專利名稱：一種水樣在線監測——超標留樣裝置及其操作方法
技術領域：
本發明涉及一種環境監測系統，具體是水樣在線監測和超標留樣 裝置及其使用方法。
背景技術：
現有的水質監測中，需要同時測定多種指標，除了PH值，還有 COD、氨氮、總磷等，采用的儀器有PH計、COD儀、氨氮分析儀 和總磷分析儀等。這些儀器通過中央數據處理系統進行控制，分析水 樣中各項指標，并且對于數據超標的水樣進行采集留樣，以便進行進 一步的分析測定。
COD、氨氮、總磷等這些數據的分析周期比較長， 一般需要40 分鐘以上，如果發現超標，再要進行留樣操作時，所測定的水樣己經 流出，無法再進行采集；即使采集了也會有很大時差，所收集的水樣 已不是原先測定的樣本。
PH值一般可以實現在線實時測定， 一旦發現數據超標可立即收
集水樣，但也存在取樣時差問題，只不過時差較小。
在實際工作中，需要一種裝置，能同時對PH值以及COD、氨 氮、總磷等其他多種參數進行監測，并克服時差，能進行準確的超標 留樣操作。

發明內容
本發明的目的在于提供一種水樣在線監測——超標留樣裝置，能 夠克服現有技術中存在的時差問題，進行精確地超標留樣操作。
本發明的另一個目的在于提供該水樣在線監測一一超標留樣裝 置的操作方法。
一種水樣在線監測一一超標留樣裝置，包括可編程序控制器
(PLC) 55、 PH計52、等比例采樣儀51、測定儀器，還包括水樣 進水管41、水樣出水管42、 PH留樣池31和多參數留樣池32， PH 計檢測探頭連接到PH留樣池，測定儀器的檢測探頭連接到多參數留 樣池，測定儀器包括諸如COD測定儀、氨氮一總磷測定儀等。
水樣進水管41通過輸水管43連接到PH留樣池31 ，輸水管上 沿水流方向依次設置電磁閥11和水泵21;多參數留樣池與水樣出水 管之間以排水管45連接，排水管上設置有電磁闊12;
水樣進水管通過輸水管46連接到多參數留樣池，輸水管上沿水 流方向依次設置電磁閥13和水泵23;多參數留樣池與水樣出水管之 間以排水管47連接，排水管上設置有電磁閥14。
等比例采樣儀連接到三向電磁閥15，三向電磁閥的另外兩端分 別通過采樣管48、 49連接到PH留樣池和多參數留樣池。
可編程序控制器通過串行通訊數據線分別連接到測定儀器、PH 計、等比例采樣儀。
可編程序控制器通過信號轉換系統分別連接到電磁閥12、 13、 14、三向電磁閥17、 15和水泵21、 22、 23。可編程序控制器還可以分別與監控主機和顯示屏連接。
由于PH留樣池中的水樣為不間斷供應，會對水泵造成較大損耗， 因此可采用兩個水泵以實現PH采樣雙回路泵，其結構為水樣進水 管連接到一個三向電磁閥17，該三向電磁閥的另兩端分別連接兩組
并聯的輸水管43、 44和水泵21、 22，上述兩組輸水管和水泵與PH 留樣池連接；PH留樣池與水樣出水管之間以排水管45連接，排水 管上設置有電磁閥12。其中一個水泵可作為備用泵，若水泵21、 22 中有一個發生故障，可編程序控制器能夠啟動另外一個，以保證系統 正常運行。此外，PH超標后原先開啟的水泵需要關閉，停止輸送水 樣以便進行留樣操作，這樣可能產生滯后影響，可以利用兩個水泵可 進行交替操作，如關閉水泵21，完成PH留樣操作后可立即開啟 水泵22進行下一歩操作。
這種水樣在線監測——超標留樣裝置的操作方法為，可編程序控
制器執行以下操作 A) PH超標留樣步驟
1) 發出指令打開三向電磁閥17或電磁閥11，開啟水泵21或 水泵22，使水樣進入PH留樣池；
2) 從PH計讀取PH數據，
3) 判斷PH數據是否超標，若不超標，則執行步驟2)，若超 標則執行步驟4);
4) PH數據超標，發出PH超標控制信號，關閉電磁閥12，關200810033097.0
閉所步驟1)中開啟的水泵21或水泵22，切換三向電磁閥15，等比 例采樣儀從PH留樣池中采集水樣并且記錄，完成留樣動作后關閉三
向電磁閥15;
5)打開電磁閥12，排出PH留樣池中剩余的水樣，并回到步 驟1)。
B)多參數超標留樣步驟
1) 發出指令打開電磁閥13和水泵23，關閉電磁閥14，使水 樣進入多參數留樣池后關閉電磁閥13和水泵23;
2) 啟動測定儀器，讀取測定的數值并判斷是否超標，若不超標 則執行步驟4);
3) 測定的數值超標，發出超標控制信號，切換三向電磁閥15， 等比例采樣儀從多參數留樣池中采集水樣并作相應超標參數標記，完
成留樣動作后關閉三向電磁閥15;
4) 打開電磁閥14，排出多參數留樣池中剩余的水樣，并回到 步驟1)。
本發明的水樣在線監測——超標留樣裝置，可同時實現水樣實時 PH和有一定測定周期的其他參數監測及超標留樣操作，所采集的超 標水樣沒有時差，準確度高，具有實時水樣代表性，能進行連續、準 確的監測和超標留樣操作。
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圖1為實施例1水樣在線監測——超標留樣裝置的結構示意圖
圖2為實施例2水樣在線監測——超標留樣裝置的結構示意圖
圖3為實施例1中PH超標留樣動作的流程圖
圖4為實施例2中PH超標留樣動作的流程圖
圖5為多參數超標留樣動作的流程圖 11、 12、 13、 14一電磁閥，15、 17—三向電磁閥， 21、 22、 23—水泵，31—PH留樣池，32—多參數留樣池， 41一水樣進水管，42—水樣出水管，43、 44、 46—輸水管， 45、 47—排水管，48、 49一采樣管，
51—等比例采樣儀，52—PH計，53—COD儀，54—氨氮總磷測定 儀，55—可編程序控制器
具體實施例方式
實施例1
一種水樣在線監測——超標留樣裝置，如圖1所示，包括水樣進 水管41、水樣出水管42、多參數留樣池和PH留樣池，
PH計的檢測探頭連接到PH留樣池，可測定PH值；COD儀和 氨氮一總磷測定儀的檢測探頭連接到多參數留樣池，可測定C0D/氨 氮/總磷數值；PH留樣池與水樣出水管之間以排水管45連接，排水 管上設置有電磁閥12;
水樣進水管通過輸水管46連接到多參數留樣池，輸水管上沿水 流方向依次設置電磁閥13和水泵23;多參數留樣池與水樣出水管之間以排水管47連接，排水管上設置有電磁閥14;
等比例采樣儀連接到三向電磁閥15，三向電磁閥的另外兩端分 別通過采樣管48、 49連接到PH留樣池和多參數留樣池；
PH計、COD儀和氨氮一總磷測定儀分別與可編程序控制器 (PLC) 51以RS322串行數據線連接；
可編程序控制器通過信號轉換系統分別連接到電磁閥11、 12、 13、 14、三向電磁閥15和水泵21、 23。
可編程序控制器對超標留樣動作進行控制，分別進行PH和 COD/氨氮/總磷超標留樣動作。
PH超標留樣動作操作過程如圖3所示，包括以下步驟
1) 可編程序控制器發出指令打開電磁閥11和水泵21，水樣從 水樣進水管，在水泵21的作用下從輸水管43進入PH留樣池；
2) 從PH計讀取PH數據，
3) 判斷PH數據是否超標，若不超標，則執行步驟2)，若超 標則執行步驟4);
4) PH數據超標，可編程序控制器發出PH超標控制信號，關 閉電磁閥12，關閉所步驟1)中開啟的水泵21，切換三向電磁閥15， 等比例采樣儀將水樣從PH留樣池中經采樣管48抽取到水樣瓶內， 由可編程序控制器記錄、作PH標記并反饋剩余的水樣瓶數，完成留 樣動作后關閉三向電磁閥15;
5) 可編程序控制器打開電磁閥12， PH留樣池中剩余的水樣 經排水管45，從水樣出水管42排出，并回到步驟1)。COD/氨氮/總磷超標留樣操作過程如圖3所示，包括以下步驟
1) 可編程序控制器發出指令打開電磁閥13和水泵23，關閉電 磁閥14，使水樣進入多參數留樣池后關閉電磁閥13和水泵23，
2) 可編程序控制器啟動COD儀和氨氮一總磷測定儀，并讀取 COD/氨氮/總磷數值，判斷是否超標，若不超標則執行步驟4);
3) 測定的數值超標，可編程序控制器發出超標控制信號，切換 三向電磁閥15，等比例釆樣儀從將水樣從多參數留樣池中經采采樣 管49抽取到水樣瓶內，由可編程序控制器記錄、作相應的標記并反 饋剩余的水樣瓶數，完成留樣動作后關閉三向電磁閥15;
4) 打開電磁閥14，多參數留樣池中剩余的水樣經排水管47， 從水樣出水管42排出并回到步驟1 )。
COD儀和氨氮一總磷測定儀的測定周期一般為40分鐘以上，每 次測定之前時要保證有足夠的水樣進入多參數留樣池中， 一般為 2000ml;通過設置水泵23的開啟和關閉間隔時間可控制水樣體積。 PH計可實現在線即時測定。因此采用本發明的裝置可同時實現對 PH、 COD/氨氮/總磷參數的監控和超標留樣操作。
當COD/氨氮/總磷及PH同時超標，只留一個當時超標水樣，并 由PLC作同時超標標記。
根據需要，可編程序控制器還可以通過以太網絡連接到監控主 機，通過數據線與觸摸式液晶顯示屏連接。
實施例2
如圖2所示，水樣進水管41連接到一個三向電磁閥17，該三向電磁閥的另兩端分別連接兩組并聯的輸水管43、 44和水泵21、 22， 上述兩組輸水管和水泵與PH留樣池連接；PH留樣池與水樣出水管 42之間以排水管45連接，排水管上設置有電磁閥12;
可編程序控制器通過信號轉換系統分別連接到電磁閥12、 13、 14、三向電磁閥17、 15和水泵21、 22、 23。其余結構同實施例1。
PH超標留樣動作操作過程如圖4所示，包括以下步驟
1) 發出指令打開三向電磁閥17和水泵21，水樣從水樣進水管， 通過三向電磁閥17，在水泵21的作用下從輸水管43進入PH留樣 池；或者開啟三向電磁閥17和水泵22，水樣從水樣進水管，通過三 向電磁閥17，在水泵22的作用下從輸水管44進入PH留樣池；
2) 從PH計讀取PH數據，
3) 判斷PH數據是否超標，若不超標，則執行步驟2)，若超 標則執行步驟4);
4) PH數據超標，可編程序控制器發出PH超標控制信號，關 閉電磁閥12，關閉所步驟1)中開啟的水泵21或水泵22，切換三向 電磁閥15，等比例采樣儀將水樣從PH留樣池中經采樣管48抽取到 水樣瓶內，由可編程序控制器記錄、作PH標記并反饋剩余的水樣瓶 數，完成留樣動作后關閉三向電磁閥15;
5) 可編程序控制器打開電磁閥12， PH留樣池中剩余的水樣 經排水管45，從水樣出水管42排出，并回到步驟1)。
其余操作如多參數超標留樣操作同實施例1。
權利要求
1、一種水樣在線監測——超標留樣裝置，包括可編程序控制器(55)、PH計(52)、等比例采樣儀(51)、測定儀器、水樣進水管(41)和水樣出水管(42)，其特征在于，在水樣進水管(41)與水樣出水管(42)之間設置并聯的PH留樣池(31)和多參數留樣池(32)；PH計檢測探頭連接到PH留樣池，測定儀器的檢測探頭連接到多參數留樣池。
2、 權利要求1所述的一種水樣在線監測——超標留樣裝置，其特征在 于，水樣進水管(41)通過輸水管(43)連接到PH留樣池(31)，輸 水管上沿水流方向依次設置電磁閥(11)和水泵(21);多參數留樣池 與水樣出水管之間以排水管(45)連接，排水管上設置有電磁閥(12);水樣進水管(41)通過輸水管(46)連接到多參數留樣池，輸水 管上沿水流方向依次設置電磁閥(13)和水泵(23);多參數留樣池與 水樣出水管之間以排水管(47)連接，排水管上設置有電磁閥(14);等比例采樣儀連接到三向電磁閥(15)，三向電磁閥的另外兩端分 別通過采樣管(48、 49)連接到PH留樣池和多參數留樣池；可編程序控制器通過串行通訊數據線分別連接到測定儀器、PH 計、等比例采樣儀；可編程序控制器通過信號轉換系統分別連接到電磁閥(11、 12、 13、 14)、三向電磁閥(15)和水泵(21、 23)。
3、 權利要求1所述的一種水樣在線監測——超標留樣裝置，其特征在于，水樣進水管(41)連接到一個三向電磁閥(17)，該三向電磁閥的另兩端分別連接兩組并聯的輸水管(43、 44)和水泵(21、 22)， 上述兩組輸水管和水泵與PH留樣池連接；PH留樣池與水樣出水管之 間以排水管(45)連接，排水管上設置有電磁閥(12);水樣進水管(41)通過輸水管(46)連接到多參數留樣池，輸水 管上沿水流方向依次設置電磁閥(13)和水泵(23);多參數留樣池與 水樣出水管之間以排水管(47)連接，排水管上設置有電磁閥(14);等比例采樣儀連接到三向電磁閥(15)，三向電磁閥的另外兩端分 別通過采樣管(48、 49)連接到PH留樣池和多參數留樣池；可編程序控制器通過串行通訊數據線分別連接到測定儀器、PH 計、等比例采樣儀；可編程序控制器通過信號轉換系統分別連接到電磁閥(12、 13、 14)、三向電磁闊(17、 15)和水泵(21、 22、 23)。
4、 權利要求1所述的一種水樣在線監測——超標留樣裝置，其特征 在于，所述的測定儀器包括COD儀和氨氮一總磷測定儀。.
5、 權利要求1所述的一種水樣在線監測——超標留樣裝置，其特征 在于，所述可編程序控制器通過以太網絡連接到監控主機。
6、 權利要求1所述的一種水樣在線監測——超標留樣裝置，其特征 在于，所述可編程序控制器通過串行數據線連接到顯示屏。
7、 權利要求1所述的一種多水樣在線監測——超標留樣裝置的操作 方法，其特征在于，可編程序控制器執行以下操作A) PH超標留樣操作1) 發出指令打開三向電磁閥(17)或電磁閥(11)，開啟水泵(21)或水泵(22)，使水樣進入PH留樣池；2) 從PH計讀取PH數據，3) 判斷PH數據是否超標，若不超標，則執行步驟2)，若超標 則執行步驟4);4) PH數據超標，發出PH超標控制信號，關閉電磁閥(12)， 關閉步驟1)中所開啟的水泵(21)或水泵(22)，切換三向電磁閥(15)， 等比例采樣儀從PH留樣池中采集水樣并作PH超標標記，完成留樣 動作后關閉三向電磁閥(15);5) 打開電磁閥(12)，排出PH留樣池中剩余的水樣，并回到步 驟1);B)多參數超標留樣步驟1) 發出指令打開電磁閥(13)，關閉電磁閥(14)，開啟水泵(23)，使水樣進入多參數留樣池后關閉電磁閥(13)和水泵(23);2) 啟動測定儀器，讀取測定的數值并判斷是否超標，若不超標則執行步驟4);3) 測定的數值超標，發出超標控制信號，切換三向電磁閥(15)， 等比例采樣儀從多參數留樣池中采集水樣并作相應超標參數標記，完成留樣動作后關閉三向電磁閥(15);4) 打開電磁閥(14)，排出多參數留樣池中剩余的水樣，并回到 步驟1)。
全文摘要
本發明公開了一種水樣在線監檢測——超標留樣裝置，包括可編程序控制器(55)、PH計(52)、等比例采樣儀(51)、PH留樣池(31)和多參數留樣池(32)，PH留樣池連接到PH計，多參數留樣池連接到測定儀器；PH留樣池和多參數留樣池水樣分別通過水泵和電磁閥或三通電磁閥連接到輸水管(41)，通過采樣管與等比例采樣儀分別連接，并分別通過電磁閥和水樣出水管。由可編程序控制器控制水樣的進出、測定及留樣操作。本發明可同時實現水樣實時PH和有一定測定周期的其他參數的監測及超標留樣操作，所采集的超標水樣沒有時差，準確度高，具有實時水樣代表性，能進行連續、準確的監測和超標留樣操作。
文檔編號G01N35/00GK101493471SQ20081003309
公開日2009年7月29日 申請日期2008年1月25日 優先權日2008年1月25日
發明者徐晨風, 崢 查, 衣學文 申請人:衣學文;徐晨風