Устройство для автоматического регу-лирования процессов очистки сточныхи природных вод

 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

ПРОЦЕССОВ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ И ПРИРОДНЫХ

ВОД

Изобретение относится к очистке сточных и природных вод, а более конкретно к устройствам, предназначен-. ным для автоматического регулирования процессов очистки этих вод по содержаа нию растворенной двуокиси углерода и может применяться в автоматизированных системах управления технологическими процессами.

Известно устройство для автомати10 ческого регулирования процессов очистки сточных и природных вод по содержанию растворенной двуокиси углерода, состоящее из взаимосвязанной с измерительным блоком кондуктометри15 ческой ячейки j11.

Однако такое устройство не дает возможности получить достаточную для технологических целей точность регулирования и надежность в работе из-за существенного воздействия на процесс регулирования сложного и переменного во времени физико-химическо

2 го состава анализируемой сточной или природной воды.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для автоматического регулирования процессов очистки сточных и природных вод по содержанию растворенной двуокиси углерода, содержащее измерительный преобразователь с усилителем, связанным с электрохимическим датчиком, содержащим электродную камеру рабочего сигнала с каналами для подвода и отвода электролита, закрытую со стороны анализируемой воды полимерной мембраной (21.

К числу недостатков известного устройства относятся значительная погрешность измерения содержания двуокиси углерода (до — 20X ) и недостаточная надежность в работе, вызванные изменениями сорб ионных свойств материалов замкну"ого конту ра циркуляции электролита в его

3,85 гидродинамического и температурного режимов в отсутствии термостатирования. Недостатком известного устройства являются такие неудовлетворительные динамические характеристики, обусловленные недостаточной площадью контакта электролита с анализируемой водой через полимерную мембрану.

Цель изобретения — улучшение качества очистки воды за счет повышения как точности регулирования, так и надежности работы устройства в целом, а также улучшение технологии сборки электрохимического датчика.

Указанная цель достигается тем> что устройство дополнительно снабжено байпасным каналом, соединенным непосредственно с каналом для подвода электролита, электродной камерой исходного сигнала, размещенной на выходе байпасного канала и связанной непосредственно с электродной камерой рабочего сигнала, сообщающимися между собой. канавками, расположенными по боковой поверхности электрохимического датчика и соединенными через канал для отвода электролита с электродными камерами рабочего

1 и исходного сигналов, регулятором балансировки, первый вход которого подключен к электродной камере рабочего сигнала, второй вход — к электродной камере исходного сигна ла, и генератором переменного напряжения, соединенным с одним из входов регулятора. балансировки с электродными камерами рабочего и исходного сигналов, при этом выход усилителя подключен к соответствующему входу регулятора балансировки.

Полимерная мембрана выполнена в виде цилиндра, размещенного по боковой поверхности электрохимического датчика с внешней стороны канавок, концы которого закреплены внахлест через прокладку стержнем, установленньм в проточке, расположенной по образующей боковой поверхности электрохимического датчика, и зафиксированным кольцами.

На фиг.l представлена блок-схема предлагаемого автоматического устроиства; на фиг.2 — конструкция электрохимического датчика.

Устройство содержит соединенный с измерительным преобразователем 1 электрохимический датчик 2, снабженный электродной камерой 3 рабочего

0600 ф сигнала, байпасным каналом 4 с электродной камерой 5 исходного сиг-, нала, соединенным непосредственно, с каналом 6 для привода электролита из емкости 7, сообщающихся между

5 собой канавками 8 прямоугольного сечения, расположенными по боковой поверхности электрохимического датчика 2 и соединенными через ка-, 10 нал 9 для отвода электролита с электродными камерами 3 и 5 фиг.l, Выходные линии 10 служат для сброса электролита из камер 3 и 5 °

Камеры 3 и 5 выполнены в виде

15 симметрично расположенных пар электродов 11 конденсаторного типа, связанных между собой непосредственно и через измерительный преобразователь 1, снабженный генератором

12 переменного напряжения, соединенным,с одним из входов регулятора балансировки 13 и связанным с камерами 3 и 5, при этом выход 14 усилителя подключен к соответствующему входу регулятора 13. Преобразователь .1 снабжен также органами 15 управления и сигнализации, трансформатором

16, стабилизатором 17 напряжения и регулирующим микроамперметром 18.

Полимерная мембрана 19 выполнена из листа прямоугольной формы в виде цилиндра, размещена по боковой поверхности электрохимического датчика 2 с внешней стороны канавок

8 и закреплена по концам внахлест через прокладку 20 стержнем 21, установленным в проточке 22, расположенной по образующей боковой по.— верхности электрохимического датчи4, . ка 2, и зафиксированными кольцами

23 (фиг.2) .

Устройство работает следующим образом.

При контакте электрохимического датчика 2 с анализируемой сточной или природной водой молекулы раство ренной двуокиси углерода диффундируют через полимерную мембрану 19 в канавки 8, по которым дви;кется электролит (раствор КОН)(фиг.! и 2)

В электролите протекает реакция:

Z KOH + 0 Ъ= KgCOg + Н20

Результатом реакции является изменение электропроводности электролита, пропорциональное содержанию двуокиси углерода в анализируемой воде.

5 850600 ь

Электролит из емкости 7 поступает в канал 6 для подачи и далее через байпасный канал 4 непосредственно в камеру 5 исходного сигнала и через канавки 8 после взаимодействия с поступившей через мембрану 19.äâóozhc e углерода и канал 9 в камеру

3 рабочего сигнала. Канавки 8, сообщающиеся между собой, создают обширную зону контакта электролита с анализируемой водой через мембрану

19.

Электроды 11 совместно с регулятором 13 балансировки образуют мостовую схему, питание которой производится от генератора 12 напряжением 1,1 В с частотой в 1,2 кГц.

При отсутствии двуокиси углерода в анализируемой воде электропроводность электролита в обеих камерах

3 и 5 датчика 2 одинакова и результирующий сигнал на входе 14 усилителя отсутствует. При появлении двуокиси углерода электропроводность электролита в канавках 8.и, следо- 25 вательно, в камере 3 изменятся пропорционально ее содержанию, а в камере 5 остается практически неизменной.

В результате в мостовой схеме возникает сигнал разбаланса, который затем усиливается, детектируется и через органы 5 управления и сигнализации фиксируется микроамперметром

18, шкала которого отградуирована в единицах измерения содержания двуокиси углерода.

Кроме того, микроамперметр 18, снабженный регулирующими контактами, подает соответствующие управляющие 40 сигналы в систему автоматического ре гулирования очистными сооружениями сточных или природных вод (не показана), обеспечивая тем самым оптимальный газовой и силовой ревкомы ра- 45 боты при изменяющемся содержании органических веществ.

Изменения сорбционных свойств материалов каналов 6 и 9, канавок

8,камер 3 и 5 и линии 10, колебания 50 гидродинамического и температурного режимов электролита в отсутствии термостатирования полностью компенсируется регулятором 13 балансировки. 55

Формула изобретения

Полимерная мембрана 19 проницаема, в основном, только для двуокиси углерода, что обеспечивает относительную избирательность контроля ее содер.жания по отношению к остальным составляющим как сточной или природной воды, так и атмосферного воздуха.

Введение в состав устройства байпасного канала, электродной камеры исходного сиГнала, сообщающихся между собой канавок, расположенных по боковой поверхности электрохимичЕского датчика и соединенных через канал для отвода электролита с электродными камерами рабочего и исходного сигналов, регулятора балансировки и генератора переменного напряжения, а также их взаимосвязи обеспечивает повышение точности регулиро" вания (до 157) и надежности работы устройства в различных условиях эксплуатации.

1. Устройство для автоматического регулирования процессов очистки сточных и природных вод по содержанию растворенной двуокиси углерода, содержащее измерительный преобразователь с усилителем, связанным с электрохимическим датчиком, содержащим электродную камеру рабочего сигнала с каналами для подвода и отвода электролита, закрытую со стороны анализируемой воды полимерной мембраной, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения качества очистки воды за счет повышения точности регулирования, оно дополнительно снабжено байпасным каналом, соединенным непосредственно с каналом для подвода электролита, электродной камерой -исходного сигнала, размещенной на выходе байпасного канала и связанной непосредственно с электродной камерой рабочего сигнала,сообщающимися между собой канавками, расположенными по боковой поверхности электрохимического датчика и соединенными через канал дпя отвода электролита с электродными камерами рабочего и исходного сигналов, регулятором балансировки, первый вход которого подключен к электродной камере рабочего сигнала, а второй вход - к электродной камере исходного сигнала, и генератором переменного напря жения, соединенным с одним из выходов регулятора балансировки, и с

85060

7 электродными камерами рабочего и исходного сигналов, при этом выход усилителя подключен к соответствующему входу регулятора балансировки.

2. Устройство по и.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью улучшенин технологии сборки электрохимического датчика, полимерная мембрана выполнена в виде цилиндра, размещен« ного по боковой поверхности электро- 10 химического датчика с внешней стороны канавок, -концы которого закреплены внахлест через прокладку стержнем, установленным в проточке, располо» .. женной по образующей боковой поверх- ц

0 8 ности электрохимического датчика, и зафиксированным кольцами., Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Альперин В..З. и др. Современные электрохимические методы и аппаратура для анализа газов в жидкостях и газовых смесях. М., Химия, 1975, с.61.

2. Пономарев А.С. Методы определения растворенного в природных водах СО . тезисы докладов Второго всесоюзного совещания по анализу природных и сточных вод. М., "Наука", 1977, с. 43.

850600 óñ. 8

Составитель Н. Романникова

-Редактор Ю. Середа Техред N.Êîøòóðà Корректор М. Пожо .

Заказ 6236/29 Тираж !007 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