Автоматическое устройство для контроля ирегулирования процессов очистки сточных и природных вод

Автоматическое устройство для контроля ирегулирования процессов очистки сточных и природных вод

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

/..

1 — т ((Ц 572439

ОПЙОАЙИЕ

КЗОБРЕТЕЙ ЙЯ

К АВТОРСКОМУ СВйДЕТЕПм- САВВУ

Сойэ Сонете((и((Социол(нстичесйих

BI ((I(I (Ill(I,) фф (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 17.09.75 (21) 2175474/26 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.09.77. Бюллетень ¹ 34

Дата опубликования описания 28.09.77 (51) М. Кл С 02С 5/10

G 01N 27/00

G 050 27/00

Государственный комите(Совета Министров СССР ло делам иэооретений и открытий (оч) УДК 66.012.1-52 (088,8) (72) Авторы изоб ретения

А. А. Кузьмин и Я. М. Чернин (71) Заявитель (54) АВТОМАТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ

И РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ

И ПРИРОДНЫХ ВОД

Изобретение относится к области очистки сточных и природных вод, а более конкретно к устройствам, предназначенным для автоматического контроля и регулирования процессов очистки этих вод.

Известно автоматическое устройство для контроля и регулирования процессов очистки сточных и природных вод, состоящее из индивидуальных датчиков по ка кдому контролируемому и регулируемому параметру, на(пример по концентрации растворенного кислорода и температуре, электронного блока и вторичного регистрирующего прибора (1).

Принятые конструктивные и схемные решения упомянутых функциональных элементов существенно усложняют автоматичсский контроль и регулирование процессов очистки сточных и природных вод, снижая точность измерения и надежность работы этих устройств.

Наиболее близким из известных устройств по технической сущности является автоматическое устройство для контроля и регулирования процессов очистки сточных и природных вод, содержащее последовательно соединенную с электронным блоком и вторичным регистрирующим прибором электрохимическую ячейку с измерительным антидиффузионным и вспомогательным электродами, погруженными в электролитную камеру и закрытыми полимерной мембраной, и терморезистором (2).

К числу недостатков известного автоматического устройства относятся сложность и недостаточная надежность конструкции и схсмного выполнения Kак отдельных элементов, так н всего устройства в целом, а так>Не певозмо;кность раздельного независимого корректирования чувствительности устройства и температурного эффекта при любом заданном законе изменения выходного сигнала электрохимической ячейки и концентрации растворенного кислорода от температуры. Помимо этого, известное устройство используется лишь для проведения измерений разового характсра в отобранных пробах сточной пли природной воды п -олько в лабораторных условиях.

Цель о изобретения является повышение как то;ности измерения, так п надежности работы автомат(гческого устройства в целом.

3:0,(остнга тся тем, что в известном -)втомат(шсском устройстве, co (I! жащем последовательно сосдиненнуlо с злеl тропi ы )(J!Iок(,м

И Вториги-:ЫМ рСГПСтрирувщПМ ПрИбОрОМ ЭЛСКТрО. п .Iичесlсу (О ячейку с нзмер()тел(,IILI I) B!I > è25 дп(Ь,!,-з(О.!1)(>(м п вс — 0!10(ä-,е.,(;, (!, „, p! . ð0 (амп, погруженными в электролптную камеру

Н ЗСКР:>!Тhf!iн I 0,11!:)(СОНОй . )IЕ. (ОРа(!ОП, l(ТСР iО> резпсторол(, Вс;.Oмo(ательнып электрод, Выполне(шый в виде перфорированного пил((цдри)lсского ст:1 капа, Ii 3 дно и пспосрсдствс1!НО )72439

3 примыкающую к дну часть боковой поверхности которого нанесено электр оизоляционное химически стойкое покрытие, и антидиффузионный сетчатый электрод, размещенный на стержне внутри вспомогательного электрода по его оси, соединены между собой и с дисковым измерительным электродом, вмонтированным в торец сферической формы корпуса ячейки, соответственно электро".;èòè÷åñêè через электролитную камеру и заливочное отверстие, а электрически непосредственно и через электронный блок, охваченный глубокой отрицательной обратной связью с раздельными корректорами чувствительности и температуры.

На фиг, 1 представлена конструкция элсктрохимической ячейки с терморезистором; на фиг. 2 — блок-схема предложенного автоматического устройства.

Электрическая ячейка содержит измерительный электрод 1, например из золота, антидиффузионный электрод 2, например из золота, и вспомогательный электрод 3, например из цинка, погруженные в электролитную камеру 4 и закрытые полимерной мембраной

5, например из фторопласта-4 (фиг. 1). Вопомогательпый электрод 3, выполненный в виде перфорированного цилиндрического стакана, на дно и непосредственно примыкающую к дну часть боковой поверхности которого нанесено электр оизоляционное химически стойкое покрытие, и антидиффузионпый сетчатый электрод 2, размещенный на стержне 6 внутри электрода 3 по его оси, соединены электролитически между собой и с дисковым измерительным электродом 1, вмонтированным в торец сферической формы корпуса 7, соответственно через электролитную камеру и заливочное отверстие 8.

Полимерная мембрана 5 крепится к корпусу 7 резиновыми уплотнительными кольцами

9. На внешней поверхности корпуса 7 крепятся также коническая резиновая пробка 10, терморезистор 11 и специальный предохранит ел ьный ста к а н 12.

Электроды 2 и 3 электрически связаны между собой непосредственно токоотводом 13, а с электродом 1 посредством соединительного кабеля 14, со штепсельным разъемом 15 через электронный блок 16.

Электронный блок 16 выполнен в виде взаимосвязанных модулятора 17 на полевых транзисторах с изолированным затвором, трехкаскадного усилителя переменного тока 18 с непосредственными связями, переходного трансформатора 19, двухкаскадного усилителя переменного напряжения 20 с непосредственными связями, оконечного усилителя 21 с непосредственными связями, выходной транзистор которого включен по схеме эмиттерного повторителя, демодулятора 22, низкочастотного

Т-образного фильтра 23 и усилителя постоянного тока 24, образующих преобразователь

25, охваченный глубокой отрицательной обратной связью с раздельными корректорами чувствительности 26 и температуры 27.

Электронный блок 16 содержит также koM- пенсатор остаточного тока 28, температурный мост 29, органы управления 30, блоки питания

31 и показывающий микроамперметр 32 и соединен с одной стороны с электрохимической ячейкой 33, а с другой стороны со вторичным регистрирующим прибором 34.

Лвтоматическое устройство работает следующим образом.

При контактировании электрохимической ячейки ЗЗ с анализируемой средой (сточной или природной водой) в ее выходной цепи возникает выходной сигнал (предельный диффузионный ток), величина которого прямо пропорциональна парциальному давлению (концентрации) кислорода в анализируемой среде (см. фиг. 1 и 2). При этом молекулы кислорода диффундируют через полимерную мембрану 5 к измерительному электроду 1, на котором происходит их электровосстановление.

Электролит в камере 4 служит для электролитической связи измерительного электрода 1 с антидиффузионными 2 и вспомогательным 3 электродами. Потенциалы электродов 1, 2, лежащие в области потенциалов предельного диффузионного тока электровосстановления кислорода, обеспечиваются замыканием этих электродов со вспомогательным электродом 3.

Таким образом, электрохимическая ячейка 33 является гальванической.

Для исключения влияния кислорода, растворенного в электролите, используется антидиффузионпый электрод 2, работающий в паре со вспомогательным электродом 3. Эгим достигается снижение остаточного сигнала электрохимической ячейки 33 и улучшаются ее динамические свойства.

Электроизоляционное химически стойкое покрытие, например, в виде фторопластовой эмульсии, нанесенное на дно и непосредственно примыкающую к дну часть боковой поверхности электрода 3, предотвращает образование окислов металла, являющегося материалом этого электрода. Образование окислов возможно в зоне размещения покрытия в случае отсутствия последнего, как следствие наличия трехфазной границы, создаваемой дном и непосредственно примыкающей к дну частью боковой поверхности электрода 3, электролитом и воздушным пузырьком, остающимся в камере 4 при ее заполнении электролитом.

Полимерная мембрана проницаема практически только для кислорода, что обеспечивае селективность измерения его парциальног давления (концентрации) и возможность KOL.троля и регулирования кислородного режима процессов очистки анализируемой среды в целом.

Выходной сигнал электрохимической ячейки 33 поступает на вход модулятора 17, в котором сигнал постоянного тока преобразуется в переменный. Преобразованный сигнал переменного тока поступает далее на усилитель 18, нагрузкой которого служит переходной трансформатор 19. Со вторичной обмотки

572439 тр ансфор м атор а 19 сигнал через усилитель переменното напряжения 20 поступает на оконечный усилитель 21, выходной транзистор которого для уменьшения его выходного сопротивления включен по схеме эмиттерного повторителя. i,ànåå сигнал через демодулятор

22 поступает к низкочастотному Т-образному фильтру 23 и затем на усилитель постоянного тока 24, а через органы управления 30 к показывающему микроамперметру 32.

Элементы 17 — 24, 31 образуют преобразователь 25, охваченный глубокой отрицательной обратной связью, обеспечивающей с помощью корректоров 26 и 27 раздельное независимое корректирование соответственно чувствительности (шкалы) устройства и его температурного эффекта при любом заданном законе изменения выходного сигнала электрохимической ячейки 33 и концентрации растворенного кислорода от температуры. Для корректирования температурного эффекта предварительно производят измерение температуры анализируемой среды посредством терморезистора 11. При изменении сопротивления терморезистора 11 в зависимости от изменения температуры в диагонали моста 29 происходит разбаланс, ток которого фиксируется микроамперметром 32. Величина этого тока выставляется на калиброванном лимбе корректора температуры 27. В результате откорректированный сигнал ячейки 33 окончательно фиксируется микроамперметром 32 и поступает к вторичному регистрирующему прибору 34, которым производится запись парциального давления (концентрации) кислорода, растворенного в анализируемой среде, с учетом се температурного режима.

Остаточный ток электрохимической ячейки

33 устраняется компенсатором 28. Питание электронного блока 1б обеспечивается блоками 31.

Выходные сигналы устройства по концентрации растворенного кислорода и температуре анализируемой среды поступают также на вход системы автоматического регулирования очистными сооружениями сточных и природных вод, в результате чего производятся соответствующие перемещения регулирующих органов на трубопроводах подачи реагентов, активного ила и биогенных добавок и поддержание тем самым заданных условий протекания процессов очистки сточных и природных вод, Конструктивное решение электрохимической ячейки и соответствующая взаимосвязь отдельных ее элементов, а также выполнение электронного блока в виде преобразователя, охваченного глубокой отрицательной обратной связью с раздельными корректорами чувствительности и температуры, обеспечивают более

5 качественный автоматический контроль и регулирование процессов очистки сточных и природных вод как при проведении измерений разового характера в отобранных пробах сточной и природной воды, так и непрерывно

10 в проточном режиме. Это особенно важно в производственных условиях с точки зрения интенсификации процессов очистки сточных и природных вод и уменьшения количества обслуживающего персонала.

Формула изобретения

Автоматическое устройство для контроля и регулирования процессов очистки сточных и

20 природных вод, содержащее последовательно соединенную с электронным блоком и вторичным регистрирующим прибором электрохимическую ячейку с измерительным, антидиффузионным и вспомогательным электродами, по25 груженными в электролитную камеру и закрытыми полимерной мембраной, и терморезистором, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и надежности работы устройства, вспомогательный электрод, 30 выполненный в виде перфорированного цилиндрического стакана, на дно и непосредственно примыкающую к дну часть боковой поверхности которого нанесено электроизоляционное химически стойкое покрытие, и анти35 диффузионный сетчатый электрод, размещенный па стержне внутри вспомогательного электрода по его осн, соединены между собой и с дисковым измерительным электродом, вмонтированным в торец сферической формы

40 корпуса ячейки, соответственно электролитически через электролитную камеру и заливочное отверстие, а электрически непосредственно и через электронный блок, охваченный глубокой отрицательной обратной связью с раздель45 ными корректорами чувствительности и температуры.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

50 1. Д. Н. Смирнов и др. Автоматизация процессов очистки сточных вод химической промышленности, «Химия», Л., 1972, с. 110.

2. Ottendarfer L. J., MesstatIonen fur physixalischchemische Gewasseruntersuchungen, 55 «Osterr — Aawasser — Rdsch», 1973, т. 18. № 1, с. 3 — б.