線信號傳輸裝置，如GPRS或CDMA網絡， 控制中心記錄每一次監測數據，并在判定超標樣品時，將信息同步傳輸至監管平臺，信息可 根據實際需要設置、增減。監管信息平臺可安裝至安卓手機系統中。
[0025] 儲水箱4、暫存器11、留樣瓶23和檢測池18的材質均為耐酸、耐堿、耐腐蝕的材 質，如特氟龍等。
[0026] 配合圖3所示，本發明實際應用時，選擇工廠排污口正常排污的環境下，啟動系 統，多次監測其廢水的電導率，以多次測定的平均值作為基準值，在控制中心進行超標參數 設置，設定電導率允許范圍值為超過平均值的30%，若某次測定值超出設定范圍值，控制中 心19即發出超標判定和留樣指令。
[0027] 設置儲水周期為1小時，則一天進行24次儲水與監測，最大留樣樣品數量為24 個；設置留存樣品信息發送格式，以拼音首字母設置監測點位如第一點位DYDW，樣品編號 為1至48的數字，留樣時間格式為日期加時間，超出比例以超出設定值百分比記錄。如發 送的樣品編號為：DYDW-l-20130102-14:00-45%，其表示的物理意義為第一點位的1號樣品 瓶在2013年01月02日的13時至14時監測的廢水，其電導率超過設定值的45%。
[0028] 系統開始運行時，控制中心19對電磁閥2和水泵3發出指令控制流速，使其在1 小時內充滿儲水箱4，至此，完成一個儲水周期；緊接著，控制中心19發出指令打開電磁閥7 和8,并啟動水泵9和10,儲水箱4中的水樣以較快速度分兩路流入暫存器11和檢測池18， 流入體積為固定值，檢測池18水樣達要求體積時，控制中心19發出指令打開電磁閥5和水 泵6,儲水箱4中的剩余水樣快速排出，控制中心19發出指令打開電磁閥2和水泵3,開始 第二個儲水周期。與此同時，電導率測定程序開始工作，電導率快速測試完，發出指令打開 電磁閥16和水泵15,排出檢測室18中的水樣，控制中心19根據電導率值判定結果做出下 一步指令。
[0029] 若某次電導率測定值在電導率設定范圍內，則控制中心19發出指令打開三向電 磁閥13和水泵14排出暫存器11中的水樣；若測定值超出設定范圍，則控制中心19發出 指令打開三向電磁閥13和水泵12,留樣箱20的機械臂21根據指令到達托盤22上指定的 留樣瓶23位置，水樣流入留樣瓶23,水樣流入按從小到大順序進入相應留樣瓶23,與此同 時，控制中心19記錄留存樣品信息，包含監測點位、樣品編號、留樣時間、超標比例等，并將 留存樣品的信息通過無線網絡發送至監管信息平臺。
【權利要求】
1. 一種重金屬工業廢水超標排放預判與留樣系統，其特征在于：包括采樣頭、儲水箱、 暫存器、留樣瓶、檢測池、電導檢測電極和控制中心；采樣頭置于排污口中，采樣頭通過采水 管接至儲水箱，儲水箱上裝有排水管；儲水箱還通過第一分流管與檢測池相連，檢測池上裝 有排檢測水管和電導檢測電極；儲水箱另通過第二分流管與暫存器相連，暫存器上裝有排 暫存水管，暫存器還通過留樣管接至留樣瓶；采水管、排水管、第一分流管、排檢測水管、第 二分流管、排暫存水管和留樣管上分別裝有電磁閥和水泵；電導檢測電極和各電磁閥、水泵 接至控制中心,控制中心控制各電磁閥和水泵工作，控制中心通過電導檢測電極在線檢測 水樣導電情況預判水樣超標與否，來確定是否留樣。
2. 如權利要求1所述的一種重金屬工業廢水超標排放預判與留樣系統，其特征在于： 所述采樣頭管口帶有濾網。
3. 如權利要求1所述的一種重金屬工業廢水超標排放預判與留樣系統，其特征在于： 所述儲水箱、暫存器、留樣瓶和檢測池的材質均為耐酸、耐堿、耐腐蝕的材質。
4. 如權利要求1所述的一種重金屬工業廢水超標排放預判與留樣系統，其特征在于： 所述控制中心為可編程序控制器，通過串行通訊數據線和信號轉換系統與儲水箱、檢測池、 暫存器、留樣瓶、各電磁閥和水泵相連。
5. 如權利要求1所述的一種重金屬工業廢水超標排放預判與留樣系統，其特征在于： 所述留樣瓶有若干個，排列在留樣箱中，留樣管安裝在機械臂上，通過機械臂將留樣管接至 各留樣瓶。
6. 如權利要求5所述的一種重金屬工業廢水超標排放預判與留樣系統，其特征在于： 所述留樣箱配置有低溫裝置。
【文檔編號】G01N27/06GK104062325SQ201410267872
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年6月16日 優先權日:2014年6月16日
【發明者】黃華斌, 莊峙廈, 周艷麗, 湯新華, 王小如 申請人:廈門華廈職業學院, 廈門斯坦道科學儀器股份有限公司
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