确定多相废水的液相浑浊度的制作方法
【专利说明】确定多相废水的液相浑浊度
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本专利申请要求享有2012年11月15日递交的、共同未决的名称为“SYSTEM ANDMETHODS OF DETERMINING LIQUID PHASE TURBIDITY OF MULTIPHASE WASTEWATER” 的美国临时申请N0.61/726，637的优先权，在此通过引用将该申请的公开内容整体并入。
技术领域
[0003]本发明总体涉及废水处理，更具体地涉及用于废水处理的系统和方法，所述系统和方法确定多相废水的液相浑浊度并且基于所述液相浑浊度来调节加入废水的化学品的量。
【背景技术】
[0004]以化学的方式处理废水以减少污染物被用在许多工业过程中，以允许废水的再利用，并且确保废水排放符合所要求的环境质量标准。所采用的处理的类型取决于废水源、废水中的污染物的类型和处理过的水的预期用途。废水通常含有悬浮的固体，所述固体包括比0.1 μ??更细的颗粒，所述颗粒不仅难以过滤出来，而且由于颗粒之间的静电电荷的排斥作用而倾向于无限期地保持悬浮。为了减少细颗粒污染的量，或水的浑浊度，处理系统典型地将凝结和/或絮凝剂引入到废水中。凝结剂中和颗粒上的静电电荷，这允许颗粒彼此接触并形成较大的颗粒。絮凝剂可以通过令废水中的胶体和其他悬浮颗粒聚集来加速附聚过程，由此形成通常被称为絮状物颗粒或絮状物的大颗粒。絮状物随后可以通过例如沉淀和/或浮选而被从处理过的水中去除。
[0005]凝结剂和絮凝剂典型地在混合或反应罐中被加入到废水中。额外的化学物，例如被加入以调节水的PH值来改善凝结剂的有效性的酸或碱，或与其他污染物反应并中和其他污染物的化学物，也可以在这个阶段被加入。必须添加的试剂的量取决于污染物的水平和正在被处理的水的体积。例如，如果加入的凝结剂太少，则废水的浑浊度可能不能被充分地降低。另一方面，向废水加入过量的化学物导致浪费化学物，并且还可以导致试剂本身成为处理过的流出物中的不想要的污染物。
[0006]为了确定是否有适量的化学处理试剂被加入到废水中，处理过的废水的样本可以被取得并且通过测量浑浊度、PH值和/或化学成份来分析。典型地，废水样本在测量浑浊度之前必须被允许沉淀，使得絮状物颗粒不干扰测量。为此，典型地在处理的沉淀和/或浮选阶段之后取得样本。然而，在处理的该阶段获得的水样本可能反映几小时之前的化学物水平。因此，等到检测到废水的浑浊度或化学成分增高的时候，反应罐中存在的处理剂的量可能已经显著地偏离其最优水平。此外，由于流入的废水的污染物水平可以随时间变化，对反映几小时之前被引入到反应罐中的废水的样本的测量可能无法提供对目前时刻需要将多少处理剂加入到反应罐中的准确指示。沉淀或浮选流出物样本测量因此可能提供对需要将多少处理化学物加入到流入的废水中的不准确的指示。
[0007]因此，需要用于确定废水的浑浊度以及在废水处理系统中加入到废水的化学物的最优量的经改进的系统和方法。
【发明内容】
[0008]在一个实施例中，提供了一种确定废水的浑浊度的方法。所述方法包括接收指示由所述废水散射的光量的信号，并且对所述信号进行采样以产生多个信号样本值。将这些样本值与阈值进行比较，并且识别落入所述阈值内的所述样本值。所述方法还包括基于落入所述阈值内的所述样本值来确定所述废水的所述浑浊度。
[0009]在另一个实施例中，提供了一种用于处理废水的装置。所述装置包括处理器和含有程序代码的存储器。所述程序代码被配置为使得在由所述处理器执行所述代码时，所述代码令所述装置接收指示由所述废水散射的光量的信号，并且对所述信号进行采样以产生多个信号样本值。所述代码还被配置为令所述装置将所述样本值与阈值进行比较、识别落入所述阈值内的所述样本值、并且基于所述落入所述阈值内的所述样本值来确定所述废水的所述浑浊度。
[0010]在本发明的一些实施例中，指示由所述废水散射的光量的所述信号可以通过检测由所述废水从光束散射的光量而被生成，在这种情况下，所述信号对于浑浊的水可以具有比对于清水更高的值(即更多的光将被检测到)。在其他实施例中，该信号可以通过检测传播过所述废水的光量而被生成，在这种情况下，所述信号对于浑浊的水可以具有比对于清水更低的值(即更少的光将被检测到)。
[0011]在本发明的一些实施例中，可以基于所述多个样本值的概率密度分布来确定所述阈值。由来自多相废水的样本值产生的所述概率密度分布可以具有两个明显的峰值。这些峰值中的一个可以是由不具有来自絮状物的额外散射或反射的液相或主体水散射的光产生的样本值造成的。即，一个峰值可以是在絮状颗粒尚未漂移到光束路径中时由所述废水的散射产生的。另一个峰值可以是在絮状颗粒存在于光束路径中时由所述废水的散射产生的，絮状颗粒存在于光束路径中可以增加散射的量。所述阈值可以被设定为在这两个峰值之间的值，以将样本值分类为指示废水浑浊度或指示絮状物散射。由于以这种方式确定的阈值是基于传感器数据的，所以所述阈值可以响应于所述废水的状况而被调节或移动，以使得样本值被最优地分类。
[0012]在一些实施例中，被分类为不存在絮状物的情况下由主体水产生的样本值可以被用于产生指示所述废水的所述浑浊度的信号或数值。该值可以接着被用于向控制器提供反馈，用于控制与废水处理相关联的操作，例如被分配到反应罐中的处理化学物的量。
【附图说明】
[0013]并入本说明书并构成本说明书的部分的附图图示了本发明的各种实施例，并与上文给出的本发明的总体说明以及下文给出的实施例的详细说明一起被用于解释本发明的原理。
[0014]图1是包括反应罐和控制器的废水处理系统的示意性视图。
[0015]图2是图1的废水处理系统的示出反应罐和控制器的额外的细节的部分的示意性视图。
[0016]图3A是具有第一浑浊度水平的多相废水样本的图解视图。
[0017]图3B是示出了对应于图3A中的样本的浑浊度传感器的输出的样本的图表。
[0018]图4A是具有低于第一浑浊度水平的第二浑浊度水平的多相废水样本的图解视图。
[0019]图4B是示出了对应于图4A中的样本的浑浊度传感器的输出的样本的图表。
[0020]图5是用于对浑浊度传感器的输出进行采样并控制凝结剂到图2的反应罐中的分配的过程的流程图。
[0021]图6是用于分析在图5中获得的样本以确定信号阈值的过程的流程图。
[0022]图7是示出了图4中图示的样本的概率分布的图表。
【具体实施方式】
[0023]本发明的实施例针对用于在浮选或沉淀之前测量废水处理系统的处理罐中的废水的浑浊度的系统和方法。这可以通过从包括由固相颗粒或絮状物引起的散射的光散射中区分由液相或“主体水”引起的光散射来实现。这些测量结果继而可以被用于控制被分配到废水中的化学物的量。处理罐中的废水可以含有生成错误的浑浊度传感器读数的絮凝物颗粒。所述系统包括控制器，所述控制器被配置为对浑浊度传感器的输出信号进行采样，并且被配置为处理输出信号样本，以识别与处理罐中的主体水的散射相关联的样本。控制器随后可以基于识别出的样本来确定废水的浑浊度。控制器还可以被配置为基于所确定的浑浊度来调节被分配到处理罐中或上游或下游的一种或多种化学物的量。
[0024]现在参考图1，图示了废水处理系统10，废水处理系统10包括接收流入的废水14的初级反应罐12、控制器16和溶气浮选(DAF)单元18。DAF单元18包括浮动储存室20、撇渣器(skimmer) 22、收集重沉淀物并利用螺旋钻26来去除沉淀物的沉淀物排放室24和含有流出物30的流出室28。被耦合到浮动储存室20和沉淀物排放室24的污泥泵32将已经浮到DAF单元18顶部或沉淀到DAF单元18底部的固体废物运送至一个或多个污泥处理罐34。为了向废水加入溶解的空气，澄清的流出物的部分30可以被从流出室28去除并由再循环泵38运送到压力罐40，在压力罐40中，澄清的流出物的部分30与压缩空气42混合。为此，再循环的流出物可以在几个大气压下被喷射到压力罐40中。从所述喷射形成的小水滴可以因此利用加压空气而饱和，并在罐40的底部收集以提供充气再循环流44。
[0025]充气的再循环流44可以被引入到流出反应罐12的经化学处理过的废水46中，以在进入DAF单元18之前向废水46提供溶解空气。当充气的再循环流44被引入到经化学处理过的废水46中时，空气可以从溶液中出来形成附着到经化学处理过的废水46中的絮状物颗粒的非常小的空气泡。阀48可以被用于控制被引入到经化学