【分享】污水處理中自動化儀表設計與應用！！！
發布日期：2020-11-23
隨著我國(guo)的(de)經濟快速發展與(yu)(yu)工(gong)業(ye)化(hua)程度增加(jia)，對(dui)于(yu)水(shui)資源的(de)污(wu)(wu)染也在加(jia)劇，尤其是城(cheng)市污(wu)(wu)水(shui)與(yu)(yu)工(gong)業(ye)污(wu)(wu)水(shui)的(de)排(pai)放量(liang)增加(jia)致使水(shui)質污(wu)(wu)染日(ri)趨嚴(yan)重。國(guo)家對(dui)于(yu)水(shui)資源的(de)保護日(ri)益重視(shi)，加(jia)大了對(dui)城(cheng)市污(wu)(wu)水(shui)與(yu)(yu)工(gong)業(ye)污(wu)(wu)水(shui)的(de)治理力(li)度，對(dui)于(yu)達到各種(zhong)污(wu)(wu)水(shui)處(chu)理工(gong)藝過程的(de)最佳效果、處(chu)理設備的(de)正常運行、準確監測污(wu)(wu)水(shui)處(chu)理的(de)水(shui)質、水(shui)量(liang)等都提(ti)出(chu)了更高的(de)要求，這(zhe)就對(dui)污(wu)(wu)水(shui)處(chu)理中(zhong)的(de)自(zi)動化(hua)儀表(biao)的(de)設計與(yu)(yu)應(ying)用提(ti)出(chu)了新的(de)要求。
1 自動化儀表在污水處理中的重要性
在(zai)現代化(hua)(hua)污(wu)(wu)水(shui)處(chu)理過(guo)(guo)(guo)程中(zhong)，無論(lun)采用何(he)種工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)，其工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)過(guo)(guo)(guo)程都存在(zai)大量需要(yao)檢(jian)(jian)測的(de)(de)(de)參(can)數，因此(ci)目前(qian)大型生(sheng)活污(wu)(wu)水(shui)處(chu)理廠或者工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)污(wu)(wu)水(shui)處(chu)理廠一般(ban)都設有(you)液位(wei)、液位(wei)差、流(liu)量、壓(ya)力、pH值(zhi)、溫度、溶解氧(yang)、污(wu)(wu)泥濃度、氧(yang)化(hua)(hua)還原電位(wei)、污(wu)(wu)泥界(jie)面、在(zai)線(xian)BOD、在(zai)線(xian)COD、在(zai)線(xian)氨氮(dan)、在(zai)線(xian)總(zong)磷等(deng)(deng)自動(dong)(dong)化(hua)(hua)儀(yi)(yi)(yi)表。通(tong)過(guo)(guo)(guo)這(zhe)些(xie)檢(jian)(jian)測儀(yi)(yi)(yi)表獲取的(de)(de)(de)各(ge)(ge)種工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)檢(jian)(jian)測參(can)數從而對(dui)(dui)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)過(guo)(guo)(guo)程中(zhong)的(de)(de)(de)各(ge)(ge)種工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)設備(bei)進行(xing)(xing)控(kong)制(zhi)，協調供需之(zhi)間、系統各(ge)(ge)組成部(bu)(bu)分之(zhi)間、各(ge)(ge)污(wu)(wu)水(shui)處(chu)理工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)之(zhi)間的(de)(de)(de)關(guan)系，以便使各(ge)(ge)種設備(bei)與設施得到更充(chong)分、合(he)理的(de)(de)(de)使用。其中(zhong)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)過(guo)(guo)(guo)程中(zhong)的(de)(de)(de)一些(xie)重要(yao)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)參(can)數例如溶氧(yang)值(zhi)、曝氣量等(deng)(deng)都是保證(zheng)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)自動(dong)(dong)控(kong)制(zhi)的(de)(de)(de)重要(yao)保證(zheng)，通(tong)過(guo)(guo)(guo)這(zhe)些(xie)儀(yi)(yi)(yi)表檢(jian)(jian)測值(zhi)來自動(dong)(dong)調節和控(kong)制(zhi)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)設備(bei)的(de)(de)(de)合(he)理運行(xing)(xing)。這(zhe)些(xie)自動(dong)(dong)化(hua)(hua)儀(yi)(yi)(yi)表不(bu)僅對(dui)(dui)于污(wu)(wu)水(shui)處(chu)理工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)過(guo)(guo)(guo)程起(qi)著不(bu)可替代的(de)(de)(de)指導(dao)作(zuo)用，同時(shi)也可以多(duo)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)處(chu)理過(guo)(guo)(guo)程進行(xing)(xing)監(jian)控(kong)報警，保障生(sheng)產和設備(bei)安(an)全，而且還起(qi)著向相關(guan)管理部(bu)(bu)門提過(guo)(guo)(guo)檢(jian)(jian)測指標的(de)(de)(de)重要(yao)作(zuo)用。綜上所(suo)述，可以看到自動(dong)(dong)化(hua)(hua)儀(yi)(yi)(yi)表對(dui)(dui)于污(wu)(wu)水(shui)處(chu)理過(guo)(guo)(guo)程起(qi)著重要(yao)的(de)(de)(de)作(zuo)用，是計(ji)算(suan)機控(kong)制(zhi)的(de)(de)(de)前(qian)提條(tiao)件和自動(dong)(dong)化(hua)(hua)控(kong)制(zhi)的(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
在污水處(chu)(chu)理中(zhong)的自動(dong)化儀(yi)(yi)(yi)表(biao)(biao)主(zhu)要(yao)分(fen)(fen)為熱工(gong)(gong)儀(yi)(yi)(yi)表(biao)(biao)和成(cheng)分(fen)(fen)分(fen)(fen)析儀(yi)(yi)(yi)表(biao)(biao)。熱工(gong)(gong)儀(yi)(yi)(yi)表(biao)(biao)主(zhu)要(yao)包括(kuo)溫度、壓力(li)、液位、流量(liang)這些(xie)物(wu)理量(liang)檢測(ce)儀(yi)(yi)(yi)表(biao)(biao)，熱工(gong)(gong)儀(yi)(yi)(yi)表(biao)(biao)大致都(dou)由測(ce)量(liang)元件(傳感(gan)器)部(bu)分(fen)(fen)、中(zhong)問傳送部(bu)分(fen)(fen)和顯示部(bu)分(fen)(fen)(包括(kuo)變換成(cheng)其(qi)他信號)構(gou)成(cheng)。成(cheng)分(fen)(fen)分(fen)(fen)析儀(yi)(yi)(yi)表(biao)(biao)在污水處(chu)(chu)理過程中(zhong)常常稱之(zhi)為水質分(fen)(fen)析儀(yi)(yi)(yi)表(biao)(biao)，例如(ru)溶(rong)解氧儀(yi)(yi)(yi)、在線(xian)BOD儀(yi)(yi)(yi)、在線(xian)COD儀(yi)(yi)(yi)等(deng)。這部(bu)分(fen)(fen)儀(yi)(yi)(yi)表(biao)(biao)的主(zhu)要(yao)特(te)點是專用性強，形式多樣化，但每種(zhong)成(cheng)分(fen)(fen)分(fen)(fen)析儀(yi)(yi)(yi)的適(shi)用范圍(wei)往(wang)(wang)往(wang)(wang)都(dou)限于(yu)某(mou)種(zhong)介(jie)質成(cheng)分(fen)(fen)分(fen)(fen)析。
2.2 溫度與壓力儀表
在(zai)厭(yan)氧(yang)消化過(guo)程中為(wei)保(bao)證(zheng)其正(zheng)常(chang)(chang)良好反應，介質溫度(du)(du)需(xu)要保(bao)持在(zai)一定的(de)溫度(du)(du)范圍內，因(yin)(yin)此(ci)需(xu)要設置溫度(du)(du)檢測點(dian)，通(tong)常(chang)(chang)設計(ji)的(de)典型熱(re)(re)敏(min)元件(jian)是鉑熱(re)(re)電(dian)阻。由于熱(re)(re)電(dian)阻信號(hao)需(xu)要自動(dong)控制(zhi)系統配套專用熱(re)(re)電(dian)阻模(mo)塊，而水處理過(guo)程中的(de)溫度(du)(du)監(jian)測點(dian)并不多(duo)，因(yin)(yin)此(ci)可以(yi)考慮(lv)在(zai)儀表設計(ji)時采用溫度(du)(du)變送器將熱(re)(re)電(dian)阻信號(hao)轉換(huan)為(wei)4～20mA信號(hao)從而接入標準的(de)模(mo)擬量模(mo)塊。
污(wu)水處理(li)中壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)檢測多(duo)為泵出口處設(she)置就地壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)表或則壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)變送(song)器(qi)，如果需要(yao)設(she)置壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)變送(song)器(qi)則多(duo)選(xuan)用目前應用非常廣泛技(ji)術(shu)也(ye)很成熟的(de)智(zhi)能型壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)變送(song)器(qi)，以(yi)便(bian)于通過配合手操器(qi)對(dui)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)變送(song)器(qi)進(jin)行量程設(she)置、調零(ling)等操作。
2.3 流量儀表
相對(dui)而言，在污(wu)水(shui)處理(li)中流(liu)量計是非常(chang)重要的(de)一類儀(yi)表。污(wu)水(shui)處理(li)廠的(de)進(jin)出水(shui)水(shui)量、回流(liu)污(wu)泥量、曝氣(qi)量以及消化池(chi)產氣(qi)量等(deng)都是工藝(yi)生產所(suo)必(bi)須測量的(de)流(liu)量參數。另外，為(wei)了對(dui)污(wu)水(shui)處理(li)廠的(de)運行經濟效果(guo)進(jin)行考核(he)、分析，也要依靠流(liu)量測量儀(yi)表來提供必(bi)要的(de)數據。
在污水處(chu)理廠流(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)測量(liang)(liang)(liang)(liang)儀表中(zhong)，目前應用較為廣泛的是電(dian)磁流(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)計(ji)、超聲(sheng)波流(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)計(ji)、差壓(ya)式流(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)計(ji)以及明渠流(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)計(ji)，相關性能等參數見(jian)圖(tu)1。
2.3.1 電磁流量計
電(dian)磁流(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)計(ji)(ji)是(shi)測(ce)(ce)速式流(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)計(ji)(ji)，適(shi)用(yong)于(yu)(yu)具有(you)導(dao)電(dian)性液體(ti)(ti)體(ti)(ti)積流(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)。它(ta)的(de)(de)(de)工作(zuo)原理(li)是(shi)基(ji)于(yu)(yu)法拉第電(dian)磁感(gan)應(ying)(ying)定(ding)(ding)律，定(ding)(ding)律要(yao)(yao)點(dian)是(shi)導(dao)體(ti)(ti)在磁場(chang)中(zhong)切割磁力線(xian)方(fang)向(xiang)運動(dong)(dong)(dong)時，導(dao)體(ti)(ti)受磁場(chang)感(gan)應(ying)(ying)產生感(gan)應(ying)(ying)電(dian)勢E。電(dian)磁流(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)計(ji)(ji)主(zhu)要(yao)(yao)由變(bian)送器(qi)(qi)和轉(zhuan)換(huan)器(qi)(qi)組成(cheng)。被測(ce)(ce)介質的(de)(de)(de)流(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)經變(bian)送器(qi)(qi)變(bian)換(huan)成(cheng)感(gan)應(ying)(ying)電(dian)勢后，再經轉(zhuan)換(huan)器(qi)(qi)把感(gan)應(ying)(ying)電(dian)勢信號轉(zhuan)換(huan)成(cheng)為(wei)電(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)信號作(zuo)為(wei)輸(shu)出(chu)，以(yi)便(bian)進行遠方(fang)指示記錄(lu)或作(zuo)為(wei)控(kong)制信號。電(dian)磁流(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)計(ji)(ji)在測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)通(tong)道內無任何(he)固定(ding)(ding)或可動(dong)(dong)(dong)的(de)(de)(de)節流(liu)(liu)(liu)(liu)部件，對流(liu)(liu)(liu)(liu)體(ti)(ti)無壓(ya)力損失，其(qi)輸(shu)出(chu)特(te)性與被測(ce)(ce)液體(ti)(ti)的(de)(de)(de)密度、黏度、流(liu)(liu)(liu)(liu)動(dong)(dong)(dong)狀況無關，適(shi)用(yong)于(yu)(yu)測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)污水(shui)處(chu)(chu)理(li)中(zhong)帶有(you)固體(ti)(ti)微顆粒的(de)(de)(de)流(liu)(liu)(liu)(liu)體(ti)(ti)流(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)。同時電(dian)磁流(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)計(ji)(ji)安(an)裝的(de)(de)(de)直管(guan)段要(yao)(yao)求通(tong)常為(wei)前5D、后2D(D為(wei)所選儀表的(de)(de)(de)內直徑(jing)，見圖2)，相對于(yu)(yu)差壓(ya)式流(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)計(ji)(ji)對于(yu)(yu)直管(guan)段的(de)(de)(de)要(yao)(yao)求要(yao)(yao)短得多。正(zheng)是(shi)因為(wei)電(dian)磁流(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)計(ji)(ji)的(de)(de)(de)這(zhe)些(xie)特(te)點(dian)，因此(ci)它(ta)在污水(shui)處(chu)(chu)理(li)中(zhong)得到廣泛應(ying)(ying)用(yong)。在污水(shui)處(chu)(chu)理(li)廠(chang)的(de)(de)(de)進出(chu)水(shui)管(guan)線(xian)、污泥管(guan)線(xian)上都(dou)可以(yi)考慮設計(ji)(ji)電(dian)磁流(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)計(ji)(ji)進行測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)。需要(yao)(yao)注(zhu)意(yi)(yi)的(de)(de)(de)是(shi)電(dian)磁流(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)計(ji)(ji)對于(yu)(yu)測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)液體(ti)(ti)的(de)(de)(de)電(dian)導(dao)率和流(liu)(liu)(liu)(liu)速都(dou)有(you)要(yao)(yao)求，需要(yao)(yao)在設計(ji)(ji)時特(te)別注(zhu)意(yi)(yi)加以(yi)考慮。
圖1 污水處理主(zhu)要流量(liang)儀表對照表
圖(tu)(tu)2 電磁(ci)流量計安裝示(shi)意圖(tu)(tu)
2.3.2 超聲波流量計
超聲(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)流量計按其安裝形式(shi)一般分(fen)為(wei)(wei)外夾式(shi)和(he)管段式(shi)、插入式(shi)，根(gen)據其檢(jian)測的方式(shi)，又可分(fen)為(wei)(wei)傳播速度(du)差法(fa)(fa)、多(duo)普勒法(fa)(fa)、波(bo)束(shu)偏(pian)移(yi)法(fa)(fa)、噪聲(sheng)(sheng)(sheng)法(fa)(fa)及相關法(fa)(fa)等不同類型的超聲(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)流量計。
其中(zhong)管(guan)(guan)道(dao)外(wai)夾式(shi)超聲流量(liang)計可(ke)以不用斷(duan)開(kai)管(guan)(guan)路(lu)(lu)安(an)(an)裝(不像電磁流量(liang)計那樣需要斷(duan)開(kai)管(guan)(guan)路(lu)(lu)安(an)(an)裝)，也不需要安(an)(an)裝旁通管(guan)(guan)路(lu)(lu)和(he)閥(fa)門，測量(liang)管(guan)(guan)路(lu)(lu)口徑可(ke)以達到幾米，維護方便，可(ke)以對流體無任何影(ying)響(xiang)下來進行流量(liang)測量(liang)，因此在污水處理(li)中(zhong)的大口徑的進出水管(guan)(guan)道(dao)流量(liang)測量(liang)中(zhong)也得到較多(duo)的應用。
在設計應用(yong)超聲波(bo)流(liu)(liu)量計中尤其需要注意(yi)選(xuan)(xuan)擇合(he)適的(de)安裝(zhuang)(zhuang)位置，所選(xuan)(xuan)安裝(zhuang)(zhuang)管(guan)道(dao)圓度(du)好，內表面光滑(hua)且(qie)壁(bi)厚均勻，安裝(zhuang)(zhuang)管(guan)段應避(bi)開干擾和(he)渦流(liu)(liu)這兩種(zhong)對測量精度(du)影響較(jiao)大的(de)情況，避(bi)免安裝(zhuang)(zhuang)在水泵、變頻器附近，即有強磁場和(he)震動(dong)干擾處安裝(zhuang)(zhuang)儀表。同時也(ye)應該滿足相(xiang)應的(de)直(zhi)管(guan)段要求(上游(you)10倍管(guan)徑(jing)，下(xia)游(you)5倍管(guan)徑(jing))。
2.3.3 差壓式流量計
污(wu)水(shui)處理中的(de)(de)曝氣(qi)量(liang)(liang)的(de)(de)測(ce)(ce)量(liang)(liang)一(yi)般選(xuan)(xuan)用(yong)(yong)差壓(ya)(ya)式流(liu)(liu)量(liang)(liang)計(ji)，如(ru)威力(li)巴(VERABAR)流(liu)(liu)量(liang)(liang)計(ji)，德爾塔(ta)巴(Deltaflow)流(liu)(liu)量(liang)(liang)計(ji)。這兩種儀表都是插(cha)入式安裝(zhuang)，可(ke)在(zai)帶壓(ya)(ya)情況(kuang)下(xia)拆(chai)卸(xie)維護檢查，不(bu)影響(xiang)風機和(he)壓(ya)(ya)縮(suo)機運(yun)行。在(zai)設計(ji)時(shi)需要(yao)注意，由(you)于威力(li)巴和(he)德爾塔(ta)巴流(liu)(liu)量(liang)(liang)計(ji)的(de)(de)差壓(ya)(ya)信號(hao)都比較小(xiao)(約在(zai)幾個mmH2O到幾十個mmH2O之間)，必(bi)要(yao)時(shi)，在(zai)保證滿足前后直管(guan)段要(yao)求(qiu)的(de)(de)情況(kuang)下(xia)，可(ke)采(cai)取(qu)漸縮(suo)管(guan)道(dao)的(de)(de)方(fang)法，提高流(liu)(liu)速，增大差壓(ya)(ya)信號(hao)。另外，選(xuan)(xuan)擇適當(dang)(dang)的(de)(de)微差壓(ya)(ya)變送器對準確的(de)(de)測(ce)(ce)量(liang)(liang)也是十分必(bi)要(yao)的(de)(de)，建議選(xuan)(xuan)用(yong)(yong)高精度(du)(du)(du)的(de)(de)(0.5%)微差壓(ya)(ya)變送器。在(zai)進行氣(qi)體(ti)(ti)流(liu)(liu)量(liang)(liang)測(ce)(ce)量(liang)(liang)時(shi)，需要(yao)進行溫度(du)(du)(du)和(he)壓(ya)(ya)力(li)補(bu)償(chang)。當(dang)(dang)工藝管(guan)道(dao)內(nei)溫度(du)(du)(du)和(he)壓(ya)(ya)力(li)變化不(bu)大時(shi)，在(zai)滿足測(ce)(ce)量(liang)(liang)準確度(du)(du)(du)的(de)(de)情況(kuang)下(xia)，也可(ke)以采(cai)用(yong)(yong)固定的(de)(de)溫度(du)(du)(du)、壓(ya)(ya)力(li)值進行補(bu)償(chang)。一(yi)個精度(du)(du)(du)高，穩定性好(hao)的(de)(de)氣(qi)體(ti)(ti)流(liu)(liu)量(liang)(liang)測(ce)(ce)量(liang)(liang)系統(tong)，對鼓風曝氣(qi)系統(tong)節約電能，降低運(yun)行成(cheng)本，起作積極的(de)(de)作用(yong)(yong)。
2.3.4 明渠式超聲波流量計
明(ming)渠式超聲波(bo)流量(liang)計是一種在(zai)污(wu)水(shui)處理廠應用(yong)很廣的流量(liang)計，適用(yong)于工藝流程中進出(chu)水(shui)是明(ming)渠形(xing)(xing)(xing)式而(er)非管道的場合。在(zai)污(wu)水(shui)廠中常用(yong)的明(ming)渠巴歇兒水(shui)槽、三角堰(yan)、梯形(xing)(xing)(xing)槽、矩形(xing)(xing)(xing)槽等(deng)。
選用明渠(qu)流量(liang)計，不僅(jin)對(dui)儀表的(de)精度、性能、穩定性高要求，同時(shi)對(dui)不同明渠(qu)具體堰槽(cao)的(de)制作精度要求也非常(chang)高。因(yin)為無論(lun)采用哪一種堰槽(cao)，最(zui)終流量(liang)Q的(de)大小由(you)水位的(de)高度h來確定的(de)。其函(han)數關系是Q=F(h)。
2.4 物位儀表
物位(wei)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)儀(yi)表(biao)按照被(bei)測(ce)(ce)(ce)介質分(fen)為(wei)液位(wei)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)儀(yi)表(biao)和料位(wei)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)儀(yi)表(biao)，污(wu)水處理中使用較(jiao)多(duo)的是(shi)液位(wei)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)儀(yi)表(biao)，其中又以超聲波液位(wei)計(ji)為(wei)主。這種(zhong)液位(wei)計(ji)無機械可動部分(fen)，可靠(kao)性高，安(an)裝簡單、方(fang)便，屬于(yu)非接(jie)觸測(ce)(ce)(ce)量，且不受液體的粘度、密度等(deng)影響(xiang)，因(yin)此多(duo)用于(yu)藥池、排泥水池等(deng)的液位(wei)測(ce)(ce)(ce)量。
超(chao)聲波(bo)(bo)(bo)液(ye)位(wei)計(ji)的(de)(de)(de)傳感(gan)器(qi)由一對發射(she)(she)、接(jie)收(shou)換(huan)能(neng)(neng)器(qi)組成。發射(she)(she)換(huan)能(neng)(neng)器(qi)面對液(ye)面發射(she)(she)超(chao)聲波(bo)(bo)(bo)脈沖(chong)，超(chao)聲波(bo)(bo)(bo)脈沖(chong)從液(ye)面上反射(she)(she)回來，被接(jie)收(shou)換(huan)能(neng)(neng)器(qi)接(jie)收(shou)。根(gen)據(ju)發射(she)(she)至(zhi)接(jie)收(shou)的(de)(de)(de)時(shi)間可確(que)(que)定傳感(gan)器(qi)與液(ye)面之間的(de)(de)(de)距離(li)，即可換(huan)算成液(ye)位(wei)。其(qi)精確(que)(que)度為±0.5%。根(gen)據(ju)超(chao)聲波(bo)(bo)(bo)液(ye)位(wei)計(ji)的(de)(de)(de)非接(jie)觸式測(ce)量原(yuan)理，因(yin)(yin)此(ci)從理論上來講，它(ta)(ta)適用于污水處理工藝(yi)過(guo)程中的(de)(de)(de)液(ye)位(wei)測(ce)量。但(dan)在實際(ji)應(ying)用中它(ta)(ta)會受到(dao)(dao)各種因(yin)(yin)素如安裝位(wei)置、溫(wen)度、壓力、濕度以及被測(ce)介質(zhi)表面的(de)(de)(de)泡沫、浪涌(yong)等的(de)(de)(de)影響。因(yin)(yin)此(ci)，正確(que)(que)選擇和使用超(chao)聲波(bo)(bo)(bo)液(ye)位(wei)計(ji)有著十分(fen)實際(ji)的(de)(de)(de)意(yi)義。應(ying)根(gen)據(ju)實際(ji)的(de)(de)(de)測(ce)量范圍來選擇合(he)適的(de)(de)(de)儀表。根(gen)據(ju)超(chao)聲波(bo)(bo)(bo)特性，頻率越(yue)低(di)，傳輸距離(li)越(yue)遠，但(dan)聲波(bo)(bo)(bo)的(de)(de)(de)指向(xiang)性就越(yue)差(cha);頻率越(yue)高(gao)，指向(xiang)性越(yue)好，但(dan)傳輸距離(li)越(yue)小。目前超(chao)聲波(bo)(bo)(bo)液(ye)位(wei)計(ji)的(de)(de)(de)測(ce)量范圍從0.5米(mi)到(dao)(dao)幾(ji)十米(mi)。
此外對于工藝不要求(qiu)連(lian)續(xu)檢測而僅需(xu)報警(jing)或聯鎖設備(bei)(bei)動(dong)作的池內、活液(ye)罐等設備(bei)(bei)液(ye)位可采(cai)用液(ye)位開關進行檢測，從而控制(zhi)儀(yi)表設備(bei)(bei)的投資。
2.5 分析儀表
在(zai)污水(shui)(shui)處(chu)(chu)理過(guo)程中(zhong)，有(you)許多反映水(shui)(shui)質(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)重要(yao)參數(shu)如(ru)：溶解氧(DO)、pH、污泥(ni)濃度(du)、濁度(du)、SS懸(xuan)浮物等(deng)。在(zai)線檢測這些參數(shu)可以實時地了(le)解和(he)掌握污水(shui)(shui)處(chu)(chu)理的(de)(de)(de)情況，并(bing)根(gen)據這些參數(shu)對(dui)工藝及設備(bei)的(de)(de)(de)運行(xing)進行(xing)自(zi)動(dong)控制和(he)調(diao)整，以確保(bao)污水(shui)(shui)處(chu)(chu)理的(de)(de)(de)正常運行(xing)并(bing)達到排放(fang)標準。在(zai)以往的(de)(de)(de)水(shui)(shui)處(chu)(chu)理廠中(zhong)大多是采用(yong)化驗分析的(de)(de)(de)方法來(lai)得到的(de)(de)(de)，隨著自(zi)動(dong)化儀表測量技術(shu)等(deng)領域技術(shu)的(de)(de)(de)發展(zhan)，越來(lai)越多的(de)(de)(de)水(shui)(shui)質(zhi)(zhi)分析儀表逐漸應用(yong)于污水(shui)(shui)處(chu)(chu)理。
2.5.1 溶解氧儀
水(shui)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)微生(sheng)物等得(de)以生(sheng)存(cun)的(de)(de)(de)(de)一個重(zhong)要條件(jian)是(shi)水(shui)中(zhong)溶(rong)解(jie)(jie)有一定量(liang)的(de)(de)(de)(de)氧(yang)氣，稱之(zhi)為溶(rong)解(jie)(jie)氧(yang)(DO)。當(dang)水(shui)體(ti)中(zhong)含(han)有還原(yuan)性(xing)污染物時(shi)，DO量(liang)就會降低，當(dang)DO低于(yu)4mg/l以下時(shi)，水(shui)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)物就難以生(sheng)存(cun)了。因此，溶(rong)解(jie)(jie)氧(yang)是(shi)水(shui)質監(jian)測的(de)(de)(de)(de)重(zhong)要指標(biao)之(zhi)一。水(shui)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)含(han)氧(yang)量(liang)可以充(chong)分(fen)顯示水(shui)自凈的(de)(de)(de)(de)程(cheng)度和可流(liu)入水(shui)的(de)(de)(de)(de)污水(shui)量(liang)。而對(dui)于(yu)生(sheng)物處理來說，更需了解(jie)(jie)曝(pu)氣池(chi)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)含(han)氧(yang)量(liang)，根據該氧(yang)量(liang)信(xin)號，來控(kong)制鼓風機對(dui)曝(pu)氣池(chi)的(de)(de)(de)(de)供氧(yang)量(liang)。
溶(rong)氧儀主(zhu)要由傳(chuan)感器和(he)變送器兩部分組成(cheng)(cheng)。若從傳(chuan)感器的結(jie)構形式上(shang)分，主(zhu)要有兩種：覆(fu)膜(mo)電極和(he)無膜(mo)電極。這兩種電極都由陰極、陽極和(he)電解液組成(cheng)(cheng)。在設計中需要為溶(rong)解氧儀考(kao)慮合(he)適的安裝位置，從而避免探頭(tou)結(jie)垢，也避免測量(liang)值(zhi)波(bo)動(dong)。
2.5.2 化學需氧量(COD)分析儀
化(hua)(hua)學需氧(yang)量(liang)(ChemicalOxygenDemand，簡(jian)稱COD)是在一(yi)定的(de)(de)條(tiao)件下，采用一(yi)定的(de)(de)強氧(yang)化(hua)(hua)劑(ji)處(chu)理(li)水(shui)(shui)樣(yang)時，所消(xiao)耗(hao)的(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)劑(ji)量(liang)。它是表(biao)示水(shui)(shui)中還原性(xing)物(wu)質多少(shao)的(de)(de)一(yi)個指(zhi)標(biao)。水(shui)(shui)中的(de)(de)還原性(xing)物(wu)質有(you)各種有(you)機(ji)(ji)物(wu)、亞(ya)硝酸鹽、硫化(hua)(hua)物(wu)、亞(ya)鐵鹽等，其中主要(yao)的(de)(de)還原物(wu)質是有(you)機(ji)(ji)物(wu)，所以COD值又往往作為(wei)衡量(liang)水(shui)(shui)中有(you)機(ji)(ji)物(wu)質含量(liang)多少(shao)的(de)(de)指(zhi)標(biao)。化(hua)(hua)學需氧(yang)量(liang)越(yue)大，說(shuo)明水(shui)(shui)體受有(you)機(ji)(ji)物(wu)的(de)(de)污染越(yue)嚴重，因此污水(shui)(shui)處(chu)理(li)裝置的(de)(de)進出口COD值是很重要(yao)的(de)(de)參數。
COD測(ce)定(ding)(ding)儀(yi)(yi)主(zhu)要有分光光液(ye)測(ce)定(ding)(ding)法及(ji)電化(hua)學測(ce)定(ding)(ding)兩種類(lei)型。分光光液(ye)法測(ce)定(ding)(ding)COD值的(de)儀(yi)(yi)器，工作原理(li)是水樣、重鉻酸(suan)(suan)鉀、催(cui)化(hua)劑(ji)及(ji)濃硫酸(suan)(suan)的(de)混合液(ye)在消解池加熱到一定(ding)(ding)溫度時混合液(ye)中(zhong)的(de)鉻離子從(cong)四價(jia)還原為三(san)價(jia)，液(ye)體顏色發生改變，變色的(de)程(cheng)度與水樣中(zhong)有機物含量成對應(ying)關系，儀(yi)(yi)器通過比色換算(suan)顯(xian)示出COD值。
COD值(zhi)是(shi)反映(ying)污水處理廠出水水質的(de)重要(yao)監(jian)測指標(biao)，需要(yao)提供(gong)給(gei)相關(guan)主管部門供(gong)其(qi)監(jian)督(du)處理效(xiao)果(guo)是(shi)否(fou)達到國家規定(ding)的(de)排(pai)放要(yao)求。由于COD分(fen)(fen)析儀是(shi)屬于比較精(jing)密的(de)分(fen)(fen)析儀器，國外在研制生產以(yi)及(ji)技術(shu)上更(geng)為成熟，為了保(bao)證正確的(de)測量，特別是(shi)工(gong)藝要(yao)求很高的(de)情況下，在選(xuan)型(xing)設計時(shi)可(ke)以(yi)考(kao)慮國外產品(pin)。在選(xuan)型(xing)時(shi)要(yao)注意量程、精(jing)度、使用條件等主要(yao)參數(shu)，同時(shi)應該考(kao)慮儀表(biao)耗材備件是(shi)否(fou)易購。
2.5.3 pH計
在污(wu)水(shui)(shui)進(jin)、出口均(jun)設有(you)pH分析儀，進(jin)水(shui)(shui)處(chu)(chu)配置pH計的(de)(de)目的(de)(de)是方(fang)便(bian)(bian)工藝人(ren)員(yuan)針對(dui)進(jin)水(shui)(shui)水(shui)(shui)質采取(qu)相應(ying)的(de)(de)控制調節手段，以滿足后續(xu)處(chu)(chu)理的(de)(de)要求。在出水(shui)(shui)處(chu)(chu)設置pH計的(de)(de)目的(de)(de)是反映處(chu)(chu)理的(de)(de)效(xiao)果，方(fang)便(bian)(bian)廠部和(he)政(zheng)府部門對(dui)污(wu)水(shui)(shui)廠運(yun)行狀(zhuang)態(tai)監(jian)管。
pH計的(de)基本工作原理是用電(dian)(dian)(dian)(dian)位法(fa)測(ce)量(liang)溶液的(de)酸(suan)堿度(du)，插人待測(ce)溶液的(de)測(ce)量(liang)電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)與具有恒定電(dian)(dian)(dian)(dian)位的(de)參比電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)之間(jian)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)勢差與溶液pH值之間(jian)有固定的(de)函數(shu)關系，由此通過測(ce)量(liang)電(dian)(dian)(dian)(dian)勢得(de)出pH值。
2.5.4 污泥濃度計
污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)的(de)(de)(de)濃(nong)度也(ye)是污(wu)(wu)(wu)水處理工(gong)藝中(zhong)需要檢(jian)測的(de)(de)(de)重要參(can)數之(zhi)一(yi)。污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)濃(nong)度計(ji)一(yi)般(ban)多用于污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)處理工(gong)段，多為管道安裝。根據污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)濃(nong)度來控制絮凝劑的(de)(de)(de)投加量，目的(de)(de)(de)是促進污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)的(de)(de)(de)濃(nong)縮，一(yi)方面可(ke)(ke)以提高污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)脫水設備(bei)(采用板框(kuang)壓濾機)的(de)(de)(de)效率，節(jie)約(yue)能(neng)耗，另外使脫水后(hou)的(de)(de)(de)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)品比較干而便于運輸。目前，污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)濃(nong)度計(ji)的(de)(de)(de)工(gong)作原理大致(zhi)可(ke)(ke)分為光學型、輻射型和超(chao)聲波三(san)種。
2.5.5 其它
在(zai)市政污水(shui)與工業污水(shui)處理(li)中在(zai)線分(fen)(fen)析儀(yi)表還有濁度計、泥位計、懸浮物濃度計、余氯(lv)計等，這些(xie)分(fen)(fen)析儀(yi)表主要也(ye)是基(ji)于光學原(yuan)(yuan)理(li)或電化學原(yuan)(yuan)理(li)的儀(yi)表。根據(ju)不同(tong)的處理(li)工藝及不同(tong)的原(yuan)(yuan)水(shui)水(shui)質(zhi)，按(an)需(xu)運用(yong)于不同(tong)的控制或水(shui)質(zhi)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(zai)污(wu)水(shui)處理工藝流程(cheng)中(zhong)(zhong)，現場(chang)儀(yi)(yi)表(biao)(biao)不僅負責采集工藝參數，以(yi)確保(bao)自動(dong)控制系統正常運行和控制，還是(shi)科學(xue)管理、環保(bao)監(jian)控的(de)重要(yao)基(ji)礎保(bao)證，因(yin)此在(zai)設計選型時應盡(jin)量選用(yong)高精(jing)度、高穩定(ding)性(xing)、免維(wei)護(hu)或(huo)低維(wei)護(hu)的(de)智能儀(yi)(yi)表(biao)(biao)，為了生(sheng)產過程(cheng)中(zhong)(zhong)便于現場(chang)巡視(shi)與(yu)(yu)儀(yi)(yi)表(biao)(biao)維(wei)護(hu)，設計中(zhong)(zhong)可采用(yong)帶現場(chang)顯示的(de)變送器，與(yu)(yu)此同時也應盡(jin)量注意儀(yi)(yi)表(biao)(biao)的(de)性(xing)價(jia)比。
在設(she)計配置(zhi)污水處理儀(yi)(yi)(yi)器儀(yi)(yi)(yi)表(biao)(biao)時(shi)，必須(xu)考(kao)慮(lv)到安(an)全防(fang)護手段。由(you)于污水處理環境比(bi)較惡(e)劣，很多現(xian)場儀(yi)(yi)(yi)表(biao)(biao)在井下或則(ze)露(lu)天(tian)環境，更有些浸泡(pao)在污水里(li)。井下儀(yi)(yi)(yi)表(biao)(biao)和浸泡(pao)在污水里(li)的儀(yi)(yi)(yi)表(biao)(biao)防(fang)護等級可選(xuan)IP68，露(lu)天(tian)的儀(yi)(yi)(yi)表(biao)(biao)選(xuan)IP65，同時(shi)應(ying)該(gai)根據(ju)儀(yi)(yi)(yi)表(biao)(biao)的具體考(kao)慮(lv)設(she)置(zhi)儀(yi)(yi)(yi)表(biao)(biao)保(bao)(bao)護箱(xiang)，在北方(fang)等溫(wen)(wen)度較低(di)地區還(huan)應(ying)考(kao)慮(lv)保(bao)(bao)溫(wen)(wen)措(cuo)施。
儀表(biao)的(de)(de)設(she)計應考慮環境的(de)(de)適應性.特(te)別是傳感(gan)器(qi)(qi)如(ru)直接(jie)(jie)與(yu)污(wu)(wu)水(shui)、污(wu)(wu)泥介質接(jie)(jie)觸(chu)，很容易腐蝕和結垢。因此應盡量選擇非(fei)接(jie)(jie)觸(chu)式(shi)的(de)(de)、無阻塞隔膜式(shi)、電(dian)磁式(shi)和可清洗式(shi)的(de)(de)傳感(gan)器(qi)(qi)(如(ru)超聲波、電(dian)磁式(shi)等)。
在儀表設計中應盡量選用不(bu)斷(duan)流拆卸式和維護周期較長的(de)儀表，方(fang)便維護管理(li)。
在(zai)儀(yi)表(biao)設計中(zhong)(zhong)優(you)先考慮節(jie)能(neng)型的(de)(de)儀(yi)表(biao)產品。儀(yi)表(biao)設計中(zhong)(zhong)對于(yu)特(te)殊場(chang)合應考慮儀(yi)表(biao)的(de)(de)防爆(bao)性能(neng)。對于(yu)處(chu)(chu)于(yu)雷(lei)區的(de)(de)污水(shui)處(chu)(chu)理(li)廠(chang)，儀(yi)表(biao)變送(song)器的(de)(de)電源和(he)(he)送(song)信號到(dao)PLC的(de)(de)輸出端應接(jie)防雷(lei)器，保(bao)證系統的(de)(de)安全可(ke)靠性。對于(yu)泥區的(de)(de)儀(yi)表(biao)，由于(yu)泥區的(de)(de)整(zheng)個空(kong)氣中(zhong)(zhong)，有(you)較大(da)比例的(de)(de)沼氣。儀(yi)表(biao)配置應選用本(ben)安型儀(yi)表(biao)，在(zai)進行電器連(lian)接(jie)時應與安全柵組成本(ben)安防爆(bao)系統。而且安全柵和(he)(he)電源置于(yu)安全區。安全柵在(zai)選型時一定要(yao)注意防爆(bao)等級及廠(chang)家(jia)是否有(you)防爆(bao)合格證。
3.2 污水處理中儀表設計中的注意事項
許多分析儀(yi)(yi)表的(de)傳感器(qi)是(shi)電極(pH計、溶(rong)解氧等)組成的(de)，而(er)在(zai)(zai)實(shi)際使用中，電極易被油脂或(huo)污物覆蓋而(er)不能測量。因此在(zai)(zai)這些(xie)分析儀(yi)(yi)的(de)選型(xing)時(shi)，必須充分考慮電極的(de)清(qing)(qing)洗(xi)(xi)問題。目前(qian)，清(qing)(qing)洗(xi)(xi)方式(shi)(shi)有人工定期清(qing)(qing)洗(xi)(xi)，或(huo)機械清(qing)(qing)洗(xi)(xi)、超聲波(bo)自動清(qing)(qing)洗(xi)(xi)、溶(rong)液噴(pen)射(she)清(qing)(qing)洗(xi)(xi)以及空氣(qi)噴(pen)射(she)清(qing)(qing)洗(xi)(xi)。 在(zai)(zai)儀(yi)(yi)表設(she)(she)計中應(ying)盡量選用不斷流(liu)拆卸式(shi)(shi)和維護周期較長(chang)的(de)儀(yi)(yi)表的(de)同(tong)時(shi)，對(dui)于清(qing)(qing)洗(xi)(xi)、維護及更換時(shi)必須拆卸的(de)管(guan)道式(shi)(shi)安裝儀(yi)(yi)表及其傳感器(qi)，應(ying)在(zai)(zai)管(guan)道上(shang)設(she)(she)計安裝旁通閥，以免(mian)在(zai)(zai)其更換或(huo)發生故障時(shi)，需要停止工藝(yi)運行(xing)。
污水處理中儀(yi)表設計需要與工藝緊密結合，選取合適的(de)測量(liang)或取樣(yang)位置。分(fen)析儀(yi)表的(de)安裝位置一定要選擇在(zai)(zai)活動的(de)區域，不能(neng)設置在(zai)(zai)死(si)區。若設置在(zai)(zai)引(yin)出工藝管路時，這根工藝管路中介質必須(xu)是流動的(de)。
4 小結
合理正確的(de)設(she)計(ji)和應用(yong)自動化儀表(biao)對(dui)于(yu)污水處理起著重要的(de)作用(yong)。在設(she)計(ji)污水處理中的(de)自動化儀表(biao)時，應讓儀表(biao)滿足(zu)穩(wen)定可靠(kao)，操作簡單，安裝方(fang)便，物美價廉，連續測量，反應靈敏，互換性強，便于(yu)維護的(de)要求。
污(wu)水(shui)處理中儀表(biao)設計安裝時(shi)需要(yao)注意結(jie)合工(gong)(gong)藝過程對不同的(de)(de)檢(jian)測對象和要(yao)求選用適用的(de)(de)儀表(biao)，具體(ti)(ti)安裝應(ying)用時(shi)注意具體(ti)(ti)的(de)(de)工(gong)(gong)況條件。
污水處理中(zhong)儀表(biao)投(tou)入(ru)使用后(hou)，應注意儀表(biao)的維護，形成完善的巡(xun)檢和維護保養(yang)制度，從而保證儀表(biao)的準(zhun)確(que)性，以利于監控系統的正常運(yun)行。
目(mu)前我國許多城市污水處理(li)采用(yong)BOT模(mo)式(shi)的(de)項目(mu)較多，為(wei)了控(kong)制項目(mu)的(de)合理(li)投資，在設計中考(kao)慮(lv)儀(yi)(yi)表(biao)(biao)可靠性等技術指標的(de)同時也(ye)應(ying)(ying)該(gai)充分考(kao)慮(lv)儀(yi)(yi)表(biao)(biao)選(xuan)型(xing)的(de)實用(yong)性，不應(ying)(ying)盲目(mu)的(de)提(ti)高儀(yi)(yi)表(biao)(biao)檔(dang)次，并(bing)且應(ying)(ying)盡可能選(xuan)用(yong)國產儀(yi)(yi)表(biao)(biao)和嘗試多種(zhong)品(pin)牌儀(yi)(yi)表(biao)(biao)的(de)應(ying)(ying)用(yong)，以推進(jin)國產儀(yi)(yi)表(biao)(biao)行(xing)業(ye)的(de)前進(jin)。
原(yuan)標題:污(wu)水處理中自動化(hua)儀表設(she)計與應用
