一种高硬度废水成垢离子在线监测装置电位采集系统的制作方法

1.本发明属于废水处理领域，涉及一种高硬度废水成垢离子在线监测装置电位采集系统。


背景技术：

2.针对脱硫废水浓缩系统、循环水排污水深度处理系统，为防止后续膜系统或蒸发浓缩系统结垢，通常需要进行软化预处理，常用工艺为石灰-碳酸钠或氢氧化钠-碳酸钠两级软化。
3.然而，在实际运行过程中发现，由于废水软化处理系统进口水质波动较大，为了控制出口水质达到设计值，需根据出水钙、镁、硫酸根等离子含量及时调整软化加药量，但目前缺乏相应的在线监测方法和设备。当加药不足时，软化处理系统出水成垢离子含量高，导致后续膜系统污堵；当加药过量时，运行费用高，出水水质稳定性差，易导致搅拌器、斜板等设备结垢，严重影响软化处理系统运行出力和可靠性。
4.由于循环水排污水和脱硫废水等高硬度废水水质成份复杂，电化学反应影响因素众多，离子电极输出的微弱电信号采集困难极大，易受到来自电路及环境的干扰。现有的离线电位测定仪中离子选择电极信号采集电路过于复杂，稳定性不高，不能用于高硬度废水的在线连续或周期性监测。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种高硬度废水成垢离子在线监测装置电位采集系统，该系统提高电位采集的精确性及稳定性。
6.为达到上述目的，本发明所述的高硬度废水成垢离子在线监测装置电位采集系统包括离子电极传感器、运算放大器、模数转换器、数据采集卡及控制器；
7.离子电极传感器的输出端经运算放大器、模数转换器以及数据采集卡与控制器的输入端相连接，控制器的输出端与外接设备相连接。
8.离子电极传感器的输出端经运算放大器、模数转换器、屏蔽线缆以及数据采集卡与控制器的输入端相连接。
9.控制器的输出端通过rs485通信接口与外接设备相连接。
10.所述离子电极传感器包括钙离子电极、汞化电极、钡离子电极及参比电极。
11.所述运算放大器为高输入阻抗、低偏置电流放大器。
12.所述数据采集卡为多通道数据采集卡。
13.控制器采用低通滤波的形式，设置截止频率小于等于30hz。
14.本发明具有以下有益效果：
15.本发明所述的高硬度废水成垢离子在线监测装置电位采集系统在具体操作时，对离子电极传感器检测得到的信号进行放大及模数转换后输入到控制器中进行数字滤波，进一步消除工频干扰，实现微小离子电极信号的精确提取与放大，避免数据采集延迟影响，以
提高电位采集的精确性及稳定性，进而根据系统出口水质及时、精准控制加药剂量，降低加药运行成本，有效提高软化系统稳定性和出水水质，防止下游膜系统的结垢堵塞问题，大幅度提高废水软化处理系统运行可靠性、经济性。
附图说明
16.图1为本发明的结构示意图；
17.图2为运算放大器的电路图。
具体实施方式
18.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
19.在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
20.参考图1，本发明所述的高硬度废水成垢离子在线监测装置电位采集系统包括离子电极传感器、运算放大器、模数转换器、屏蔽线缆、数据采集卡、控制器及rs485通信接口；
21.离子电极传感器的输出端经运算放大器、模数转换器、屏蔽线缆以及数据采集卡与控制器的输入端相连接，控制器的输出端通过rs485通信接口与外接设备相连接。
22.所述离子电极传感器包括钙离子电极、汞化电极、钡离子电极及参比电极。
23.参考图2，所述运算放大器为高输入阻抗、低偏置电流放大器，由于离子选择电极的输出电流信号驱动能力较弱，而且测量电流不允许通过外接电阻的方式进行测量，否则，则容易造成电极老化。因此，本发明采用一级高阻输入的跨阻放大器，以实现电流到电压转换。
24.由于离子电极输出电位信号微弱，测试中需进行一定倍数的放大和数据处理，以保证滴定终点判定的灵敏度，另外，电路中较大的放大倍数，可以提高系统信噪比，对滴定终点的精确捕捉有帮助，但实际测试信号放大倍数，需要兼顾其他通道信号电平范围，否则，则整体波动较大严重影响测试准确性。当采用较高的电阻值时，信号放大倍数增大，但曲线的波动也随之增加，严重影响测试准确性。
25.所述数据采集卡为多通道数据采集卡，避免各电极相互之间的信号干扰，使得采集电位更加稳定。
26.另外，控制器采用低通滤波的形式，设置截止频率为30hz以下，可以有效降低50hz工频干扰对系统测量带来的影响，此外，为了控制50hz工频信号对采集结果的影响，采用fir低通滤波器设计，通过matlab设计合适的截止频率，采集到的数据通过数字滤波器处理
后，可改善测试环境的干扰。
27.需要说明的是，本发明能够将钙离子、镁离子、总硬度及硫酸根离子的测试结果通过4-20ma模拟量输出，测量值与输出4-20ma电流之间的比例关系通过配置实现，4-20ma信号输出通过向模拟信号控制接口板发送控制命令实现。


技术特征：
1.一种高硬度废水成垢离子在线监测装置电位采集系统，其特征在于，包括离子电极传感器、运算放大器、模数转换器、数据采集卡及控制器；离子电极传感器的输出端经运算放大器、模数转换器以及数据采集卡与控制器的输入端相连接，控制器的输出端与外接设备相连接。2.根据权利要求1所述的高硬度废水成垢离子在线监测装置电位采集系统，其特征在于，离子电极传感器的输出端经运算放大器、模数转换器、屏蔽线缆以及数据采集卡与控制器的输入端相连接。3.根据权利要求1所述的高硬度废水成垢离子在线监测装置电位采集系统，其特征在于，控制器的输出端通过rs485通信接口与外接设备相连接。4.根据权利要求1所述的高硬度废水成垢离子在线监测装置电位采集系统，其特征在于，所述离子电极传感器包括钙离子电极、汞化电极、钡离子电极及参比电极。5.根据权利要求1所述的高硬度废水成垢离子在线监测装置电位采集系统，其特征在于，所述运算放大器为高输入阻抗、低偏置电流放大器。6.根据权利要求1所述的高硬度废水成垢离子在线监测装置电位采集系统，其特征在于，所述数据采集卡为多通道数据采集卡。7.根据权利要求1所述的高硬度废水成垢离子在线监测装置电位采集系统，其特征在于，控制器采用低通滤波的形式，设置截止频率小于等于30hz。

技术总结
本发明公开了一种高硬度废水成垢离子在线监测装置电位采集系统，包括离子电极传感器、运算放大器、模数转换器、数据采集卡及控制器；离子电极传感器的输出端经运算放大器、模数转换器以及数据采集卡与控制器的输入端相连接，控制器的输出端与外接设备相连接，该系统提高电位采集的精确性及稳定性。统提高电位采集的精确性及稳定性。统提高电位采集的精确性及稳定性。


技术研发人员：郭娉 刘亚鹏 毛进 王璟 吴火强 周明飞 胡特立 李钰颖 逯佳琪 连坤宙 强雪妮
受保护的技术使用者：西安西热水务环保有限公司
技术研发日：2021.11.26
技术公布日：2022/2/28