申请日2013.11.13
公开(公告)日2015.08.05
IPC分类号G01N15/06; G06F17/18; G01N15/04
摘要
浑浊度传感器被提供在多相废水内，并且响应于检测到的浑浊度来生成信号。对生成的信号进行采样以产生多个信号样本。将所述样本与阈值进行比较，并且基于落入所述阈值内的样本来确定所述废水的浑浊度。可以基于多个样本的统计分析来确定所述阈值，或者所述阈值可以被设定为预定的值。浑浊度传感器可以被提供在废水絮凝室内，并且基于所确定的废水的浑浊度来生成控制信号。该控制信号可以被用于调节被引入到废水中的诸如凝结剂的化学物的量。
权利要求书
1.一种确定废水浑浊度的方法，所述方法包括：
接收指示由所述废水散射的光量的信号;
对所述信号进行采样以产生多个信号样本值;
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
基于识别出的样本值来确定所述废水的所述浑浊度。
2.如权利要求1所述的方法，还包括：
至少部分地基于所述样本的值来确定所述阈值。
3.如权利要求2所述的方法，其中，确定所述阈值包括：
识别具有群集在第一信号值周围的值的第一组样本;并且
设定所述阈值，使得所述第一组样本的至少部分位于所述阈值内。
4.如权利要求3所述的方法，其中，确定所述阈值还包括：
识别具有群集在第二信号值周围的值的第二组样本;并且
将所述阈值设定为在所述第一信号值和所述第二信号值之间的值。
5.如权利要求4所述的方法，其中，所述第二信号值是指示比所述第 一信号值更高的浑浊度水平的值。
6.如权利要求1所述的方法，还包括：
基于所确定的所述废水的浑浊度来生成控制信号。
7.如权利要求6所述的方法，其中：
确定所述废水的所述浑浊度包括确定落入所述阈值内的样本的统计 值;并且
生成所述控制信号包括将所述统计值与参考值进行比较，并且基于所 述统计值与所述参考值之间的差来设定所述控制信号的值。
8.如权利要求7所述的方法，其中，指示所述散射的光量的所述信号 是由散射光传感器或透射光传感器之一来提供的，并且所述统计值是从平 均值、中间值和过滤值所构成的组合来选择的。
9.如权利要求6所述的方法，还包括：
基于所述控制信号来调节被加入到所述废水的化学物的量。
10.如权利要求9所述的方法，其中，所述化学物包括凝结剂。
11.如权利要求1所述的方法，还包括：
确定所述样本的概率分布;
识别出现在第一位置处的第一概率峰值;
识别出现在第二位置处的第二概率峰值;并且
基于所述第一位置或所述第二位置中的一个的值来确定所述废水的所 述浑浊度。
12.如权利要求11所述的方法，其中，所述第一位置或所述第二位置 中的所述一个的值指示比所述第一位置或所述第二位置中的另一个的值更 低的浑浊度水平。
13.一种用于处理废水的装置，包括：
处理器;以及
存储器，其含有程序代码，所述程序代码在由所述处理器执行时令所 述装置：
接收指示由所述废水散射的光量的信号;
对所述信号进行采样以产生多个信号样本值;
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
基于识别出的样本值来确定所述废水的所述浑浊度。
14.如权利要求13所述的装置，其中，所述程序代码还被配置为令所 述装置通过以下步骤基于所述样本的值来确定所述阈值：
识别具有群集在第一信号值周围的值的第一组样本;并且
设定所述阈值，使得所述第一组样本的至少部分位于所述阈值内。
15.如权利要求14所述的装置，其中，所述程序代码还被配置为令所 述装置还通过以下步骤来确定所述阈值：
识别具有群集在第二信号值周围的值的第二组样本;并且
将所述阈值设定为在所述第一信号值和所述第二信号值之间的值，其 中
所述第二信号值是指示比所述第一信号值更高的浑浊度水平的值。
16.如权利要求13所述的装置，其中，所述程序代码还被配置为基于 所确定的所述废水的浑浊度来生成控制信号。
17.如权利要求16所述的装置，其中，所述程序代码还被配置为通过 以下步骤来生成所述控制信号：
确定落入所述阈值内的所述样本的统计值;并且
通过将所述统计值与参考值进行比较来生成所述控制信号，并且基于 所述统计值与所述参考值之间的差来设定所述控制信号的值。
18.如权利要求16所述的装置，其中，所述控制信号被用于调节被加 入到所述废水的化学物的量。
19.如权利要求13所述的装置，其中，所述程序代码还被配置为令所 述装置：
确定所述样本的概率分布;
识别具有第一位置的第一概率峰值;
识别具有第二位置的第二概率峰值;并且
基于所述第一位置或所述第二位置中的一个的值来确定所述废水的所 述浑浊度。
20.如权利要求13所述的装置，还包括：
浑浊度传感器，其被配置为对含有絮状物的废水进行采样，并且生成 指示由所述废水散射的所述光量的所述信号。
说明书
确定多相废水的液相浑浊度
相关申请的交叉引用
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 AND METHODS OF DETERMINING LIQUID PHASE TURBIDITY OF MULTIPHASE WASTEWATER”的美国临时申请No. 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
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
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0.1μm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。
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。
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。
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
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。
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。
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)。
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。
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。