Стационарное устройство автоматического контроля выпуска сточных вод промышленного предприятия Российский патент 2023 года по МПК G01N33/18 

Изобретение относится к автоматическим системам контроля качества воды и может быть использовано для анализа и регулирования качества сточных вод, сбрасываемых промышленными предприятиями, в составе систем экологического мониторинга окружающих сред.

В частности, устройство позволяет контролировать и управлять фактическими уровнями загрязнения сточных вод, выпускаемых в водоемы. Техническим результатом изобретения является возможность автоматизированного получения, обработки и сравнения широкого спектра набора данных о параметрах сточных вод с последующим автоматическим принятием эффективных решений по выпуску сточных вод в водоем или их доочистке до допустимых уровней загрязнения, на основании информации, полученной с измерительных приборов.

Известно устройство экологического мониторинга водных объектов (Патент RU №2499248 C1, МПК⁸ G01N 21/00, Бюл. №32, 2013 г.), содержащее многоволновой лидар, включающий в себя зондирующий водную поверхность компактный многоволновой импульсно-периодический лазерный излучатель; систему регистрации обратного излучения; программируемый контроллер с системами сбора, обработки и беспроводной передачи данных в режиме реального времени на удаленные интерфейсы. Также устройство содержит автономный погружной модуль с датчиками контроля гидрологических и физико-химических параметров качества воды, выполненный с возможностью крепления ко дну, удаленную единую для лидара и погружного модуля автоматизированную систему сбора и обработки данных о состоянии поверхностных вод.

Недостатками его являются недостаточное количество собираемой информации, отсутствие информации о количестве взвешенных веществ, содержащихся в стоках промышленных предприятий, отсутствие возможности осуществления комплексного автоматизированного контроля выпуска промышленных стоков в водоемы.

В известном устройстве для автоматизированного контроля водной среды (Патент RU №2521246, МПК⁸ G01S 17/00, 2006.01, Бюл. №18, 2014 г.), погружной комплекс мониторинга водных объектов содержит находящийся в погружном, в частности в подледном положении, измерительный буй с набором контактирующих с водой датчиков, измеряющих физико-химические и гидрологические параметры воды, размещенные внутри герметичного буя компактный флуоресцентный лидар, программируемый контроллер с системами сбора, предварительной обработки и передачи данных, генерируемых контактирующими с водой датчиками и лидаром, на удаленные интерфейсы информационной системы, при этом буй имеет прозрачное для зондирующего и обратного излучения оптическое окно, снабженное чистящей щеткой и экраном, сводящим к минимуму внешнюю засветку.

Недостатком его является невозможность определения дозы воздействия и изменение параметров в течение времени, отсутствие возможности автоматического регулирования качества выпускаемых сточных вод.

Известно устройство комплексного контроля качества воды (Патент RU №2741308 МПК⁸ С1, G01N 33/18, Бюл. №3, 2021 г.), которое состоит из резервуара (источника водной среды), контрольной кюветы, двух насосов, четырех двухходовых клапанов, газоанализатора, двух фильтров, фотоколориметра, трех датчиков жидкости, устройства контроля общих показателей воды, индикатора радиоактивности и рентгенофлуоресцентного спектрометра. Изобретение обеспечивает повышение глубины контроля качества воды в стационарных и полевых условиях.

Однако существуют задачи, в которых необходимо производить не только непрерывный и глубокий контроль качества сточных вод перед их сбросом в водоемы, но и автоматизированное управление качеством очистки сбрасываемых сточных вод.

Наиболее близким по технической сущности в заявляемой системе является устройство для автоматического контроля качества природных вод (Патент RU №2163011 C1, MITK⁸ G01N 1/00, 2000.01, G01N 33/18 (2000.01), Бюл. №4, 2001 г.), содержащее устройство отбора проб воды, измерительные приборы, аппаратуру связи и управляющее устройство. Устройство отбора проб воды выполнено в виде стационарного трубопровода, располагаемого на дне водного объекта по всей ширине контролируемого створа и оснащенного системой патрубков разной длины. Измерительные приборы, управляющее устройство и аппаратура связи размещены в береговом изотермическом контейнере, оснащенном автономным источником электропитания, а в качестве управляющего устройства использован контроллер автоматического управления. Устройство осуществляет контроль вод любой части водных объектов в автоматическом режиме независимо от времени года и метеоусловий.

Основным недостатком данного устройства является отсутствие возможности регулировать выпуск загрязненных сточных вод.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей устройства, путем создания автоматизированного регулирования и управления качеством очистки сточных вод, гарантированного снижение контролируемых параметров до уровня или ниже уровня предельно-допустимых концентраций.

Поставленные задачи достигаются тем, что в устройство для контроля качества природных вод, содержащее последовательно соединенные трубопровод, систему патрубков, насос подачи воды, проточную аналитическую ячейку, измерительные приборы, контроллер сбора и передачи данных, аппаратуру связи, источник питания и изотермический контейнер дополнительно введены 1-ый блок сравнения, 1-ый задатчик, регистр задержки, блок вычитания сигналов, 2-ой блок сравнения, 2-ой задатчик, элемент «или», блок локальных очистных сооружений, накопительная емкость очищенной воды, 1-ый и 2-ой GSN-передатчики с антеннами, контроллер автоматического управления, привод перекидного клапана, насос, перекидной клапан.

На Фиг. представлена схема предложенного стационарного устройства автоматического контроля сточных вод промышленных предприятий.

Стационарное устройство автоматического контроля содержит трубопровод 1, включающий систему патрубков 2, насос подачи воды 3, проточную аналитическую ячейку 4, измерительные приборы 5, контроллер сбора и передачи данных 6, 1-ый GSN-передатчик с антенной 7, источник питания 8, изотермический контейнер 9, 1-ый блок сравнения 10, 1-ый задатчик 11, регистр задержки 12, блок вычитания сигналов 13, 2-ой блок сравнения 14, 2-ой задатчик 15, элемент «или» 16, блок локальных очистных сооружений 17, накопительная емкость очищенной воды 18, 2-ой GSN-передатчик с антенной 19, контроллер автоматического управления 20, привод перекидного клапана 21, насос 22, перекидной клапан 23.

Причем выход насоса подачи воды 3 соединен со входом аналитической ячейки 4, выход которой соединен со входом блока измерительных приборов 5. Выход блока измерительных приборов 5 соединен со входом регистра задержки 12, со входом контроллера сбора и передачи данных 6 и со входом 1-го блока сравнения 10, вход которого связан с выходом с 1-го задатчика 11, причем выход 1-го блока сравнения 10 связан со входом контроллера сбора и передачи данных 6 и со входом элемента «или» 16, выход которого соединен со входом контроллера сбора и передачи данных 6.

Выход регистра задержки 12 соединен со входом блока вычитания сигналов 13, выход которого соединен со входом 2-го блока сравнения 14, причем выход 2-го задатчика 15 так же соединен со входом 2-го блока сравнения 14, выход которого соединен со входом элемента «или» 16 и со входом контроллера сбора и передачи данных 6, выход которого соединен со входами источника питания 8 и 1-го GSN-передатчика с антенной 7.

Вышеперечисленные блоки 1-16 входят в состав изотермического контейнера 9.

Выход 2-го GSN-передатчика с антенной 19 соединен со входом контроллера автоматического управления 20, выход которого соединен со входом привода перекидного клапана 21, выход которого соединен со входом перекидного клапана 23, соединенного со входом блока локальных очистных сооружений 17 и выпуском в поверхностный водный источник.

Выход локальных очистных сооружений 17 соединен со входом накопительной емкости очищенной воды 18, с установленным в ней насосом 22, выход которого соединен со входом перекидного клапана 23.

Стационарное устройство автоматического контроля сточных вод промышленных предприятий работает следующим образом.

В контрольном створе поверхностного водного объекта, располагающемся на расстоянии 500 м ниже от места выпуска, по трубопроводу 1 с помощью системы патрубков 2 из поверхностного водного источника воду подают насосом 3 в приточную аналитическую ячейку 4, где с помощью измерительных приборов 5 происходит анализ параметров речной воды. Далее данные измеренных параметров одновременно поступают:

1. на регистр задержки 12, который закладывает временной период отсрочки, затем сигнал поступает на блок вычитания 13, где происходит вычитание заданного в регистре задержки 12 промежутка времени, далее сигнал поступает во 2-ой блок сравнения 14, где происходит сравнение измеренных значений с параметрами 2-го задатчика 15;

2. в контроллер сбора и передачи данных 6;

3. на первый блок сравнения 10, где происходит сравнение измеренных параметров с заданными значениями 1-го задатчика 11, затем сигнал поступает на контроллер сбора и передачи данных 6 и на элемент «или» 16, далее на контроллер сбора и передачи данных 6.

В случае превышения значений параметров 2-го задатчика 15, сигнал подают не только в контроллер сбора и передачи данных 6, но и одновременно на элемент «или» 16.

При условии неравномерности измеренных данных, а также в случае превышения заданных в 1-ом 11 и 2-ом 15 задатчиках значений, сигнал подается 1-вым GSN-передатчиком 7 на 2-рой GSN-передатчик 19. После чего срабатывает контроллер автоматического управления 20, приводящий в действие привод перекидного клапана 21, в результате чего посредством перекидного клапана 23 происходит перераспределение потоков: очищенную воду из накопительной емкости очищенной воды 18 с помощью насоса 22 перекачивают для повторной очистки на блок локальных очистных сооружений 17 и после доочистки сбрасывают в поверхностный водный источник. При отсутствии превышения предельно-допустимых концентраций загрязняющих веществ в контрольном створе очищенные с помощью блока локальных очистных сооружений 17 сточные воды поступают через накопительную емкость очищенной воды 18 непосредственно в поверхностный водный источник.

Таким образом, в стационарном устройстве автоматического контроля сточных вод промышленных предприятий имеются блоки сравнения, позволяющие зафиксировать превышения заданных контролируемых параметров, регистр задержки и блок вычитания сигналов, позволяющие заложить временной период отсрочки и после вычитания заданного промежутка времени сравнить измеренные значения с параметрами задатчика, что позволяет более точно и качественно оценивать стационарность и равномерность измеренных параметров.

Включенные в систему контроллер автоматического управления, привод перекидного клапана и перекидной клапан позволят контролировать превышение предельно-допустимых концентраций в водной среде, путем перераспределения потоков сточных вод.

Благодаря внедрению данного стационарного устройства автоматического контроля сточных вод промышленных предприятий, будет обеспечено автоматизированное регулирование и управление качеством очистки сточных вод, гарантированное снижение контролируемых параметров до уровня или ниже уровня предельно-допустимых концентраций.

Изобретение относится к средствам автоматического контроля качества воды и может быть использовано для контроля качества сточных вод промышленных предприятий. Сущность: устройство содержит трубопровод (1), систему (2) патрубков, насос (3) подачи воды, проточную аналитическую ячейку (4), измерительные приборы (5), контроллер (6) сбора и передачи данных, 1-й GSN-передатчик (7) с антенной, источник (8) питания, изотермический контейнер (9), 1-й блок (10) сравнения, 1-й задатчик (11), регистр (12) задержки, блок (13) вычитания сигналов, 2-й блок (14) сравнения, 2-й задатчик (15), элемент (16) "или", блок (17) локальных очистных сооружений, накопительная емкость (18) очищенной воды, 2-й GSN-передатчик (19) с антенной, контроллер (20) автоматического управления, привод (21) перекидного клапана, насос (22), перекидной клапан (23). Технический результат: обеспечение возможности регулирования выпуска загрязненных сточных вод. 1 ил.

Стационарное устройство автоматического контроля сточных вод промышленных предприятий, содержащее трубопровод, систему патрубков, насос подачи воды, проточную аналитическую ячейку, измерительные приборы, контроллер сбора и передачи данных, аппаратуру связи, источник питания и изотермический контейнер, отличающееся тем, что в него введены дополнительно 1-й блок сравнения, 1-й задатчик, регистр задержки, блок вычитания сигналов, 2-й блок сравнения, 2-й задатчик, элемент "или", блок локальных очистных сооружений, накопительная емкость очищенной воды, 1-й и 2-й GSN-передатчики с антеннами, контроллер автоматического управления, привод перекидного клапана, насос, перекидной клапан, причем выход насоса подачи воды соединен со входом аналитической ячейки, выход которой соединен со входом блока измерительных приборов, который, в свою очередь, соединен со входом регистра задержки, со входом контроллера сбора и передачи данных и со входом 1-го блока сравнения, вход которого связан с выходом с 1-го задатчика, который связан со входом контроллера сбора и передачи данных и со входом элемента "или", выход регистра задержки соединен со входом блока вычитания сигналов, выход которого соединен со входом 2-го блока сравнения и выходом 2-го задатчика, выход которого соединен со входом элемента "или" и со входом контроллера сбора и передачи данных, затем со входами источника питания и 1-го GSN-передатчика с антенной, выход 2-го GSN-передатчика с антенной соединен с контроллером автоматического управления, который соединен с приводом перекидного клапана, перекидным клапаном, далее с блоком локальных очистных сооружений и выпуском в поверхностный водный источник.