Устройство для измерения потребле-ния кислорода при биологическойочистке сточных вод

 

ОПИСАпИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социапистнческик

Республик

«»842047 к ьвтжсиомю сви иельстем (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 200279 (23) 2726990/29-26 с присоединением заявки ЙФ— (23) Приоритет

Опубликовано 3006,81.Бюллетень Но 24

Дата опубликования описания 300681 (S1)M „ç

С 02 F 3/00

G 05 0 27/00

Государственный комитет

СССР ло делам изобретений н открытий (53) УДК 66.012. .1(088.8) (72) Авторы изобретения

В. М. Патеюк и Е. И. Головатый

Всесоюзный научно-исследовательский инстит водоснабжения, канализации, гидротехническ сооружений и инженерной гидрогеологии;. Вод (7! ) Заявитель (5 4 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗИЕРЕНИЯ ПОТРЕБЛЕНИЯ

КИСЛОРОДА ПРИ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКЕ СТОЧНЫХ ВОД

Изобретение относится к очистке сточных вод и может быть использовано для автоматического контроля и управления сооружениями биологической очистки сточных вод.

Известно устройство для измерения потребления кислорода сточными водами, содержащее герметичный реактор, узлы подачи и отвода исследуемой жидкости, узлы подачи и отвода воздуха, стабилизатор расхода воздуха, соединенный с реактором через теплообменник, пневматические аэрирующее и перемешивающее устройство и систему

Измерения потребления кислорода, 1S включающую измеритель концентрации кислорода в газе, первичный преобразователь которого установлен в проточной кювете, соединенной с реактором, атмосферой и подаваемым возду- 26 хом посредством трехходовых кранов с электромагнитным управлением flj.

Недостатками известного устройства являются: низкая чувствительность измерения потребления кислорода, прису- 2S щая использованному способу измерения потребления кислорода по остаточной концентрации кислорода в выходящем газе; недостаточная точность измерения при непостоянстве температуры 30 подаваемого воздуха, так как в устройстве стабилизирован не массовый, а объемный расход воздуха; невозможность непосредственного. считывания величины скорости потребления кислорода по шкале измерителя концентрации кислорода в выходящем газе — величина скорости может быть лишь рассчита" на по "срезу" концентрации кислорода и массовому расходу воздуха; невысокие динамические свойства всей системы измерения, зависимость их от температуры и расхода воздуха, стабильности работы контура аэрации и др °

Известно устройство для определения параметров процесса окисления, содержащее .0"образный датчик давления, одно колено которого связано через тройник с герметичным реактором и с кислородным выходом 0-образного электролизера. Во втором колене датчика давления плавает поплавок, соединенный через систему тяг с дифференциально-трансформаторным преобразователем и через него с пропорционально-интегральным регулятором, регулируеьым источником постоянного тока и электролизером. В электрическую цепь между регулируемым источни842047 ком постоянного тока и электролиэером включен резистор, к котором подключены самопишущий прибор и электронный интегратор, выход которого подключен к тому же самопишущему прибору. Исследуемая жидкость в реакторе перемешивается магнитной мешалкой (23.

Недостатками известного устройства являются: пониженная чувствительность, вызванная наличием U-образных электролизера и манометра, поплавка и его связью с дифференциально-трансформаторным преобразователем через систему тяг; невысокая точность и воспроизводимость измерения из-за отсутствия систем термостатирования и удаления газообразной двуокиси углерода, иэ-за отсутствия коррекции нелинейной зависимости производительности электролизера от тока; невозможность измерения высоких скоростей потребления кислорода из-за невысокого коэффициента массопередачи, обеспечиваемого магнитной мешалкой; сложность практической реализации связи между пропорционально-интегральным регулятором с импульсным выходом (плюс — минус) и регулирующим источником постоянного тока, который должен иметь электромеханический преобразователь; возможность проскока из электролизера в реактор паров щелочи в виде аэрозоля, образующегося при подъеме пузырьков кислорода; искажение динамической картины потребления кислорода в реакторе из-за непосредственной связи кислородного выхода электролизера и датчика давления, кислород, выходящий из электролизера, имеет температуру на несколько градусов выше, чем газ в реакторе, что вызывает преждевременное отключение датчика давления, а затем более резкое его срабатывание при остывании кислорода; невозможность проверки герметичности устройства; невозможность использования устройства в качестве датчика систем контроля и управления процессами биологической очистки сточных вод из-за отсутствия узлов подачи и отвода исследуемой жидкости.

Известно также устройство для измерения потребления кислорода при биологической очистке сточных вод, содержащее герметичный реактор, узлы подачи и отвода исследуемой жидкости, систему термостатирования реактора, трехходовой кран, соединенный с реакторор и атмосферой, систему удаления газообразной двуокиси углерода, включающую поглотитель двуокиси углерода, соединенный с реактором и микрокомпрессором, выход которого подключен к пневмоаэратору реактора, и систему измерения потребления кислорода, включающую датчик давления, покдлюченный через электронное реле к электролизеру, и связанный с электролизером регистратор. Датчик давления состоит из поплавка и дифференциально-трансформаторного преобразователя. Поплавок плавает в измерительной трубе, нижняя часть которой соединена с жидкой фазой реактора через вялую мембрану, а верхняя часть углерода; невозможность проверки герметичности устройства; невысокая надежность работы из-за наличия поплав-. ка и вялой мембраны.

Цель изобретения — повышение надежности работы устройства и расширение области его применения.

Поставленная цель достигается тем, что устройство дополнительно содержит последовательно соединенные аналоговый регулятор, усилитель тока и функциональный преобразователь, при этом аналоговый регулятор соединен с датчиком давления, подключенным непосредственно к газовой фазе реактора, а функциональный преобразователь связан с регистратором и электролизером, который подключен к узлу удаления газообразной двуокиси углерода.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство для измерения потребления кислорода в процессах биологической очистки сточных вод содержит герметичный реактор 1, узел 2 подачи исследуемой жидкости, узел 3 отвода исследуемой жидкости, состоящий иэ верхней камеры 4 и нижней камеры 5, соединенных между собой трубкой 6 на уровне перелива из верхней камеры.

При этом верхняя камера 4 связана с. реактором 1 по газовой и жидкой фазам, а отвод жидкости для анализа или в канализацию осуществляется из нижней камеры 5 через трубку 7, таким подключена к трехходовому крану, с помощью которого разовая фаза измерительной трубы может быть соединена

t0 либо с атмосферой, либо с газовой фазой реаткора. Кислородный выход электролизера соединен непосредственно с газовой фазой реактора ГЗ .

Недостатками известного устройства 5 являются невозможность работы в ре жиме непрерывной подачи и отвода исследуемой жидкости; невозможность непосредственного измерения скорости .потребления кислорода; искажение динамической картины потребления кислорода в реакторе из-за непосредственной связи измерительной колонны с жидкой фазой реактора, вызывающей постоянные колебания поплавка под воздействием пневмоаэратора и, следовательно, преждевременное включение или отключение электролизера; возможность проскока в реактор паров щелочи в виде аэрозоля из электролизера и поглотителя газообразной двуокиси

842047 образом, чтобы образовать гидравли ческий затвор между трубками 6 и 7.

Реактор 1 снабжен мешалкой 8, системой термостатирования, состоящей из теплообменника 9 и регулятора 10, трехходовым Т-образным краном 11, соединенным с реактором 1 и атмосферой, I а также системами удаления газообразной двуокиси углерода и измерения потребления кислорода.

Узел удаления газообразной дву-. окиси углерода содержит поглотитель

12 двуокиси углерода, микрокомпрессор 13, четырехходовой Т-образный кран 14 и водяной скруббер 15, включенные последовательно между реактором 1 и трехходовым краном 11.

К четырехходовому крану 14 подключены также микроманометр 16 и кислородный выход электролизера 17.

Система измерения потребления кислорода содержит датчик 18 давления с непрерывным выходным сигналом, аналоговый регулятор 19 с задатчиком

20, усилитель 21 тока, функциональный преобразователь 22, включенные последовательно между реактором 1 и электролизером 17. К преобразователю 22 подключены регистратор 23 скорости потребления кислорода и интегратор 24. Регистратор 25 потребления кислорода подключен к интегратору 24.

Устройство работает следующим образом.

В герметичный реактор 1 через узел 2 подается исследуемая жидкость (сточная вода, активный ил или их смесь). Исследуемая жидкость в реакторе 1 перемешивается и аэрируется мешалкой .8 и термостатируется с помощью теплообменника 9 и реглятора 10. Избыток исследуемой жидкости удаляется через узел 3 отвода. Объем жидкости в реакторе 1 задается перемещением трубки 6 в камере, 4..При этом трубка 6 жестко связана с нижней камерой 5, что обеспечивает герметичность реактора.

Газообразная двуокись углерода, выделяемая активным илом в процессе его жизнедеятельности, поглощается раствором щелочи в поглотителе 12," установленном во всасывающей линии микрокомпрессора 13. Воздух из реактора 1 после удаления газообразной двуокиси углерода нагнетается микрокомпрессором 13 через четырехходовой кран 14, водяной скруббер 15 и трехходовой кран 11 в реактор 1 к зоне всасывания мешалки 8. При прохождении воздуха через четырехходовой кран 14 эжектируется кислород из электролизера 17. В водяном скруббере

15 осаждается аэрозоль щелочи, захватываемый воздухом в поглотителе 12 и электролиэере 17.

При потреблении кислорода в исследуемой жидкости уменьшается давле5

1О

35 ние воздуха в реакторе 1. Ланление воздуха измеряется датчик м 18 давления, в качестве которого применен сильфонный тягомер с непрерывным электрическим сигналом на выходе.

Сигнал датчика 18 давления поступает на вход аналогового регулятора 19, усиливается усилителм 21 тока и направляется через функциональный преобраэователь 22 к регистратору 23 скорости потребления кислорода и электродам электролизера 17, катодное и аиодное пространства которого разделены полупроницаемой мембраной, а электроды секционирования.

Образующийся кислород имеет температуру на нескольво градусов выше температуры в реакторе 1. Однако он быстро смешивается в четырехходовом кране 14 со значительно большим потоком воздуха, дополнительно охлаждается в водяном скруббере 15 и поступает в реактор 1 к зоне всасывания мешалки 8.

Аналоговый регулятор 19 настроен таким образом, чтобы поддерживать зада.ríîå давление в реакторе 1. При этом газовая и жидкая фазы реактора находятся в состоянии динамического равновесия — скорость потребления кислорода равна скорости его подачи, а последняя пропорциональна току электролита. Благодаря этому шкала регистратора 23 скорости потребления кислорода может быть градуирована в единицах скорости потребления кислорода, например мг/ч. Преобразователь 22 корректирует зависимость производительности электролизера от тока и управляет числом рабочих электродов электролизера.

С функционального преобразователя 22 снимается сигнал, пропорциональный скорости потребления кислорода. Этот сигнал может быть использован во внешних устройствах, например в измерителях биохимической потребности в кислороде сточных вод, в измерителях токсичности сточной воды, в измерителях степени регенерации активного ила, в системах автоматического управления процессами биологической очистки сточных вод и др.

При необходимости ток электролиза интегрируется интегратором 24, выходной сигнал которого записывается регистратором 25 потребленного кислорода.

С йомощью трехходового крана 11, четырехходавого крана 14 и микроманометра 16 обеспечивается нормальная работа устройтсва, залив или опорожнение реактора, поверка датчика давления и поверка герметичности всего устройства или отдельных его элементов по группам, что зйачительно повышает удобство об842047

Формула изобретения

Составитель Р. Клейман

Редактор Ю. Ковач ТехредА.Бабинец КорректорtO, Макаренко

Заказ 4970/22 Тираж 1007 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4 служивания устройства и тем самым надежность его работы. устройство для измерения потреб-.. ления кислорода при биологической очистке сточных вод на установке, включающей реактор с узлом удаления газообразной двуокиси углерода и электролизер, содержащее датчик дав- ® ления, связанный с реактором,и регистратор скорости потребления кислорода, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы устройства и расширения области его 5 применения, оно дополнительно содержит последовательно соединенные аналоговый регулятор, усилитель тока и функциональньФ преобразователь, при этом аналоговый регулятор соединен с датчиком давления„ подключенным непосредственно к газовой фазе реактора,а функциональный преобразова-, тель связан с регистратором и электролиэером, который подключен к узлу удаления газообразной двуокиси углерода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Франции 9 2289451, кл. С 02 С 1/06, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 614029, кл. С 02 С 5/10, 1977.

3. "Osterreichische-AbwasserRundschau", 1969, 9 5, с.83-85.