【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(wo)國的(de)(de)經濟快速(su)發展與(yu)工業(ye)(ye)化程度(du)增加(jia)，對(dui)于水(shui)(shui)(shui)資源(yuan)的(de)(de)污(wu)(wu)(wu)染也在加(jia)劇(ju)，尤(you)其是城(cheng)市(shi)污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)與(yu)工業(ye)(ye)污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)排放(fang)量增加(jia)致使水(shui)(shui)(shui)質(zhi)污(wu)(wu)(wu)染日趨(qu)嚴重(zhong)。國家對(dui)于水(shui)(shui)(shui)資源(yuan)的(de)(de)保護日益重(zhong)視，加(jia)大了(le)(le)對(dui)城(cheng)市(shi)污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)與(yu)工業(ye)(ye)污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)治理(li)力(li)度(du)，對(dui)于達(da)到(dao)各種(zhong)污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)處(chu)理(li)工藝(yi)過程的(de)(de)最佳效果(guo)、處(chu)理(li)設(she)備的(de)(de)正常運行(xing)、準(zhun)確監測污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)處(chu)理(li)的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)質(zhi)、水(shui)(shui)(shui)量等都提出(chu)了(le)(le)更高(gao)的(de)(de)要(yao)求，這就對(dui)污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)處(chu)理(li)中(zhong)的(de)(de)自動化儀表的(de)(de)設(she)計與(yu)應用提出(chu)了(le)(le)新的(de)(de)要(yao)求。
1 自動化儀表在污水處理中的重要性
在現(xian)代化污(wu)水處(chu)理(li)(li)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中，無論采用(yong)何種工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)，其工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)都存在大(da)量(liang)需(xu)要檢測(ce)的(de)參數(shu)，因(yin)此目前(qian)大(da)型生活(huo)污(wu)水處(chu)理(li)(li)廠或者工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)污(wu)水處(chu)理(li)(li)廠一(yi)般(ban)都設(she)有液(ye)位、液(ye)位差(cha)、流(liu)量(liang)、壓(ya)力、pH值(zhi)(zhi)、溫度(du)(du)、溶(rong)解(jie)氧、污(wu)泥(ni)濃度(du)(du)、氧化還原電位、污(wu)泥(ni)界面(mian)、在線(xian)(xian)(xian)BOD、在線(xian)(xian)(xian)COD、在線(xian)(xian)(xian)氨氮、在線(xian)(xian)(xian)總磷等自動化儀表(biao)(biao)。通(tong)過(guo)(guo)這(zhe)些檢測(ce)儀表(biao)(biao)獲取的(de)各種工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)檢測(ce)參數(shu)從而(er)對(dui)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中的(de)各種工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)設(she)備(bei)進行(xing)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)，協調(diao)供需(xu)之間、系統(tong)各組成部分之間、各污(wu)水處(chu)理(li)(li)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)之間的(de)關(guan)系，以便(bian)使(shi)各種設(she)備(bei)與設(she)施得到(dao)更(geng)充分、合理(li)(li)的(de)使(shi)用(yong)。其中工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中的(de)一(yi)些重(zhong)要工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)參數(shu)例(li)如溶(rong)氧值(zhi)(zhi)、曝氣(qi)量(liang)等都是(shi)保(bao)證工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)自動控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)的(de)重(zhong)要保(bao)證，通(tong)過(guo)(guo)這(zhe)些儀表(biao)(biao)檢測(ce)值(zhi)(zhi)來自動調(diao)節和控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)設(she)備(bei)的(de)合理(li)(li)運行(xing)。這(zhe)些自動化儀表(biao)(biao)不僅對(dui)于(yu)污(wu)水處(chu)理(li)(li)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)起(qi)(qi)著不可替代的(de)指導作(zuo)(zuo)用(yong)，同時也(ye)可以多工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)處(chu)理(li)(li)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)進行(xing)監控(kong)(kong)報警，保(bao)障生產和設(she)備(bei)安全，而(er)且還起(qi)(qi)著向相關(guan)管理(li)(li)部門提過(guo)(guo)檢測(ce)指標的(de)重(zhong)要作(zuo)(zuo)用(yong)。綜上所(suo)述，可以看(kan)到(dao)自動化儀表(biao)(biao)對(dui)于(yu)污(wu)水處(chu)理(li)(li)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)起(qi)(qi)著重(zhong)要的(de)作(zuo)(zuo)用(yong)，是(shi)計(ji)算機控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)的(de)前(qian)提條件和自動化控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)的(de)基礎(chu)。
2 主要儀表設計與應用
2.1 污水處理常用儀表分類
在污(wu)(wu)水(shui)處理中(zhong)的(de)自動化儀(yi)(yi)(yi)表(biao)主(zhu)要(yao)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)為(wei)熱工(gong)(gong)儀(yi)(yi)(yi)表(biao)和成分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)儀(yi)(yi)(yi)表(biao)。熱工(gong)(gong)儀(yi)(yi)(yi)表(biao)主(zhu)要(yao)包括溫度、壓力、液位(wei)、流量這(zhe)些物(wu)理量檢測儀(yi)(yi)(yi)表(biao)，熱工(gong)(gong)儀(yi)(yi)(yi)表(biao)大(da)致都(dou)由測量元件(jian)(傳感器)部分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)、中(zhong)問(wen)傳送(song)部分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)和顯(xian)示部分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)(包括變換成其他(ta)信號)構成。成分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)儀(yi)(yi)(yi)表(biao)在污(wu)(wu)水(shui)處理過程中(zhong)常常稱之為(wei)水(shui)質(zhi)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)儀(yi)(yi)(yi)表(biao)，例(li)如溶解氧(yang)儀(yi)(yi)(yi)、在線BOD儀(yi)(yi)(yi)、在線COD儀(yi)(yi)(yi)等。這(zhe)部分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)儀(yi)(yi)(yi)表(biao)的(de)主(zhu)要(yao)特點是專(zhuan)用性強，形式多樣化，但(dan)每種(zhong)成分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)儀(yi)(yi)(yi)的(de)適用范圍往(wang)往(wang)都(dou)限于某種(zhong)介質(zhi)成分(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(yang)消化過程(cheng)中(zhong)為保證其(qi)正常良(liang)好反應，介質溫(wen)度(du)(du)需(xu)要保持在一(yi)定的溫(wen)度(du)(du)范圍內，因此需(xu)要設(she)置溫(wen)度(du)(du)檢(jian)測點，通(tong)常設(she)計(ji)的典型熱(re)敏元件是鉑(bo)熱(re)電(dian)(dian)阻。由于熱(re)電(dian)(dian)阻信(xin)號需(xu)要自動(dong)控制系統(tong)配(pei)套專用熱(re)電(dian)(dian)阻模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)，而水處理過程(cheng)中(zhong)的溫(wen)度(du)(du)監測點并(bing)不(bu)多(duo)，因此可以考(kao)慮在儀表設(she)計(ji)時采用溫(wen)度(du)(du)變送器將熱(re)電(dian)(dian)阻信(xin)號轉換為4～20mA信(xin)號從而接入標準(zhun)的模(mo)(mo)(mo)擬量模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)。
污水(shui)處(chu)理中壓(ya)(ya)(ya)力(li)檢(jian)測多(duo)(duo)為泵出口處(chu)設(she)置就地(di)壓(ya)(ya)(ya)力(li)表或則壓(ya)(ya)(ya)力(li)變送器，如(ru)果需要設(she)置壓(ya)(ya)(ya)力(li)變送器則多(duo)(duo)選(xuan)用目前應(ying)用非常廣(guang)泛技術也(ye)很成(cheng)熟(shu)的智能型壓(ya)(ya)(ya)力(li)變送器，以便于通過配合手操器對壓(ya)(ya)(ya)力(li)變送器進(jin)行量程設(she)置、調零等操作。
2.3 流量儀表
相對而言，在污(wu)(wu)水處理(li)中流(liu)量(liang)計(ji)是非(fei)常重(zhong)要(yao)的(de)一(yi)類儀(yi)表。污(wu)(wu)水處理(li)廠的(de)進出水水量(liang)、回流(liu)污(wu)(wu)泥量(liang)、曝氣量(liang)以及消化池產氣量(liang)等都是工藝生產所必(bi)須測量(liang)的(de)流(liu)量(liang)參(can)數(shu)。另外，為了(le)對污(wu)(wu)水處理(li)廠的(de)運行經濟效果(guo)進行考核、分析，也要(yao)依靠流(liu)量(liang)測量(liang)儀(yi)表來提供(gong)必(bi)要(yao)的(de)數(shu)據。
在污水處(chu)理廠流量(liang)(liang)測量(liang)(liang)儀(yi)表中，目前應用較(jiao)為(wei)廣泛的是電磁流量(liang)(liang)計、超聲波(bo)流量(liang)(liang)計、差(cha)壓式流量(liang)(liang)計以及明渠流量(liang)(liang)計，相關性能等參數見圖1。
2.3.1 電磁流量計
電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)磁流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)計是(shi)測(ce)(ce)速(su)(su)式(shi)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)計，適用于(yu)(yu)(yu)具(ju)有(you)導(dao)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)性(xing)(xing)液(ye)體體積流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)。它的(de)(de)工作原(yuan)理是(shi)基于(yu)(yu)(yu)法(fa)拉(la)第電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)磁感(gan)(gan)(gan)(gan)應(ying)定律，定律要(yao)(yao)(yao)點(dian)是(shi)導(dao)體在磁場(chang)(chang)中(zhong)(zhong)切割(ge)磁力線方向運(yun)動(dong)(dong)時(shi)，導(dao)體受磁場(chang)(chang)感(gan)(gan)(gan)(gan)應(ying)產生感(gan)(gan)(gan)(gan)應(ying)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)勢(shi)E。電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)磁流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)計主要(yao)(yao)(yao)由變送器(qi)和轉換器(qi)組成(cheng)(cheng)。被測(ce)(ce)介質的(de)(de)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)經(jing)變送器(qi)變換成(cheng)(cheng)感(gan)(gan)(gan)(gan)應(ying)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)勢(shi)后，再經(jing)轉換器(qi)把感(gan)(gan)(gan)(gan)應(ying)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)勢(shi)信號(hao)轉換成(cheng)(cheng)為電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)信號(hao)作為輸出，以便進(jin)行(xing)遠方指示記錄或作為控制信號(hao)。電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)磁流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)計在測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)通道內無(wu)任何固定或可(ke)動(dong)(dong)的(de)(de)節流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)部(bu)件，對(dui)(dui)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)體無(wu)壓力損(sun)失，其輸出特性(xing)(xing)與被測(ce)(ce)液(ye)體的(de)(de)密度、黏度、流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)動(dong)(dong)狀(zhuang)況無(wu)關，適用于(yu)(yu)(yu)測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)污(wu)水(shui)處(chu)理中(zhong)(zhong)帶有(you)固體微顆粒的(de)(de)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)體流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)。同時(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)磁流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)計安裝的(de)(de)直管(guan)段(duan)要(yao)(yao)(yao)求通常為前5D、后2D(D為所選儀(yi)表的(de)(de)內直徑(jing)，見圖2)，相對(dui)(dui)于(yu)(yu)(yu)差(cha)壓式(shi)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)計對(dui)(dui)于(yu)(yu)(yu)直管(guan)段(duan)的(de)(de)要(yao)(yao)(yao)求要(yao)(yao)(yao)短得多。正(zheng)是(shi)因(yin)為電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)磁流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)計的(de)(de)這些(xie)特點(dian)，因(yin)此它在污(wu)水(shui)處(chu)理中(zhong)(zhong)得到廣泛應(ying)用。在污(wu)水(shui)處(chu)理廠(chang)的(de)(de)進(jin)出水(shui)管(guan)線、污(wu)泥管(guan)線上都可(ke)以考慮(lv)設(she)計電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)磁流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)計進(jin)行(xing)測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)。需要(yao)(yao)(yao)注意(yi)的(de)(de)是(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)磁流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)計對(dui)(dui)于(yu)(yu)(yu)測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)液(ye)體的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)導(dao)率(lv)和流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)速(su)(su)都有(you)要(yao)(yao)(yao)求，需要(yao)(yao)(yao)在設(she)計時(shi)特別注意(yi)加以考慮(lv)。
圖1 污水處(chu)理主要流量儀表(biao)對照(zhao)表(biao)
圖(tu)2 電磁流量計安裝示(shi)意(yi)圖(tu)
2.3.2 超聲波流量計
超(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)流量(liang)計按其安裝(zhuang)形(xing)式(shi)一般(ban)分(fen)為外(wai)夾式(shi)和管段式(shi)、插(cha)入式(shi)，根(gen)據其檢測的方式(shi)，又可(ke)分(fen)為傳播(bo)速(su)度差法(fa)、多普勒法(fa)、波(bo)束偏移法(fa)、噪聲(sheng)(sheng)法(fa)及(ji)相關法(fa)等不同類型的超(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)流量(liang)計。
其中管道外(wai)夾式超聲流(liu)量(liang)計(ji)可(ke)以不用斷開(kai)管路(lu)安裝(不像電磁流(liu)量(liang)計(ji)那樣需要斷開(kai)管路(lu)安裝)，也不需要安裝旁通管路(lu)和閥門(men)，測(ce)量(liang)管路(lu)口徑(jing)可(ke)以達到(dao)(dao)幾米，維護方便(bian)，可(ke)以對流(liu)體無(wu)任何(he)影響(xiang)下(xia)來進行流(liu)量(liang)測(ce)量(liang)，因此在污水(shui)處理(li)中的(de)大(da)口徑(jing)的(de)進出水(shui)管道流(liu)量(liang)測(ce)量(liang)中也得到(dao)(dao)較多的(de)應用。
在設計應(ying)用(yong)超聲波流量計中尤其需要(yao)注意選擇(ze)合(he)適的安(an)(an)裝(zhuang)(zhuang)位置，所選安(an)(an)裝(zhuang)(zhuang)管(guan)道(dao)圓度好(hao)，內表面光(guang)滑且壁厚均勻，安(an)(an)裝(zhuang)(zhuang)管(guan)段(duan)應(ying)避開干(gan)擾(rao)和渦(wo)流這兩種對測量精度影響較大的情(qing)況，避免安(an)(an)裝(zhuang)(zhuang)在水(shui)泵、變頻(pin)器附近，即(ji)有強磁(ci)場和震(zhen)動干(gan)擾(rao)處安(an)(an)裝(zhuang)(zhuang)儀(yi)表。同時也(ye)應(ying)該(gai)滿(man)足相應(ying)的直管(guan)段(duan)要(yao)求(qiu)(上游(you)10倍(bei)管(guan)徑(jing)，下游(you)5倍(bei)管(guan)徑(jing))。
2.3.3 差壓式流量計
污水(shui)處理中(zhong)的曝氣(qi)(qi)(qi)量(liang)(liang)(liang)的測(ce)量(liang)(liang)(liang)一般選(xuan)用差壓(ya)式流量(liang)(liang)(liang)計(ji)，如威力巴(VERABAR)流量(liang)(liang)(liang)計(ji)，德(de)爾塔巴(Deltaflow)流量(liang)(liang)(liang)計(ji)。這兩種儀表都是插入式安裝，可在(zai)帶壓(ya)情(qing)況下拆卸維護檢查(cha)，不(bu)影響風機(ji)和(he)(he)壓(ya)縮機(ji)運行(xing)(xing)。在(zai)設計(ji)時(shi)(shi)需要注意，由(you)于威力巴和(he)(he)德(de)爾塔巴流量(liang)(liang)(liang)計(ji)的差壓(ya)信號都比較(jiao)小(約在(zai)幾個(ge)mmH2O到幾十個(ge)mmH2O之(zhi)間(jian))，必要時(shi)(shi)，在(zai)保證滿足前(qian)后直管(guan)段要求(qiu)的情(qing)況下，可采(cai)取(qu)漸縮管(guan)道(dao)的方法，提高流速，增大差壓(ya)信號。另外，選(xuan)擇適當的微差壓(ya)變送(song)器(qi)對準(zhun)確的測(ce)量(liang)(liang)(liang)也是十分(fen)必要的，建議選(xuan)用高精度(du)(du)的(0.5%)微差壓(ya)變送(song)器(qi)。在(zai)進行(xing)(xing)氣(qi)(qi)(qi)體流量(liang)(liang)(liang)測(ce)量(liang)(liang)(liang)時(shi)(shi)，需要進行(xing)(xing)溫度(du)(du)和(he)(he)壓(ya)力補償。當工藝(yi)管(guan)道(dao)內溫度(du)(du)和(he)(he)壓(ya)力變化(hua)不(bu)大時(shi)(shi)，在(zai)滿足測(ce)量(liang)(liang)(liang)準(zhun)確度(du)(du)的情(qing)況下，也可以采(cai)用固定(ding)的溫度(du)(du)、壓(ya)力值進行(xing)(xing)補償。一個(ge)精度(du)(du)高，穩定(ding)性好的氣(qi)(qi)(qi)體流量(liang)(liang)(liang)測(ce)量(liang)(liang)(liang)系統(tong)，對鼓風曝氣(qi)(qi)(qi)系統(tong)節約電能(neng)，降(jiang)低運行(xing)(xing)成本，起(qi)作積極的作用。
2.3.4 明渠式超聲波流量計
明渠式(shi)超(chao)聲波流(liu)量計是一種在污水(shui)處理(li)廠應用很廣(guang)的流(liu)量計，適用于工藝流(liu)程中(zhong)進(jin)出(chu)水(shui)是明渠形式(shi)而非管道的場合。在污水(shui)廠中(zhong)常用的明渠巴歇(xie)兒(er)水(shui)槽、三(san)角(jiao)堰、梯形槽、矩形槽等(deng)。
選(xuan)用明渠(qu)流量計(ji)，不僅對儀表的精度、性(xing)能、穩(wen)定性(xing)高要求(qiu)，同時對不同明渠(qu)具體堰(yan)槽的制(zhi)作精度要求(qiu)也(ye)非常(chang)高。因(yin)為(wei)無(wu)論采(cai)用哪一種(zhong)堰(yan)槽，最終流量Q的大小由水位的高度h來確定的。其(qi)函(han)數關系是Q=F(h)。
2.4 物位儀表
物位(wei)(wei)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)儀(yi)(yi)表按照被測(ce)(ce)介質分為(wei)液位(wei)(wei)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)儀(yi)(yi)表和料(liao)位(wei)(wei)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)儀(yi)(yi)表，污水處(chu)理中使用(yong)較多的(de)是液位(wei)(wei)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)儀(yi)(yi)表，其中又以超聲波液位(wei)(wei)計(ji)為(wei)主。這種(zhong)液位(wei)(wei)計(ji)無機械(xie)可動部分，可靠性高，安裝簡單(dan)、方便，屬(shu)于(yu)(yu)非接觸測(ce)(ce)量，且不受液體的(de)粘(zhan)度(du)、密度(du)等影響(xiang)，因此(ci)多用(yong)于(yu)(yu)藥池(chi)、排泥(ni)水池(chi)等的(de)液位(wei)(wei)測(ce)(ce)量。
超聲(sheng)(sheng)波液(ye)位(wei)(wei)計(ji)的(de)(de)傳(chuan)感器(qi)由一對(dui)發(fa)射、接(jie)(jie)收(shou)換能(neng)器(qi)組成。發(fa)射換能(neng)器(qi)面(mian)(mian)對(dui)液(ye)面(mian)(mian)發(fa)射超聲(sheng)(sheng)波脈沖，超聲(sheng)(sheng)波脈沖從(cong)液(ye)面(mian)(mian)上(shang)反射回(hui)來，被(bei)(bei)接(jie)(jie)收(shou)換能(neng)器(qi)接(jie)(jie)收(shou)。根據(ju)發(fa)射至接(jie)(jie)收(shou)的(de)(de)時間可確(que)定傳(chuan)感器(qi)與液(ye)面(mian)(mian)之(zhi)間的(de)(de)距離，即(ji)可換算成液(ye)位(wei)(wei)。其精確(que)度(du)為±0.5%。根據(ju)超聲(sheng)(sheng)波液(ye)位(wei)(wei)計(ji)的(de)(de)非接(jie)(jie)觸式測(ce)(ce)量原理，因(yin)(yin)此從(cong)理論上(shang)來講，它適(shi)用(yong)于污水(shui)處理工藝過程中的(de)(de)液(ye)位(wei)(wei)測(ce)(ce)量。但(dan)在實際(ji)應用(yong)中它會受到各(ge)種因(yin)(yin)素如安裝位(wei)(wei)置、溫(wen)度(du)、壓(ya)力、濕(shi)度(du)以(yi)及被(bei)(bei)測(ce)(ce)介質(zhi)表(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)泡(pao)沫(mo)、浪涌等的(de)(de)影響。因(yin)(yin)此，正(zheng)確(que)選擇(ze)和使(shi)用(yong)超聲(sheng)(sheng)波液(ye)位(wei)(wei)計(ji)有著十(shi)分(fen)實際(ji)的(de)(de)意義(yi)。應根據(ju)實際(ji)的(de)(de)測(ce)(ce)量范圍(wei)來選擇(ze)合適(shi)的(de)(de)儀(yi)表(biao)。根據(ju)超聲(sheng)(sheng)波特性，頻(pin)率越(yue)低，傳(chuan)輸(shu)距離越(yue)遠，但(dan)聲(sheng)(sheng)波的(de)(de)指向(xiang)性就越(yue)差;頻(pin)率越(yue)高(gao)，指向(xiang)性越(yue)好，但(dan)傳(chuan)輸(shu)距離越(yue)小。目前(qian)超聲(sheng)(sheng)波液(ye)位(wei)(wei)計(ji)的(de)(de)測(ce)(ce)量范圍(wei)從(cong)0.5米到幾十(shi)米。
此(ci)外對于(yu)工(gong)藝不要求連續檢(jian)測而僅需報(bao)警或(huo)聯鎖設(she)備動(dong)作(zuo)的池內(nei)、活液罐等(deng)設(she)備液位(wei)(wei)可采用液位(wei)(wei)開關進(jin)行(xing)檢(jian)測，從而控制儀表設(she)備的投資。
2.5 分析儀表
在污(wu)水處理過程中(zhong)，有許多(duo)(duo)反映水質的重(zhong)要(yao)參(can)數如：溶解(jie)氧(DO)、pH、污(wu)泥濃度、濁度、SS懸浮物等。在線檢測這些(xie)(xie)參(can)數可以實時地(di)了解(jie)和掌握污(wu)水處理的情況，并根據這些(xie)(xie)參(can)數對工藝及設備的運行進行自動控制和調(diao)整，以確(que)保(bao)污(wu)水處理的正常(chang)運行并達到(dao)排放標準(zhun)。在以往的水處理廠中(zhong)大多(duo)(duo)是采用化(hua)驗分析的方法來得到(dao)的，隨(sui)著自動化(hua)儀(yi)表測量技術等領域技術的發(fa)展，越來越多(duo)(duo)的水質分析儀(yi)表逐漸應用于污(wu)水處理。
2.5.1 溶解氧儀
水(shui)(shui)(shui)(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)的微生物(wu)等得(de)以(yi)生存(cun)的一(yi)(yi)(yi)個重要條件是水(shui)(shui)(shui)(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)溶解(jie)有一(yi)(yi)(yi)定量(liang)(liang)的氧(yang)氣(qi)，稱之為溶解(jie)氧(yang)(DO)。當(dang)水(shui)(shui)(shui)(shui)體中(zhong)(zhong)(zhong)含(han)有還原性污(wu)染物(wu)時(shi)，DO量(liang)(liang)就會降低，當(dang)DO低于(yu)4mg/l以(yi)下時(shi)，水(shui)(shui)(shui)(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)的生物(wu)就難以(yi)生存(cun)了。因此，溶解(jie)氧(yang)是水(shui)(shui)(shui)(shui)質監測(ce)的重要指(zhi)標(biao)之一(yi)(yi)(yi)。水(shui)(shui)(shui)(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)的含(han)氧(yang)量(liang)(liang)可以(yi)充分顯示水(shui)(shui)(shui)(shui)自凈的程度和可流(liu)入水(shui)(shui)(shui)(shui)的污(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)量(liang)(liang)。而對于(yu)生物(wu)處理(li)來說，更需(xu)了解(jie)曝氣(qi)池中(zhong)(zhong)(zhong)的含(han)氧(yang)量(liang)(liang)，根據該氧(yang)量(liang)(liang)信號，來控制鼓風機對曝氣(qi)池的供氧(yang)量(liang)(liang)。
溶氧儀主(zhu)要(yao)(yao)由傳感器(qi)和變送器(qi)兩(liang)部分(fen)組成(cheng)。若從(cong)傳感器(qi)的結構形式上分(fen)，主(zhu)要(yao)(yao)有兩(liang)種：覆膜(mo)(mo)電(dian)(dian)極(ji)(ji)和無膜(mo)(mo)電(dian)(dian)極(ji)(ji)。這兩(liang)種電(dian)(dian)極(ji)(ji)都由陰極(ji)(ji)、陽極(ji)(ji)和電(dian)(dian)解(jie)(jie)液組成(cheng)。在設計中(zhong)需要(yao)(yao)為溶解(jie)(jie)氧儀考慮合(he)適的安裝位(wei)置，從(cong)而避(bi)(bi)免探頭結垢，也避(bi)(bi)免測量值(zhi)波動(dong)。
2.5.2 化學需氧量(COD)分析儀
化學需(xu)氧(yang)量(ChemicalOxygenDemand，簡稱(cheng)COD)是(shi)(shi)在一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)條件下，采(cai)用一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)強氧(yang)化劑處理(li)水(shui)樣時，所消(xiao)耗(hao)的(de)(de)(de)(de)氧(yang)化劑量。它是(shi)(shi)表示(shi)水(shui)中(zhong)還原性(xing)物質(zhi)多(duo)少的(de)(de)(de)(de)一(yi)個指標。水(shui)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)還原性(xing)物質(zhi)有(you)各(ge)種有(you)機(ji)物、亞硝酸鹽、硫化物、亞鐵鹽等，其中(zhong)主要的(de)(de)(de)(de)還原物質(zhi)是(shi)(shi)有(you)機(ji)物，所以COD值又往往作為(wei)衡量水(shui)中(zhong)有(you)機(ji)物質(zhi)含(han)量多(duo)少的(de)(de)(de)(de)指標。化學需(xu)氧(yang)量越大，說明水(shui)體受有(you)機(ji)物的(de)(de)(de)(de)污(wu)染越嚴重(zhong)，因此污(wu)水(shui)處理(li)裝置的(de)(de)(de)(de)進(jin)出(chu)口COD值是(shi)(shi)很重(zhong)要的(de)(de)(de)(de)參(can)數。
COD測(ce)(ce)定(ding)儀主要有(you)分光(guang)(guang)光(guang)(guang)液(ye)測(ce)(ce)定(ding)法及電(dian)化學測(ce)(ce)定(ding)兩種類型。分光(guang)(guang)光(guang)(guang)液(ye)法測(ce)(ce)定(ding)COD值(zhi)的(de)(de)儀器，工作(zuo)原(yuan)理是水(shui)樣、重鉻酸鉀、催化劑及濃硫酸的(de)(de)混合液(ye)在消解池加熱到(dao)一定(ding)溫度(du)(du)時混合液(ye)中的(de)(de)鉻離子從四價(jia)還原(yuan)為三價(jia)，液(ye)體顏色(se)發生改變，變色(se)的(de)(de)程度(du)(du)與水(shui)樣中有(you)機物含量成對(dui)應關系，儀器通(tong)過比(bi)色(se)換算顯示出COD值(zhi)。
COD值是(shi)反映污水處(chu)理廠出(chu)水水質的(de)重(zhong)要(yao)監測(ce)指標，需要(yao)提供給相關主管部門供其監督處(chu)理效(xiao)果(guo)是(shi)否達到國(guo)(guo)家規(gui)定的(de)排放要(yao)求。由(you)于COD分析儀(yi)是(shi)屬于比(bi)較精(jing)密的(de)分析儀(yi)器，國(guo)(guo)外(wai)在研制生產(chan)以(yi)及(ji)技術上(shang)更為成熟，為了(le)保證(zheng)正確(que)的(de)測(ce)量(liang)，特(te)別是(shi)工藝要(yao)求很高的(de)情況下，在選型設(she)計時(shi)可以(yi)考(kao)慮(lv)國(guo)(guo)外(wai)產(chan)品。在選型時(shi)要(yao)注意量(liang)程、精(jing)度、使用條件(jian)等(deng)主要(yao)參數，同時(shi)應該考(kao)慮(lv)儀(yi)表耗材備件(jian)是(shi)否易購。
2.5.3 pH計
在污(wu)水(shui)進(jin)、出口均設(she)有(you)pH分析儀，進(jin)水(shui)處(chu)(chu)配置pH計的(de)目(mu)的(de)是方便工藝人員針對進(jin)水(shui)水(shui)質采(cai)取(qu)相應的(de)控制(zhi)調節手段，以滿足后續處(chu)(chu)理的(de)要求(qiu)。在出水(shui)處(chu)(chu)設(she)置pH計的(de)目(mu)的(de)是反映處(chu)(chu)理的(de)效果，方便廠部(bu)和政(zheng)府(fu)部(bu)門對污(wu)水(shui)廠運行狀(zhuang)態監管。
pH計的基(ji)本工作原理是(shi)用電(dian)位法測(ce)量溶(rong)液(ye)(ye)的酸(suan)堿度(du)，插人待測(ce)溶(rong)液(ye)(ye)的測(ce)量電(dian)極與具有恒定電(dian)位的參比電(dian)極之間的電(dian)勢差與溶(rong)液(ye)(ye)pH值之間有固定的函數關系，由此通過測(ce)量電(dian)勢得出pH值。
2.5.4 污泥濃度計
污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)的(de)(de)濃度也是污(wu)(wu)水(shui)處理工(gong)藝中需要(yao)檢(jian)測(ce)的(de)(de)重要(yao)參數之一。污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)濃度計一般多用于污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)處理工(gong)段，多為管道安裝。根據污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)濃度來(lai)控制(zhi)絮凝劑(ji)的(de)(de)投(tou)加量，目的(de)(de)是促進污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)的(de)(de)濃縮，一方面可以提高污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)脫水(shui)設備(采用板框(kuang)壓濾(lv)機)的(de)(de)效(xiao)率，節約能耗(hao)，另外使(shi)脫水(shui)后的(de)(de)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)品比較(jiao)干(gan)而(er)便于運(yun)輸。目前，污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)濃度計的(de)(de)工(gong)作原理大(da)致(zhi)可分為光學型、輻射型和(he)超聲波(bo)三(san)種。
2.5.5 其它
在市政(zheng)污水與工業(ye)污水處(chu)理(li)(li)中在線(xian)分(fen)析儀(yi)表(biao)還(huan)有濁度計(ji)、泥(ni)位計(ji)、懸浮物(wu)濃度計(ji)、余氯計(ji)等，這些分(fen)析儀(yi)表(biao)主要也是基于光學原(yuan)理(li)(li)或電化學原(yuan)理(li)(li)的(de)(de)儀(yi)表(biao)。根據(ju)不同的(de)(de)處(chu)理(li)(li)工藝(yi)及不同的(de)(de)原(yuan)水水質(zhi)，按需運用(yong)于不同的(de)(de)控制或水質(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)污水處理工藝流程中，現場儀(yi)表(biao)不(bu)僅負責(ze)采集(ji)工藝參(can)數，以確保(bao)自動(dong)控(kong)制(zhi)系統正(zheng)常運(yun)行和控(kong)制(zhi)，還是科學管理、環保(bao)監(jian)控(kong)的重(zhong)要(yao)基礎保(bao)證，因此(ci)在(zai)設(she)計選型時應盡量選用高精度(du)、高穩定性、免維護(hu)或(huo)低維護(hu)的智能儀(yi)表(biao)，為(wei)了生產過程中便于(yu)現場巡(xun)視與儀(yi)表(biao)維護(hu)，設(she)計中可(ke)采用帶(dai)現場顯(xian)示(shi)的變送(song)器，與此(ci)同時也(ye)應盡量注意儀(yi)表(biao)的性價比。
在(zai)設計配置污(wu)水處(chu)理儀器儀表(biao)(biao)時，必須考慮到安全防(fang)護(hu)(hu)(hu)手段。由于污(wu)水處(chu)理環境(jing)比較惡劣，很多現場儀表(biao)(biao)在(zai)井(jing)下或則露(lu)天環境(jing)，更有(you)些(xie)浸(jin)泡(pao)在(zai)污(wu)水里(li)。井(jing)下儀表(biao)(biao)和浸(jin)泡(pao)在(zai)污(wu)水里(li)的(de)儀表(biao)(biao)防(fang)護(hu)(hu)(hu)等(deng)級可(ke)選IP68，露(lu)天的(de)儀表(biao)(biao)選IP65，同(tong)時應該根據儀表(biao)(biao)的(de)具體考慮設置儀表(biao)(biao)保護(hu)(hu)(hu)箱，在(zai)北方等(deng)溫度(du)較低地區還應考慮保溫措施。
儀表的(de)設計應考(kao)慮(lv)環(huan)境(jing)的(de)適應性.特別是傳(chuan)感器(qi)如(ru)直接(jie)(jie)與污水、污泥(ni)介質接(jie)(jie)觸(chu)，很容易腐蝕和結垢。因此應盡量選擇非接(jie)(jie)觸(chu)式(shi)(shi)的(de)、無阻塞隔膜式(shi)(shi)、電磁式(shi)(shi)和可清洗(xi)式(shi)(shi)的(de)傳(chuan)感器(qi)(如(ru)超聲波、電磁式(shi)(shi)等(deng))。
在儀(yi)表設計中(zhong)應盡量選用不(bu)斷流拆卸式(shi)和維(wei)護周期較長(chang)的儀(yi)表，方(fang)便(bian)維(wei)護管理。
在(zai)儀(yi)(yi)(yi)(yi)表(biao)設(she)計中優(you)先考(kao)慮(lv)節能型(xing)的儀(yi)(yi)(yi)(yi)表(biao)產(chan)品(pin)。儀(yi)(yi)(yi)(yi)表(biao)設(she)計中對(dui)于(yu)(yu)特殊場(chang)合應(ying)考(kao)慮(lv)儀(yi)(yi)(yi)(yi)表(biao)的防(fang)爆(bao)性能。對(dui)于(yu)(yu)處(chu)于(yu)(yu)雷區(qu)的污(wu)水處(chu)理廠(chang)(chang)，儀(yi)(yi)(yi)(yi)表(biao)變送器的電(dian)源(yuan)和(he)送信號到PLC的輸(shu)出端應(ying)接防(fang)雷器，保(bao)證系統(tong)的安全(quan)可靠性。對(dui)于(yu)(yu)泥區(qu)的儀(yi)(yi)(yi)(yi)表(biao)，由于(yu)(yu)泥區(qu)的整個空氣(qi)中，有較大(da)比例的沼氣(qi)。儀(yi)(yi)(yi)(yi)表(biao)配置(zhi)應(ying)選用本(ben)安型(xing)儀(yi)(yi)(yi)(yi)表(biao)，在(zai)進行電(dian)器連(lian)接時(shi)應(ying)與安全(quan)柵(zha)組成本(ben)安防(fang)爆(bao)系統(tong)。而(er)且安全(quan)柵(zha)和(he)電(dian)源(yuan)置(zhi)于(yu)(yu)安全(quan)區(qu)。安全(quan)柵(zha)在(zai)選型(xing)時(shi)一定要(yao)注意防(fang)爆(bao)等(deng)級及(ji)廠(chang)(chang)家是否有防(fang)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)(yi)表(biao)的(de)傳感器(qi)是電(dian)(dian)極(pH計、溶(rong)解氧等(deng))組成的(de)，而在實(shi)際(ji)使用中(zhong)(zhong)，電(dian)(dian)極易被油(you)脂或(huo)(huo)污物覆蓋而不能(neng)測量。因(yin)此在這些分析儀(yi)(yi)(yi)的(de)選(xuan)型(xing)時，必須(xu)充(chong)分考慮電(dian)(dian)極的(de)清(qing)(qing)(qing)(qing)洗(xi)問題。目前，清(qing)(qing)(qing)(qing)洗(xi)方(fang)式有人工(gong)定期(qi)清(qing)(qing)(qing)(qing)洗(xi)，或(huo)(huo)機械清(qing)(qing)(qing)(qing)洗(xi)、超(chao)聲(sheng)波自動(dong)清(qing)(qing)(qing)(qing)洗(xi)、溶(rong)液噴射清(qing)(qing)(qing)(qing)洗(xi)以(yi)(yi)及(ji)空氣噴射清(qing)(qing)(qing)(qing)洗(xi)。 在儀(yi)(yi)(yi)表(biao)設(she)(she)計中(zhong)(zhong)應盡量選(xuan)用不斷流拆卸式和維護周期(qi)較長(chang)的(de)儀(yi)(yi)(yi)表(biao)的(de)同時，對于清(qing)(qing)(qing)(qing)洗(xi)、維護及(ji)更換(huan)時必須(xu)拆卸的(de)管(guan)(guan)道式安裝儀(yi)(yi)(yi)表(biao)及(ji)其傳感器(qi)，應在管(guan)(guan)道上設(she)(she)計安裝旁通閥，以(yi)(yi)免在其更換(huan)或(huo)(huo)發生故障時，需(xu)要停止工(gong)藝(yi)運(yun)行(xing)。
污水處理(li)中(zhong)儀(yi)表設計需要(yao)與工藝緊密結合(he)，選取合(he)適(shi)的測量或取樣位置。分析(xi)儀(yi)表的安裝位置一定要(yao)選擇在(zai)活動的區域，不(bu)能設置在(zai)死區。若設置在(zai)引出工藝管(guan)路時，這根工藝管(guan)路中(zhong)介質必須是流動的。
4 小結
合理(li)(li)正確的(de)設計和(he)應(ying)用自(zi)動(dong)化(hua)儀(yi)表(biao)對(dui)于污(wu)水處(chu)理(li)(li)起(qi)著重(zhong)要的(de)作(zuo)用。在設計污(wu)水處(chu)理(li)(li)中的(de)自(zi)動(dong)化(hua)儀(yi)表(biao)時，應(ying)讓儀(yi)表(biao)滿足穩定可(ke)靠，操作(zuo)簡單，安裝方便(bian)，物美價廉，連續測量，反應(ying)靈敏，互換性強，便(bian)于維護的(de)要求(qiu)。
污(wu)水處理(li)中儀表(biao)設計安(an)裝(zhuang)時需(xu)要注(zhu)意結(jie)合(he)工藝過程對不同(tong)的檢(jian)測對象和(he)要求(qiu)選用適用的儀表(biao)，具體(ti)安(an)裝(zhuang)應用時注(zhu)意具體(ti)的工況條(tiao)件。
污水處(chu)理中儀(yi)表投入使(shi)用(yong)后，應注意儀(yi)表的維護，形成完善(shan)的巡檢和維護保(bao)養(yang)制度，從(cong)而保(bao)證儀(yi)表的準確性，以利于監(jian)控系統的正常運(yun)行(xing)。
目(mu)前(qian)我國許(xu)多(duo)城市污(wu)水(shui)處(chu)理(li)采用BOT模式(shi)的(de)(de)項(xiang)目(mu)較多(duo)，為了控制項(xiang)目(mu)的(de)(de)合(he)理(li)投資，在設(she)計中考(kao)慮(lv)儀(yi)(yi)表(biao)(biao)可靠性等技術指標的(de)(de)同(tong)時(shi)也應該充分考(kao)慮(lv)儀(yi)(yi)表(biao)(biao)選型的(de)(de)實用性，不(bu)應盲目(mu)的(de)(de)提高儀(yi)(yi)表(biao)(biao)檔次，并且應盡可能選用國產儀(yi)(yi)表(biao)(biao)和(he)嘗試多(duo)種品牌儀(yi)(yi)表(biao)(biao)的(de)(de)應用，以推進(jin)國產儀(yi)(yi)表(biao)(biao)行業的(de)(de)前(qian)進(jin)。
原標題(ti):污水(shui)處理(li)中自動化(hua)儀表設(she)計(ji)與應用
