申请日2014.12.18
公开(公告)日2015.03.25
IPC分类号G05B19/418
摘要
采用嵌入式控制系统的污水处理系统，涉及污水处理系统。它为解决反冲洗装置采用水泵驱动冲洗水流的方式进行，这种方式存在着水流流速慢，冲刷能力差的缺点，不易彻底清除陶瓷膜表面附着的污染物的问题。污水处理系统包括嵌入式控制器、气囊式反冲洗罐、N个污水过滤组件、来水储水箱、过滤后出水管路、排污管路、反冲洗供水管路、反冲洗气压管路和多个气动阀门;嵌入式控制器的每个控制信号输出端分别对应一个气动阀门的控制信号输入端，嵌入式控制器的模拟量输入端和开关量输入端分别连接污水处理系统中的模拟量输出端和开关量输出端;嵌入式控制器的传感器信号输入端连接污水处理系统中的模拟量传感器信号输出端。它适用各类工况企业污水处理。
摘要附图
权利要求书
1.采用嵌入式控制系统的污水处理系统，其特征在于所述污水处理系统包括嵌入式控 制器(1)、气囊式反冲洗罐(2)、N个污水过滤组件(3)、来水储水箱(4)、过滤后出水管路(A)、 排污管路(B)、反冲洗供水管路(C)、反冲洗气压管路(D)和多个气动阀门;所述N为大于2 的自然数;所述N个污水过滤组件(3)的组成及连接方式均相同，所述污水过滤组件(3)包括 高压过滤罐(3-1)、低压过滤罐(3-2)、循环水泵(3-3)、总控制冲洗气动阀门、高压侧气动阀 门、低压侧气动阀门、气压平衡阀门和来水控制阀门;污水过滤组件(3)的总控制冲洗气动 阀门进水端通过管路与气囊式反冲洗罐(2)的反冲洗出水阀门连通，污水过滤组件(3)的总控 制冲洗气动阀门出水端通过高压侧气动阀门和低压侧气动阀门分别与高压过滤罐(3-1)的反 冲洗进水端和低压过滤罐(3-2)的反冲洗进水端连通;污水过滤组件(3)的循环水泵(3-3)的进 水端通过管路与来水储水箱(4)连通，污水过滤组件(3)的循环水泵(3-3)的出水端通过来水控 制阀门分别与高压过滤罐(3-1)的过滤来水端和低压过滤罐(3-2)的过滤来水端连通;高压过 滤罐(3-1)的过滤后出水端和低压过滤罐(3-2)的过滤后出水端通过过滤后出水管路(A)排出， 高压过滤罐(3-1)的排污端和低压过滤罐(3-2)的排污端通过排污管路(B)排出;所述气囊式反 冲洗罐(2)包括反冲洗气压连接端(2-1)、密闭壳体(2-2)、活塞式底盘(2-3)、可伸缩气囊(2-4)、 反冲洗水腔(2-5)、反冲洗供水端(2-6)和反冲洗出水端(2-7);所述可伸缩气囊(2-4)通过反冲 洗气压连接端(2-1)与反冲洗气压管路(D)连通;所述可伸缩气囊(2-4)与活塞式底盘(2-3)密封 固定连接，所述活塞式底盘(2-3)与密闭壳体(2-2)之间密封配合;所述反冲洗供水管路(C)通 过反冲洗供水端(2-6)与反冲洗水腔(2-5)连通，反冲洗水腔(2-5)通过反冲洗出水端(2-7)与污 水过滤组件(3)的总控制冲洗气动阀门连通;所述嵌入式控制器(1)的每个控制信号输出端分 别对应一个气动阀门的控制信号输入端，所述嵌入式控制器(1)的模拟量输入端和开关量输 入端分别连接污水处理系统中的模拟量输出端和开关量输出端;所述嵌入式控制器(1)的传 感器信号输入端连接污水处理系统中的模拟量传感器信号输出端。
2.根据权利要求1所述的采用嵌入式控制系统的污水处理系统，其特征在于嵌入式控 制器(1)包括嵌入式CPU(1-1)、传感器单元(1-2)、模拟量输入单元(1-3)、开关量输入单元 (1-4)、开关量输出单元(1-5)、线性信号输出单元(1-6)、上位机监控单元(1-7)、显示单元(1-8) 和报警单元(1-9);所述嵌入式CPU(1-1)的模拟量信号输入端和开关量信号输入端分别与模 拟量输入单元(1-3)的模拟量信号输出端和开关量输入单元(1-4)的开关量信号输出端相连; 所述嵌入式CPU(1-1)的线性信号输出端和开关量信号输出端分别与线性信号输出单元(1-6) 的线性信号输入端和开关量输出单元(1-5)的开关量信号输入端相连;所述嵌入式CPU(1-1) 的传感器信号输入端与传感器单元(1-2)的传感器信号输出端相连;所述嵌入式CPU(1-1)的 显示信号输出端和报警信号输出端分别与显示单元(1-8)的显示信号输入端和报警单元(1-9) 的报警信号输入端相连;所述嵌入式CPU(1-1)的上位机通讯信号输出输入端与上位机监控 单元(1-7)的上位机通讯信号输入输出端相连。
3.根据权利要求2所述的采用嵌入式控制系统的污水处理系统，其特征在于模拟量输 入单元(1-3)包括第一芯片(U1)和第一二极管(D1)至第八二极管(D8);所述第一芯片(U1)采用 德州仪器的型号为CD4051芯片，第一芯片(U1)的管脚VEE接地，第一二极管(D1)的阴极 同时与第二二极管(D2)的阴极、第三二极管(D3)的阴极、第四二极管(D4)的阴极、第五二极 管(D5)的阴极、第六二极管(D6)的阴极、第七二极管(D7)的阴极、第八二极管(D8)的阴极和 地线相连;第一芯片(U1)的管脚X7至管脚X0分别对应地与第一二极管(D1)的阳极至第八 二极管(D8)的阳极相连。
4.根据权利要求2所述的采用嵌入式控制系统的污水处理系统，其特征在于开关量输 入单元(1-4)包括第二芯片(U2)、第三芯片(U3)和第一电阻(R1);第二芯片(U2)采用夏普公司 的型号为PC817的芯片，第三芯片(U3)采用德州仪器的型号为74HC245的芯片;第一电阻 (R1)的一端与电源VCC相连，第一电阻(R1)的另一端与第二芯片(U2)的正向输入端相连， 第二芯片(U2)的第一输出端与电源VDD相连，第二芯片(U2)的第二输出端与第三芯片(U3) 的管脚B0相连。
5.根据权利要求2所述的采用嵌入式控制系统的污水处理系统，其特征在于线性信号 输出单元(1-6)包括第四芯片(U4)、第二电阻(R2)至第五电阻(R5)、第一电容(C1)和第二电容 (C2);所述第四芯片(U4)采用型号为AD694JN的芯片;所述第四芯片(U4)的管脚VS与电 源+24V相连，第四芯片(U4)的管脚FORCE与第四芯片(U4)的管脚SENSE相连，第四芯片 (U4)的管脚FB与第二电阻(R2)的一端相连，第二电阻(R2)的另一端同时与第三电阻(R3)的 一端和第四芯片(U4)的管脚-SIG相连，第三电阻(R3)的另一端接地，第四芯片(U4)的管脚 +SIG同时与第一电容(C1)的一端和第四电阻(R4)的一端相连，第一电容(C1)的另一端接地， 第四电阻(R4)的另一端同时与第五电阻(R5)的一端和第二电容(C2)的一端相连，第二电容 (C2)的另一端接地，第五电阻(R5)的另一端即为线性信号输出单元(1-6)的线性信号输出端。
6.根据权利要求2所述的采用嵌入式控制系统的污水处理系统，其特征在于开关量输 出单元(1-5)包括第五芯片(U5)、第六芯片(U6)、第六电阻(R6)和第七电阻(R7);第五芯片(U5) 采用德州仪器的型号为74HC573的芯片，第六芯片(U6)采用型号为PC817的芯片;所述第 六电阻(R6)的一端与电源VDD相连，第六电阻(R6)的另一端与第六芯片(U6)的正向输入端 相连，第六芯片(U6)的第二输出端接地，第六芯片(U6)的第一输出端同时与第五芯片(U5) 的管脚1Q和第七电阻(R7)的一端相连，第七电阻(R7)的另一端与电源VCC相连。
7.根据权利要求2所述的采用嵌入式控制系统的污水处理系统，其特征在于传感器单 元(1-2)包括第七芯片(U7)、第一三极管(Q1)、第九二极管(D9)、第八电阻(R8)至第十电阻 (R10)、第三电容(C3)和第五电容(C5);第七芯片(U7)采用型号为KA555的芯片，第一三极 管(Q1)的集电极同时与第九二极管(D9)的阳极和电源VCC相连，第九二极管(D9)的阴极与 第八电阻(R8)的一端相连，第八电阻(R8)的另一端同时与第九电阻(R9)的一端和地线相连， 第九电阻(R9)的另一端同时与第一三极管(Q1)的发射极和第三电容(C3)的一端相连，第三电 容(C3)的另一端与第七芯片(U7)的管脚TRIG相连，第七芯片(U7)的管脚DIS同时与第七芯 片(U7)的管脚THR、第五电容(C5)的一端和第十电阻(R10)的一端相连，第十电阻(R10)的另 一端同时与第七芯片(U7)的管脚VCC和电源VCC相连，第七芯片(U7)的管脚R通过非门 与电源VCC相连，第五电容(C5)的另一端同时与第七芯片(U7)的管脚GND、第四电容(C4) 的一端和地线相连，第四电容(C4)的另一端与第七芯片(U7)的管脚CVolt相连。
8.根据权利要求2所述的采用嵌入式控制系统的污水处理系统，其特征在于报警单元 (1-9)包括第八芯片(U8)、第二三极管(Q2)、第十一电阻(R11)、第十二电阻(R12)和第九芯片 (U9);第八芯片(U8)采用型号为AP18108的芯片，第九芯片(U9)采用型号为DCTT的芯片， 第二三极管(Q2)的发射极同时与电源地、第十一电阻(R11)的一端和第八芯片(U8)的管脚 GND相连，第十一电阻(R11)的另一端同时与第二三极管(Q2)的基极和第八芯片(U8)的管脚 OUT3相连，第二三极管(Q2)的集电极与第九芯片(U9)的一端相连，第九芯片(U9)的另一端 同时与第十二电阻(R12)的一端、第八芯片(U8)的管脚VCC和电源VCC相连，第十二电阻 (R12)的另一端与第八芯片(U8)的管脚OSC相连。
说明书
采用嵌入式控制系统的污水处理系统
技术领域
本发明涉及一种污水处理系统。
背景技术
随着社会对环境保护的意识逐渐提高，环保部门对企业污水的处理标准和要求也随之 提高，尤其是对石化等对水资源污染严重的重工业企业的排放要求更加严格。现有的污水 处理系统主要采用陶瓷膜机体对来水进行过滤，并定期对陶瓷膜机体进行反冲洗及化学清 洗的方式来进行污水处理。现有的污水处理系统存在着如下的缺陷：1、污水处理系统的 控制器一般采用工控机和PLC作为主要控制器，其存在着控制系统操作复杂，机器成本 高，对运行工况的环境要求比较高的缺点;2、现有污水处理系统的控制管路一般都采用 电磁阀配合液压系统的方式，由于电磁阀开关时间长，使系统的反应时间大大增加，尤其 是对陶瓷膜机体的反冲洗过程，由于电磁阀动作缓慢，极大地限制了反冲洗水流的流速及 冲击力，不易完全清洁陶瓷膜机体上附着的污染物，造成陶瓷膜使用寿命低的问题;3、 现有的反冲洗装置一般采用水泵驱动冲洗水流的方式进行，这种方式存在着水流流速慢， 冲刷能力差的缺点，不易彻底清除陶瓷膜表面附着的污染物。
发明内容
本发明为了解决现有的反冲洗装置一般采用水泵驱动冲洗水流的方式进行，这种方式 存在着水流流速慢，冲刷能力差的缺点，不易彻底清除陶瓷膜表面附着的污染物的问题， 而提出的采用嵌入式控制系统的污水处理系统。
采用嵌入式控制系统的污水处理系统，所述污水处理系统包括嵌入式控制器、气囊式 反冲洗罐、N个污水过滤组件、来水储水箱、过滤后出水管路、排污管路、反冲洗供水管 路、反冲洗气压管路和多个气动阀门;所述N为大于2的自然数;所述N个污水过滤组 件的组成及连接方式均相同，所述污水过滤组件包括高压过滤罐、低压过滤罐、循环水泵、 总控制冲洗气动阀门、高压侧气动阀门、低压侧气动阀门、气压平衡阀门和来水控制阀门; 污水过滤组件的总控制冲洗气动阀门进水端通过管路与气囊式反冲洗罐的反冲洗出水阀 门连通，污水过滤组件的总控制冲洗气动阀门出水端通过高压侧气动阀门和低压侧气动阀 门分别与高压过滤罐的反冲洗进水端和低压过滤罐的反冲洗进水端连通;污水过滤组件的 循环水泵的进水端通过管路与来水储水箱连通，污水过滤组件的循环水泵的出水端通过来 水控制阀门分别与高压过滤罐的过滤来水端和低压过滤罐的过滤来水端连通;高压过滤罐 的过滤后出水端和低压过滤罐的过滤后出水端通过过滤后出水管路排出，高压过滤罐的排 污端和低压过滤罐的排污端通过排污管路排出;所述气囊式反冲洗罐包括反冲洗气压连接 端、密闭壳体、活塞式底盘、可伸缩气囊、反冲洗水腔、反冲洗供水端和反冲洗出水端; 所述可伸缩气囊通过反冲洗气压连接端与反冲洗气压管路连通;所述可伸缩气囊与活塞式 底盘密封固定连接，所述活塞式底盘与密闭壳体之间密封配合;所述反冲洗供水管路通过 反冲洗供水端与反冲洗水腔连通，反冲洗水腔通过反冲洗出水端与污水过滤组件的总控制 冲洗气动阀门连通;所述嵌入式控制器的每个控制信号输出端分别对应一个气动阀门的控 制信号输入端，所述嵌入式控制器的模拟量输入端和开关量输入端分别连接污水处理系统 中的模拟量输出端和开关量输出端;所述嵌入式控制器的传感器信号输入端连接污水处理 系统中的模拟量传感器信号输出端。
本申请所述采用嵌入式控制系统的污水处理系统具有气压驱动冲洗水流的方式进行， 水流流速快，冲击力强，冲刷能力好的优点。
本申请还具有如下有益效果：
1、本申请所述污水处理系统的控制器采用工业用PC机，并采用嵌入式控制器，控 制过程简单，可通过显示单元1-8显示系统运行状态，工业用PC机机器成本低，对运行 工况的环境要求比较低。
2、本申请所述污水处理系统的控制管路采用气动阀门配合气压系统的方式，由于电 磁阀开关时间长，大多在20秒左右完成开关，而本申请采用气动阀门，开关时间为1秒 左右，使系统的反应时间大大增加，尤其是对陶瓷膜机体的反冲洗过程，由于气动阀门开 关速度快，极大地提高了反冲洗水流的流速及冲击力，可以完全清洁陶瓷膜机体上附着的 污染物，大大延长陶瓷膜的使用寿命。
3、本申请采用独有的气囊式反冲洗罐2，配合气压驱动冲洗水流的方式进行，进一 步加快反冲洗水流速度，大大提高陶瓷膜的清洗质量。
4、传统的反冲洗系统均采用一条支路配一个反冲洗罐的结构，造成了设备上的浪费， 极大地提高了系统成本，本申请采用一个反冲洗罐配合多条反冲洗支路，由嵌入式控制器 1控制时间流程，每隔5分钟反冲洗一条支路，提高了系统的利用率，节约了大量的成本。
本发明可广泛用于各类工况企业的污水处理。
