Устройство для автоматического регулирования биохимической потребности в кислороде сточных и природных вод

 

(72) Автор изобретения

А. А. Кузьмин

i

i /

Всесоюзный, научно-исследовательский инстит водоснабжения, канализации, гидротехнических

l сооружений и инженерной гидрогеологии ВОДГ (7l ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

БИОХИМИЧЕСКОЙ ПОТРЕБНОСТИ В КИСЛОРОДЕ

СТОЧНЫХ И ПРИРОДНЫХ ВОД Изобретение относится к очистке сточных и природных вод, а более конк/ ретно к устройствам для автоматического регулирования биохимической потребности в кислороде (БПК) этих вод в процессе их аэрации.

Известно устройство для автоматического регулирования биохимической потребности в кислороде сточных и природных вод в процессе их аэрации, состоящее иэ полярографического датчика растворенного кислорода, установленного в реакционном сосуде с отобранной пробой сточной или природной воды (1 1 .

Недостатком известного устройства явпяется то, что конструктивные и схемные решения не удовлетворяют в полном объеме требований технологии очистки сточных и природных вод в лабораторных и производственных условиях.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для автоматического регулирования. биохимической потребности в кислороде сточных и природных вод в процессе их аэрации, содержащее автономные реакционные сосуды с разбавленной испытуемой пробой воды и пробой раэбавляющей

5 воды, снабженные полярографическими датчиками растворенного кислорода и узлами перемешивания, помещенные в термостат (2) .

Недостатком известного устройства

10 является невозможность непосредственного определения биохимической потребности в кислороде, что, в конечном счете, снижает надежность регулирования

БПК в лабораторных и производственных условиях (не более 720 ч по наработке на отказ) иа-эа значительной инерционности устройства.

° Цель изобретения - воэможность непосредственного определения биохимической потребности в кислороде и повышение надежности работы устройства.

Указанная цель достигается тем, что устройство дополнительно содержит потенцнометрические датчики нитритов, ус4S тановленные в автономных реакционных сосудах, измерительные преобразователи, входы которых подключены к выходам датчиков растворенного кислорода и нит-. ритов, регуляторы калибровки и компенсаторы фоновых сигналов, соединенные своими выходами с входами измерительмых преобразователей, инвертор, подкпю-. ченный своим входом к выходам измерительных преобразователей, блок регист- 10 рации и регулирования, вход которого связан с выходом инвертора, корректор степени разбавления воды, соединенный своим выходом с входом инвертора.

Причем блок регистрации и регулирования выполнен в виде узла регистрации и регулятора, подключенных своими входеми к выходу инвертора, и эадатчика интенсивности аэрации воды, соединенного своим выходом с входом регулятора. 20

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит автономные реакционные сосуды 1 и 2 соответственно с разбавленной испытуемой пробой сточной или природной воды и пробой разбавляющей воды. Сосуд 1 оборудован полярографическим датчиком 3 растворенного кислорода и потенциометрическим датчиком 4 нитритов, соответственно снабжен- 39 ными стандартными шлифами. 5 и 6 и герметично устанавливаемыми в горловинах. 7 и 8, а также узлом перемешивания пробы 9 с магнитным стержнем 10 и регулятором 11 числа оборотов. Сосуд

2 оборудован полярографическим датчиком 13 нитритов, соответственно снабженными стандартными шлифами 14 и 15 и герметично устанавливаемыми в горловинах 16 и 17, а также узлом переме- 4й . шивания пробы 18 с магнитным стержнем

19 и регулятором 20 числа оборотов.

Сосуды 1 и 2 вместе с датчиками 3, 4 и 12, 13 и узлами перемешивания 9 и

18 помещены в термостат 21.

К выходам датчиков 3 и 4 подключены своими входами соответственно измерительные преобразователи 22 и 23. Входы преобразователей 22 и 23 соединены о также с выходами соответственно регуляторов 24 и 25 калибровки и компенсаторов 26 и 27 фоновых сигналов.

К выходам датчиков 12 и 13 подключены своими входами соответственно измерительные преобразователи 28 и 29.

Входы преобразователей 28 и 29 соединены также с выходами соответственно

93 4 регуляторов 30 и 31 калибровки и компенсаторов 32 и 33 фоновых сигналов.

К выходам преобразователей 22, 23, 28 и 29 подкпючен своим входом инвертар 34, с которым соединен также выход корректора 35 степени разбавления воды. С выходом инвертора 34 связан вход блока 36 регистрации и регулирования, выполненного в виде узла 37 регистрации и регулятора 38, подключенных своими входами к выходу инвертора 34, и задатчика 39 интенсивности аэрации воды, соединенного своим выходом с входом регулятора 38.

Устройство работает следующим образом.

Сточную или природную воду отбирают из очистного сооружения или непосредственно из водоема и подготавливают в соответствии с стандартным химико-аналитическим методом разбавления. Полученные в результате подготовки разбавленная испытуемая проба сточной или природной воды и проба разбавляющей воды помещаются в соответствующие автономные реакционные сосуды 1 и 2, предварительно подвергнутые тщательной стерилизации. Затем в сосуды 1 и 2, полностью заполненные пробами воды, устенавливаются датчики 3, 12 и 4, 23 растворенного киспорода и нитридов, также предварительно простерилиэован.ные после калибровки регуляторами 24, 30 и 25, 31 и компенсации их фоновых сигналов компенсаторами 26, 32 и 27, 33 по аттестованным газовым смесям и стандартным растворам. Избыток воды из обоих сосудов 1 и 2 удаляется при установке датчиков 3, 12 и 4, 13 по внутренним поверхностям горловин 7, 16 и 8, 17. Включаются термостат 21, поддерживающий температуру в обоих сосудах 2 и 2, равную +20 0,1 С, и узлы перемешивания 9 и 18, например магнитные мешалки с заранее установленными регуляторами 11 и 20 числом оборотов стержней 10 и 19.

В обеих пробах протекает процесс биохимического потребления кислорода, уменьшение содержания которого вызывает соответствующие изменения выходных сигналов датчиков 3 и 12, и процесс нитрификации, контролируемый датчиками

4 и 13. Выходные сигналы датчиков 3, 12 и 4, 13 через соответствующие измерительные преобразователи 22, 28 и

23, 29 поступают к инвертору 34, в котором вычисляется разность величин

929593

15 зо

25 зо

35 о

5$ содержания растворенного кислорода эа данный промежуток времени в обеих пробах (например, через 2, 3, 5, 10, 20 и 25 сут, возможно чаще или непрерывно). В результате на выходе инвертора

34 генерируется выходной сигнал, пропорциональный указанной разности величин содержания растворенного кислорода с поправкой на степень разбавления сточной или природной воды, вносимой корректором 35. Величина результирующего сигнала инвертора 34 определяет

° величину биохимической потребности в кислороде сточной или природной воды за данный промежуток времени инкубации от 2 до 25 сут. при условии, если концентрация нитритов в обеих пробах эа этот период не превысит 0,1 мг/л.

В противном случае продолжительность определения БПК ограничивается работой датчиков 4 и 13, воздействующих на инвертор 34, который, в свою очередь, направляет свой результирующий сигнал к узлу 37 регистрации и регулятору 38.

Регулятор 38 в соответствии с величинами сигналов, полученных от инвертора

34 и задатчика 39, генерирует свой результирующий сигнал, поступающий в систему автоматического регулирования аэрационными очистными сооружениями.

В результате действия системы изменяется интенсивность аэрации сточных или природных вод в соответствии с степенью их загрязнения органическими веществами, концентрация которых пропорциональна биохимической потребности в кислороде этих вод. Тем самым обеспечивается . оптимальный режим работы очистных со-. оружений.

Предлагаемое устройство по сравнению с известным при условии совпадения известного с базовым объектом обеспечивает возможность непосредственного оп» ределения БПК и повышение надежности ° регулирования ее величины (не менее

2500 ч по наработке на отказ) за счет того, что оно включает в себя потенциометрические датчики нитритов, установленные в автономных реакционных сосудах, измерительные преобразователи, входы которых подключены к выходам датчиков растворенного кислорода и нитритов, регуляторы калибровки и коменсаторы фоновьцс сигналов, соединенные своими выходами с входами измерительных преобразователей, инвертор, подключенный своим входом к выходам измеритель/ ных преобразователей, блок регистрации и регулирования, вход которого связан с выходом инвертора, корректор степени разбавления воды, своим выходом соеди- ненный с входом инвертора, причем блок регистрации и регулирования выполнен в виде узла регистрации и регулятора, подключенных своими входами к выходу инвертора, и задатчика интенсивности аэрации воды, соединениеro своим выходом с входом регулятор.;

Формула изобретения

1. Устройство для автоматического регулирования биохимической потребности в кислороде сточных и природных вод, содержащее автономные и реакционные сосуды с разбавленной испытуемой пр<м бой воды и пробой раэбавляющей воды, снабженные полярографическими датчиками растворенного киспорода и узлами перемешивания и помещенные в термостат, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью непосредственного определения биохимической потребности в кислороде и повышения надежности устройства в работе, дополнительно содержит потенциометрические датчики нитритов, установленные в автономных реакционных сосудах, измерительные преобразователи, входы которых подключены к выходам датчиков растворенного кислорода и нитритов, регуляторы калибровки и комненсаторы фоновых сигналов, соединенные своими выходами с входами измерительных преобразователей, инвертор, подключенный своим входом к выходам измерительных преобразователей, блок регистрации и регулирования, вход которого связан с выходом инвертора, корректор степени разбавления воды, соединенный своим выходом с входом инвертора.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а юш е е с я тем, что блок регистрации и регулирования выполнен в виде узла р гистрацин и регулятора, подключенных своими входами к выходу инвертора, и задатчика интенсивности аэрации воды, соединенного своим выходом с входоч регулятора.

Источники информации, принятые во внимание при эхсперткэе

1. Журнал Ж ег а дааМе Treoivnerrt, 1971, т. 14, N. 2, с. 11-14.

2. Манусова Н. Б. и др. Автоматизация процессов очистки сточных вод в текстильной промышленности". М., "Легкая индустрия", 1979, с. 62-64,