Устройство для автоматического контроля биохимических процессов газообмена в сточных водах

 

ОП ИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

568604

Союз Советских

Социалистических

Республик,/ в7:

Ф (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.06.75 (21) 140717,26 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 15.08.77. Бюллетень № 30 (45) Дата опубликования описания 28.12.77 (5! ) Ч.Кл.- 6 02 С 5, 10

G 05 D 27/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений н открытий 53) УДК 66.012.1-52 (088.8) (72) Авторы изобретения

Е. А. Сидоров и Н. А. Макаров

Специальное конструкторское бюро биологического приборостроения АН СССР (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО

КОНТРОЛЯ БИОХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

ГАЗООБМЕНА В СТОЧНЫХ ВОДАХ

Изобретение относится к устройствам для контроля биохимических процессов в сточных водах и,может быть использовано з химической, нефтехимической, ферментационной и других отраслях промышленности.

Известны устройства для автоматического контроля биохимических .процессов газообмена з сточных водах, содержащие сосуд с анализируемой пробой сточной жидкости и неспосредственно связанные с газовой полостью сосуда манометрический датчик давлен ия, поглотитель углекислого газа и источник газообразного кислорода (1). Работа этих устройств основана,на вькразнизании давления за счет перетока газообразного кислорода от источника к сосуду по мере потребления его aHBë 1çèðóåìoé пробой. Наличгие непосредственных связей между источгником газообразного кислорода .и сосудом накладывает ограничения,на развитие аналитических возможностей по азтоматиче скому кочтролю оиохимических процессов газообмена. Информация о ходе биохимического потребления кислорода анализируемой лробой сточной воды поступает с запаздыванием, так как процесс контролируется:не в самой сточной воде, а в газовой фазе над ней с помощью инерционнс "o манометрического датчика давления.

Наиболее близким к изобретени1о по технической сущности является устройство для автоматического контроля оиохимических процессов газообмена в сточных водах, содержащее термостатированный сосуд с мешалкой, контур регулирования растзореннога кислорода з сосуде, состоящий пз датчс ка парциального давления растворенного кислорода, измерительного, преобразователя, ре-.улятора, например, пропорционального типа, дозатора кислорода, соединенного с сосудом и источником газообразного кислорода через регулятор давления, и узел удаления пз сосуда отработанных газо в (2). Известное

15 устройство непригодно для контроля биохимических процессов, протекающих с выделением кислорода, что характерно для сточных вод, содержащих автотрофные микроорганизмы, Выполнен11е узла удаления отработан20 ьых газоз з зпде химического поглотителя углекислого .-аза не дает возможностями контролировать количество выделяемого углекислого газа анализируемой пробой сточной воды. Для работы устройспву необходим

25 только чистый кислород, использование источника к;1слорода с примесью других газов вызовет значительную погрешность измерения за счет нарастания дазленпя B сосуде ог избыточной конпент.аации неутилизпруемых газов.

568604

Целью изобретения является расширение аналитических возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что и известное устройство, содержащее термостатпрованный сосуд с мешалкой, контур регулирования растворенного кислорода в coci де, состоящий из датчика парциа 7bho,"0 давления растворенного кислорода, измерительного преобразователя, регулятора, например, пропорционального типа, дозатора ки"- 10 лорода, соединенного с сосудом и источником газообразного кислорода через регулятор давления, и узел удаления из сосуда отработанных газов, введен дозатор подачи нейтрального газа в сосуд, например азота, :! 15 двухканальный генератор пмпульсоз, снабженный счетчиками импульсо з и подключенный своим входом к пропорциональному регулятору и выходами — к дозаторам пода ги газов в сосуд, а узел удаления отработанных -2о газов из сосуда состоит из взаимосвязанных датчиков давления и дозатора отбора газов, снабженного счетчиком числа отобранных объемов газов.

Друпнм отличием .предложенного устройст ва является то, что датчик давления выполнен из последовательно соединенных повторителей давления для подачи давления питания на сопла каждого .повторителя через дроссели, управляющая камера первого повторителя соединена с газовои полостью сосуда, а управляющая камера второго повторителя соединена с выходом предыдущего.

Кроме того, гдозаторы газо в выполнены с принудительным вытеснением разных объемов газов.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство:содержит термостатированный 40 сосуд 1 с мешалкой 2 и анализируемой пробой сточной воды, в которую введен датчик

8 парциального давления растворенного кислорода, соединенный с измерительным преобразователем 4 и пропорциональным pery- 45 лятором 5, который связан с д в ухканальным генератором бимпульсов,,с управлением соотношения импульсов по каналам.,зухканальный генератор б снабжен счетчиками

7, 8 импульсов и подключен выходными каналами к дозаторам 9 — кислорода и 10— азота, выполненным с принудительной дозой вытеснения .и соединенным с сосудами (источниками газов) 11, 12 через регуляторы

18, 14 давления. К газообразной полости сосуда 1 подключены дозатор 15 отбора газов со счетчиком 1б числа отобранных объемоз газов и датчик 17 давления, выполненный на пневмоэлементах УСЭПА и состоящий из последовательно соединенных повторителей 50

18, 19 давления, подключенных к дазленпю .питания через дроссели 20, 21, причем управляющая камера 22 первого повторителя 18 соединена с газовой полостью сосуда 1, а управляющая камера 28 последующего по- 55 вторителя 19 соединена с выходом предыдушего повторителя 18.

Проба сточной воды заливается в сосуд 1, Процесс окисления органических веществ, содержащихся в п|робе, сопровождается потреблением растворенного ки слорсда п,выделением углекислого газа. Изменение содержания растворенного .кислорода в гробе сточной воды автоматически измеряется датчиком

3 парциального давления кислорода и измерительным;преобразователем 4. Сигнал с измерительного преобразователя 4 поступает на пропорциональный регулятор 5, который обеспечивает управляющее воздействие на двухканальный генератор б импульсов, в результате чего пропорционально изменяется соотношение импульсов по каналам - без изменения установленного их общего количества.

С частотой следования импульсоз по каналам срабатывают дозаторы 9, 10 подачи з сосуд газообразного кислорода и азота.

Источником газообразного:кислорода может быть как чистый кислород, так и смесь, содержащая кислород, например воздух. Дози руемые газы от сосудов 11, 12 через регуляторы 13, 14 давления подаются к дозаторам 9, 10, число срабатываний которых фиксируется канальными счетчиками 7, 8 и vl пульсов. Отработанные газы,из сосуда 1 удаляют ся с помощью дозатора 15 отбора газов, который срабатывает под действием пневматических импульсов от датчика 17 давления газовой фазы в сосуде 1.

Установленное значение давления в сосуде 1 задается дросселем 20, при превышении его срабатывают повторители 18 и 19 давления, в результате чего с выхода повторителя

19 снимается перепад давления, достаточный для срабатывания дозатора 15 отбора тазов из сосуда 1 и связанного с дозатором 15 счетчика

1б числа отобранных объемов газа. При отборе дозы повторители 18, 19 возвращаются в исходное состояние. Датчик 17 давления устойчиво работает при повышенных и внезапных перепадах давлений в сосуде 1.

По показаниям счетчиков 8, !б с учетом парциальных давлений кислорода в подаваемом газе и в сосуде 1, которое в последнем измеряется с помощью датчика 3 и измер ительного преобразователя 4, определяется кол ичестзо потребляемого или выделяемого анализируемой;пробой кислорода.

По .интенсивности изменения показаний счетчика 8 определяется скорость потребления или выделения анализируемой пробой кислорода. Количество, выделяемого углекислого газа .рассчитывается по разнице между показанием счетчиков 1б, 7 за вычетом показаний счетчика 8 с учетом парциального давления з сосуде.

Точность дози розания дозаторов 9, 10, 15, выполненных с принудительным вытеснением равных объемов газов, достаточно высока для автоматического контроля процессов газообмена по числу срабатываний дозаторов.

Формула изобретения

78 22

Составитель Л. Александров

Техред М. Семенов корректор И. Симкина

Редактор Е. Хорина

Заказ 555/1977 Изд. № 658 Тираж 1109 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Для работы устройства нет необходимости использовать чистый кислород,,который для ин тенсивных процессов требуется в большом количестве, устройство может работать с различнымп газовыми смесями, содержащими кислород. Использование датчика давления, выполненного на пне вмоэлементах, по вы шает надежность устройства в работе.

1. Успройство для автоматического контроля биохииических процессов газообмена в сточных водах, содержащее термостаткрованный сосуд с мешалкой, контур регулировавия растворенного кислорода в сосуде,,состоящий из датчика ларциального давления растворенного кислорода, измерительного преобразователя, регулятора, например, пропорционального типа, дозатора кислорода, соединенного с сосудом и источником газообразного кислорода через регулятор давления, и узел удаления из сосуда отработанных газо в, отл ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения аналитических возможностей устройспва, оно, содержит дозатор тыдачя нейтрального газа в сосуд, .например азота, и двухканальный генератор импульсов, снабженный счетчиками импульсов и подключенный своим входом к пропс1рциональному регулятору и выходами — к дозаторам подачи, газов в сосуд, а узел удаления отработанных газов из сосуда состоит из взаимосвязанных датчика давления и дозатора отбора газов, снабженного счетчиком числ а отобр анных объемов газов.

2, Устройспво,по п. 1, о т л и ч а ю щ е е:с я тем, что, датчик давления выполнен из последовательно соединенных повторителей давле н ия для подачи давления питания на сопла каждого повтор ителя через дроссели, управляющая камера первого повторителя соединена с газовой полостью сосуда, а управляющая,камера второго,по вторителя соединена с .выходом предыдущего.

3. Устройство по н. 1, отл ич а юще ес я тем, что дозаторы газов выполнены с принудительным вытеснением равных о бъемов га20 зов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патеюк В. Н. и др. Инструментальные методы автоматического измерения .интенсивности дыхания микроорганизмов, M., 1973.

2. Авторское овидетельство № 329135, кл. С 02 С 5/10, 1971.