Устройство для автоматическогоРЕгулиРОВАНия гАзОВОгО РЕжиМАСТОчНыХ ВОд Советский патент 1981 года по МПК C02F3/26 C02F3/00 

1

Изобретение относится к очистке сточных вод, в чacтнoctи к устройствам для автоматического регулирования газового режима этих вод по . концентрации растворенного кислорода.

Известно устройство для автоматического регулирования газового режима сточных вод по концентрации растворенного кислорода, состоящее.из первичного преобразователя с измерительной ячейкой, в которой имеются два коаксиально расположенных электрода, и вторичного прибора l.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для автоматического регулирования газового режима сточных вод по концентрации растворенного кислорода, содержащее последовательно соединенные преобразователь с измерительной ячейкой, усилитель и регистрирующий прибор {2 t

Недостатками известных устройств являются сложность и недостаточная надежность конструкции и схемного выполнения как всего устройства в целом, так и отдельных его элементов, что ведет.к невысокой.точности регулирования текущего значения концентрации кислорода (±15%) . Эти недостатки вызваны, нагфимер, влиянием тем.пературы и расхода воды, пассивацией анода преобразователя, влиянием солесодержания воды, загрязнением электродной системы преобразователя и возн(1кновением погрешности за счет наличия остаточного тока первичного преобразователя.

0

Цель изобретения - повышение точности регулирования и надежности работы устройства .

Указанная цель достигается тем, что устройство дополнительно содер5жит блок ионной подготовки пробы, связанный с ним блок градуиров1$и с 1дозатором кислорода и генератор кислорода с реохордом и электролизером, подключенный к регистрирующему при0бору, усилитель, соединенный-с преобразователем, при этом преобразователь снабжен.компенсационной ячейкой через электролизер, к которому подключен дозатор кислорода блока

5 градуировки.

Кроме того, блок ионной подготовки пробы состоит из соединенных па-, раллельно друг другу «онообменного и катионитового фильтров, стабилизатора, связанного с фильтрами, и измерителей расхода воды, подключенных к преобразователю.

На фиг.Г представлена .блок-схема предложенного устройства; на фиг.2 15онструкция первичного преобразователя устройства; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2,т

Устройство (фиг. 1) содержит блок 1 ИОННГ5Й подготовки пробы, включающий в себя стабилизатор 2 расхода, параллельно соединенные через трех одовой кран , 3 ионообменный 4 и катионитовый 5 фильтры, измерители расхода воды - ротаметры б, 7 и вентили 8, 9, блок 10 градуировки с дозатором 11 кислорода, блоком 12 питания и показывающим милиампёрметром 13, первичный преобразователь 14, состоящий из измерительной 15 и компенсационной 16 ячеек, соединенных друг с другом через дифференциальный усилитель 17, электролизер 18, генератор 19 кислорода, реохорд 20 и регистрирующий прибор 21.

Первичный преобразователь (фиг.2 и 3) выполнен в виде автономных корпусов 22 и 23 измерительной 15 и . компенсационной 16 ячеек (фиг.. 1), содержащих фланцы 24 и 25, выполненные из стеклотекстолита, на которых закреплены цинковые аноды 26 и 27,а цинковые аноды 28 и 29 на текстолитовой подложке 30 закреплены тоже. Между анодами 26, 28 и 27, 29 расположены рамки из изоляционного материала 31 и 32, на которых натянуты проволочные платиновые катоды 33 и 34, причем часть катода 33 покрыта полиэтиленовой трубочкой 35. Соотношение площсщей катодов 33, 34 к анодам 26, 28 и 27, 29 равно 1:100.

С целью достижения равенства постоянных ячеек 15 и 16, толщина рамок 31 и 32 различна. Между рамками 31 и 32 и анодами 28 и 29 расположены резиновые прокладки 36. Для подвода анализируемой воды, поток которой направлен снизу вверх, используются штуцеры 37. Токовыводы 38 и 39 электродов 33 и 34 закреплены на рамках 31 и 32. Корпуса измерительной 15 и компенсационной 16 ячеек зафиксирО7 ваны между собой горизонтально расположенными шпильками 40.

Устройство работает следующим образ ом.

Анализируемая вода подается через стабилизатор 2 расхода, трехходовой кран 3, катионитовый фильтр 5 в параллельно размещенные ячейки 15 и 16. Перед компенсационноа ячейкой 6 установлен электролизер 18. При тсутствии тока в цепи электр.олизеа 18 концентрация кислорода в ячейках 15 и 16 равна. .Наличие тока в епи электролизера 18 приводит к азложенедо воды с вы епенкем кислороа, который растворяется в анализиру;вг ой воде, протекающей через компенсационную ячейку 16. Концентрация кислорода в данном случае равна

С - С + К,, (1) где С - опреде.ляемая концентрация

кислорода, - ток электролизера; Q - расход воды через компенсационную ячейку/ К - электрохимический коэффициент кислорода.

Так как выходной сигнал (постоянный ток) ячеек 15 и 16 пропорционален концентрации кислорода, площади катодов 34 и 33, удельной электропроводности воДы и скорости потока, то разностный сигнал ячеек 15 и 16 при неравных площадях катодов 34 и 33 в первоначсшьный момент равен

,,.Л1,. (.)

где А - коэффициент, зависящий от температуры и физических свойств воды; f и jj - площади катодов измерительной 15 и компенсационной 16

ячеек; К,

и K..j постоянные ячеек

15 и 16; с - концентрация кислорода; X - удельная электропроводность; f и 2 толщина диффузионного слоя у катодов 34, 33 ячеек 15, 16.

В преобразователе конструктивно решен вопрос равенства К К и f(, 2f, и при помощи вентилей 8 и 9 устанавливаются равные скорости потока через ячейки 15, 16 при которых с % .

Таким образом, величина дц определяется концентрацией кислорода и разностью плсяцадей катодов 34, 33 ячячеек 15, 16. С целью получения динамического равновесия схемы (д на электролизер 18 подается от генератора 19 ток и такой величины, чтобы добавка кислорода в ячейку 16 компенсировала бы неравенство токов ячеек 15, 16. Учитывая, что f

2f

ка

К

это неравенство возможно при условий когда С 2СТогда уравнение (1) приобретает вид

С К- (3) Из (3) следует, что показателем концентрации кислорода в анализируемой воде является сила тока в цепи генератора 19. Отсюда вытекает, что показания устройства практически не зависят от изменения солесодержания,. температуры воды, пассивации анодов ячеек и остаточного тока ячеек. .

Для усиления и вычитания сигналов ячеек 15, 16 служит дифференциальный усилитель 17, для изменения силы тока в цепи генератора 19 служит реохорд 20.

Выходной сигнал генератора 19 подается на регистрирующий прибор 21, а также на вход систеки автоматического .регулирования очистными сооружениями сточных вод, в результате чего достигается поддержание оптимального газового режима этих .вод в процессе их очистки от органических загрязнений. При градуировке прибора 21 и периодической проверке нуля шкалы, по ток анализируемой воды с помощью трехходового крана 3 пропускается через ионообменный, фильтр 4, объем которого достаточен для полного пог лощения кислорода из воды. Градуировка и проверка чувствительности прибора 21 производится с помощью блока 10 градуировки, включающего в себя дозатор 11 кислорода блок 12 питания и. милиамперметр 13. Наличие в предложенном устройстве таких элементов, как блока 1 ион ной подготовки пробы, блока 10 градуировки, компенсационной ячейки 15 дифференциального усилителя 17, гене ратора 19 кислорода, электролизера. 18 и реохорда 20, структуры их взаимосвязи между собой и с остальными элементг1ми устройства обеспечивают как повышение точности контроля и ре гулирования концентрации кислорода, растворенного в сточных водах (до ± 5%), так и повышение надежнос ти работы устройства в лабораторных и производственных условиях Это .особенно важно с точки зрения интенсификации процессов очистки .сточных вод и уменьшения численности обслуживающего персонсша. Формула изобретения 1. Устройство для автоматического регулирования газового режима сточных вод по концентрации растворенного кислорода,, содержащее последовательно соединенные преобразователь с измерительной ячейкой, усилитель и регистрирующий прибор, о т-. личающеес я тем, что, с целью повьоиения точности регулирования и надежности работы устройства, оно дополнительно содержит блок ионной подготовки пробы, связанный с ним блок градуировки с дозатором кислорода; генератор кислорода с реохордом и электролизером, подключенный к регистрирующему прибору, усилитель,соединенный с преобразователем, при этом преобразователь снабжен компенсационной .ячейкой, связанной с измерительной ячейкой через электролизер, к которому подключен дозатор кислорода блока градуировки. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок иоиной подготовки пробы состоит из соединенных параллельно друг другу ионообменного и катионитов.ого фильтров, стабилизатора, связанного с фильтрами, IJ измерителей расхода воды, под-, ключенных к преобразователю. Источники информации, принятые во внимание прч экспертизе 1.Фрейер Р. Приготовление воды , ля питания паровых котлов высокого и среднего давления. М.-Л., Госэнергоиздат, 1960, с. 121. 2.Реферативная информация о законченных научно-исследовательских работах в вузах УССР. Вып. 3, Энергетика , 1968, с. 13.

10

Af

JJ

Л