Устройство для контроля процесса реагентного обезвреживания хромсодержащих сточных вод Советский патент 1985 года по МПК C02F1/66 G05D27/00 C02F1/66 C02F101/22 C02F103/16 

Изобретение относится к технолог очистки сточных вод и может быть использовано для контроля процесса обезвреживания хромсодержащих сточных вод цехов гальванопокрытий различных отраслей промьшшенности.

Цель изобретения - повышение точности непрерывного контроля при наличии в хромсодержащей сточной воде нефтепродуктов и поверхностно-активных веществ за счет получения воспроизводимой поверхности измерительного электрода.. ч .

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для контроля процесса обезвреживания хромсодержащих сточных вод; на фиг. 2 - схема логического элемента; на фиг. 3 - схема коммутатора; на фиг. 4 - временные диаграммы состояний выходов элементов 1,4,5,6,7и8.

Устройство содержит электродный чувствительный элемент 1, установленный .на выходе камеры 2 реакции,, его выход соединен с входом высокоомного преобразователя 3, а вход с выходом коммутатора 4. Выход высокоомного преобразователя 3 соединен с первым входом измерительного органа 5 с дискретным выходом, второй вход которого подключен к второму выходу командоаппарата 6. Дискретный выход измерительного органа 5 соединен с входом дифференциатора 7 и четвертым входом коммутатора 4. Выходной сигнал измерительного органа 5 может быть также использован в схемах сигнализации и регулирования (связь показана пунктиром), Выход дифференциатора 7 соединен с первым входом логического элемента В, выход которого и второй вход связаны соответственно с входом и первым выходом командоаппарата 6. Третий и четвертый выходы командоаппарата 6 соединены с первым и вторым входами коммутатора 4. Третий вход коммутатора 4 соединен с исJгoчникoм 9 питания.

г

Электроднь1й чувствительный элемент 1 содержит три электрода: измерительный (золотой), вспомогательный (хлорсеребряный) и дополнительный (например, графитовый). Связь выхода электродного чувствит льного элемента 1 с входом высокоомного преобразователя 3 обеспечивает передачу ЭДС электродной

пары: измерительный электрод - вспомогательный электрод, величииа которой пропорциональна окислительновосстановительному потенциалу среды

при обезвреживании хромсодержащих сточных вод. Связь между выходом коммутатора 4 и входом элемента 1 предназначена для передачи последовательности разнополярных прямоугольных импульсов электрического тока на электродную пару чувстви- тельного элемента: измерительный электрод - дополнительный электрод. Измерительный орган 5 с дискретным Выходом может быть выполнен, например, на базе промышленного самопишущего прибора с задатчиком и двухпозиционной контактной группой в качестве вькодного устройства.

0 Прибор осуществляет преобразование поступающего от высокоомного преобразователя 3 сигнала в перемещение стрелки, положение которой сравнивается с заданным значением. Заданное

5 значение, устанавливаемое задатчиком прибора, равно значению потенциала точки эквивалентности ( cf, ) реакции обезвреживания шестивалент. ного хрома. При превьштении текущего значения Ср-р контактная группа прибора формирует сигнал Хром, при снижении - сигнал Реагент. Самопишущий прибор выполняет функцию запоминания текущего значения измеряе-. мого параметра по сигналу от командоаппарата 6 при размыкании цепи питания Гвторой вход элемента 5) обмотки управления двигателя, перемещающего реохорд моста измерительной схемы прибора.

Логический элемент 8 (фиг. 2) осуществляет операцию память при поступлении на его первый вход сигнала от дифференциатора 7. Съем памяти происходит при поступлении на второй вход элемента 8 сигнала с первого выхода командоаппарата 6.

В качестве командоаппарата 6 мот гут быть использованы промышленные реле времени с четвертыми каналами управления.

Коммутатор 4 (фиг. 3) обеспечивает подключение по заданному алгоритму электродного чувствительного злемен5 та I к клеммам источника 9 питания. Последовательность изменения полярности напряжения, прилагаемого к измерительному электроду элемента 1,

3

определяется значением выходного сигнала измерительного органа 5, время наложения импульса положительной или отрицательной полярности, т.е. время анодной или катодной поляризации измерительного электрода, определяется сигналами, поступающими на первый и второй входы коммутатора 4 с третьего и четвертого выходов командоаппарата 6 соответственно. При поступлении на четвертый вход коммутатора 4 сигнала Хром с элемента 5 и по сигналу с третьего выхода командоаппарата 6 на выходе коммутатора 4 первым появляется импульс отрицательной полярности, затем по сигналу с четвертого выхода командоаппарата 6 - импульс положительной полярности,При наличии на четвертом входе коммутатора 4 сигнала Реагент порядок следования импульсов меняется, т.е. по сигналу с третьего выход командоаппарата 6 на выходе коммутатора 4 первым появляется импульс положительной полярности, затем по сигналу с четвертого выхода командоаппарата 6 - импульс отрицательной полярности. .

Контроль процесса обезвреживания хромеодержащих сточных вод с исйользованием предлагаемого устройства производят в реакторах непрерывного действия при непрерывном поступлении и перемешивании сульфитсодержащих реагентов со сточными водами цехов гальванопокрытий, предварительно подкисленных до ,5. Работа устройства в целом при этом поясняется временными диаграммами фиг. 4). Пусть в момент t вследствие появления в реакторе шестивалентного хрома потенциал измерительного электрода чувствительного элемен- а 1 превысил значение(| (графика). Сигнал с выхода элемента 1 через высокоомный преобразователь 3 поступает на первый вход измерительной схемы элемента 5, сравнива ется здесь с постоянной величиной, равной значению tp.j , и преобразуется в момент tjj в дискретный сигнал Хром (график & ). Дискретный сигнал Хром с выхода элемента 5 поступает в два адреса: на четвертый вход коммутатора 4 .и на вход дифференциатора 7. Дифференциатор 7 формирует в момент t, на выходе импульс (график о), кото8017

рый поступает на первый вход логического элемента 8 и вызывает появление сигнала на его выходе в момент tg (график 1 ). Это приводит

J к включению комащ оаппарата 6 и выдаче им соответствующей программы команд. В момент t| появляются сигналы на втором и третьем выходах командоаппарата 6 (график д, вых.2

0 и вых. 3). Сигнал с второго выхода поступает на второй вход элемента 5, при э-гом запрещается изменение дискретного сигнала на выхоДе измерительного органа 5 до

5 момента tд, когда исчезает сигнал на вых. 2 командоаппарата 6 (график q , вых. 2 и график f). Под действием сигнала, поступающего с третьего выхода командоаппарата 6

0 на первый вход коммутатора 4, и при наличии на его четвертом входе сигнала Хром от элемента 5 на выходе коммутатора 4 формируется в момент t( импульс отрицательной

5 полярности (графике . При этом измерительный электрод чувствительного элемента 1 подключается к отрицательному полюсу источника 9 питания, и происходит его катодная поляризация (график о), В момент t исчезает сигнал на третьем выходе командоаппарата (график Ч ), импульс отрицательной полярности на выходе коммутатора 4 заканчивается (график е ), и прекращается катодная поляризация электрода чувствительного элемента 1 график q . В тот же момент tg появляется сигнал на четвертом выходе командоаппарата 6 (график q , вых. 4). Это вызывает появле0 ние в момент t,

на выходе коммутатора. 4 импульса положительной полярности (график е ) и начало анодной поляризации измерительного электрода (график 9) В момент t анодная поляризация заканчивается (график я) из-за того, что в момент tj прекращается подача сигнала с четвертого выхода командоаппарата 6 (график Q , вых. 4), в результате чего выключается коммутатор 4 (график €). В момент t измерительный электрод чувствительного элемента 1 находится в окисленном состоянии, так как его поверхность адсорбирует выделяющийся при электродной реакции кислород. После снятия напряжения, т.е . после прекращения поляризации, электрод ; переходит в редоксметрическое сос- 5 тояние при наличии в воде свободнего реагента-восстановителя. Если в воде отсутствует свободный восстановитель (.т.е. в реакторе имеется значительное количество шестива.лентного хрома), электрод продолжает оставаться окисленным. После момента t измерительный электрод переходит в режим измерения, т.е. на его поверхности устанавливается потенциал, соответствующий окислительно-восстановительному потенциалу контролируемой среды. для установления потенциала требует ся некоторое время до момента t, во избежание ошибочного выходного сигнала элемента 5 цепь питания обмотки управления двигателя, перемещающего реохорд измерительной схемы прибора 5, продолжает оставаться разомкнутой. В момент t появляется сигнал на первом выходе командоаппарата 6 (графику , вых.1) который поступает на второй вход логического элемента 8 и осуществля ет съем памяти (график t) и соот ветственно выключение командоаппара та 6. При этом исчезает сигнал на втором выходе командоаппарата 6 (график а , вых. 2), и замыкается цепь питания обмотки управления дви гателя элемента 5, который начинает измерять текущее значение ЭДС электродной пары: измерительный электро вспомогательньш электрод чувствител ного элемента 1. Если после момента t,j в реактор введены реагент-восста новитель в количествах, достаточных для обезвреживания шестивалентного хрома, то после момента Ц потенциа измерительного электрода элемента 1 начинает снижаться, и в момент t становится равным Cf (график а ) . Тогда в момент t на дискретном вых де элемента .5 появляется сигнал Ре гент (график S) , ПО .которому диффе ренциатор 7 формирует импульс (график Ъ . Импульс запоминается логи ческим элементом 8 (график f) и включает командоаппарат 6. Командоаппарат 6 отрабатьшает описанную временную программу, однако при это изменяется режим работы коммутатора Так как после момента t- на четвертом входе коммутатора 4 поступает сигнал Реагент, то первый импульс на его выходе в момент t будет положительной полярности, а сле 17 . 6 . дующий за ним в момент tj. - отрицательной полярности (график с . При этом активация измерительно о электрода элемента 1 начинается в момент tg анодной поляризацией и заканчивается в момент tg атодной поляризацией. При этом электрод оказьшается наводороженным и переходит после момента tg в редоксметрическое состояние лишь при появлении в реакторе шестивалентного хрома. Переходные процессы, протекающие в устройстве в момент t- аиалогичны таковь)м в момент t,. При анодной поляризации измерительного электрода окисляются нефтепродукты и ПАВ, блокирующие отдельные участки поверхности электрода, снижается точность контроля, и йбразуется тонкий слой абсорбированного кислорода, предохраняющий поверхность от адсорбции нефтепродуктов и ПАВ, когда в реакторе имеется значительное (более 3-5 мг/л) количество шестивалентного хрома. При катодной поляризации происходит восстановление поверхности электрода и вьщеление водорода, при этом повьш1ается каталитическая активность поверхности электрода и удаляются продукты окисления органических веществ, образовавшихся в цикле анодной поляризации, а также происходит новодороживание поверхности электрода, вьшолняющее защитные свойства в среде со значительным (более 10-15 мг/л) избытком реагента-восстановителя. Оптимальный диапазон плотности тока поляризации электрода составляет 0,5-2,0 А/см, а оптимальное время катодной поляризации электрода 15-25 с, анодной 20-40 с. Время подачи напряжения на измерительный электрод оптималь-. но с точки зрения установления на нем электродных процессов и органичения постоянной времени электрода в режиме измерения за счет небольшой глубины наводороживания в период катодной поляризации и получения тонкого слоя адсорбированного кисло- рода в период анодной поляризации. Устройство позволяет перед контрояем шестивалентного хрома свести к минимуму влияние на точность измерения памяти измерительного электрода, обусловленной образованием слоя окислов и других соединений и адсорбцией компонентов окислитель7но-восстановительной системы на поверхности электрода. Катодно-анод- ная и анодно-катодная поляризация измерительного электрода, учитьшающая преобладание в обезвреживаемой сточной воде окислителя или восстановителя, позволяет наиболее эффективно многократно воспроизводить поверхность электрода как в окисленном и наводороженном состояниях, так и в редоксметрическом. Источник 9 питания устройства обладает высоким коэффициентом стабилизации по току, чтобы проводить поляризацию измерительного электрода в гальваностати ческом режиме, обеспечивающем посто1ЯНСТВО катодных и анодных реакций 178 независимо от колебаний состава и |Концентрации загрязнений, характерных для сточных вод. Предлагаемое устройство по сравнению с известным позволяет увеличить точность контроля процесса обезвреживания хромеодержащих сточных вод, оцениваемую по дрейфу по тенциала точки эквивалентности (т.э.) электродной пары в течение первых 48 ч непрерывных измерений, за счет получения многократно воспроизводимой Поверхности измерительного электрода в стоках, содержащих нефрепродукты и поверхностно-активные вещества.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА РЕАГЕНТНОГО ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ХРСМСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД, содержащее электродный чувствительный элемент, выход которого через высокоомный преобразователь соединен с первым входом измерительного органа с дискретным выходом, отличающееся тем, что, с целыо повышения точности непрерывного контроля при наличии в сточной воде нефтепродуктов и поверхностно-активных веществ за счет получения воспроизводимой поверхности измерительного электрода, в него дополннтельно введены источник питания, командоаппарат, коммутатор, логический элемент и дифференциатор, при этом вход дифференциатора соединен с выходом измерительного органа, его выход - с первьм входом логнческого элемента, выход и второй вход которого подключены соо-ветственно к входу и перi вому выходу комаццоаппарата, второй выход которого соединен с вторым вхо(Л дом измерительного органа, а трес: тий и четвертый - с первьм и вторым входами коммутатора, третий вход которого соединен с источником питания, четвертый - с выходом измерительного органа, а выкод - с входом электродного чувствительного элемента. со сх

tl

If/

Реаебнт Сток

m

щЗI

J 4

OSe BpettfeMff fu

CfnOf

Фие.1

ff

х

X

(ff: f)

Фиг. I

Фиг. 3 .