【分享】污水處理中自動化儀表設計與應用！！！
發布日期：2020-11-23
隨著(zhu)我國的經濟快速(su)發展與(yu)工(gong)業(ye)(ye)化(hua)程度增(zeng)加(jia)，對(dui)于(yu)水(shui)(shui)資源的污(wu)(wu)染(ran)也(ye)在加(jia)劇(ju)，尤其是城市污(wu)(wu)水(shui)(shui)與(yu)工(gong)業(ye)(ye)污(wu)(wu)水(shui)(shui)的排放量增(zeng)加(jia)致使水(shui)(shui)質(zhi)污(wu)(wu)染(ran)日趨嚴(yan)重。國家對(dui)于(yu)水(shui)(shui)資源的保護日益(yi)重視，加(jia)大了(le)對(dui)城市污(wu)(wu)水(shui)(shui)與(yu)工(gong)業(ye)(ye)污(wu)(wu)水(shui)(shui)的治(zhi)理(li)力度，對(dui)于(yu)達到(dao)各種污(wu)(wu)水(shui)(shui)處(chu)理(li)工(gong)藝過程的最佳效果、處(chu)理(li)設備的正(zheng)常(chang)運行(xing)、準確監測污(wu)(wu)水(shui)(shui)處(chu)理(li)的水(shui)(shui)質(zhi)、水(shui)(shui)量等都提出了(le)更高的要求，這就對(dui)污(wu)(wu)水(shui)(shui)處(chu)理(li)中(zhong)的自動化(hua)儀表的設計與(yu)應用(yong)提出了(le)新的要求。
1 自動化儀表在污水處理中的重要性
在(zai)(zai)現代化(hua)(hua)(hua)污(wu)(wu)(wu)水(shui)處(chu)(chu)理(li)(li)過(guo)程(cheng)中(zhong)，無論采用何種(zhong)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)，其(qi)(qi)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)過(guo)程(cheng)都(dou)存在(zai)(zai)大(da)量需要(yao)(yao)檢測(ce)(ce)的(de)(de)(de)(de)參數，因此目前(qian)大(da)型生活污(wu)(wu)(wu)水(shui)處(chu)(chu)理(li)(li)廠(chang)或者(zhe)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)污(wu)(wu)(wu)水(shui)處(chu)(chu)理(li)(li)廠(chang)一般都(dou)設(she)(she)有液位(wei)(wei)、液位(wei)(wei)差(cha)、流(liu)量、壓力(li)、pH值(zhi)、溫度、溶解(jie)氧(yang)、污(wu)(wu)(wu)泥濃度、氧(yang)化(hua)(hua)(hua)還原(yuan)電位(wei)(wei)、污(wu)(wu)(wu)泥界(jie)面、在(zai)(zai)線(xian)BOD、在(zai)(zai)線(xian)COD、在(zai)(zai)線(xian)氨(an)氮、在(zai)(zai)線(xian)總(zong)磷(lin)等自(zi)(zi)(zi)動(dong)(dong)化(hua)(hua)(hua)儀(yi)(yi)表(biao)。通過(guo)這些檢測(ce)(ce)儀(yi)(yi)表(biao)獲取的(de)(de)(de)(de)各(ge)(ge)種(zhong)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)檢測(ce)(ce)參數從而(er)對(dui)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)各(ge)(ge)種(zhong)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)設(she)(she)備(bei)進(jin)(jin)行(xing)控(kong)制(zhi)(zhi)，協調供需之(zhi)(zhi)間、系統(tong)各(ge)(ge)組(zu)成部分(fen)之(zhi)(zhi)間、各(ge)(ge)污(wu)(wu)(wu)水(shui)處(chu)(chu)理(li)(li)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)之(zhi)(zhi)間的(de)(de)(de)(de)關系，以(yi)便使各(ge)(ge)種(zhong)設(she)(she)備(bei)與設(she)(she)施得到(dao)更充分(fen)、合理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)使用。其(qi)(qi)中(zhong)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)一些重要(yao)(yao)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)參數例如溶氧(yang)值(zhi)、曝氣量等都(dou)是(shi)保(bao)證(zheng)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)自(zi)(zi)(zi)動(dong)(dong)控(kong)制(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)重要(yao)(yao)保(bao)證(zheng)，通過(guo)這些儀(yi)(yi)表(biao)檢測(ce)(ce)值(zhi)來自(zi)(zi)(zi)動(dong)(dong)調節和控(kong)制(zhi)(zhi)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)設(she)(she)備(bei)的(de)(de)(de)(de)合理(li)(li)運行(xing)。這些自(zi)(zi)(zi)動(dong)(dong)化(hua)(hua)(hua)儀(yi)(yi)表(biao)不(bu)(bu)僅對(dui)于污(wu)(wu)(wu)水(shui)處(chu)(chu)理(li)(li)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)過(guo)程(cheng)起(qi)著不(bu)(bu)可替代的(de)(de)(de)(de)指(zhi)導作(zuo)用，同時也可以(yi)多工(gong)藝(yi)(yi)(yi)處(chu)(chu)理(li)(li)過(guo)程(cheng)進(jin)(jin)行(xing)監(jian)控(kong)報警，保(bao)障(zhang)生產和設(she)(she)備(bei)安全，而(er)且還起(qi)著向相(xiang)關管理(li)(li)部門提(ti)過(guo)檢測(ce)(ce)指(zhi)標的(de)(de)(de)(de)重要(yao)(yao)作(zuo)用。綜上所述，可以(yi)看到(dao)自(zi)(zi)(zi)動(dong)(dong)化(hua)(hua)(hua)儀(yi)(yi)表(biao)對(dui)于污(wu)(wu)(wu)水(shui)處(chu)(chu)理(li)(li)過(guo)程(cheng)起(qi)著重要(yao)(yao)的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用，是(shi)計算機(ji)控(kong)制(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)前(qian)提(ti)條(tiao)件和自(zi)(zi)(zi)動(dong)(dong)化(hua)(hua)(hua)控(kong)制(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)基礎。
2 主要儀表設計與應用
2.1 污水處理常用儀表分類
在(zai)(zai)污(wu)水處(chu)理中的自動(dong)化儀(yi)表(biao)(biao)主(zhu)(zhu)要(yao)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)為熱(re)工(gong)儀(yi)表(biao)(biao)和成(cheng)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)儀(yi)表(biao)(biao)。熱(re)工(gong)儀(yi)表(biao)(biao)主(zhu)(zhu)要(yao)包括溫度、壓力、液位、流(liu)量(liang)這些物理量(liang)檢(jian)測(ce)(ce)儀(yi)表(biao)(biao)，熱(re)工(gong)儀(yi)表(biao)(biao)大致都(dou)由測(ce)(ce)量(liang)元件(傳感器)部(bu)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)、中問傳送部(bu)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)和顯示部(bu)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)(包括變(bian)換成(cheng)其他信號(hao))構成(cheng)。成(cheng)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)儀(yi)表(biao)(biao)在(zai)(zai)污(wu)水處(chu)理過程中常(chang)常(chang)稱之為水質分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)儀(yi)表(biao)(biao)，例(li)如(ru)溶解氧儀(yi)、在(zai)(zai)線(xian)BOD儀(yi)、在(zai)(zai)線(xian)COD儀(yi)等。這部(bu)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)儀(yi)表(biao)(biao)的主(zhu)(zhu)要(yao)特點是專用(yong)性強，形式多樣化，但每種成(cheng)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)儀(yi)的適(shi)用(yong)范圍往往都(dou)限于某種介(jie)質成(cheng)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)。
2.2 溫度與壓力儀表
在厭氧消化過程中為(wei)保證(zheng)其正常良好反應，介質溫(wen)(wen)度(du)需要保持在一定的溫(wen)(wen)度(du)范圍內，因此(ci)需要設置溫(wen)(wen)度(du)檢測點(dian)，通常設計(ji)的典型熱(re)敏元件是鉑熱(re)電阻。由于熱(re)電阻信號需要自動控制(zhi)系(xi)統配(pei)套專用(yong)熱(re)電阻模(mo)塊(kuai)，而水(shui)處理過程中的溫(wen)(wen)度(du)監測點(dian)并不多，因此(ci)可以考(kao)慮在儀表設計(ji)時采用(yong)溫(wen)(wen)度(du)變(bian)送器(qi)將熱(re)電阻信號轉(zhuan)換為(wei)4～20mA信號從(cong)而接入標準(zhun)的模(mo)擬量模(mo)塊(kuai)。
污水處理中壓力(li)(li)檢測多為泵出口處設置(zhi)就地壓力(li)(li)表或則壓力(li)(li)變送器(qi)(qi)，如果需要設置(zhi)壓力(li)(li)變送器(qi)(qi)則多選用目前應用非(fei)常廣(guang)泛技術(shu)也(ye)很(hen)成熟(shu)的(de)智能型壓力(li)(li)變送器(qi)(qi)，以便于(yu)通(tong)過配合手(shou)操(cao)器(qi)(qi)對(dui)壓力(li)(li)變送器(qi)(qi)進行量(liang)程設置(zhi)、調(diao)零等操(cao)作。
2.3 流量儀表
相對而言，在污(wu)水(shui)(shui)(shui)處理(li)中(zhong)流量(liang)(liang)(liang)計是(shi)非常重要(yao)(yao)的(de)(de)一(yi)類(lei)儀表。污(wu)水(shui)(shui)(shui)處理(li)廠的(de)(de)進出水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)量(liang)(liang)(liang)、回流污(wu)泥量(liang)(liang)(liang)、曝氣量(liang)(liang)(liang)以及消(xiao)化(hua)池產(chan)氣量(liang)(liang)(liang)等(deng)都(dou)是(shi)工藝生產(chan)所必須測量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)流量(liang)(liang)(liang)參數(shu)。另外，為了對污(wu)水(shui)(shui)(shui)處理(li)廠的(de)(de)運行經(jing)濟效果(guo)進行考(kao)核、分析，也要(yao)(yao)依靠流量(liang)(liang)(liang)測量(liang)(liang)(liang)儀表來提供(gong)必要(yao)(yao)的(de)(de)數(shu)據。
在污水處理廠流量(liang)測量(liang)儀表中(zhong)，目前(qian)應用較為廣(guang)泛(fan)的是電磁流量(liang)計(ji)(ji)、超(chao)聲波(bo)流量(liang)計(ji)(ji)、差壓式流量(liang)計(ji)(ji)以及明(ming)渠流量(liang)計(ji)(ji)，相關性能等參數見圖1。
2.3.1 電磁流量計
電(dian)(dian)(dian)磁(ci)(ci)(ci)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)計(ji)(ji)(ji)(ji)是(shi)(shi)測(ce)速式流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)計(ji)(ji)(ji)(ji)，適(shi)用于具有(you)導(dao)電(dian)(dian)(dian)性液(ye)體(ti)體(ti)積流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)的(de)測(ce)量(liang)。它(ta)的(de)工(gong)作原(yuan)理是(shi)(shi)基于法拉第電(dian)(dian)(dian)磁(ci)(ci)(ci)感應(ying)定律，定律要(yao)點(dian)是(shi)(shi)導(dao)體(ti)在(zai)(zai)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)中切割磁(ci)(ci)(ci)力線(xian)方(fang)向運動(dong)時(shi)，導(dao)體(ti)受磁(ci)(ci)(ci)場(chang)感應(ying)產生感應(ying)電(dian)(dian)(dian)勢E。電(dian)(dian)(dian)磁(ci)(ci)(ci)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)計(ji)(ji)(ji)(ji)主要(yao)由變(bian)送器(qi)(qi)和(he)轉換器(qi)(qi)組成(cheng)。被測(ce)介質的(de)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)經變(bian)送器(qi)(qi)變(bian)換成(cheng)感應(ying)電(dian)(dian)(dian)勢后(hou)，再經轉換器(qi)(qi)把感應(ying)電(dian)(dian)(dian)勢信號(hao)轉換成(cheng)為(wei)(wei)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)信號(hao)作為(wei)(wei)輸出(chu)，以便進(jin)行(xing)遠方(fang)指示記錄或(huo)作為(wei)(wei)控制信號(hao)。電(dian)(dian)(dian)磁(ci)(ci)(ci)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)計(ji)(ji)(ji)(ji)在(zai)(zai)測(ce)量(liang)通(tong)道內無任(ren)何固定或(huo)可(ke)動(dong)的(de)節(jie)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)部件，對(dui)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)體(ti)無壓(ya)力損失，其(qi)輸出(chu)特(te)性與被測(ce)液(ye)體(ti)的(de)密度(du)、黏度(du)、流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)動(dong)狀況無關(guan)，適(shi)用于測(ce)量(liang)污(wu)水(shui)處(chu)理中帶有(you)固體(ti)微顆粒的(de)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)體(ti)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)。同時(shi)電(dian)(dian)(dian)磁(ci)(ci)(ci)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)計(ji)(ji)(ji)(ji)安裝的(de)直(zhi)(zhi)管(guan)段要(yao)求通(tong)常為(wei)(wei)前5D、后(hou)2D(D為(wei)(wei)所(suo)選儀表的(de)內直(zhi)(zhi)徑，見圖(tu)2)，相對(dui)于差壓(ya)式流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)計(ji)(ji)(ji)(ji)對(dui)于直(zhi)(zhi)管(guan)段的(de)要(yao)求要(yao)短得多。正是(shi)(shi)因為(wei)(wei)電(dian)(dian)(dian)磁(ci)(ci)(ci)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)計(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)這些特(te)點(dian)，因此它(ta)在(zai)(zai)污(wu)水(shui)處(chu)理中得到廣(guang)泛應(ying)用。在(zai)(zai)污(wu)水(shui)處(chu)理廠(chang)的(de)進(jin)出(chu)水(shui)管(guan)線(xian)、污(wu)泥管(guan)線(xian)上都可(ke)以考慮設計(ji)(ji)(ji)(ji)電(dian)(dian)(dian)磁(ci)(ci)(ci)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)計(ji)(ji)(ji)(ji)進(jin)行(xing)測(ce)量(liang)。需(xu)要(yao)注意的(de)是(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)磁(ci)(ci)(ci)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)計(ji)(ji)(ji)(ji)對(dui)于測(ce)量(liang)液(ye)體(ti)的(de)電(dian)(dian)(dian)導(dao)率和(he)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)速都有(you)要(yao)求，需(xu)要(yao)在(zai)(zai)設計(ji)(ji)(ji)(ji)時(shi)特(te)別注意加以考慮。
圖1 污(wu)水處理主要流量儀表(biao)對照表(biao)
圖2 電磁流量計安裝示意(yi)圖
2.3.2 超聲波流量計
超(chao)聲波流(liu)量(liang)(liang)計按其安裝形式一(yi)般分(fen)為外夾式和(he)管(guan)段式、插入(ru)式，根(gen)據其檢測的方(fang)式，又可(ke)分(fen)為傳(chuan)播速度(du)差法(fa)(fa)、多普勒法(fa)(fa)、波束偏移(yi)法(fa)(fa)、噪聲法(fa)(fa)及(ji)相(xiang)關法(fa)(fa)等不(bu)同類型(xing)的超(chao)聲波流(liu)量(liang)(liang)計。
其中(zhong)管(guan)(guan)道外夾式(shi)超聲流量(liang)(liang)(liang)計可以(yi)不用斷(duan)開管(guan)(guan)路(lu)安(an)裝(不像電磁流量(liang)(liang)(liang)計那(nei)樣(yang)需要斷(duan)開管(guan)(guan)路(lu)安(an)裝)，也(ye)不需要安(an)裝旁通(tong)管(guan)(guan)路(lu)和閥(fa)門，測量(liang)(liang)(liang)管(guan)(guan)路(lu)口(kou)徑(jing)可以(yi)達到幾米，維護(hu)方便，可以(yi)對流體無任何影響(xiang)下來進行流量(liang)(liang)(liang)測量(liang)(liang)(liang)，因此在污水處理中(zhong)的大口(kou)徑(jing)的進出(chu)水管(guan)(guan)道流量(liang)(liang)(liang)測量(liang)(liang)(liang)中(zhong)也(ye)得(de)到較多的應用。
在(zai)設計(ji)(ji)應(ying)(ying)用(yong)超聲波流量計(ji)(ji)中(zhong)尤其需要注意選(xuan)擇合適的(de)安(an)(an)(an)裝(zhuang)位置，所選(xuan)安(an)(an)(an)裝(zhuang)管(guan)(guan)道圓度好，內(nei)表(biao)面(mian)光(guang)滑(hua)且壁厚均(jun)勻(yun)，安(an)(an)(an)裝(zhuang)管(guan)(guan)段應(ying)(ying)避開(kai)干擾和(he)渦流這兩種(zhong)對(dui)測量精度影響較(jiao)大的(de)情況(kuang)，避免安(an)(an)(an)裝(zhuang)在(zai)水(shui)泵、變頻器附近，即有強(qiang)磁場(chang)和(he)震動干擾處安(an)(an)(an)裝(zhuang)儀表(biao)。同時也應(ying)(ying)該(gai)滿(man)足(zu)相應(ying)(ying)的(de)直管(guan)(guan)段要求(上游10倍管(guan)(guan)徑，下游5倍管(guan)(guan)徑)。
2.3.3 差壓式流量計
污(wu)水處(chu)理(li)中的(de)(de)曝氣(qi)量(liang)(liang)的(de)(de)測(ce)量(liang)(liang)一(yi)般選(xuan)用(yong)差壓(ya)(ya)式流(liu)(liu)量(liang)(liang)計(ji)(ji)，如(ru)威力(li)巴(ba)(VERABAR)流(liu)(liu)量(liang)(liang)計(ji)(ji)，德爾(er)塔巴(ba)(Deltaflow)流(liu)(liu)量(liang)(liang)計(ji)(ji)。這(zhe)兩種儀表都是插入式安裝，可在(zai)(zai)帶壓(ya)(ya)情(qing)況下拆卸維護檢查，不影響風機和(he)(he)壓(ya)(ya)縮(suo)機運行(xing)。在(zai)(zai)設(she)計(ji)(ji)時(shi)(shi)需要(yao)注意，由于威力(li)巴(ba)和(he)(he)德爾(er)塔巴(ba)流(liu)(liu)量(liang)(liang)計(ji)(ji)的(de)(de)差壓(ya)(ya)信號都比較小(約(yue)在(zai)(zai)幾(ji)(ji)個mmH2O到幾(ji)(ji)十(shi)個mmH2O之間)，必要(yao)時(shi)(shi)，在(zai)(zai)保(bao)證滿(man)(man)足前后直管(guan)(guan)段要(yao)求的(de)(de)情(qing)況下，可采取漸縮(suo)管(guan)(guan)道的(de)(de)方(fang)法，提高流(liu)(liu)速(su)，增(zeng)大差壓(ya)(ya)信號。另外，選(xuan)擇適當的(de)(de)微差壓(ya)(ya)變送(song)器對(dui)準確(que)的(de)(de)測(ce)量(liang)(liang)也是十(shi)分必要(yao)的(de)(de)，建議選(xuan)用(yong)高精度(du)的(de)(de)(0.5%)微差壓(ya)(ya)變送(song)器。在(zai)(zai)進行(xing)氣(qi)體流(liu)(liu)量(liang)(liang)測(ce)量(liang)(liang)時(shi)(shi)，需要(yao)進行(xing)溫(wen)度(du)和(he)(he)壓(ya)(ya)力(li)補償。當工藝管(guan)(guan)道內溫(wen)度(du)和(he)(he)壓(ya)(ya)力(li)變化(hua)不大時(shi)(shi)，在(zai)(zai)滿(man)(man)足測(ce)量(liang)(liang)準確(que)度(du)的(de)(de)情(qing)況下，也可以采用(yong)固定(ding)的(de)(de)溫(wen)度(du)、壓(ya)(ya)力(li)值進行(xing)補償。一(yi)個精度(du)高，穩定(ding)性好(hao)的(de)(de)氣(qi)體流(liu)(liu)量(liang)(liang)測(ce)量(liang)(liang)系統，對(dui)鼓風曝氣(qi)系統節約(yue)電能，降低運行(xing)成(cheng)本，起作積極的(de)(de)作用(yong)。
2.3.4 明渠式超聲波流量計
明渠式(shi)超聲波流量計(ji)是(shi)一種在(zai)污(wu)水(shui)(shui)處理廠應用很廣的流量計(ji)，適(shi)用于工藝流程中進出水(shui)(shui)是(shi)明渠形(xing)式(shi)而(er)非管道的場(chang)合。在(zai)污(wu)水(shui)(shui)廠中常用的明渠巴歇兒水(shui)(shui)槽(cao)、三角(jiao)堰(yan)、梯(ti)形(xing)槽(cao)、矩形(xing)槽(cao)等。
選用(yong)明渠流(liu)(liu)量計，不僅對儀(yi)表的(de)精度、性(xing)能、穩定性(xing)高要求(qiu)，同(tong)時對不同(tong)明渠具(ju)體(ti)堰槽(cao)的(de)制作(zuo)精度要求(qiu)也非(fei)常(chang)高。因為無論采用(yong)哪一(yi)種堰槽(cao)，最終流(liu)(liu)量Q的(de)大(da)小由水位的(de)高度h來確定的(de)。其函(han)數關(guan)系(xi)是Q=F(h)。
2.4 物位儀表
物位檢測儀表按(an)照被測介質(zhi)分(fen)為液(ye)位檢測儀表和(he)料位檢測儀表，污水處理中(zhong)使用較多的(de)是液(ye)位檢測儀表，其中(zhong)又以超(chao)聲波液(ye)位計(ji)為主。這種(zhong)液(ye)位計(ji)無(wu)機械(xie)可動部分(fen)，可靠性高，安裝簡單、方便，屬于非接觸測量(liang)，且(qie)不(bu)受液(ye)體的(de)粘(zhan)度(du)、密度(du)等影響，因此多用于藥池、排泥水池等的(de)液(ye)位測量(liang)。
超(chao)聲波(bo)液(ye)(ye)(ye)(ye)位(wei)(wei)計的(de)(de)(de)(de)(de)傳(chuan)感(gan)器由一對(dui)發(fa)(fa)射(she)(she)(she)(she)、接(jie)收(shou)(shou)換能(neng)器組成。發(fa)(fa)射(she)(she)(she)(she)換能(neng)器面(mian)(mian)對(dui)液(ye)(ye)(ye)(ye)面(mian)(mian)發(fa)(fa)射(she)(she)(she)(she)超(chao)聲波(bo)脈沖，超(chao)聲波(bo)脈沖從(cong)液(ye)(ye)(ye)(ye)面(mian)(mian)上反射(she)(she)(she)(she)回來(lai)，被(bei)接(jie)收(shou)(shou)換能(neng)器接(jie)收(shou)(shou)。根(gen)據發(fa)(fa)射(she)(she)(she)(she)至接(jie)收(shou)(shou)的(de)(de)(de)(de)(de)時間(jian)可確定傳(chuan)感(gan)器與液(ye)(ye)(ye)(ye)面(mian)(mian)之間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)距離，即可換算(suan)成液(ye)(ye)(ye)(ye)位(wei)(wei)。其精確度為±0.5%。根(gen)據超(chao)聲波(bo)液(ye)(ye)(ye)(ye)位(wei)(wei)計的(de)(de)(de)(de)(de)非接(jie)觸式測(ce)(ce)量(liang)原(yuan)理，因此(ci)從(cong)理論上來(lai)講，它適(shi)用于污水(shui)處理工藝過程中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)液(ye)(ye)(ye)(ye)位(wei)(wei)測(ce)(ce)量(liang)。但在實(shi)(shi)際應用中(zhong)它會受到各種因素(su)如安裝位(wei)(wei)置、溫(wen)度、壓力、濕度以及被(bei)測(ce)(ce)介質表面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)泡沫、浪涌等的(de)(de)(de)(de)(de)影響。因此(ci)，正確選(xuan)擇和使用超(chao)聲波(bo)液(ye)(ye)(ye)(ye)位(wei)(wei)計有著(zhu)十分實(shi)(shi)際的(de)(de)(de)(de)(de)意義。應根(gen)據實(shi)(shi)際的(de)(de)(de)(de)(de)測(ce)(ce)量(liang)范圍來(lai)選(xuan)擇合適(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)儀(yi)表。根(gen)據超(chao)聲波(bo)特性(xing)(xing)，頻率(lv)(lv)越(yue)低，傳(chuan)輸距離越(yue)遠，但聲波(bo)的(de)(de)(de)(de)(de)指向性(xing)(xing)就越(yue)差;頻率(lv)(lv)越(yue)高，指向性(xing)(xing)越(yue)好，但傳(chuan)輸距離越(yue)小(xiao)。目前超(chao)聲波(bo)液(ye)(ye)(ye)(ye)位(wei)(wei)計的(de)(de)(de)(de)(de)測(ce)(ce)量(liang)范圍從(cong)0.5米(mi)到幾十米(mi)。
此(ci)外對于工藝不要求連續檢(jian)測(ce)而(er)僅需報警或聯鎖(suo)設備動作的池內、活(huo)液罐等設備液位(wei)(wei)可(ke)采用(yong)液位(wei)(wei)開(kai)關(guan)進行(xing)檢(jian)測(ce)，從而(er)控制(zhi)儀表設備的投(tou)資。
2.5 分析儀表
在污(wu)(wu)水(shui)處(chu)理(li)(li)過程中，有許多反映(ying)水(shui)質的(de)重要參(can)(can)數如(ru)：溶解氧(yang)(DO)、pH、污(wu)(wu)泥(ni)濃(nong)度、濁(zhuo)度、SS懸浮物等。在線檢測(ce)(ce)這些參(can)(can)數可以(yi)實時(shi)地了(le)解和掌握污(wu)(wu)水(shui)處(chu)理(li)(li)的(de)情況，并根據這些參(can)(can)數對(dui)工藝(yi)及(ji)設備的(de)運(yun)行(xing)(xing)進行(xing)(xing)自動(dong)控制(zhi)和調(diao)整，以(yi)確保污(wu)(wu)水(shui)處(chu)理(li)(li)的(de)正常(chang)運(yun)行(xing)(xing)并達到排(pai)放(fang)標準。在以(yi)往的(de)水(shui)處(chu)理(li)(li)廠中大多是采用(yong)化(hua)驗分析的(de)方法來得(de)到的(de)，隨著自動(dong)化(hua)儀(yi)表測(ce)(ce)量(liang)技術等領(ling)域技術的(de)發展，越來越多的(de)水(shui)質分析儀(yi)表逐(zhu)漸應用(yong)于(yu)污(wu)(wu)水(shui)處(chu)理(li)(li)。
2.5.1 溶解氧儀
水(shui)(shui)(shui)中(zhong)(zhong)的(de)微生(sheng)物等(deng)得(de)以(yi)生(sheng)存的(de)一(yi)個重(zhong)要條件是水(shui)(shui)(shui)中(zhong)(zhong)溶解(jie)有一(yi)定量(liang)的(de)氧(yang)(yang)(yang)氣，稱之為溶解(jie)氧(yang)(yang)(yang)(DO)。當水(shui)(shui)(shui)體中(zhong)(zhong)含有還(huan)原性污(wu)染物時(shi)，DO量(liang)就(jiu)會降(jiang)低(di)，當DO低(di)于4mg/l以(yi)下時(shi)，水(shui)(shui)(shui)中(zhong)(zhong)的(de)生(sheng)物就(jiu)難以(yi)生(sheng)存了。因此，溶解(jie)氧(yang)(yang)(yang)是水(shui)(shui)(shui)質監測的(de)重(zhong)要指(zhi)標(biao)之一(yi)。水(shui)(shui)(shui)中(zhong)(zhong)的(de)含氧(yang)(yang)(yang)量(liang)可以(yi)充(chong)分顯示水(shui)(shui)(shui)自(zi)凈的(de)程度和可流入水(shui)(shui)(shui)的(de)污(wu)水(shui)(shui)(shui)量(liang)。而對于生(sheng)物處理來說，更需了解(jie)曝氣池(chi)中(zhong)(zhong)的(de)含氧(yang)(yang)(yang)量(liang)，根據該氧(yang)(yang)(yang)量(liang)信號(hao)，來控制鼓(gu)風機對曝氣池(chi)的(de)供氧(yang)(yang)(yang)量(liang)。
溶氧儀主(zhu)要由傳感器(qi)和(he)變送器(qi)兩(liang)(liang)部分(fen)(fen)組(zu)成(cheng)。若從傳感器(qi)的(de)結構形式上分(fen)(fen)，主(zhu)要有兩(liang)(liang)種：覆(fu)膜電極(ji)和(he)無膜電極(ji)。這兩(liang)(liang)種電極(ji)都由陰極(ji)、陽極(ji)和(he)電解(jie)液組(zu)成(cheng)。在設(she)計(ji)中需要為溶解(jie)氧儀考慮合(he)適的(de)安裝位(wei)置，從而(er)避免探頭結垢，也避免測量值波動。
2.5.2 化學需氧量(COD)分析儀
化(hua)學(xue)需氧(yang)量(ChemicalOxygenDemand，簡稱COD)是在一定(ding)的(de)(de)條件下，采(cai)用(yong)一定(ding)的(de)(de)強氧(yang)化(hua)劑(ji)處理水樣時，所消耗的(de)(de)氧(yang)化(hua)劑(ji)量。它是表示(shi)水中還(huan)原(yuan)性(xing)物(wu)質(zhi)多少的(de)(de)一個指(zhi)標。水中的(de)(de)還(huan)原(yuan)性(xing)物(wu)質(zhi)有(you)各種有(you)機(ji)物(wu)、亞硝酸鹽、硫化(hua)物(wu)、亞鐵鹽等，其中主要(yao)的(de)(de)還(huan)原(yuan)物(wu)質(zhi)是有(you)機(ji)物(wu)，所以COD值又(you)往(wang)往(wang)作為衡量水中有(you)機(ji)物(wu)質(zhi)含量多少的(de)(de)指(zhi)標。化(hua)學(xue)需氧(yang)量越(yue)大，說明(ming)水體受有(you)機(ji)物(wu)的(de)(de)污(wu)染越(yue)嚴重(zhong)，因此污(wu)水處理裝置的(de)(de)進出口(kou)COD值是很重(zhong)要(yao)的(de)(de)參數。
COD測定儀主要有(you)(you)分光光液(ye)(ye)測定法及(ji)電化學測定兩(liang)種類型。分光光液(ye)(ye)法測定COD值的儀器，工作原理是水樣、重鉻(ge)酸鉀、催(cui)化劑及(ji)濃(nong)硫酸的混合(he)液(ye)(ye)在消(xiao)解池加熱(re)到一定溫度(du)(du)時(shi)混合(he)液(ye)(ye)中的鉻(ge)離子(zi)從四價還原為三價，液(ye)(ye)體顏色發生改變，變色的程度(du)(du)與水樣中有(you)(you)機物(wu)含量成對應(ying)關(guan)系，儀器通過比色換算顯(xian)示(shi)出COD值。
COD值(zhi)是反映污水處理廠(chang)出水水質的(de)(de)(de)重要(yao)監(jian)測指標，需(xu)要(yao)提(ti)供給相(xiang)關主(zhu)管部門供其監(jian)督處理效果是否(fou)達(da)到國家(jia)規定(ding)的(de)(de)(de)排放要(yao)求(qiu)。由于(yu)COD分(fen)析(xi)儀(yi)是屬于(yu)比較精密的(de)(de)(de)分(fen)析(xi)儀(yi)器(qi)，國外(wai)在研制生產以及(ji)技(ji)術上更為(wei)成(cheng)熟，為(wei)了(le)保證正確(que)的(de)(de)(de)測量，特別是工藝要(yao)求(qiu)很(hen)高的(de)(de)(de)情況下，在選(xuan)型設計時(shi)可以考(kao)(kao)慮國外(wai)產品。在選(xuan)型時(shi)要(yao)注(zhu)意量程、精度、使用條件等(deng)主(zhu)要(yao)參數，同時(shi)應(ying)該考(kao)(kao)慮儀(yi)表(biao)耗材備(bei)件是否(fou)易購(gou)。
2.5.3 pH計
在(zai)污水進、出口均設有pH分析儀，進水處配置(zhi)pH計(ji)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是(shi)方便(bian)工(gong)藝人(ren)員針對(dui)進水水質采(cai)取相應的(de)(de)控(kong)制調節手段，以滿(man)足后(hou)續處理的(de)(de)要(yao)求。在(zai)出水處設置(zhi)pH計(ji)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是(shi)反映處理的(de)(de)效果，方便(bian)廠部(bu)和(he)政府部(bu)門(men)對(dui)污水廠運行狀態監管。
pH計的(de)基本工作原理(li)是用電(dian)位法測量溶(rong)液的(de)酸堿度，插(cha)人待測溶(rong)液的(de)測量電(dian)極與(yu)具有恒(heng)定電(dian)位的(de)參(can)比電(dian)極之(zhi)間的(de)電(dian)勢(shi)差與(yu)溶(rong)液pH值之(zhi)間有固(gu)定的(de)函數關系，由此通(tong)過測量電(dian)勢(shi)得出(chu)pH值。
2.5.4 污泥濃度計
污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)的(de)(de)(de)濃(nong)(nong)(nong)度(du)也(ye)是(shi)污(wu)(wu)水處(chu)理(li)工藝(yi)中(zhong)需要(yao)檢測(ce)的(de)(de)(de)重(zhong)要(yao)參數之一。污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)濃(nong)(nong)(nong)度(du)計一般多(duo)用于污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)處(chu)理(li)工段，多(duo)為管道安裝(zhuang)。根(gen)據污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)濃(nong)(nong)(nong)度(du)來控制絮(xu)凝劑的(de)(de)(de)投加(jia)量，目的(de)(de)(de)是(shi)促進污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)的(de)(de)(de)濃(nong)(nong)(nong)縮，一方面可以提高污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)脫(tuo)水設(she)備(采(cai)用板框壓濾機)的(de)(de)(de)效(xiao)率，節約能耗，另外使脫(tuo)水后的(de)(de)(de)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)品比較干(gan)而便(bian)于運輸。目前，污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)濃(nong)(nong)(nong)度(du)計的(de)(de)(de)工作原理(li)大致(zhi)可分為光學型、輻射(she)型和超聲(sheng)波(bo)三種。
2.5.5 其它
在市(shi)政污(wu)水(shui)與工業污(wu)水(shui)處理(li)中在線分析儀表(biao)還有(you)濁度計、泥位計、懸浮物濃度計、余氯計等，這(zhe)些分析儀表(biao)主要也(ye)是(shi)基(ji)于光學(xue)原(yuan)理(li)或電(dian)化(hua)學(xue)原(yuan)理(li)的儀表(biao)。根(gen)據(ju)不(bu)(bu)同(tong)的處理(li)工藝及不(bu)(bu)同(tong)的原(yuan)水(shui)水(shui)質，按需運用于不(bu)(bu)同(tong)的控制(zhi)或水(shui)質監測。
3 儀表設計原則與注意事項
3.1 污水處理儀表主要設計原則
在污(wu)水處理(li)工藝流程中(zhong)(zhong)，現場(chang)儀表不(bu)僅(jin)負(fu)責采集(ji)工藝參數，以確保自動控(kong)制系統正常(chang)運行和控(kong)制，還是(shi)科學管理(li)、環保監控(kong)的重(zhong)要基礎(chu)保證，因此(ci)在設(she)計選型時應盡量選用高(gao)精度、高(gao)穩定性(xing)、免維(wei)(wei)護(hu)或低維(wei)(wei)護(hu)的智能儀表，為(wei)了生產過程中(zhong)(zhong)便于現場(chang)巡視與儀表維(wei)(wei)護(hu)，設(she)計中(zhong)(zhong)可采用帶現場(chang)顯示的變送器，與此(ci)同時也應盡量注意儀表的性(xing)價(jia)比。
在設計配置污(wu)(wu)水處(chu)理儀(yi)器儀(yi)表(biao)(biao)時，必須考(kao)(kao)慮(lv)到安全防護(hu)手段。由于污(wu)(wu)水處(chu)理環境(jing)比較惡劣，很多現(xian)場儀(yi)表(biao)(biao)在井下或則露天環境(jing)，更有些浸泡在污(wu)(wu)水里。井下儀(yi)表(biao)(biao)和浸泡在污(wu)(wu)水里的(de)(de)(de)儀(yi)表(biao)(biao)防護(hu)等(deng)級可選IP68，露天的(de)(de)(de)儀(yi)表(biao)(biao)選IP65，同時應(ying)該(gai)根據儀(yi)表(biao)(biao)的(de)(de)(de)具體考(kao)(kao)慮(lv)設置儀(yi)表(biao)(biao)保護(hu)箱(xiang)，在北(bei)方等(deng)溫(wen)度(du)較低(di)地(di)區還應(ying)考(kao)(kao)慮(lv)保溫(wen)措施。
儀表(biao)的(de)設計應考慮(lv)環(huan)境的(de)適應性.特別是傳感(gan)器如(ru)(ru)直接與污水、污泥介質接觸(chu)，很(hen)容易腐蝕和(he)結垢(gou)。因此應盡量選擇非接觸(chu)式的(de)、無阻塞隔膜式、電(dian)磁(ci)式和(he)可清洗式的(de)傳感(gan)器(如(ru)(ru)超聲波、電(dian)磁(ci)式等)。
在儀表設計(ji)中應盡量選用不斷流拆(chai)卸(xie)式(shi)和(he)維護周期較長的儀表，方便維護管(guan)理(li)。
在(zai)儀(yi)(yi)(yi)表(biao)(biao)設(she)計中優先考(kao)慮節能型的(de)儀(yi)(yi)(yi)表(biao)(biao)產品。儀(yi)(yi)(yi)表(biao)(biao)設(she)計中對(dui)于(yu)特(te)殊(shu)場合應(ying)(ying)考(kao)慮儀(yi)(yi)(yi)表(biao)(biao)的(de)防(fang)爆(bao)性能。對(dui)于(yu)處于(yu)雷(lei)區的(de)污水處理(li)廠，儀(yi)(yi)(yi)表(biao)(biao)變(bian)送器的(de)電(dian)源和(he)送信號到PLC的(de)輸(shu)出端應(ying)(ying)接防(fang)雷(lei)器，保證(zheng)系(xi)統的(de)安(an)全(quan)可靠性。對(dui)于(yu)泥(ni)區的(de)儀(yi)(yi)(yi)表(biao)(biao)，由于(yu)泥(ni)區的(de)整(zheng)個(ge)空氣中，有(you)較(jiao)大比(bi)例(li)的(de)沼氣。儀(yi)(yi)(yi)表(biao)(biao)配(pei)置(zhi)應(ying)(ying)選(xuan)用本安(an)型儀(yi)(yi)(yi)表(biao)(biao)，在(zai)進行電(dian)器連(lian)接時應(ying)(ying)與(yu)安(an)全(quan)柵組成本安(an)防(fang)爆(bao)系(xi)統。而且安(an)全(quan)柵和(he)電(dian)源置(zhi)于(yu)安(an)全(quan)區。安(an)全(quan)柵在(zai)選(xuan)型時一定要注(zhu)意防(fang)爆(bao)等級及(ji)廠家是否(fou)有(you)防(fang)爆(bao)合格證(zheng)。
3.2 污水處理中儀表設計中的注意事項
許多分(fen)析(xi)儀(yi)(yi)表的(de)傳感器是電極(pH計(ji)、溶解氧等)組(zu)成的(de)，而在(zai)實(shi)際使(shi)用中(zhong)，電極易被油脂(zhi)或(huo)污物覆蓋而不(bu)能測量。因此在(zai)這(zhe)些分(fen)析(xi)儀(yi)(yi)的(de)選(xuan)型時，必須充分(fen)考慮電極的(de)清(qing)(qing)洗(xi)問題。目前，清(qing)(qing)洗(xi)方式有人工定期清(qing)(qing)洗(xi)，或(huo)機械清(qing)(qing)洗(xi)、超聲(sheng)波(bo)自動清(qing)(qing)洗(xi)、溶液噴(pen)射清(qing)(qing)洗(xi)以(yi)及(ji)空氣噴(pen)射清(qing)(qing)洗(xi)。 在(zai)儀(yi)(yi)表設計(ji)中(zhong)應盡量選(xuan)用不(bu)斷(duan)流(liu)拆卸式和維(wei)護周期較長的(de)儀(yi)(yi)表的(de)同時，對于(yu)清(qing)(qing)洗(xi)、維(wei)護及(ji)更換時必須拆卸的(de)管道式安(an)裝儀(yi)(yi)表及(ji)其(qi)傳感器，應在(zai)管道上設計(ji)安(an)裝旁通(tong)閥，以(yi)免在(zai)其(qi)更換或(huo)發(fa)生故障時，需要停止(zhi)工藝運行。
污(wu)水處(chu)理中(zhong)(zhong)儀表(biao)設計需(xu)要(yao)與(yu)工藝(yi)緊(jin)密結(jie)合(he)，選取(qu)合(he)適的測量(liang)或取(qu)樣位置(zhi)。分析儀表(biao)的安裝(zhuang)位置(zhi)一定要(yao)選擇在(zai)活動的區域，不能設置(zhi)在(zai)死區。若設置(zhi)在(zai)引出(chu)工藝(yi)管路時，這根(gen)工藝(yi)管路中(zhong)(zhong)介質必(bi)須是流動的。
4 小結
合理(li)正確的設計(ji)和應用自動化(hua)儀表對于(yu)(yu)污(wu)水處理(li)起著(zhu)重要的作(zuo)用。在設計(ji)污(wu)水處理(li)中的自動化(hua)儀表時，應讓儀表滿足穩(wen)定可靠(kao)，操作(zuo)簡單，安裝(zhuang)方便，物美價廉，連(lian)續(xu)測量，反應靈(ling)敏，互換性強，便于(yu)(yu)維護的要求。
污(wu)水處理中(zhong)儀(yi)表設計安(an)裝時(shi)(shi)需要注(zhu)意(yi)結(jie)合工藝(yi)過(guo)程對(dui)不同的(de)檢測對(dui)象和(he)要求(qiu)選用適(shi)用的(de)儀(yi)表，具(ju)(ju)體安(an)裝應用時(shi)(shi)注(zhu)意(yi)具(ju)(ju)體的(de)工況條(tiao)件。
污水(shui)處理中儀表(biao)投入使用后(hou)，應注意(yi)儀表(biao)的(de)(de)維護(hu)，形成完善的(de)(de)巡(xun)檢和維護(hu)保(bao)養制度，從而保(bao)證(zheng)儀表(biao)的(de)(de)準確性，以利于監控系(xi)統的(de)(de)正常運行(xing)。
目前(qian)(qian)我國(guo)許多城市污水(shui)處理采用(yong)BOT模式的(de)項(xiang)目較多，為了(le)控制項(xiang)目的(de)合理投資，在設計(ji)中(zhong)考慮儀(yi)表(biao)可(ke)靠性等技術指標的(de)同(tong)時也應(ying)(ying)該(gai)充分考慮儀(yi)表(biao)選型的(de)實(shi)用(yong)性，不(bu)應(ying)(ying)盲目的(de)提(ti)高儀(yi)表(biao)檔次，并(bing)且應(ying)(ying)盡可(ke)能選用(yong)國(guo)產儀(yi)表(biao)和(he)嘗試(shi)多種品(pin)牌(pai)儀(yi)表(biao)的(de)應(ying)(ying)用(yong)，以(yi)推(tui)進(jin)國(guo)產儀(yi)表(biao)行(xing)業的(de)前(qian)(qian)進(jin)。
原標題:污水(shui)處理中(zhong)自動化儀(yi)表設計與應用
