發(fā)明領(lǐng)域
本發(fā)明涉及實時監(jiān)測和/或控制脫水或增稠過程的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù):
在廢水處理中脫水過程的使用是巨大的。因為脫水或增稠的程度高度影響材料可以用于什么以及附加的運輸和/或后續(xù)加工(如焚燒或填埋)的成本。為了降低對后續(xù)處理的成本和環(huán)境影響,對提供改進(jìn)的過程控制存在需要以確保更好的最終結(jié)果。
現(xiàn)今使用不同類型的監(jiān)測設(shè)備來監(jiān)測和控制脫水過程。測量可以例如在來自分離裝置的移除的流體相上進(jìn)行。
然而,對于操作者來說,物理讀取和分析儀表并且然后基于固體百分比進(jìn)行調(diào)整具有缺點。固體百分比測試可能耗費最高達(dá)30分鐘來進(jìn)行。然后,如果必須進(jìn)行另外的測量,則耗費甚至更長。此操作經(jīng)常沒達(dá)到目的,因為它是后處理。進(jìn)入的污泥特性可能在一天當(dāng)中變化。因此,快速且連續(xù)的調(diào)整將是希望的。
對提供改進(jìn)且簡化的監(jiān)測和/或控制脫水或增稠過程存在需要。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明提供化學(xué)品的自動優(yōu)化,其在脫水和增稠過程中提供較低的處理成本。這允許記錄使用的化學(xué)品的確切量。以此方式避免了昂貴的過量添加。此外,避免了過低添加量,過低添加量可能在該過程中引起中斷,因為材料可能需要進(jìn)一步的脫水步驟或被再循環(huán)到脫水步驟。脫水過低增加運輸和沉積的成本。
本發(fā)明的系統(tǒng)還允許脫水/增稠操作員遠(yuǎn)程非現(xiàn)場監(jiān)測其自己的系統(tǒng)。
本發(fā)明使得能夠基于未處理和處理的總固體百分比和總懸浮固體百分比的水平實時反饋。無機凝結(jié)劑對于處理總?cè)芙夤腆w(tds)是有效的。
本發(fā)明系統(tǒng)可以包括在廢水管道中進(jìn)入的廢水或污泥。在廢水管道上,可能存在多于一個總固體測量裝置和多于一個總懸浮固體測量裝置。這些總固體測量裝置可以定位在廢水管道上的以下位置處,該位置在添加無機凝結(jié)劑之前和/或之后,任選地在隨后的混合步驟之后,但在脫水或增稠裝置之前;或在脫水或增稠裝置之后。如果任何裝置定位在脫水或增稠裝置之后,則總固體測量裝置可以定位在濃縮廢水的出口處,并且總固體測量裝置可以定位在用于移除的流體的流體出口處。
無機凝結(jié)劑容器可以連接到進(jìn)料閥,該進(jìn)料閥控制凝結(jié)劑從所述無機凝結(jié)劑容器到所述廢水管道的流動。
總固體測量裝置和總懸浮固體測量裝置可以以相對于彼此的任何順序附接在廢水管道上。在添加無機凝結(jié)劑后,混合裝置可以存在于廢水管道上。在任選的混合步驟之后,廢水可以被轉(zhuǎn)送到脫水或增稠裝置,其中廢水被脫水或增稠,并且在此分離過程中獲得的流體通過流體出口從該脫水或增稠裝置中移除。濃縮廢水也從該脫水或增稠裝置獲得,例如,以增稠的廢水漿料或半干的或干燥的餅的形式??偣腆w測量裝置和總懸浮固體測量裝置可以連接到控制單元,該控制單元接收所有測量的數(shù)據(jù)。該控制單元還可以能夠控制進(jìn)料閥,該進(jìn)料閥影響凝結(jié)劑從無機凝結(jié)劑容器至廢水管道的流動。此外,另一個單元(遠(yuǎn)程控制單元)可以包括在系統(tǒng)中,該單元也可以能夠從該控制單元接收收集的數(shù)據(jù),例如,通過網(wǎng)絡(luò)。控制單元和遠(yuǎn)程控制單元中的至少一個包括能夠?qū)⒔邮盏降年P(guān)于總固體含量和總懸浮固體含量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為總?cè)芙夤腆w值并與至少一個預(yù)定的設(shè)定點總?cè)芙夤腆w值(tds1)相關(guān)聯(lián)的功能??刂茊卧?或遠(yuǎn)程控制單元能夠處理算法中的所有數(shù)據(jù),以基于測量的值和預(yù)設(shè)值來計算優(yōu)化的無機劑量率。控制單元然后向進(jìn)料閥提供輸入用于將凝結(jié)劑定量給送到管道中的廢水???cè)芙夤腆w值和與該一個或多個預(yù)定的設(shè)定點總?cè)芙夤腆w值的相關(guān)性可以在控制單元處為用戶顯示,或者可以通過遠(yuǎn)程控制單元為連接到網(wǎng)絡(luò)的用戶顯示。
附圖說明
圖1披露了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的實施例的示意圖。
具體實施方式
本發(fā)明方法和系統(tǒng)可用于處理廢水和/或污泥。在此,它們可以簡稱為“廢水”。
脫水和/或增稠過程可以包括將廢水轉(zhuǎn)送到脫水或增稠裝置并從所述裝置中移除濃縮廢水的廢水管道。移除的濃縮廢水可能具有許多不同的外觀,這取決于從廢水中移除多少流體,例如,與進(jìn)入的廢水相比稍微至高度增稠的,但也可能盡可能高度脫水,變得更加具有干餅狀的形狀。根據(jù)本發(fā)明的脫水或增稠過程涉及從廢水中移除流體。因此,增稠過程和所使用的裝置移除流體、還有除了水以外的其他流體。用于此類目的的器械可以是不同的、相似的或相同的。在此措辭脫水和增稠在本文中使用并且這兩者都涉及從廢水中移除流體。這些措辭在具體脫水程度方面不被認(rèn)為是限制性的,只是至少一些流體被移除并且可能達(dá)到更高或更低的程度。在該過程中分離的流體通過脫水或增稠裝置的流體出口移除。在進(jìn)入廢水管道上,在廢水進(jìn)入脫水或增稠裝置之前,可以提供用于添加不同添加劑的不同位置。在廢水進(jìn)入脫水或增稠裝置之前,還可以在廢水管道處提供一個或多個混合裝置。可以提供混合裝置以改善廢水中任何添加的添加劑的分布。本發(fā)明涉及監(jiān)測和/或控制此類脫水或增稠過程。通過監(jiān)測這些過程,可以跟蹤該過程中發(fā)生了什么。通過另外還控制這些過程,可以按不同的方式影響這些過程。
本發(fā)明的一個方面涉及提供一種用于實時監(jiān)測和/或控制廢水或污泥脫水和/或增稠過程的系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以包括
-廢水管道,包括廢水入口和濃縮廢水出口;
-至少一個脫水或增稠裝置,附接到在該入口與該出口之間的所述廢水管道上;
-至少一個總固體測量裝置,附接到所述廢水管道上;
-總懸浮固體測量裝置,在該至少一個脫水或增稠裝置之前附接到所述廢水管道上;
-無機凝結(jié)劑容器,連接到所述廢水管道上;
-進(jìn)料閥,用于控制無機凝結(jié)劑從所述無機凝結(jié)劑容器到所述廢水管道的流動;以及
-控制單元;
其中無機凝結(jié)劑的流動被適配成被控制以關(guān)于通過所述總固體(ts)測量裝置測量的一個或多個值以及通過所述總懸浮固體(tss)測量裝置測量的一個或多個值維持至少一個預(yù)定設(shè)定點值(tds1)。
關(guān)于通過所述總固體(ts)測量裝置測量的該一個或多個值、通過所述總懸浮固體(tss)測量裝置測量的該一個或多個值和說明指定限制的預(yù)定設(shè)定點值(tds1)來控制凝結(jié)劑的流動。
在一個實施例中,該至少一個總固體測量裝置和至少一個總懸浮固體測量裝置定位在彼此附近,例如彼此相鄰。
廢水管道提供有脫水或增稠裝置。從該脫水或增稠裝置出來的廢水比進(jìn)入該脫水或增稠裝置的廢水更濃縮,即具有更高的固體含量。優(yōu)選地,無機凝結(jié)劑容器配備有所述進(jìn)料閥,或者通過配備有所述進(jìn)料閥的管連接到該廢水管道。無機凝結(jié)劑至廢水的進(jìn)料優(yōu)選在脫水或增稠裝置之前發(fā)生。任選地,可以在無機凝結(jié)劑添加之前和/或之后或與其同時加入聚合物。無機凝結(jié)劑可以與聚合物一起使用或分開使用,以通過處理大部分溶解的固體來提高污泥的干固體含量。
在一個實施例中,脫水或增稠裝置具有附接到所述至少一個脫水或增稠裝置的流體(流)出口。該流體出口移除從所述脫水或增稠裝置中的廢水分離的流體。
在一個實施例中,脫水或增稠裝置可以選自離心裝置、過濾裝置和沉降裝置的組;優(yōu)選離心機、重力帶、壓濾機或傾析器。
在一個實施例中,在將無機凝結(jié)劑提供到廢水管道中的點之前;或者在將無機凝結(jié)劑提供到該廢水管道中的點之后但在該至少一個脫水或增稠裝置之前;或在該至少一個脫水或增稠裝置之后;或其任何組合,將該至少一個總固體測量裝置附接到該廢水管道上。總固體含量可以在廢水管道中在無機凝結(jié)劑流入廢水管道中之前測量;或者可以在將無機凝結(jié)劑提供到該廢水管道中的點之后但在該至少一個脫水或增稠裝置之前測量;或可以在該至少一個脫水或增稠裝置之后測量;或其任何組合。
在一個實施例中,在將無機凝結(jié)劑提供到廢水管道中的點之前;或者在將無機凝結(jié)劑提供到該廢水管道中的點之后但在該至少一個脫水或增稠裝置之前;或在該至少一個脫水或增稠裝置之后;或其任何組合,將該至少一個總懸浮固體測量裝置附接到該廢水管道上??倯腋」腆w含量可以在廢水管道中在無機凝結(jié)劑流入廢水管道中之前測量;或者可以在將無機凝結(jié)劑提供到該廢水管道中的點之后但在該至少一個脫水或增稠裝置之前測量;或可以在該至少一個脫水或增稠裝置之后測量;或其任何組合。如果該至少一個總懸浮固體測量裝置在脫水或增稠裝置之前附接到廢水管道上,則它可在無機凝結(jié)劑添加點之前和/或之后、在任選的混合裝置之前和/或之后、和/或在到脫水或增稠裝置的入口處附接。
如果該至少一個總懸浮固體測量裝置在脫水或增稠裝置之后附接,則它可附接到脫水或增稠裝置的流體出口上。這意味著可以在脫水或增稠裝置的流體流出口中測量總懸浮固體含量。
在一個實施例中,該至少一個總固體測量裝置測量通過廢水的微波速度。
在一個實施例中,總懸浮固體測量裝置測量在兩個光源通過廢水時的光吸收、散射和去極化。
廢水中的總固體(ts)水平可以使用內(nèi)嵌的基于微波的固體含量發(fā)送器測量。廢水的總懸浮固體(tss)可以通過測量光吸收的另一種裝置來測量。這兩個水平都可以實時測量并且在算法中使用,該算法進(jìn)而可以用于控制脫水和/或增稠過程中的無機凝結(jié)劑的定量給料。
本發(fā)明系統(tǒng)被設(shè)計成調(diào)節(jié)施加到廢物流上的化學(xué)品劑量率用于增強的脫水和/或增稠。tss測量裝置可以利用兩個光源,當(dāng)光通過廢水流時,測量光吸收、散射和去極化。ts和tss裝置都能夠收集數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)發(fā)到控制單元,該控制單元可以是遠(yuǎn)程控制單元,具有自動計算總?cè)芙夤腆w(tds)水平的算法。通過從ts值中減去tss值來計算tds。然后可以將信號從該控制單元發(fā)送到進(jìn)料閥,該進(jìn)料閥可以基于tds水平調(diào)節(jié)無機凝結(jié)劑進(jìn)料用于優(yōu)化的脫水和/或增稠應(yīng)用。例如,tds值越高,進(jìn)料到廢水流的無機凝結(jié)劑越多。無機物移除的一些潛在的tds目標(biāo)是磷酸鹽和/或溶解的有機氮。
ts測量裝置可以直接定位在高固體廢物流中,在這里它恒定地分析進(jìn)入和/或離開脫水或增稠操作的固體的質(zhì)量平衡。ts測量裝置可以測量通過廢水介質(zhì)的微波速度,即可以是基于微波的總固體分析儀。速度是基于固體相對水的介電常數(shù)。該裝置可以測量按重量計約從0直到40%的總固體。該一個或多個裝置可以安裝在脫水或增稠裝置之前和/或之后;例如在無機凝結(jié)劑添加和/或聚合物添加之前和/或之后,脫水之后,或在組合的提及的任何位置處。
此外可以使用測量光吸收的tss測量裝置,即可以是基于光吸收光學(xué)的低固體分析儀。tss測量裝置可以定位在脫水或增稠裝置之前和/或之后。tss測量裝置可以定位在廢水管道的無機凝結(jié)劑添加點之前或之后。tss測量裝置可以進(jìn)一步內(nèi)嵌定位在廢水管道上的無機注入點的下游,優(yōu)選在混合之后,并且在脫水/增稠過程之前??商娲鼗虼送?,tss測量裝置可以定位在脫水/增稠過程之后,例如,在流體出口處,在這里當(dāng)廢水在脫水或增稠裝置中濃縮時,從該脫水或增稠裝置中移除流體流。取決于使用的器械,此流體可以稱為例如濃縮液或濾液。該裝置可以測量約從0直到50,000mg/l(5%)的總懸浮固體。
ts和tss的數(shù)據(jù)點都用于基于算法tds=ts-tss自動計算無機凝結(jié)劑劑量水平。
ts和tss測量裝置可以定位在彼此附近的位置處,例如,彼此接近或相鄰。ts和tss的測量優(yōu)選在彼此附近(例如,彼此接近或相鄰)的脫水/增稠過程的位置處進(jìn)行。如果在脫水/增稠過程的許多位置處測量ts和tss,則在彼此附近測量的ts和tss可以連接并用于計算那個相對位置的tds。因此,可以在脫水/增稠過程的不同位置處獲得若干tds值。而且,如果使用多于一個裝置諸如脫水和/或增稠裝置和/或混合裝置等,則可以在與這些若干裝置相關(guān)的不同位置處測量ts和tss。
在一個實施例中,控制單元具有數(shù)據(jù)庫、文件、數(shù)據(jù)處理器,用于接收數(shù)據(jù)并將接收到的關(guān)于總固體含量和總懸浮固體含量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為總?cè)芙夤腆w值并與至少一個預(yù)定的設(shè)定點總?cè)芙夤腆w值(tds1)相關(guān)聯(lián)并為連接到網(wǎng)絡(luò)的用戶顯示???cè)芙夤腆w(tds1)的預(yù)定設(shè)定點或值可以是限定的特定數(shù)目或范圍。
在一個實施例中,控制單元通過網(wǎng)絡(luò)連接到遠(yuǎn)程控制單元,該遠(yuǎn)程控制單元具有用戶界面能力,這樣使得脫水和/或增稠過程的實時數(shù)據(jù)可以從該控制單元傳送以便為通過網(wǎng)絡(luò)連接到該遠(yuǎn)程控制單元的用戶顯示。
在一個實施例中,遠(yuǎn)程控制單元位于基于云的計算環(huán)境中。
在一個實施例中,遠(yuǎn)程控制單元是虛擬控制單元。
在一個實施例中,遠(yuǎn)程控制單元具有數(shù)據(jù)庫、文件、數(shù)據(jù)處理器,用于接收數(shù)據(jù)并將接收到的關(guān)于總固體含量和總懸浮固體含量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為總?cè)芙夤腆w值并與至少一個預(yù)定的設(shè)定點總?cè)芙夤腆w值(tds1)相關(guān)聯(lián)并為連接到網(wǎng)絡(luò)的用戶顯示。
在一個實施例中,控制單元具有用戶界面能力,這樣使得可以為用戶顯示脫水和/或增厚過程的實時數(shù)據(jù)。用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)連接到控制單元。
可以通過本地顯示器提供ts和tss數(shù)據(jù)。ts和tss數(shù)據(jù)可以被發(fā)送到具有用于實時分析和處理的數(shù)據(jù)庫的控制單元。可替代地,ts和tss數(shù)據(jù)也可以遠(yuǎn)程地,例如,通過通用分組無線業(yè)務(wù)(gprs),發(fā)送到具有用于實時分析和處理的數(shù)據(jù)庫的遠(yuǎn)程控制單元。
此外,在計算tds值并與預(yù)定值進(jìn)行比較之后,例如,一個范圍,數(shù)據(jù)信號可以被發(fā)送到控制無機凝結(jié)劑流入廢水流的進(jìn)料閥。數(shù)據(jù)信號可以通過4-20ma硬線或profibuspa發(fā)送到進(jìn)料閥。
這些進(jìn)料閥可以配備有自動讀取化學(xué)品進(jìn)料輸出的單獨的磁性流量計(mag-flowmeter)。然后可以將此輸出轉(zhuǎn)發(fā)到控制單元。這可以用于跟蹤目標(biāo)的(計算的)劑量以實現(xiàn)準(zhǔn)確性。
本發(fā)明的一個方面涉及提供用于實時監(jiān)測和/或控制根據(jù)本發(fā)明的廢水或污泥脫水和/或增稠過程系統(tǒng)的方法,所述方法包括使用
該至少一個總固體測量裝置,提供總固體含量的實時(優(yōu)選在線)測量;
該總懸浮固體測量裝置,提供總懸浮固體含量的實時(優(yōu)選在線)測量;
控制單元,借助于:
接收在廢水管道中測量的關(guān)于總固體含量的數(shù)據(jù);
接收在廢水管道中測量的關(guān)于總懸浮固體含量的數(shù)據(jù);
將接收到的關(guān)于總固體含量和總懸浮固體含量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為總?cè)芙夤腆w值;
通過控制無機凝結(jié)劑的流動來維持至少一個預(yù)定的設(shè)定點總?cè)芙夤腆w值(tds1)。
在一個實施例中,在無機凝結(jié)劑流入廢水管道之前;或在該至少一個脫水或增稠裝置之后;或兩者的組合,在廢水管道中測量總固體含量。
在一個實施例中,在無機凝結(jié)劑流入廢水管道之后測量總懸浮固體含量。
在一個實施例中,控制單元通過網(wǎng)絡(luò)連接到具有用戶界面能力的遠(yuǎn)程控制單元,這樣使得脫水和/或增稠過程的實時數(shù)據(jù)可以從控制單元傳遞并為通過網(wǎng)絡(luò)連接到遠(yuǎn)程控制單元的用戶顯示。
在一個實施例中,控制單元具有用戶界面能力,這樣使得可以為用戶顯示脫水和/或增稠過程的實時數(shù)據(jù)。用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)連接到控制單元。
本發(fā)明的一個方面涉及根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)用于實時監(jiān)測和/或控制廢水或污泥脫水和/或增稠過程的用途。
圖1披露了本發(fā)明的實施例。本發(fā)明系統(tǒng)17可以包括許多特征。通過廢水管道13的入口1進(jìn)入的廢水可以包含例如按重量計約0-5%的固體含量。在廢水管道13上,可能存在多于一個總固體測量裝置2、8、11和多于一個總懸浮固體測量裝置3、7、10。第一總固體測量裝置2可以定位在廢水管道13上在添加無機凝結(jié)劑之前的位置處。無機凝結(jié)劑容器4可以連接到進(jìn)料閥5,該進(jìn)料閥控制凝結(jié)劑從所述無機凝結(jié)劑容器4到所述廢水管道13的流動。在添加無機凝結(jié)劑之前,第一總懸浮固體測量裝置3可以連接到廢水管道13。第一總固體測量裝置2和第一總懸浮固體測量裝置3可以按任何順序附接到廢水管道13。在添加無機凝結(jié)劑后,混合裝置6可以存在于廢水管道13上。在混合步驟之后,第二總固體測量裝置8和第二總懸浮固體測量裝置7可以定位。第二總固體測量裝置8和第二總懸浮固體測量裝置7可以按任何順序附接到廢水管道13上。此后,廢水可以被轉(zhuǎn)送到脫水或增稠裝置14。在裝置14中,廢水被脫水或增稠,并且在分離過程中獲得的流體通過流體出口9從脫水或增稠裝置14中移除。在流體出口9處,可附接第三總懸浮固體測量裝置10。濃縮廢水12也通過濃縮廢水出口18從脫水或增稠裝置14獲得,例如,以增稠的廢水漿料或半干的或干燥的餅的形式。可以使用第三總固體測量裝置11來測量濃縮的廢水12。總固體測量裝置2、8、11和總懸浮固體測量裝置3、7、10可以連接到控制單元15,該控制單元接收所有測量的數(shù)據(jù)??刂茊卧?5還可以能夠控制進(jìn)料閥5,該進(jìn)料閥影響凝結(jié)劑從無機凝結(jié)劑容器4至廢水管道13的流動。此外,另一個單元(遠(yuǎn)程控制單元16)可以包括在系統(tǒng)中,該單元也可以能夠從控制單元15接收收集的數(shù)據(jù),例如,通過網(wǎng)絡(luò)??刂茊卧?5和遠(yuǎn)程控制單元16中的至少一個包括能夠?qū)⒔邮盏降年P(guān)于總固體含量和總懸浮固體含量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為總?cè)芙夤腆w值并與至少一個預(yù)定的設(shè)定點總?cè)芙夤腆w值(tds1)相關(guān)聯(lián)的功能???cè)芙夤腆w值和與一個或多個預(yù)定的設(shè)定點總?cè)芙夤腆w值的相關(guān)性可以在控制單元15處為用戶顯示,或者可以通過遠(yuǎn)程控制單元16為連接到網(wǎng)絡(luò)的用戶顯示。