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CN104823037B - 确定多相废水的液相浑浊度 - Google Patents

确定多相废水的液相浑浊度 Download PDF

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CN104823037B CN201380059518.6A CN201380059518A CN104823037B CN 104823037 B CN104823037 B CN 104823037B CN 201380059518 A CN201380059518 A CN 201380059518A CN 104823037 B CN104823037 B CN 104823037B
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Abstract

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。

Description

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 ANDMETHODS 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。
附图说明
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。
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。
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。
图3A是具有第一浑浊度水平的多相废水样本的图解视图。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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。
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。
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处理过的废水46中的充气再循环流44的量，并且用于通过限制充气再循环流44流出压力罐40来保持压力罐40中的压力。从系统10排放的流出物30可以通过排放泵50而被从流出室28去除。
控制器16可以被耦合到一个或多个化学物分配器52、54、56，一个或多个化学物分配器52、54、56响应于来自控制器16的信号而选择性地将化学物分配到反应罐12中。在本发明的实施例中，一个化学物分配器52可以将凝结剂60分配到反应罐12的凝结室62中。适合的凝结剂可以包括诸如铁或铝盐的无机凝结剂，仅举几例，包括硫酸铁或氯化铝。适合的凝结剂还可以包括无机/有机凝结剂的组合，例如Ashland ChargePacTM 55、ChargePacTM 60、ChargePacTM 7、ChargePacTM 10或ChargePacTM 47，它们可从美国肯塔基州科文顿的Ashland Inc.得到。类似地，另一化学物分配器54可以将酸或腐蚀性溶液64分配到反应罐12的pH调节室66以调节废水的pH值。由此废水的pH值可以被保持在优化凝结剂的有效性的水平上。最后，额外的化学物分配器56可以将絮凝剂68分配到反应罐12的絮凝室70中。适合的絮凝剂可以包括阴离子絮凝剂，诸如Ashland DF2205、DF2220、DF2270，和/或阳离子絮凝剂，例如Ashland DF2405、DF2428、DF2445，它们也可以从Ashland公司得到。
反应罐12的每个腔室62、66、70可以包括搅拌器72、74、76，以确保加入的化学物被均匀地分布在整个废水中。搅拌器的操作可以被调节为优化初级反应罐的该部分中的反应。例如，用于凝结室62的搅拌器72可以以高于用于絮凝室70的搅拌器76的速度来操作，以优化絮凝物形成。
现在参考图2，呈现了图示控制器16、化学物分配器52、54、56和浑浊度传感器58的额外的细节的示意性视图。每个化学物分配器52、54、56可以包括被耦合到各自的化学物容器84、86、88的化学物分配泵78、80、82。每个化学物分配泵78、80、82被配置为响应于来自控制器16的信号而将控制量的化学物从其各自的化学物容器84、86、88分配到反应罐12的各自的腔室62、66、70中。在本发明的备选实施例中，各自的化学物可以被以重力馈送到反应罐12中，在这种情况下，泵78、80、82可以由阀(未示出)替代，所述阀由来自控制器16的信号致动。
控制器16可以是市售的控制器，例如可从Ashland公司得到的OnGuardiControllerTM，或者适合于控制化学物分配器52、54、56并监测浑浊度传感器58的任何其他设备。控制器16包括处理器90、存储器92、输入/输出(I/O)接口94和用户界面96。处理器90可以包括从以下中选择的一个或多个设备：微处理器、微控制器、数字信号处理器、微型计算机、中央处理单元、现场可编程逻辑门阵列、可编程逻辑设备、状态机、逻辑电路、模拟电路、数字电路、或基于存储在存储器92中的操作指令来操纵信号(模拟或数字的)的任何其他设备。存储器92可以是单个存储器设备或多个存储器设备，包括但不限于，只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、易失性存储器、非易失性存储器、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、闪存存储器、高速缓冲存储器、或能够存储数字信息的任何其他设备。存储器92还可以包括大容量存储设备(未示出)，例如硬盘驱动器、光盘驱动器、磁带驱动器、非易失性固态设备或能够存储数字信息的任何其他设备
处理器90可以在驻留在存储器92中的操作系统98的控制下操作。操作系统98可以管理控制器资源，使得被体现为一个或多个计算机软件应用程序(application)的计算机程序代码(例如驻留在存储器92中的控制器应用程序100)可以具有由处理器90执行的指令。在备选实施例中，处理器90可以直接执行应用程序100，在这种情况下，操作系统98可以被省略。一个或多个数据结构10也可以驻留在存储器92中，并且可以由处理器90、操作系统98和/或控制器应用程序100使用来存储数据。
I/O接口94能够将处理器90耦合到处理系统10的其他部件，例如浑浊度传感器58、凝结剂分配泵78、腐蚀剂分配泵80和絮凝剂分配泵82。I/O接口94可以包括调节输入和输出信号以使得信号与处理器90和处理器90耦合到的部件都兼容的信号处理电路。为此，I/O接口94可以包括模数(A/D)转换器和/或数模(D/A)转换器、电压水平和/或频率偏移电路、光学隔离和/或驱动器电路、和/或适合于将处理器90耦合到处理系统10的其他部件的任何其他模拟或数字电路。
用户界面96能够以已知的方式被耦合到控制器16的处理器90，以允许系统操作者与控制器16交互。用户界面96可以包括显示器，例如视频监视器、字母数字显示器、触摸屏、扬声器和能够向系统操作者提供信息的任何其他适合的音频和视觉指示器。用户界面96还可以包括输入设备和控制，例如字母数字键盘、定点设备、键盘、按钮、控制旋钮、麦克风等，所述输入设备和控制能够接受来自操作者的命令或输入并向处理器90发送所输入的输入。这样，用户界面96可以实现例如在系统设置、校准和化学物加载期间的对系统功能的手动启动或选择。
在图示的实施例中，浑浊度传感器58是被定位在反应罐12的絮凝室70中的90度散射光传感器。适合的90度散射光传感器的范例是来自美国马萨诸塞州的LiquidAnalytical Resource,LLC of Shirley的Chemitec S461/T浑浊度传感器。浑浊度传感器58可以被定位在絮凝室70中，并且可以包括含有光源104和光传感器105的外壳103。光源104可以包括激光二极管，或者将光束106发送到废水中的其他适合的光生成设备。光束106的部分可以由被容纳在絮凝室70的废水中的大大小小的固体反射和/或散射。该散射光107中的一些可以由光传感器105检测和测量，光传感器105可以被配置为检测以一角度上(例如90度角)从光束106散射的光。典型地，废水是含有液相的主体水和固相的絮凝物颗粒的多相废水。废水还可以含有气相气泡。当光束106经过废水时，来自光束106的光可以被废水中的颗粒反射或散射，该散射光107中的部分被光传感器105接收。
为此，外壳103可以包括一个或多个窗口108、109，以防止废水进入浑浊度传感器58。窗口108、109还可以使光束106能够离开外壳103，并且使散射光107能够到达传感器105。响应于接收到散射光107，光传感器105可以生成输出信号122(图3)，输出信号122可以是与入射在光传感器105上的散射光107的量成比例的电压或电流。进而输出信号122可以经由控制器16的I/O接口94被耦合到处理器90。
虽然被示为被定位在絮凝室70中，本领域一般技术人员将理解，光传感器105可以被定位在处理系统10的其他区域中来测量含有絮凝物颗粒的废水的浑浊度。例如，浑浊度传感器58可以被定位在凝结室62或pH值调节室66中，或者在絮凝室70与DAF单元18之间。本领域一般技术人员还将理解，投射光传感器可以被用在所描绘的散射光传感器的位置中。在使用透射光传感器的实施例中，光传感器105可以被放置在光束106的路径中。由于光被散射，因此由光传感器105提供的信号将通过絮凝物和/或混浊水的存在而被降低，而不是被增加。因此，与由散射光传感器提供的信号相比，由透射光传感器提供的信号将具有与浑浊度和/或絮状物的量相反的关系。
现在参考图3A-图4B、图3A和图4A是示出了包括主体水116、130和絮状物颗粒118、132的来自絮凝室70的示范性废水样本114、128的图解视图。图3B和图4B提供了对应于各自的样本的、包括基于浑浊度传感器58在多个采样点124、138处的输出信号的检测到的浑浊度的曲线图的图表120、134。在示范性曲线图120、134中，浑浊度被以比浊法浊度单位(NTU)指示，虽然也可以使用用于测量浑浊度的任何适合的单位或者甚至电压或电流水平。
当来自絮凝室70的废水被混合并流通时，光束106可以仅在光束106经过浑浊度传感器58的测量距离时偶尔遇到主体水116、130。在这些时间期间，浑浊度检测器输出信号的样本124、138可以在反映主体水116、130的浑浊度的值的范围内成组或群集。例如，在图3A和图3B中，主体水含有样本124的由虚线包围的部分表示的相对高水平的浑浊度，使得样本124的子集126在250至350NTU的范围内群集。即，样本124的子集126落入300NTU的中心值的50NTU内。与此相对，图4A和图4B示出了具有较低浑浊度的主体水130的样本，使得样本138的部分或子集140落入80至120NTU的范围内，或者是在100NTU的中心值的20NTU内。在每种情况下，样本的子集126、140落入与废水的浑浊度相关联的范围内。
在其他时间，一个或多个絮状物颗粒118、132和/或气泡可以经过光束106。在这些时间，由絮状物颗粒118、132反射的光可以引起入射在光传感器105上的光量增加，使得光传感器105生成高得多的输出信号122、136。对应地，在这些时间得到的浑浊度检测器输出信号的样本124、138将典型地明显落在与主体水子集126、140相关联的值的范围之外。此外，这些样本可以落入具有明显比与主体水浑浊度相关联的中心值更高的中心值(例如1000NTU)的范围内。与絮状物相关联的样本124、138的值的范围可以相对独立于主体水浑浊度，使得当絮状物颗粒118、132正在反射光束106时得到的样本值124、138与废水浑浊度之间几乎没有关联性。因此，该数据可以被识别并丢弃，使得只依赖不受絮状物颗粒影响的样本来指示浑浊度。由絮状物颗粒118、132反射的光量可以足以令光传感器105指示最大浑浊度或饱和的输出信号水平，这在示范性实施例中被示为读数1000NTU。然而，本领域一般技术人员将理解，该水平可以依据使用的传感器的类型以及絮状物的特性而变化。本发明的实施例因此不限于与对絮状物颗粒的检测相关联的样本值的任何特定范围。
已经确定，通过得到多个样本并计算指示出的浑浊度的概率分布，可以获得含有絮状物的水样本中的主体水浑浊度的准确测量结果。有利地，这允许实时或接近实时地确定絮凝室70中的废水的浑浊度。通过允许将浑浊度传感器58放置在絮凝室70中，而不是在DAF单元18或其他适合的絮状物去除设备(例如沉淀澄清器)之后(即絮状物已经被从废水中去除之后)的某些点上，本发明的实施例可以允许控制器16比在常规系统中的控制器更快地对废水浑浊度的变化做出反应。这种较快的反应时间进而提高了被用来控制凝结水平的准确度，减少了浪费的化学物的量以及流出物30中的污染水平。
现在参考图5，根据说明了控制器应用程序100的操作序列的本发明的实施例呈现了流程图150，所述控制器应用程序100可以被用于确定絮凝室70中的废水的浑浊度。在方框152中，控制器应用程序100对浑浊度传感器58的输出信号进行采样。该样本可以被分配有个对应于由浑浊度传感器58的输出信号指示的浑浊度水平的值，并且可以在存储器92中被存储为数据结构102。
在方框154中，应用程序100确定可以被用于对样本进行分类的阈值。确定阈值可以包括基于存储在存储器92中的一个或多个输出信号样本的值来从查找表中选择值，或者可以包括对来自一组先前获得的样本中的多个样本的统计分析。在本发明的备选实施例中，阈值可以被设定为基于经验数据或絮凝室70中期望的浑浊度水平的预定值，在这种情况下，可以省略方框154。在任何情况下，阈值都可以包括将样本分成多个样本集或集群的一个或多个值。例如，阈值可以具有限定指示主体水读数的信号范围的低值和高值，或者，阈值可以是表示信号值的单个值，低于所述信号值的读数被认为是主体水读数。
在方框156中，应用程序100在进行判定方框158之前将在方框152中获得的输出信号样本与在方框154中确定的阈值进行比较。如果输出信号样本在阈值外(例如高于阈值)(判定方框158的分支“是”)，所述应用程序在返回方框152以得到另一样本之前，在方框160中将样本标记为在阈值外。如果样本在阈值内(例如低于或等于阈值)(判定方框158的分支“否”)，应用程序100进行到方框162并将样本标记为在阈值内。被标记为阈值外的样本可以被丢弃，或者可以被保存在存储器92中，以在确定将来的阈值水平中使用。被标记为阈值内的样本可以被加入到指示废水浑浊度的样本的集合或子集。
在方框164中，应用程序100基于被标记为阈值内的样本的子集来确定废水的浑浊度。可以基于样本的统计值来确定废水浑浊度。该统计值可以是阈值内样本的平均值或均值、阈值内样本的中值、阈值内样本的过滤值(例如基于有限脉冲响应(FIR)或无限脉冲响应(IIR)滤波器的输出，或简单地基于被标记为阈值内的获得的最后的样本。)被标记为阈值内的样本的子集可以包括基于先入-先出(FIFO)方法而选定的固定数量的样本、在预定时间窗口内获得的若干样本、或限定子集的任何其他合适的方法。
在方框166中，应用程序100将所确定的浑浊度与可以表示流出絮凝室70的废水的目标浑浊度水平的参考水平或值进行比较。所确定的浑浊度水平与参考值之间的差可以向控制器应用程序100的控制算法提供一个误差信号。例如，可以通过比例-积分-微分(PID)控制算法来处理误差信号，所述比例-积分-微分(PID)控制算法产生指示多少化学物(例如凝结剂)被加入到反应罐12的输出。在本发明的实施例中，参考值可以包括可接受的浑浊度范围。落入该范围内的浑浊度值不产生误差信号，从而产生控制器输出中的死区或中性区。
为此，在判定方框168中，如果所确定的浑浊度高于期望的范围或参考值(判定方框168的分支“是”)，则控制器应用程序100可以进行到方框170。在方框170中，增加被加入到反应罐12的凝结剂的量。例如可以通过向分配泵78发信号以向凝结室62提供增加的量的凝结剂60来实现这种增加。如果所确定的浑浊度不高于期望的范围(判定方框168的分支“否”)，则应用程序100进行到判定方框172。
如果所确定的浑浊度低于期望的范围或参考值(判定方框172的分支“是”)，则应用程序100可以进行到方框174。在方框174中，应用程序100减少被分配到反应罐12的凝结剂的量。例如，应用程序100可以向被耦合到凝结剂容器84的分配泵78发信号，以降低被提供到凝结室62的凝结剂60的流率，或完全关断凝结剂60的流动。如果所确定的浑浊度不低于期望的范围(判定方框172的分支“否”)，则应用程序100可以返回方框152并获得浑浊度传感器输出信号的另一样本。
控制器应用程序100由此可以被配置为确定主体水116、130的浑浊度，并响应于来自浑浊度传感器58的信号来选择性地激活分配泵78、80、82中的一个或多个，使得被加入到流入的废水的化学物的量被优化。在本发明的实施例中，浑浊度确定还可以包括基于浑浊度传感器输出信号的样本来确定样本概率密度。该概率密度函数可以被认为是大总体样本的预期分布，其中，由控制器应用程序100获得的一组样本用作该预期总体的随机样本。
现在参考图6，根据本发明的实施例呈现了流程图180。流程图180图示了操作序列，所述操作序列可以被用于确定用于分类或识别指示废水浑浊度的浑浊度传感器输出信号样本的阈值。在方框182中，应用程序100对浑浊度传感器58的输出进行采样。在方框184中，该样本被加入到样本组。样本组可以表示具有固定数量的样本的样本集合、在以最后的样本结束的移动时间窗上收集的样本集合、或用于对样本进行分组的任何其他适合的方法。
在方框186中，应用程序100基于样本组来确定概率密度。为此，样本组中的样本可以被视为来自表示浑浊度传感器58的期望的输出的更大的样本域的随机样本。为对此进行进一步说明，图7呈现了由用于图4B所示的样本138的曲线192表示的概率密度函数的示范性图表190。在图示的实施例中，图表190具有提供以NTU指示的浑浊度水平的水平轴194和指示将获得具有该浑浊度值的样本的概率的垂直轴196。控制器应用程序100可以使用用于确定概率密度函数192的任何适合的方法，例如Parzen窗、数据群集技术(例如矢量量化)，或通过根据样本组中的样本来生成缩放直方图。一旦概率密度函数l92已经针对样本组中的样本而被确定，则控制器应用程序100可以进行到方框198。
在方框198中，控制器应用程序100可以识别概率密度函数192的一个或多个峰值200-204。虽然一个或多个峰值200-204中的每个被示为在示范性图表190中具有轮廓分明的峰值，或者可以具有缺少轮廓分明的最大值的形状。例如，如果大量样本124、138群集在300NTU附近，则可能存在具有其他值(例如1000、5000或10000NTU)的样本124、138，样本124、138不形成容易识别的峰值。在任何情况下，峰值200-204可以表示更可能由浑浊度传感器58的输出来指示的指示出的浑浊度的值。这些期望的浑浊度传感器输出水平可以集中在两个峰值200、204中，其中，一个峰值200被定位于与废水浑浊度读数(即不存在絮状物散射的主体水读数)相关联的较低的水平轴值205处，并且另一个峰值204被定位于与由废水中的絮状物导致的错误读数相关联的较高的水平轴值206处。
在方框207中，应用程序100可以识别在具有峰值位置208的最低的水平轴值205(例如最低的指示出的NTU水平)处出现的峰值200。应用程序100接着可以进行到方框210，并且基于识别出的峰值200的位置208来设定阈值212。该阈值212可以例如被设定为提供距离峰值位置208期望距离214的值。该距离214可以例如是预定的距离(例如100NTU)或被设定为针对样本组计算的预定数量的标准偏差(例如2xσ)。应用程序100还可以设定较低的阈值216，较低的阈值216为将要被包括在样本组中的样本设定下边界。即，应用程序可以利用识别将要被包括在样本组中的样本的阈值212、216来限定范围。
本文中所用的术语仅是出于描述具体实施例的目的，并不旨在对本发明做出限制。如本文中所使用的，单数形式的“一”，“一个”和“所述”旨在也包括复数形式，除非上下文中明确做出其他说明。还应当理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或他们的组的存在或加入。此外，本文中通过范例的方式而不是限制的方式来做出对诸如“垂直”、“水平”等术语的参考，以建立绝对参照系。
应当理解，当元件被描述为“连接”或“耦合”到其他元件或与其他元件“连接”或“耦合”时，元件可以被直接连接或耦合到其他元件，或者作为替代，可以存在一个或多个中间元件。相反，当元件被描述为“直接连接”或“直接耦合”到另一元件时，不存在中间元件。当元件被描述为“间接连接”或“间接耦合”到另一元件时，存在至少一个中间元件。
如本文中所使用的，术语“响应于”是指“与第一事件反应”和/或在第一事件“之后”。因此，“响应于”第一事件发生的第二事件可以紧接第一事件之后发生，或者可以包括在第一事件与第二事件之间出现的时间滞后。此外，第二事件可以由第一事件引起，或者可以仅仅发生在第一事件之后，而没有任何因果关系。
尽管已经通过对一个或多个实施例的描述对本发明进行了说明，并且尽管已经相当详细地对实施例进行了描述，但它们并不旨在约束或以任何方式将权利要求的范围限制到这样的细节。本领域技术人员将容易地意识到额外的优势和修改。例如，尽管已经关于具有在光源104和光传感器105之间的90度配置的浑浊度传感器对本发明进行了描述，但本领域一般术人员将理解可以使用其他类型的传感器。例如，检测光源的衰减的传感器，或相对于光源以除了90度角定位的传感器。在这些备选实施例中，浑浊度传感器的输出信号可以是相对于本文中描述的90度传感器反相的。即，较高的信号水平可以指示较低的浑浊度水平。因此本发明在其更广泛的方面中不限于所示出和描述的具体细节、代表性装置和方法以及说明性范例。因此，在不脱离申请人的总体发明构思的范围或精神的情况下，可以做出从这样的细节的偏离。

Claims (18)

1.一种确定废水处理系统中的多相废水的液相浑浊度的方法，所述废水处理系统包括絮凝室和絮状物去除设备，所述方法包括：
在所述絮状物去除设备之前放置浑浊度传感器，所述浑浊度传感器包括含有光发射器和光传感器的外壳单元；
发射光信号并在所述光传感器处接收指示由所述废水散射或透射通过所述废水的光量的信号；
对所述信号进行采样以产生多个信号样本值，其中，由所述废水的所述液相在没有絮状物颗粒的情况下产生的所述样本值产生样本值的第一集合，并且其中，当絮状物颗粒在所述信号的路径中时产生的所述样本值产生值的第二集合；
在絮状物颗粒反射光以使得所述样本值的第一集合的中心值不同于所述样本值的第二集合的中心值的基础上，通过将所述样本值与用于识别的阈值进行比较，基于所述阈值来识别所述样本值的第一集合以及丢弃所述样本值的第二集合；
基于识别出的样本值的第一集合来确定所述废水的所述液相的所述浑浊度；以及
基于所述液相的所述浑浊度来调节被加入到所述废水的化学物的量。
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1所述的方法，其中，确定所述阈值还包括：
识别所述样本值的第一集合具有群集在第一信号值周围的值；
识别所述样本值的第二集合具有群集在第二信号值周围的值；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。
4.如权利要求3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。
5.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。
6.如权利要求5所述的方法，其中：
确定所述废水的所述浑浊度包括确定所述样本值的第一集合的统计值；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；
其中，所述统计值是从以下各项构成的组合中来选择的：所述样本值的第一集合的均值、所述样本值的第一集合的中值、所述样本值的第一集合的过滤值、或者基于所述样本值的第一集合获得的最后样本。
7.如权利要求5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。
8.如权利要求7所述的方法，其中，所述化学物包括凝结剂。
9.如权利要求1所述的方法，其中，第一位置或第二位置中的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。
10.一种用于确定废水处理系统中的多相废水的液相浑浊度的装置，所述废水处理系统包括絮凝室和絮状物去除设备，其中，在所述絮状物去除设备之前放置浑浊度传感器，所述浑浊度传感器包括含有光发射器和光传感器的外壳单元，所述装置包括：
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：
控制所述浑浊度传感器以发射光信号并在所述光传感器处接收指示由所述废水散射或透射通过所述废水的光量的信号；
对所述信号进行采样以产生多个信号样本值，其中，由所述废水的所述液相在没有絮状物颗粒的情况下产生的所述样本值产生样本值的第一集合，并且其中，当絮状物颗粒在所述信号的路径中时产生的所述样本值产生值的第二集合；
通过将所述样本值与阈值进行比较，基于所述阈值来识别所述样本值的第一集合以分离所述样本值的第一集合和所述样本值的第二集合，其中，絮状物颗粒反射光以使得所述样本值的第一集合的中心值不同于所述样本值的第二集合的中心值；
基于识别出的样本值的第一集合来确定所述废水的所述浑浊度；以及
基于所述液相的所述浑浊度来调节被加入到所述废水的化学物的量。
11.如权利要求10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以下。
12.如权利要求11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。
13.如权利要求10所述的装置，其中，所述程序代码还被配置为基于所确定的多相废水的所述液相的浑浊度来生成控制信号。
14.如权利要求13所述的装置，其中，
确定所述废水的所述浑浊度包括确定所述样本值的第一集合的统计值；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；
其中，所述统计值是从以下各项构成的组合中来选择的：所述样本值的第一集合的均值、所述样本值的第一集合的中值、所述样本值的第一集合的过滤值、或者基于所述样本值的第一集合的获得的最后样本。
15.如权利要求13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。
16.如权利要求10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多相废水进行采样，并且生成指示由所述废水中的所述絮状物散射的所述光量的所述信号。
17.一种控制废水处理系统中的多相废水的液相浑浊度的方法，所述废水处理系统包括絮凝室和絮状物去除设备，其中，在所述絮状物去除设备之前放置浑浊度传感器，所述浑浊度传感器包括含有光发射器和光传感器的外壳单元，所述方法包括：
将光束从光源发射到所述多相废水中；
在光传感器处检测散射的或透射通过所述废水的光量，其中，所述光传感器生成与入射到所述光传感器的散射或透射的光量成比例的输出信号；
在处理器处接收所述输出信号，其中，所述处理器产生多个信号样本值，其中，由所述废水的所述液相在没有絮状物颗粒的情况下产生的所述样本值产生样本值的第一集合，并且其中，当絮状物颗粒在所述信号的路径中时产生的所述样本值产生值的第二集合；
在絮状物颗粒反射光以使得所述样本值的第一集合的中心值不同于所述样本值的第二集合的中心值的基础上，通过将所述信号样本值与阈值进行比较，基于所述阈值来识别所述样本值的第一集合以及丢弃所述样本值的第二集合；
基于识别出的样本值的第一集合来确定所述废水的所述液相的所述浑浊度；并且
将化学添加剂加入到废水系统以达到期望的浑浊度。
18.如权利要求17所述的方法，其中，所述光传感器检测通过所述废水的散射的光量，其中，检测到的光与入射到所述光传感器的散射的光量成比例。
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