Устройство для контроля процесса реагентного обезвреживания хромсодержащих сточных вод

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА РЕАГЕНТНОГО ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ХРСМСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД, содержащее электродный чувствительный элемент , выход которого через высокоомный преобразователь соединен с первым входом измерительного органа с дискретным выходом, отличающееся тем, что, с целыо повышения точности непрерывного контроля при наличии в сточной воде нефтепродуктов и поверхностно-активных веществ за счет получения воспроизводимой поверхности измерительного электрода, в него дополннтельно введены источник питания, командоаппарат , коммутатор, логический элемент и дифференциатор, при этом вход дифференциатора соединен с выходом измерительного органа, его выход - с первьм входом логнческого элемента, выход и второй вход которого подключены соо-ветственно к входу и перi вому выходу комаццоаппарата, второй выход которого соединен с вторым вхо (Л дом измерительного органа, а трес: тий и четвертый - с первьм и вторым входами коммутатора, третий вход которого соединен с источником питания, четвертый - с выходом измерительного органа, а выкод - с входом электродного чувствительного элемента. со сх

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (1!1 (21) 3749332/23-26 (22) 05.06.84 (46) 15.12.85. Бюл. Ф 46 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и июкенерной гидрогеологни (72) В.Б. Чебаков и В.С. Коптев (53) 66.012-52(088.8) (56) Техническое описание и инструкции по эксплуатации сигнализатора наличия шестивалентного хрома в сточной воде. Гомель, 1978.

Авторское свидетельство СССР

У 956434, кл. С 02 Р !/48, !980. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ

ПРОЦЕССА РЕАГЕНТНОГО ОБКЗВРЕЖИВАНИЯ

ХРОИСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД, содержащее электродный чувствительный элемент, выход которого через высокоомный преобразователь соединен с первым входом измерительного органа. с дискретным выходом, о т л ив (д) С 02 F 1/66 С 05 9 27/00 ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности непрерывного контроля при наличии в сточной воде нефтепродуктов и поверхностно-активных веществ за счет получения воспроизводимой поверхности измерительного электрода, в него дополнительно введены источник питания, командоаппарат, коммутатор, логический элемент и дифференциатор, при этом вход днфференциатора соединен с выходом измерительного органа, его выход — с первым входом логического элемента, выход н второй вход которого подключены соо.:ветственно к входу н первому выходу командоаппарата, второй выход которого соединен с вторьм входом измерительного органа, а третий и четвертый — с первьм и вторым входами коммутатора, третий вход которого соединен с источником питания, четвертый — с выходом измерительного органа, а выход — с входом электродного чувствительного элемента.

25

55

1 11980

Изобретение относится к технологии очистки сточных вод и может быть использовано для контроля процесса обезвреживания хромсодержащих сточных вод цехов гальванопокрытий раз- 5 личных отраслей промышленности.

Цель изобретения - повышение точности непрерывного контроля при наличии в хромсодержащей сточной воде нефтепродуктов и поверхностно-актив- !О ных веществ за счет получения воспроизводимой поверхности измерительного электрода.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для контроля процесса 15 обезвреживания хромсодержащих сточных вод; на фиг. 2 — схема логического элемента; на фиг. 3 — схема коммутатора; на фиг. 4 — временные диаграммы состояний выходов элемен- 20 тов 1, 4, 5, 6, 7 и 8.

Устройство содержит электродный чувствительный элемент 1, установленный на выходе камеры 2 реакции, его выход соединен с входом высокоомного преобразователя 3, а вход— с выходом коммутатора 4. Выход высокоомного преобразователя 3 соединен с первым входом измерительного органа 5 с дискретным выходом, вто- 30 рой вход которого подключен к второму выходу командоаппарата 6. Дискретный выход измерительного органа

5 соединен с входом дифференциатора

7 и четвертым входом коммутатора 4.

Выходной сигнал измерительного органа 5 может быть также использован в схемах сигнализации и регулирования (связь показана пунктиром), Выход дифференциатора 7 соединен с 40 первым входом логического элемента

8, выход которого и второй вход связаны соответственно с входом и первым выходом командоаппарата 6.

Третий и четвертый выходы командо- 45 аппарата 6 соединены с первым и вторым входами коммутатора 4. Третий вход коммутатора 4 соединен с источником 9 питания.

Электродный чувствительный элемент 1 содержит три электрода: измерительный (золотой), вспомогательный (хлорсеребряный) и допол" нительный (например, графитовый).

Связь выхода электродного чувствительного элемента 1 с входом вы- сокоомного преобразователя 3 обеспечивает передачу ЭДС электродной пары: измерительный электрод — вспомогательный электрод, величина которой пропорциональна окислительновосстановительному потенциалу среды при обезвреживании хромсодержащих сточных вод. Связь между выходом коммутатора 4 и входом элемента 1 предназначена для передачи последовательности разнополярных прямоугольных импульсов электрического тока на электродную пару чувствительного элемента: измерительный электрод — дополнительный электрод.

Измерительный орган 5 с дискретным выходом может быть выполнен, например, на базе промышленного самопишущего прибора с задатчиком и двухпозиционной контактной группой в качестве выходного устройства.

Прибор осуществляет преобразование поступающего от высокоомного преобразователя 3 сигнала в перемещение стрелки, положение которой сравнивается с заданным значением. Заданное значение, устанавливаемое задатчиком прибора, равно значению потенциала точки эквивалентности (с д ) реакции обезвреживания шестивалентного хрома. При превышении текущего значения у контактная группа прибора формирует сигнал "Хром", при снижении — сигнал "Реагент". Самопишущий прибор выполняет функцию запоминания текущего значения измеряемого параметра по сигналу от командоаппарата 6 при размыкании цепи питания (второй вход элемента 5) обмотки управления двигателя, перемещающего реохорд моста измерительной схемы прибора.

Логический элемент 8 !фиг. 2) осуществляет операцию "память" при поступлении на его первый вход сигнала от дифференциатора 7. Съем "памяти" происходит при поступлении на второй вход элемента 8 сигнала с первого выхода командоаппарата 6.

В качестве командоаппарата 6 мо-. гут быть использованы промышленные реле времени с четвертыми каналами управления.

Коммутатор 4 (фиг. 3) обеспечивает подключение по заданному алгоритму электродного чувствительного элемента к клеммам источника 9 питания °

Последовательность изменения полярности напряжения, прилагаемого к измерительному электроду элемента 1, 3 ll определяется значением выходного сигнала измерительного органа 5, время наложения импульса положительной или отрицательной полярности, т,е. время анодной или катодной поляризации измерительного электрода, определяется сигналами, поступающими на первый и второй -входы коммутатора 4 с тре" тьего и четвертого выходов командоаппарата 6 соответственно. При пос— туплении на четвертый вход коммутатора 4 сигнала "Хром" с элемента

5 и по сигналу с третьего выхода командоаппарата 6 на выходе коммутатора 4 первым появляется импульс отрицательной полярности, затем по сигналу с четвертого выхода командоаппарата 6 — импульс положительной полярности. ° При наличии на четвертом входе коммутатора 4 сигнала "Реагент" порядок следования импульсов меняется, т.е. по сигналу с третьего выхода командоаппарата 6 на выходе коммута- тора 4 первым появляется импульс положительной полярности, затем по сигналу с четвертого выхода командоаппарата 6 — импульс отрицательной полярности.

Контроль процесса обезвреживания хромсодержащих сточных вод с использованием предлагаемого устройства производят в реакторах непрерывного действия при непрерывном поступлении и перемешивании сульфитсодержащих реагентов со сточными водами цехов гальванопокрытий, предварительно подкисленных до рН=2,5.

Работа устройства в целом при этом поясняется временными диаграммами (фиг. 4). Пусть в момент t вследствие появления в реакторе шестивалентного хрома потенциал измерительного электрода чувствительного элемента 1 превысил значениеЦ (график а). Сигнал с выхода элемента 1 через высокоомный преобразователь

3 поступает на первый вход измерительной схемы элемента 5, сравнивается здесь с постоянной величиной, равной значению т, и преобразуется в момент t в дискретный сиго нал ."Хром" (график 3 ) . Дискретный сигнал "Хром" с выхода элемента 5 поступает в два адреса: на четвертый вход коммутатора 4 .и на вход дифференциатора 7. Дифференциатор 7 формирует в момент t на выходе импульс (график ), кото- .

980! 7 4

10 ляризация электрода чувствительного элемента 1 (график q) . В тот же момент t появляется сигнал на четверz том выходе командоаппарата 6 (график ), вых. 4). Это вызывает появле40 ние в момент tz на выходе коммутатора 4 импульса положительной полярности (график е ) и начало анодной поляризации измерительного электрода (график и ). В момент t анодная поЭ

45 ляризация заканчивается (график a) из-за того, что в момент t> прекращается подача сигнала с четвертого выхода командоаппарата 6 (график, вых. 4), в результате чего выключа50 ется коммутатор 4 (график е). В момент измерительный электрод чув3 ствительного элемента 1 находится в окисленном состоянии, так как его поверхность адсорбирует выделяющий55 ся при электродной реакции кислород.

После снятия напряжения, т.е. после прекращения поляризации, электрод

30 рый поступает на первый вход логического элемента 8 и вызывает появление сигнала на его выходе в момент t (график z ). .Это приводит к включению командоаппарата 6 и выдаче им соответствующей программы команд. В момент й1 появляются сигналы на втором и третьем выходах командоаппарата 6 (графнк д, вых.2 и вых. 3). Сигнал с второго выхода поступает на второй вход элемента 5, при этом "запрещается" изменение дискретного сигнала на выхоДе измерительного органа 5 до момента, когда исчезает сигнал на вых. 2 командоаппарата 6 (график а, вых. 2 и график 11 ). Под действием сигнала, поступающего с третьего выхода командоаппарата 6 на первый вход коммутатора 4, и при наличии на его четвертом входе сигнала "Хром" от элемента 5 на выходе коммутатора 4 формируется в момент t< импульс отрицательной полярности (графике) . При этом измерительный электрод чувствительного элемента 1 подключается к отрицательному полюсу источника 9 питания, и происходит его катодная поляризация (график а ). В момент t исчезает сигнал на третьем выходе командоаппарата (график ), импульс отрицательной полярности на выходе коммутатора 4 заканчивается (график 6 ), и прекращается катодная попереходит в редоксметрическое сосТак как после момента t на чет5 вертом входе коммутатора 4 поступает сигнал "Реагент", то первый импульс на его выходе в момент t бу6 дет положительной полярности, а сле55

5 11980 тояние при наличии в воде свободного реагента-восстановителя. Если в воде отсутствует свободный восстановитель 1т.е. в реакторе имеется значительное количество шестива5 лентного хрома), электрод продолжает оставаться окисленным. После момента t измерительный электрод переходит в режим измерения, т.е. на его поверхности устанавливается потенциал, соответствующий окислительно-восстановительному потенциалу контролируемой среды. Так как для установления потенциала требуется некоторое время до момента t4, во избежание ошибочного выходного сигнала элемента 5 цепь питания обмотки управления двигателя, перемещающего реохорд измерительной схемы прибора 5, продолжает оста- 2п ваться разомкнутой. В момент t no4 является сигнал на первом выходе командоаппарата 6 (график ), вых. 1), который поступает на второй вход логического элемента 8 и осуществля- 25 ет съем "памяти" (график g,) и соответственно выключение командоаппарата 6. При этом исчезает сигнал на втором выходе командоаппарата 6 (график ), вых. 2), и замыкается цепь питания обмотки управления двигателя элемента 5, который начинает измерять текущее значение ЗДС электродной пары: измерительный электрод вспомогательный электрод чувствительного элемента 1. Если после момента в реактор введены реагент-восстаО новитель в количествах, достаточных для обезвреживания шестивалентного хрома, то после момента t4 потенциал 4О измерительного электрода элемента 1 начинает снижаться,и в момент t становится равным ц. (график а ) .

Тогда в момент t на дискретном выхо5

11 де элемента .5 появляется сигнал Реа-,1 гент" (график о }, по которому дифференциатор 7 формирует импульс (график Ъ1 . Импульс "запоминается" логическим элементом 8 (график 1 ) и. включает командоаппарат 6. Командоаппарат 6 отрабатывает описанную временную программу, однако при этом изменяется режим работы коммутатора 4„

17 . ф дующий за ним в момент t — отрица7 тельной полярности (график e) . При этом активация измерительного электрода элемента 1 начинается в момент анодной поляризацией и заканчивается в момент t катодной поляриза8 цией. При этом электрод оказывается наводороженным и переходит после момента t в редоксметрическое сос8 тояние лишь при появлении в реакторе шестивалентного хрома. Переходные процессы, протекающие в устройстве в момент й, а1.алогичны таковЫм в момент t

При айодной поляризации измерительного электрода окисляются нефтепродукты и ПАВ, блокирующие отдельные участки поверхности электрода, снижается точность контроля, и 6бразуется тонкий слой абсорбированного кислорода, предохраняющий поверхность от адсорбции нефтепродуктов и ПАВ, когда в реакторе имеется значительное (более 3-5 мг/л) количество шестивалентного хрома. При катодной поляризации происходит восстановление поверхности электрода и выделение водорода, при этом повышается каталитическая активность поверхности электрода и удаляются продукты окисления органических веществ, образовавшихся в цикле анодной поляризации, а также происходит новодороживание поверхности электрода, выполняющее защитные свойства в среде со значительным (более

10-15 мг/л) избытком реагента-восстановителя. Оптимальный диапазон плотности тока поляризации электрода составляет 0,5-2,0 А/см, а опти2 мальное время катодной поляризации электрода 15-25 с, анодной—

20-40 с. Время подачи напряжения на измерительный электрод оптималь-. но с точки зрения установления на нем электродных процессов и органичения постоянной времени электрода в режиме измерения за счет небольшой глубины наводороживания в период катодной поляризации и получения тонкого слоя адсорбированного кислорода в период анодной поляризации.

Устройство позволяет перед контролем шестивалентного хрома свести к минимуму влияние на точность измерения "памяти" измерительного электрода, обусловленной образованием слоя окислов и других соединений и адсорбцией компонентов окислитель1198017 8 независимо от колебаний состава и концентрации загрязнений, характерных для сточных вод. но-восстановительной системы на поверхности электрода. Катодно-анодная и анодно-катодная поляризация измерительного электрода, учитывающая преобладание в обезвреживаемой сточной воде окислителя или восстановителя, позволяет наиболее эффек- . тивно многократно воспроизводить поверхность электрода как в окисленном и наводороженном состояниях, так и в редоксметрическом. Источник 9 питания устройства обладает высоким коэффициентом стабилизации по току, чтобы проводить поляризацию измерительного электрода в гальваностатическом режиме, обеспечивающем постоянство катодных и анодных реакций

Предлагаемое устройство по сравнению с известным позволяет увеличить точность контроля процесса обезвреживания хромсодержащих сточных вод, оцениваемую по дрейфу по-, 3О тенциала точки эквивалентности (т. .) электродной пары в течение первых

48 ч непрерывных измерений, эа счет получения многократно воспроизводимой поверхности измерительного элекд трода в стоках, содержащих нефрепро,дукты и поверхностно-активные вещества.

1198017

1198017

ЧЕ М М е Ье

Ф ъФФ ъ Ф 1 с ф Ñà х 3+ ф

ФВ

+I бф

Ф Д

ВНИИПИ Заказ 7676/23 Тираж 883 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4