(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 109254133 A(43)申请公布日 2019.01.22
(21)申请号 201811364927.8(22)申请日 2018.11.16
(71)申请人 河海大学
地址 210098 江苏省南京市鼓楼区西康路1
号(72)发明人 许明 薛朝霞 操家顺 (74)专利代理机构 南京苏高专利商标事务所
(普通合伙) 32204
代理人 张华蒙(51)Int.Cl.
G01N 33/18(2006.01)G05B 19/05(2006.01)
权利要求书2页 说明书5页 附图3页
CN 109254133 A(54)发明名称
一种工业废水排放实时监控系统及方法(57)摘要
本发明公开了一种工业废水排放实时监控系统，属于环境保护和环境管理领域，包括收集系统、监测系统和控制系统，控制系统包括进水控制子系统、集中排水控制子系统，进水控制子系统分别控制水质在线仪、流量计、视频在线监控，集中排水控制子系统分别控制集中水质在线仪和集中视频在线监控。本发明还公开了其监控方法。本发明的控制系统，构建并提出基于“废水排放监测-数据分析-自动控制”工业废水排放监管方案，实现工业废水达标、按量排放，为污水处理厂稳定运行提供有力支撑；本发明的监控方法，不仅自动化程度高，运行成本低、废水达标率高，同时实现了动态实时监控、处理和控制，基建投入低和运行成本低，促进水环境健康可持续发展。
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权 利 要 求 书
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1.一种工业废水排放实时监控系统，其特征在于：包括收集系统、监测系统和控制系统，所述的收集系统包括顺次相连的排水端口(1)、收集管道(2)、收集池(3)、进水控制阀(4)、集中收集池(5)、排水堰(6)、污水排放井(7)、污水排放管(8)和污水排放泵(9)，该污水排放泵(9)与污水处理厂相连；所述的监测系统包括水质在线仪(14)、流量计(15)、视频在线监控(16)、集中水质在线仪(17)、集中视频在线监控(18)，所述的水质在线仪(14)、流量计(15)、视频在线监控(16)分别监测收集池(3)，所述的集中水质在线仪(17)和集中视频在线监控(18)分别监测污水排放井(7)；所述的控制系统包括进水控制子系统(19)、集中排水控制子系统(21)，所述的进水控制子系统(19)分别控制水质在线仪(14)、流量计(15)、视频在线监控(16)，所述的集中排水控制子系统(21)分别控制集中水质在线仪(17)和集中视频在线监控(18)。
2.根据权利要求1所述的一种工业废水排放实时监控系统，其特征在于：所述的收集系统还包括顺次相连的刮泥机(10)、污泥排放管(11)、污泥排放井(12)、污泥排放泵(13)。
3.根据权利要求1所述的一种工业废水排放实时监控系统，其特征在于：所述的集中收集池(5)与刮泥机(10)相连，所述的污泥排放泵(13)与污水处理厂相连。
4.根据权利要求1所述的一种工业废水排放实时监控系统，其特征在于：所述的控制系统还包括排泥控制子系统(20)，该排泥控制子系统(20)分别控制刮泥机(10)和污泥排放泵(13)。
5.权利要求1-4中任意一项所述的一种工业废水排放实时监控方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)所述的排水端口(1)通过工业压力收集管道(2)将废水排入收集池(3)，水质在线仪(14)、流量计(15)、视频在线监控(16)对收集池(3)废水进行监测，并将结果传输给进水控制子系统(19)；
2)对步骤1)的监测结果，若不达标或流量超过设定值，进水控制子系统(19)关闭进水控制阀(4)；若达到标准，进水控制子系统(19)开启进水控制阀(4)，废水继续进入集中收集池(5)、排水堰(6)、污水排放井(7)、污水排放管(8)、污水排放泵(9)，最终排入污水处理厂；
3)集中水质在线仪(17)和集中视频在线监控(18)分别对污水排放井(7)进行监测，并将监测结果传输给集中排水控制子系统(21)，若异常，集中排水控制子系统(21)控制废水经过污水排放管(8)和污水排放泵(9)后重新回到集中收集池(5)；若正常，经过污水排放管(8)和污水排放泵(9)后直接排入污水处理厂。
6.根据权利要求5所述的一种工业废水排放实时监控方法，其特征在于：所述的集中收集池(5)通过排泥控制子系统(20)控制刮泥机(10)定期刮泥，然后依次通过污泥排放管(11)、污泥排放井(12)、污泥排放泵(13)排放至污水处理厂。
7.根据权利要求5所述的一种工业废水排放实时监控方法，其特征在于：所述的排水端口(1)通过工业压力收集管道(2)，压力不低于1.0Mpa；所述的收集池(3)总容积按照停留时间为0.5h～1.0h；所述的进水控制阀(4)采用PLC控制；所述的集中收集池(5)池形为圆形，池深度3～4.5m，总容积按照工业总排水量10％～20％确定，即停留时间为2.4h～4.8h；所述的排水堰(6)高度0.4～0.6m；污水排放井(7)停留时间0.5～0.8h；所述的污水排放管(8)采用压力管道，压力不低于1.0Mpa；所述的污水排放泵(9)为两台管道泵，一用一备，采用PLC控制；所述的刮泥机(10)为中心刮吸泥机、不锈钢材质、线速度2～3m/min，深度3～
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4.5m；所述的污泥排放管(11)采用压力管道，压力不低于1.0Mpa；所述的污泥排放井(12)总容积按照停留时间为1.5h～2.5h；所述的污泥排放泵(13)两台管道泵，一用一备，采用PLC控制。
8.根据权利要求5所述的一种工业废水排放实时监控方法，其特征在于：所述的水质在线仪(14)的检测参数包括pH、COD、氨氮、TN、TP；所述的流量计(15)的误差为±0.5％，公称压力不低于1.6MPA，采用法兰连接；所述的视频在线监控(16)，24h实时监控、角度0～360°；所述的集中水质在线仪(17)的检测参数包括pH、COD、氨氮、TN、TP；所述的集中视频在线监控(18)实时监控，角度为0～360°。
9.根据权利要求6所述的一种工业废水排放实时监控方法，其特征在于：所述的定期刮泥是指每30d或者污泥厚度超过1.5m条件下进行排泥。
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说 明 书
一种工业废水排放实时监控系统及方法
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技术领域
[0001]本发明属于环境保护和环境管理领域，具体涉及一种工业废水排放实时监控系统及方法。
背景技术
[0002]随着环保法的实施和人民对环境要求的不断提高，对于污染源的监管，尤其是工业废水排放的监管越来越重要。工业排水水量大、水质污染严重、排放无规律，我国尚无制定工业废水排放的相应规范和标准。目前环保监管缺乏实时准确监控数据、自动化程度高、监管难度大，即使监管到工业排放的违法行为，也无法及时有效的控制，缺乏相应的环境应急措施。因此，进一步建立和规范工业废水排放的方法，已成为防范突发环境事件的当务之急。
[0003]申请号为201610916166的专利申请文件中公开了一种大型养殖场超标废水排放预警方法，包括设于废水排出管道内的若干个水质检测装置，每个水质检测装置均包括重金属传感器、一氯胺传感器、pH值传感器、臭氧传感器、COD生物传感器和总磷传感器；还包括计算机，计算机分别与各个重金属传感器、各个一氯胺传感器、各个pH值传感器、各个臭氧传感器、各个COD生物传感器和各个总磷传感器电连接；但该发明仅对废水排放废水进行监测，未有对水质和水量进行控制，污泥也未有涉及。
[0004]申请号为201610288146的专利申请文件中公开了一种废水达标排放刚性监控管理系统，包括刚性监控管理系统、水处理单元、刚性处理单元和尾水单元，水处理单元的出水口连接刚性处理单元的进水口，刚性处理单元的出水口分别对应连接尾水单元的进水口和水处理单元的回水口；刚性监控管理系统包括监控平台和刚性阀门，监控平台对废水处理过程进行实时监控管理，刚性阀门分别设置于刚性处理单元的出水口与尾水单元的进水口之间和刚性处理单元的出水口与水处理单元的回水口之间；监控平台根据过程实时监控切换刚性阀门的启闭；但该发明未有对水质进行设计、更没有涉及污泥，无法实现安全排放。
发明内容
[0005]发明目的：本发明的目的在于提供一种工业废水排放实时监控系统，兼顾废水和污泥的排放调控，为污水处理厂的稳定运行提供有利支撑，实现了动态、实时监控、处理和控制，智能化程度高，基建投入低和运行成本低，促进水环境健康可持续；本发明的另一目的在于提供一种工业废水排放实时监控方法。[0006]技术方案：为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：[0007]一种工业废水排放实时监控系统，包括收集系统、监测系统和控制系统，所述的收集系统包括顺次相连的排水端口、收集管道、收集池、进水控制阀、集中收集池、排水堰、污水排放井、污水排放管和污水排放泵，该污水排放泵与污水处理厂相连；所述的监测系统包括水质在线仪、流量计、视频在线监控、集中水质在线仪、集中视频在线监控，所述的水质在
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线仪、流量计、视频在线监控分别监测收集池，所述的集中水质在线仪和集中视频在线监控分别监测污水排放井；所述的控制系统包括进水控制子系统、集中排水控制子系统，所述的进水控制子系统分别控制水质在线仪、流量计、视频在线监控，所述的集中排水控制子系统分别控制集中水质在线仪和集中视频在线监控。[0008]进一步的，所述的收集系统还包括顺次相连的刮泥机、污泥排放管、污泥排放井、污泥排放泵。
[0009]进一步的，所述的集中收集池与刮泥机相连，所述的污泥排放泵与污水处理厂相连。
[0010]进一步的，所述的控制系统还包括排泥控制子系统，该排泥控制子系统分别控制刮泥机和污泥排放泵。[0011]进一步的，所述的一种工业废水排放实时监控方法，包括如下步骤：[0012]1)所述的排水端口通过工业压力收集管道将废水排入收集池，水质在线仪、流量计、视频在线监控对收集池废水进行监测，并将结果传输给进水控制子系统；[0013]2)对步骤1)的监测结果，若不达标或流量超过设定值，进水控制子系统关闭进水控制阀；若达到标准，进水控制子系统开启进水控制阀，废水继续进入集中收集池、排水堰、污水排放井、污水排放管、污水排放泵，最终排入污水处理厂；
[0014]3)集中水质在线仪和集中视频在线监控对污水排放井进行监测，并将监测结果传输给集中排水控制子系统，若异常，集中排水控制子系统控制废水经过污水排放管和污水排放泵后重新回到集中收集池；若正常，经过污水排放管和污水排放泵后直接排入污水处理厂。
[0015]进一步的，所述的集中收集池通过排泥控制子系统控制刮泥机定期刮泥，然后依次通过污泥排放管、污泥排放井、污泥排放泵排放至污水处理厂。[0016]进一步的，所述的排水端口通过工业压力收集管道，压力不低于1.0Mpa；所述的收集池总容积按照停留时间为0.5h～1.0h；所述的进水控制阀采用PLC控制；所述的集中收集池池形为圆形，池深度3～4.5m，总容积按照工业总排水量10％～20％确定，即停留时间为2.4h～4.8h；所述的排水堰高度0.4～0.6m；污水排放井停留时间0.5～0.8h；所述的污水排放管采用压力管道，压力不低于1.0Mpa；所述的污水排放泵为两台管道泵，一用一备，采用PLC控制；所述的刮泥机为中心刮吸泥机，不锈钢材质，线速度2～3m/min，深度3～4.5m；所述的污泥排放管采用压力管道，压力不低于1.0Mpa；所述的污泥排放井总容积按照停留时间为1.5h～2.5h；所述的污泥排放泵为两台管道泵，一用一备，采用PLC控制。[0017]进一步的，所述的水质在线仪的检测参数包括pH、COD、氨氮、TN、TP；所述的流量计的误差为±0.5％，公称压力不低于1.6MPA，采用法兰连接；所述的视频在线监控，24h实时监控、角度0～360°；所述的集中水质在线仪的检测参数包括pH、COD、氨氮、TN、TP；所述的集中视频在线监控1824h实时监控，角度为0～360°。[0018]进一步的，所述的定期刮泥是指每30d或者污泥厚度超过1.5m条件下进行排泥。[0019]有益效果：与现有技术相比，本发明的一种工业废水排放实时监控系统，克服工业废水排放废水超标和超量排放的难题，构建并提出基于“工业排水监测-数据分析-自动控制”工业废水排放监管方案，实现工业废水达标、按量排放，为污水处理厂稳定运行提供有力支撑；本发明的工业废水排放实时监控方法，不仅实现了工业排放废水水质调控和污泥
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收集、安全排放的全方位处理，安全排放，构建绿色、清洁的污水、污泥收集和控制技术，而且自动化程度高，运行管理人员少、运行成本低、废水达标率高、操作灵活，同时实现了动态实时监控、处理和控制，智能化程度高，基建投入低和运行成本低，促进水环境健康可持续发展。
附图说明
[0020]图1是工业废水排放实时监控系统及方法原理图；[0021]图2是工业废水排放实时监控系统及方法布置图；[0022]图3是工业废水排放实时监控系统及方法A-A剖面图；[0023]图4是工业废水排放实时监控系统及方法B-B剖面图。
具体实施方式
[0024]下面结合附图和具体实施例对本发明作更进一步的说明。[0025]如图1-4所示，附图标记为：排水端口1、收集管道2、收集池3、进水控制阀4、集中收集池5、排水堰6、污水排放井7、污水排放管8、污水排放泵9、刮泥机10、污泥排放管11、污泥排放井12、污泥排放泵13、水质在线仪14、流量计15、视频在线监控16、集中水质在线仪17、集中视频在线监控18、进水控制子系统19、排泥控制子系统20和集中排水控制子系统21。[0026]一种工业废水排放实时监控系统，包括收集系统、监测系统和控制系统，所述的收集系统包括顺次相连的排水端口1、收集管道2、收集池3、进水控制阀4、集中收集池5、排水堰6、污水排放井7、污水排放管8和污水排放泵9，该污水排放泵9与污水处理厂相连；所述的监测系统包括水质在线仪14、流量计15、视频在线监控16、集中水质在线仪17、集中视频在线监控18，所述的水质在线仪14、流量计15、视频在线监控16分别监测收集池3，所述的集中水质在线仪17和集中视频在线监控18分别监测污水排放井7；所述的控制系统包括进水控制子系统19、集中排水控制子系统21，所述的进水控制子系统19分别控制水质在线仪14、流量计15、视频在线监控16，所述的集中排水控制子系统21分别控制集中水质在线仪17和集中视频在线监控18。
[0027]收集系统还包括顺次相连的刮泥机10、污泥排放管11、污泥排放井12、污泥排放泵13。
[0028]集中收集池5与刮泥机10相连，所述的污泥排放泵13与污水处理厂相连。[0029]控制系统还包括排泥控制子系统20，该排泥控制子系统20分别控制刮泥机10和污泥排放泵13。
[0030]一种工业废水排放实时监控方法，包括如下步骤：
[0031]1)排水端口1通过工业压力收集管道2将废水排入收集池3，水质在线仪14、流量计15、视频在线监控16对收集池3废水进行监测，并将结果传输给进水控制子系统19；[0032]2)对步骤1)的监测结果，若不达标或流量超过设定值，进水控制子系统19关闭进水控制阀4；若达到标准，进水控制子系统19开启进水控制阀4，废水继续进入集中收集池5、排水堰6、污水排放井7、污水排放管8、污水排放泵9，最终排入污水处理厂；
[0033]3)集中水质在线仪17和集中视频在线监控18分别对污水排放井7进行监测，并将监测结果传输给集中排水控制子系统21，若异常，集中排水控制子系统21控制废水经过污
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水排放管8和污水排放泵9后重新回到集中收集池5；若正常，经过污水排放管8和污水排放泵9后直接排入污水处理厂。
[0034]集中收集池5通过排泥控制子系统20控制刮泥机10定期刮泥，然后依次通过污泥排放管11、污泥排放井12、污泥排放泵13排放至污水处理厂。[0035]排水端口1通过工业压力收集管道2，压力不低于1.0Mpa；收集池3总容积按照停留时间为0.5h～1.0h；进水控制阀4采用PLC控制；集中收集池5池形为圆形，池深度3～4.5m，总容积按照工业总排水量10％～20％确定，即停留时间为2.4h～4.8h；排水堰6高度0.4～0.6m；污水排放井7停留时间0.5～0.8h；污水排放管8采用压力管道，压力不低于1.0Mpa；污水排放泵9为两台管道泵，一用一备，采用PLC控制；刮泥机10为中心刮吸泥机，不锈钢材质，线速度2～3m/min，深度3～4.5m；污泥排放管11采用压力管道，压力不低于1.0Mpa；污泥排放井12总容积按照停留时间为1.5h～2.5h；污泥排放泵13两台管道泵，一用一备，采用PLC控制。
[0036]水质在线仪14的检测参数包括pH、COD、氨氮、TN、TP；流量计15的误差±0.5％，公称压力不低于1.6MPA，采用法兰连接；视频在线监控16，24h实时监控、角度0～360°；集中水质在线仪17的检测参数包括pH、COD、氨氮、TN、TP；集中视频在线监控1824h实时监控、角度0～360°。
[0037]进水控制子系统19水质在线仪14与《污水排入城镇下水道水质标准》(GB/T31962-2015)进行比较，有一个指标超过标准，即算超标；排泥控制子系统20定期进行排泥，每30d，或者污泥厚度超过1.5m条件下，进行排泥。集中排水控制子系统21与《污水排入城镇下水道水质标准》(GB/T31962-2015)进行比较，有一个指标超过标准，即算超标。[0038]实施例1
[0039]某工业园区共有工业15家，生产印染废水为主，产生废水在350～1000m3/d范围内，园区建立了工业废水排放实时监控系统及方法，依次设计了收集系统、监测系统和控制系统三个部分。
[0040]其中收集系统包括排水端口1通过收集管道2、收集池3、进水控制阀4、集中收集池5、排水堰6、污水排放井7、污水排放管8、污水排放泵9、刮泥机10、污泥排放管11、污泥排放井12、污泥排放泵13；监测系统包括了水质在线仪14、流量计15、视频在线监控16、集中水质在线仪17、集中视频在线监控18；控制系统包括了进水控制子系统19、排泥控制子系统20、集中排水控制子系统21。
[0041]排水端口1通过工业压力收集管道2，压力不低于1.0Mpa；收集池3总容积按照停留时间为0.5h；进水控制阀4采用PLC控制；集中收集池5池形为圆形，池深度4.0m，总排水量7500m3，总容积按照工业10％，750m3，即停留时间为2.4h；排水堰6高度0.5m；污水排放井7停留时间0.5h；污水排放管8采用压力管道，压力不低于1.0Mpa；污水排放泵9两台，1用1倍，管道泵，采用PLC控制，；刮泥机10、不锈钢材质、中心刮吸泥机、线速度2m/min，深度4.5m；污泥排放管11采用压力管道，压力不低于1.0Mpa；污泥排放井12总容积按照停留时间为1.5h；污泥排放泵13两台，1用1倍，管道泵，采用PLC控制。[0042]水质在线仪14包括pH、COD、氨氮、TN、TP；流量计15，误差±0.5％，公称压力不低于1.6MPA，采用法兰连接；视频在线监控16，24h实时监控、角度0～360°；集中水质在线仪17包括pH、COD、氨氮、TN、TP；集中视频在线监控1824h实时监控、角度0～360°；
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进水控制子系统19水质在线仪14与《污水排入城镇下水道水质标准》(GB/T31962-2015)进行比较，有一个指标超过标准，即算超标；排泥控制子系统20定期进行排泥，每30d，
或者污泥厚度超过1.5m条件下，进行排泥。集中排水控制子系统21与《污水排入城镇下水道水质标准》(GB/T31962-2015)(pH6.5～9.5、COD≤500mg/L、氨氮≤45mg/L、TN≤70mg/L、TP≤8mg/L)进行比较，有一个指标超过标准，即算超标。[0044]具体步骤如下：[0045]步骤1，排水端口1通过工业压力收集管道2将废水排入收集池3，水质在线仪14、流量计15、视频在线监控16对收集池3废水进行监测和监控；[0046]步骤2，通过检测pH 8.0、COD＝350mg/L、氨氮＝17mg/L、TN＝23mg/L、TP＝3mg/L，满足《污水排入城镇下水道水质标准》(GB/T31962-2015)(pH 6.5～9.5、COD≤500mg/L、氨氮≤45mg/L、TN≤70mg/L、TP≤8mg/L)，进水控制阀4开启进入集中收集池5、排水堰6、污水排放井7、污水排放管8、污水排放泵9，集中水质在线仪17、集中视频在线监控18对污水排放井7进行监测和监控，水质为pH 8.2、COD＝455mg/L、氨氮＝25mg/L、TN＝33mg/L、TP＝3.4mg/L，满足《污水排入城镇下水道水质标准》(GB/T31962-2015)(pH 6.5～9.5、COD≤500mg/L、氨氮≤45mg/L、TN≤70mg/L、TP≤8mg/L)，出水排入污水处理厂。[0047]步骤3，排泥控制子系统20定期开启刮泥机10刮泥，然后通过污泥排放管11、污泥排放井12、污泥排放泵13排放至污水处理厂。[0048]实施例2
[0049]其他同实施例1。
[0050]工业排放废水检测水质pH 8.5、COD＝650mg/L、氨氮＝32mg/L、TN＝40mg/L、TP＝3.7mg/L，不满足《污水排入城镇下水道水质标准》(GB/T31962-2015)(pH 6.5～9.5、COD≤500mg/L、氨氮≤45mg/L、TN≤70mg/L、TP≤8mg/L)，控制子系统19关闭进水控制阀4，不让工业废水进入集中收集池5。[0051]实施例3
[0052]其他同实施例1。
[0053]污水排放井7检测水质pH 8.7、COD＝580mg/L、氨氮＝35mg/L、TN＝43mg/L、TP＝2.9mg/L，不满足《污水排入城镇下水道水质标准》(GB/T31962-2015)(pH 6.5～9.5、COD≤500mg/L、氨氮≤45mg/L、TN≤70mg/L、TP≤8mg/L)排水控制子系统(3-3)重新回到集中收集池5。
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