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            智能化工業廢水處理系統

            作者:原創   時間:2019-08-20 13:19:43
          •  1.一種智能化的工業廢水處理系統,其特征在于,包括:PH值監測器(1)、化學成分分析儀(2)、廢水控制終端(3)、服務器端(4)、電控曝氣池(5);

            在各工廠排污口的下游均設置有一廢水控制終端(3),所述的廢水控制終端(3)通過管路(6)連通于排污口與電控曝氣池(5)之間,各廢水控制終端(3)均通過無線傳輸方式與服務器端(4)進行數據交互,用于根據服務器端(4)發送的指令控制排污口的開閉;

            所述的PH值監測器(1)和化學成分分析儀(2)設置于排污口處,分別用于監測各工廠所排廢水的PH值和化學組分,并將生成的監測信號通過廢水控制終端(3)發送至服務器端(4);

            所述的服務器端(4)與電控曝氣池(5)電性連接,用于將接收到的監測信號進行處理后生成能夠識別的監測數據,并將監測數據輸入至已訓練的執行策略模型中,計算獲得各工廠排污口的開閉執行策略和電控曝氣池(5)的凈化處理策略,并利用該開閉執行策略和凈化處理策略分別控制廢水控制終端(3)及電控曝氣池(5)的運行,所述的執行策略模型利用系統在調試階段記錄的大量運行數據和監測數據進行模型訓練,所述的開閉執行策略包括:各工廠排污口的開啟時間、開啟時長、廢水流速的設定,所述的凈化處理策略包括為完成廢水中和反應需電控曝氣池(5)執行的操作工序;

            所述的廢水控制終端(3)與服務器端(4)上均設置有區塊數據傳輸器(20),所有的區塊數據傳輸器(20)均連接于同一網絡,所述的區塊數據傳輸器(20)用于建立安全共識機制,各區塊數據傳輸器(20)按照安全共識機制進行數據交互以形成區塊鏈,同時對發送和接收的數據分別執行加密和解密操作。

            2.根據權利要求1所述智能化的工業廢水處理系統,其特征在于,所述的服務器端(4)包括:信號處理模塊、執行策略生成模塊、數據存儲模塊、驅動控制模塊;

            所述的信號處理模塊用于接收廢水控制終端(3)輸出的監測信號,并將監測信號進行處理,生成供執行策略生成模塊識別的監測數據;

            所述的執行策略生成模塊內設置有執行策略模型,用于接收信號處理模塊輸出的監測數據,并通過模型運算獲得各工廠排污口的開閉執行策略和電控曝氣池(5)的凈化處理策略,所述的運行數據包括廢水控制終端(3)和電控曝氣池(5)實時執行的操作數據,所述的監測數據包括中和反應后電控曝氣池(5)內廢水的PH和化學組分測量值,該運行數據和監測數據記錄于數據存儲模塊內;

            所述的驅動控制模塊用于將獲得的開閉執行策略轉換成對應的排污口開閉控制指令,并發送至廢水控制終端(3),所述的廢水控制終端(3)通過設置的電磁閥控制排污口的開閉及其開口的橫截面積;

            所述的驅動控制模塊還用于將獲得的凈化處理策略轉換成對應的電控曝氣池(5)操作指令,并發送至電控曝氣池(5)。

            3.根據權利要求2所述智能化的工業廢水處理系統,其特征在于,所述的信號處理模塊包括:A/D轉換器、信號放大器和濾波器,用于將廢水控制終端(3)輸出的監測信號依次進行模數轉換、放大和濾波處理。

            4.根據權利要求2所述智能化的工業廢水處理系統,其特征在于,所述的電控曝氣池(5)包括:反應池(10)、第一進液管(11)、第二進液管(12)、多通電磁閥(13)、進水管(14)、排液管(15)、機架(16)、驅動電機(17)、攪拌槳(18)和轉軸(19);

            所述的第一進液管(11)與第二進液管(12)對稱設置于反應池(10)的頂部,分別用于向反應池(10)內輸送酸性廢水和堿性廢水,兩個進液管的末端均通過設置的多通電磁閥(13)與若干個工廠排污口相通的管路(6)并聯,所述的多通電磁閥(13)的信號輸入端與驅動控制模塊連接,通過驅動控制模塊發送的指令控制各管路(6)與進液管連通,所述的進水管(14)設置于反應池(10)的側壁上,用于向反應池(10)內注水,該進水管(14)上設置有電子閥門,所述電子閥門的信號輸入端與驅動控制模塊連接,通過驅動控制模塊發送的指令控制該電子閥門開閉,所述的排液管(15)設置于反應池(10)的底部,用于排出經中和反應后的廢水,所述的機架(16)設置于反應池(10)的上方,用于搭載驅動電機(17),所述的驅動電機(17)架設于機架(16)上,該驅動電機(17)的信號輸入端與驅動控制模塊連接,通過驅動控制模塊發送的指令控制其轉動,所述驅動電機(17)的動力輸出端設置有轉軸(19),該轉軸(19)的底端沿機架(16)穿設至反應池(10)內,并連接有攪拌槳(18)。

            5.根據權利要求4所述智能化的工業廢水處理系統,其特征在于,所述的服務器端(4)還包括反應監測模塊,所述的反應池(10)內還設置有若干個PH值監測器(1)和化學成分分析儀(2),該PH值監測器(1)和化學成分分析儀(2)的信號輸出端與反應監測模塊連接,分別實時采集反應池(10)內經中和反應后廢水的PH值和剩余化學組分,并將采集得到的化學反應數據發送至反應監測模塊,所述的反應監測模塊用于對接收到的化學反應數據進行分析,生成二次反應執行策略,并由驅動控制模塊按該二次反應執行策略控制電控曝氣池(5)的運行,所述的二次反應執行策略包括為完成二次中和反應所需要的補水量和廢水注入量。

            6.根據權利要求1所述智能化的工業廢水處理系統,其特征在于,還包括微生物反應池(7)、液相色譜儀(8)和膠囊投放設備(9);

            所述的微生物反應池(7)通過管路(6)與電控曝氣池(5)連通,用于收集電控曝氣池(5)輸出的廢水,所述液相色譜儀(8)的探針插入至微生物反應池(7)的水體內,其信號輸出端與有機物分析模塊連接,用于水體采樣并從水體樣本中分離、分析、純化有機化合物,以獲得有機化合物組分數據,并將有機化合物組分數據發送至有機物分析模塊,所述的膠囊投放設備(9)內分類存放有不同種類的微生物膠囊,其信號輸入端與驅動控制模塊連接;

            所述的服務器端(4)還包括有機物分析模塊,所述的有機物分析模塊通過對有機化合物組分數據進行分析,選擇能夠降解有機化合物組分的微生物種類,并通過驅動控制模塊觸發膠囊投放設備(9)向微生物反應池(7)內投放對應種類的微生物膠囊。

            說明書

            一種智能化的工業廢水處理系統

            技術領域

            本發明涉及工業廢水處理技術領域,具體涉及一種智能化的工業廢水處理系統。

            背景技術

            工業廢水是指工業生產過程中產生的廢水和廢液,其中含有隨水流失的工業生產用料、中間產物、副產品以及生產過程中產生的污染物。工業廢水種類繁多,成分復雜。例如電解鹽工業廢水中含有汞,重金屬冶煉工業廢水含鉛、鎘等各種金屬,電鍍工業廢水中含氰化物和鉻等各種重金屬,石油煉制工業廢水中含酚,農藥制造工業廢水中含各種農藥等。由于工業廢水中常含有多種有毒物質,污染環境同時對人類健康有很大危害,因此要開發綜合利用,化害為利,并根據廢水中污染物成分和濃度,采取相應的凈化措施進行處置后,才可排放。

            廢水處理,是為了使工業廢水達到某一水體或再次使用的水質要求,并對其進行凈化的過程。隨著現代社會的發展,廢水中含有重金屬離子和酸堿物質的產生量越來越大,由于重金屬離子在自然條件下難于降解,其不僅會對水源、土壤等環境造成污染,同時廢水中的酸堿物質在自然界中容易產生反應,形成有毒物質,然后沉淀在土壤中或者游離在水中,而且通過食物鏈的富集作用還會最終進入人體,從而對人體健康造成危害,因此對含有重金屬離子和酸堿物質的廢水進行處理顯得尤為重要。

            酸堿廢水是廢水處理時最常見的一種。酸性廢水主要來自鋼鐵廠、化工廠、染料廠、電鍍廠和礦山等,廢水處理要重點治理含有各種有害物質或重金屬鹽類;堿性廢水主要來自印染廠、皮革廠、造紙廠、煉油廠等。對于上述酸堿廢水而言,現有技術中都是采用酸堿中和反應進行處理,但是現在的酸堿中和設備一般結構簡單,只是將需要的酸性或者堿性溶液抽入到反應腔內部進行酸堿中和即可,這樣不僅反應效率低,而且需要提前配比好酸堿溶液,從而提高了水污染處理的成本。

            另外,一些企業為了逃避國家環保部門的監管及處罰,對廢水監測設備監測獲得的數據進行惡意篡改,并上傳或申報經偽造的虛假數據,以達到其違規排放廢水的目的,從而導致企業監管失效。

            發明內容

            本發明的目的在于,為克服現有的工業廢水處理技術存在著凈化效率低、處理成本高的技術問題,提供一種智能化的工業廢水處理系統,利用本系統能夠充分利用酸、堿廢水相互中和或利用廢堿(渣)中和酸性廢水,達到以廢治廢的目的;本發明基于大數據分析及處理技術,利用已訓練的模型自動生成系統執行策略,提高污水處理效率,實現污水處理的智能化;同時,本發明還基于區塊鏈技術實現監測數據的交互,防止企業為了違規排放廢水而任意篡改監測數據,提高了數據的安全性。

            為實現上述目的,本發明提供的一種智能化的工業廢水處理系統,該系統包括:PH值監測器、化學成分分析儀、廢水控制終端、服務器端、電控曝氣池;

            在各工廠排污口的下游均設置有一廢水控制終端,所述的廢水控制終端通過管路連通于排污口與電控曝氣池之間,各廢水控制終端均通過無線傳輸方式與服務器端進行數據交互,用于根據服務器端發送的指令控制排污口的開閉;

            所述的PH值監測器和化學成分分析儀設置于排污口處,分別用于監測各工廠所排廢水的PH值和化學組分,并將生成的監測信號通過廢水控制終端發送至服務器端;

            所述的服務器端與電控曝氣池電性連接,用于將接收到的監測信號進行處理后生成能夠識別的監測數據,并將監測數據輸入至已訓練的執行策略模型中,計算獲得各工廠排污口的開閉執行策略和電控曝氣池的凈化處理策略,并利用該開閉執行策略和凈化處理策略分別控制廢水控制終端及電控曝氣池的運行,所述的執行策略模型利用系統在調試階段記錄的大量運行數據和監測數據進行模型訓練,所述的開閉執行策略包括:各工廠排污口的開啟時間、開啟時長、廢水流速的設定,所述的凈化處理策略包括為完成廢水中和反應需電控曝氣池執行的操作工序;

            所述的廢水控制終端與服務器端上均設置有區塊數據傳輸器,所有的區塊數據傳輸器均連接于同一網絡,所述的區塊數據傳輸器用于建立安全共識機制,各區塊數據傳輸器按照安全共識機制進行數據交互以形成區塊鏈,同時對發送和接收的數據分別執行加密和解密操作。

            作為上述技術方案的進一步改進,所述的服務器端包括:信號處理模塊、執行策略生成模塊、數據存儲模塊、驅動控制模塊;

            所述的信號處理模塊用于接收廢水控制終端輸出的監測信號,并將監測信號進行處理,生成供執行策略生成模塊識別的監測數據;

            所述的執行策略生成模塊內設置有執行策略模型,用于接收信號處理模塊輸出的監測數據,并通過模型運算獲得各工廠排污口的開閉執行策略和電控曝氣池的凈化處理策略,所述的運行數據包括廢水控制終端和電控曝氣池實時執行的操作數據,所述的監測數據包括中和反應后電控曝氣池內廢水的PH和化學組分測量值,該運行數據和監測數據記錄于數據存儲模塊內;

            所述的驅動控制模塊用于將獲得的開閉執行策略轉換成對應的排污口開閉控制指令,并發送至廢水控制終端,所述的廢水控制終端通過設置的電磁閥控制排污口的開閉及其開口的橫截面積;

            所述的驅動控制模塊還用于將獲得的凈化處理策略轉換成對應的電控曝氣池操作指令,并發送至電控曝氣池。

            作為上述技術方案的進一步改進,所述的信號處理模塊包括:A/D轉換器、信號放大器和濾波器,用于將廢水控制終端輸出的監測信號依次進行模數轉換、放大和濾波處理。

            作為上述技術方案的進一步改進,所述的電控曝氣池包括:反應池、第一進液管、第二進液管、多通電磁閥、進水管、排液管、機架、驅動電機、攪拌槳和轉軸;

            所述的第一進液管與第二進液管對稱設置于反應池的頂部,分別用于向反應池內輸送酸性廢水和堿性廢水,兩個進液管的末端均通過設置的多通電磁閥與若干個工廠排污口相通的管路并聯,所述的多通電磁閥的信號輸入端與驅動控制模塊連接,通過驅動控制模塊發送的指令控制各管路與進液管連通,所述的進水管設置于反應池的側壁上,用于向反應池內注水,該進水管上設置有電子閥門,所述電子閥門的信號輸入端與驅動控制模塊連接,通過驅動控制模塊發送的指令控制該電子閥門開閉,所述的排液管設置于反應池的底部,用于排出經中和反應后的廢水,所述的機架設置于反應池的上方,用于搭載驅動電機,所述的驅動電機架設于機架上,該驅動電機的信號輸入端與驅動控制模塊連接,通過驅動控制模塊發送的指令控制其轉動,所述驅動電機的動力輸出端設置有轉軸,該轉軸的底端沿機架穿設至反應池內,并連接有攪拌槳。

            作為上述技術方案的進一步改進,所述的服務器端還包括反應監測模塊,所述的反應池內還設置有若干個PH值監測器和化學成分分析儀,該PH值監測器和化學成分分析儀的信號輸出端與反應監測模塊連接,分別實時采集反應池內經中和反應后廢水的PH值和剩余化學組分,并將采集得到的化學反應數據發送至反應監測模塊,所述的反應監測模塊用于對接收到的化學反應數據進行分析,生成二次反應執行策略,并由驅動控制模塊按該二次反應執行策略控制電控曝氣池的運行,所述的二次反應執行策略包括為完成二次中和反應所需要的補水量和廢水注入量。

            作為上述技術方案的進一步改進,還包括微生物反應池、液相色譜儀和膠囊投放設備;

            所述的微生物反應池通過管路與電控曝氣池連通,用于收集電控曝氣池輸出的廢水,所述液相色譜儀的探針插入至微生物反應池的水體內,其信號輸出端與有機物分析模塊連接,用于水體采樣并從水體樣本中分離、分析、純化有機化合物,以獲得有機化合物組分數據,并將有機化合物組分數據發送至有機物分析模塊,所述的膠囊投放設備內分類存放有不同種類的微生物膠囊,其信號輸入端與驅動控制模塊連接;

            所述的服務器端還包括有機物分析模塊,所述的有機物分析模塊通過對有機化合物組分數據進行分析,選擇能夠降解有機化合物組分的微生物種類,并通過驅動控制模塊觸發膠囊投放設備向微生物反應池內投放對應種類的微生物膠囊。

            本發明的一種智能化的工業廢水處理系統優點在于:

            本發明的系統首先通過PH值監測器和化學成分分析儀監測各排污口的廢水PH值以及化學組分,然后將監測數據反饋至服務器端,由服務器端匯總各工廠的廢水監測數據,其次基于大數據分析及處理技術,通過將監測數據輸入至已訓練的模型后自動生成系統執行策略,從各工廠中匹配出兩種或多種能夠相互起中和反應的廢水,之后通過數控技術驅動廢水控制終端按設定策略進行排污,并同時驅動電控曝氣池運轉,將酸性廢水與堿性廢水互相中和,充分利用酸、堿廢水相互中和或利用廢堿(渣)中和酸性廢水,達到以廢治廢的目的,從而降低了廢水處理成本,提高了凈化效率;同時本發明還基于區塊鏈技術實現監測數據的交互,實現了數據交互的去中心化,利用終端間的信任機制集體維護通信環境的安全性,當任一終端節點遭受攻擊或數據丟失時均不會影響整個區塊鏈系統的安全,實現了系統的健壯性,解決了中心化模式中易受攻擊、數據安全可靠性差以及維護成本高等問題,防止企業為了違規排放廢水而任意篡改監測數據,并將虛假數據上傳至服務器端的隱患發生,提高了數據的安全性。

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