CN202148223U - 一种基于自动化智能控制的人工湿地系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于自动化智能控制的人工湿地系统，包括人工湿地单元、提升泵站、布配水管道、PLC中控单元和LED显示屏，其中，提升泵站通过布配水管道与人工湿地单元连接，布配水管道上安装有自动调节阀组及流量计量装置；在人工湿地单元上设有水质在线监测装置和一体化视频监控装置；所述PLC中控单元分别与提升泵站、自动调节阀组、流量计量装置、水质在线监测装置和一体化视频监控装置连接。本实用新型的湿地系统工程运行操作方便、自动化程度高，湿地运行情况可以通过LED户外显示屏对外公示，还可以通过网络进行远程监控，既解决了湿地运行难的问题，又可以保证人工湿地在水质净化效果的情况下，长期稳定运行。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种人工湿地污染治理系统，尤其涉及一种基于自动化智能控制的人工湿地系统，属于污水处理领域。
背景技术
人工湿地是人们根据实际需要和利益，人为设计与建造的由基质、水生动植物、微生物和水体组成的生态群落，主要利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水进行处理。人工湿地污水处理系统以其独有的优越性越来越为人们所熟悉和重视——投资建设成本小、运行费用低、运行技术低、能够结合景观进行建设，具有景观好的效果。随着我国环境问题的日益突出，人工湿地亦越来越为更多的人接纳。但它毕竟也是一门低龄学科，从概念提出至今不过几十年，引入我国不过20年，结合我国实际情况进行工程化研究和应用亦不过10年光景。
目前，纵观国内外众多的人工湿地工程案例，都发现了一个共同的致命症结，那就是维护和管理。人工湿地并非人所宣传的那样，零管理及零运行费用。要想保证人工湿地的可持续运行，后期精细的运行管理是必要的，包括水生植物培育及移栽、水质监测及超限预警、藻类控制、基质堵塞预防及布配水均匀性等。况且人工湿地的管理体制不完善，缺乏湿地的管理经验、手段以及可借鉴的实例，很多地方人工湿地建成后都成为当地政府的一个累赘，当地政府部门却拿不出一定的经费对其进行预算和管理，包括灌溉、植物残体收割、病虫防治、人工费用支付等，这就导致了人工湿地成为了一个包袱，丢不掉也甩不脱，因此业界有湿地“三分建，七分管”之说。
发明内容
针对上述现有技术，为克服现有的人工湿地运行管理难、操作不便、不能有效监控等缺陷，本实用新型提供了一种基于自动化智能控制的人工湿地系统。
本实用新型是通过以下技术方案实现的：
一种基于自动化智能控制的人工湿地系统，包括人工湿地单元、提升泵站、布配水管道、PLC中控单元和LED显示屏，其中，提升泵站通过布配水管道与人工湿地单元连接，布配水管道上安装有自动调节阀组及流量计量装置；在人工湿地单元的出水口设置有水质在线监测装置；在人工湿地单元进水口、出水口及周边设置若干组一体化视频监控装置；所述PLC中控单元通过通讯线路分别与提升泵站、自动调节阀组、流量计量装置、水质在线监测装置和一体化视频监控装置连接；所述LED显示屏通过数据采集及传输装置与PLC中控单元连接。
所述一种基于自动化智能控制的人工湿地系统还包括远程监控单元，远程监控单元通过网络与PLC中控单元连接。
所述网络为有线的以太网或GPRS无线网络。
所述远程监控单元为远程的每个计算机端。
所述自动调节阀组由安装在布配水管道上的手动阀门和电动调节阀组成，其中电动调节阀开度的大小由PLC中控单元根据水质在线监测装置提供的水质指标的变化进行调控，实现湿地单元进水量大小的调节。
所述PLC中控单元由中央处理器以及与中央处理器连接的数字和模拟量模块构成，中央处理器上安装有组态操控软件，PLC中控单元的主要功能由中央处理器、数字和模拟量模块和组态操控软件来完成(此为常规设计，在此不再赘述)。
所述PLC中控单元可与环保相关部门的环保监测平台建立无线连接。
所述流量计量装置优选为0-400t/h的电磁流量计。
所述水质在线监测装置优选为COD及氨氮水质在线监测仪。
所述一体化视频监控装置优选为一体化视频监控头。
工作时，流量计量装置检测人工湿地单元运行过程中的进水量大小，水质在线监测装置检测人工湿地单元运行过程中进出水的水质情况，一体化视频监控装置对人工湿地单元(5)进行视频监控，进水量大小、进出水水质监测数据、一体化视频监控图像等信息的检测及控制由PLC中控单元完成，并通过数据采集及传输装置传输至户外LED显示屏，将湿地运行情况向社会公示，便于社会监督；还可以通过数据采集及传输装置传输至环保监控平台，便于环保行政部门监督、监控；也可以通过网络随时随地登录到湿地的PLC中控系统，随时了解湿地的现场运行状况、水质指标等。
本实用新型的基于自动化智能控制的人工湿地系统的突出优点表现在：
本湿地系统是经过大量的工程实践和实际运营经验的总结，自主开发的人工湿地远程控制自动布配水技术，实现了湿地布配水的自动化操控以及湿地运行状态和水质监测的远程监控，方便管理和监管。人工湿地应用自动调配的布配水系统，采用计算机和自动阀门调节相结合的调控方式，准确控制湿地的布水量大小及自由调整分区布水模式。
本湿地系统中PLC中控单元的计算机自动记录湿地单位进水量大小以及进出水水质等参数，并实时将这些数据上传到在环保监控平台，监管部门可通过这些数据了解人工湿地的运行情况，方便了监管。所述数据可储存6个月以上，并具有提供曲线趋势分析(实时曲线和历史曲线)和打印报表功能。
本湿地系统中PLC中控单元采用远程监控技术，可以随时随地利用网络，登录到湿地的监控平台，随时了解湿地区域内的植物长势、布水状况、分区模式、单区进水量大小及进出水水质等相关内容，还可以通过LED显示屏等户外传媒系统将湿地运行的状况(如进水量大小、进出水水质指标等)向社会公示，方便各级领导及相关人员对湿地运行的及时掌控。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
其中，1、提升泵站；2、自动调节阀组；3、流量计量装置；4、一体化视频监控装置；5、人工湿地单元；6、水质在线监测装置；7、PLC中控单元；8、数据采集与传输装置；9、LED显示屏；10、环保监控平台；11、通讯线路；12、远程监控单元；13、布配水管道。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
实施例1
设计某市开发区污水处理厂出水中水回用人工湿地生态治理工程，采用本实用新型的人工湿地系统，具体设计参数如下：
处理水量：10000t/d污水处理厂中水；
处理工艺：垂直潜流人工湿地+表面流人工湿地；
建设规模：25000m2的垂直潜流湿地和20000m2的表面流人工湿地；
进水水质：《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准；
出水水质：《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)III类水标准。
其结构如图1所示，包括人工湿地单元5、提升泵站1、14根DN160布配水管道13、PLC中控单元7、LED显示屏9和远程监控单元12，其中，提升泵站1通过布配水管道13与人工湿地单元5连接(连接时，提升泵站1DN400出水管道与14根DN160布配水管道连接)，每根布配水管道13上依次安装有DN160自动调节阀组2及流量计量装置3；在人工湿地单元5的出水口设置有水质在线监测装置6；在人工湿地单元5进水口、出水口及周边设置18组一体化视频监控装置4；所述PLC中控单元7通过通讯线路11分别与提升泵站1、自动调节阀组2、流量计量装置3、水质在线监测装置6和一体化视频监控装置4连接；所述LED显示屏9通过数据采集及传输装置8与PLC中控单元7连接；所述远程监控单元12通过网络与PLC中控单元7连接。
所述人工湿地单元5包括14块总面积为25000m2的垂直潜流湿地和4块总面积为20000m2的表面流人工湿地。
所述提升泵站1的提升能力为10000t/d。
所述自动调节阀组2由安装在布配水管道上13的手动阀门和电动调节阀组成，其中电动调节阀开度的大小由PLC中控单元7根据水质在线监测装置6提供的水质指标的变化进行调控，实现湿地单元进水量大小的调节。
所述PLC中控单元7由中央处理器以及与中央处理器连接的数字和模拟量模块构成，中央处理器上安装有组态操控软件，PLC中控单元7的主要功能由中央处理器、数字和模拟量模块和组态操控软件来完成。
所述PLC中控单元7可与环保相关部门的环保监测平台10建立无线连接。
所述环保监测平台10为现有技术中已有的，是为实现污染源监测管理的自动化、信息化、现代化而开发的一个综合性管理平台，具备监督、监测、分析、统计、管理和考核等功能，为“数字环保”提供全方位的技术保障。
所述流量计量装置3为0-400t/h的电磁流量计。
所述水质在线监测装置6为COD及氨氮水质在线监测仪。
所述一体化视频监控装置4为一体化视频监控头。
所述LED显示屏9采用P20户外全彩屏，面积56.8m2。
所述远程监控单元12为远程的每个计算机端。
所述网络为GPRS无线网络。
所述数据采集及传输装置选用3C科技的数据采集传输仪。
使用时，户外LED显示屏滚动播放的人工湿地运行情况显示：
湿地进水量：398m3/h；
进水水质：COD 46mg/L、BOD5 8mg/L、SS 10mg/L、氨氮3.8mg/L、pH值7.4；
出水水质：COD 18mg/L、BOD5 4mg/L、SS 6mg/L、氨氮0.8mg/L、pH值7.8。
由实施例1的结果可以看出，本湿地系统运行操作、监管比较方便，不仅满足水质净化效果达到设计水质指标要求，而且能实现PLC中控单元根据湿地出水水质在线监测数据的变化自动调节电动调节阀开度，实现湿地不同区域进水量大小的调控。
本湿地系统采用了18组一体化视频监控头，所有信号全部进入PLC中控单元7，在控制室内可以及时掌控湿地范围内的运行情况，还可以远程调控各个摄像头的监控方向，进行湿地周边不同方向、不同区域的监控；PLC中控单元7通过数据采集及传输装置8将湿地运行数据通过户外LED显示屏9向社会公示，便于社会监督；此外在全国各地随时随地只要可以上网(有线或无线网络)，登录到湿地中控系统特定的IP地址，就可以看到湿地运行的监控画面，了解湿地的运行状况，方便各级领导及相关人员对湿地的及时掌控。
本实用新型的基于自动化智能控制的人工湿地系统，其所提供的管理理念和手段，在实施过程中体现出了极大的可操作性及方便性，即解决了湿地运行难的问题，又可以在保证人工湿地水质净化效果的情况下长期稳定运行。
Claims (8)
1.一种基于自动化智能控制的人工湿地系统，包括人工湿地单元(5)，其特征在于：还包括提升泵站(1)、布配水管道(13)、PLC中控单元(7)和LED显示屏(9)，其中，提升泵站(1)通过布配水管道(13)与人工湿地单元(5)连接，布配水管道(13)上安装有自动调节阀组(2)及流量计量装置(3)；在人工湿地单元(5)的出水口设置有水质在线监测装置(6)；在人工湿地单元(5)进水口、出水口及周边设置若干组一体化视频监控装置(4)；所述PLC中控单元(7)通过通讯线路(11)分别与提升泵站(1)、自动调节阀组(2)、流量计量装置(3)、水质在线监测装置(6)和一体化视频监控装置(4)连接；所述LED显示屏(9)通过数据采集及传输装置(8)与PLC中控单元(7)连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于自动化智能控制的人工湿地系统，其特征在于：还包括远程监控单元(12)，远程监控单元(12)通过网络与PLC中控单元(7)连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于自动化智能控制的人工湿地系统，其特征在于：所述网络为有线的以太网或GPRS无线网络。
4.根据权利要求1所述的一种基于自动化智能控制的人工湿地系统，其特征在于：所述自动调节阀组(2)由安装在布配水管道(13)上的手动阀门和电动调节阀组成。
5.根据权利要求1所述的一种基于自动化智能控制的人工湿地系统，其特征在于：所述PLC中控单元(7)由中央处理器以及与中央处理器连接的数字和模拟量模块构成。
6.根据权利要求1所述的一种基于自动化智能控制的人工湿地系统，其特征在于：所述流量计量装置(3)为电磁流量计。
7.根据权利要求1所述的一种基于自动化智能控制的人工湿地系统，其特征在于：所述水质在线监测装置(6)为COD及氨氮水质在线监测仪。
8.根据权利要求1所述的一种基于自动化智能控制的人工湿地系统，其特征在于：所述一体化视频监控装置(4)为一体化视频监控头。
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