Устройство для автоматического регу-лиРОВАНия пРОцЕССОВ ОчиСТКи СТОчНыХи пРиРОдНыХ ВОд Советский патент 1981 года по МПК C02F1/46 G05D27/00 

Изобретение относится к очистке сточных и природных вод, а более кон кретно к устройствам, предназначен-, ным для автоматического регулировани процессов очистки этих вод по содерж нию растворенной двуокиси углерода и может применяться в автоматизированных системах управления технологическими процессами. Известно устройство для автоматического регулирования процессов очис ки сточных и природных вод по содержанию растворенной двуокиси углерода, состоящее из взаимосвязанной с измерительным блоком кондуктометрич ской ячейки l. Однако такое устройство не дает возможности получить достаточную для технологических целей точность регулирования и надежность в работе из-за существенного воздействия на процесс регулирования сложного и переменного во времени физико-химического состава анализируемой Сточной или природной воды. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для автоматического регу лирования процессов очистки сточных и природных вод по содержанию растворенной двуокиси углерода, содержащее измерительный преобразователь с усилителем, связанным с электрохимическим датчиком, содержапщм электродную камеру рабочего сигнала с каналами подвода и отвода электролита, закрытую со стороны анализируемой воды полимерной мембраной 2. К числу недостатков известного устройства относятся значительная погрешность измерения содержания двуокиси углерода (до - 20%) и недостаточная надежность в работе, вызванные изменениями сорбционных :войств материалов замкну-сго контуа циркуляции электролита и его гидродинамического и температурного режимов в отсутствии термостатиравания. Недостатком известного устро ства являются такие неудовлетворительные динамические характеристики обусловленные недостаточной площадью контакта электролита с анализируемой водой через полимерную мембрану. Цель изобретения - улучшение качества очистки воды за счет повышения как точности регулирования, так и надежности работы устройства в целом, а также улучшение технологии сборки электрохимического датчика. Указанная цель достигается тем что устройство дополнительно снабжено байпасным каналом, соединенным непосредственно с каналом для подвода электролита, электродной камеро исходного сигнала, размещенной на выходе байпасного канала и связанно непосредственно с электродной камерой рабочего сигнала, сообщающимися между собой.канавками, расположенны ми по боковой поверхности электрохимического датчика и соединенными через канал для отвода электролита с электродными камерами рабочего и исходного сигналов, регулятором балансировки, первый вход которого подключен к электродной камере рабочего сигнала, второй вход - к электродной камере исходного сигна ла, и генератором переменного напря жения, соединенным с одним из входо регулятора.балансировки с электродн ми камерами рабочего и исходного си налов, при этом выход усилителя подключен к соответствующему входу регулятора балансировки. Полимерная мембрана выполнена в виде цилиндра, размещенного по боковой поверхности электрохимического датчика с внешней стороны канавок, концы которого закреплены внахлест через прокладку стержнем, установленньи в проточке, расположенной по образующей боковой поверх ности электрохимического датчика, и зафиксированньм кольцами. На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого автоматического устро ства; на фиг.2 - конструкция электр химического датчика. Устройство содержит соединенный с И31:(ерительным преобразователем 1 электрохимический датчик 2, снабжен ный электродной камерой 3 рабочего сигнала, байпаскым каналом 4 с электродной камерой 5 исходного сигнала, соединенным непосредственно , с каналом 6 для привода электролита из емкости 7, сообщакяцихся между собой канавками 8 прямоугольного сечения, расположенными по боковой поверхности электрохимического датчика 2 и соединенными через каг нал 9 для отвода электролита с электродными камерами 3 и 5 фиг.1. Выходные линии 10 служат для сброса электролита из камер 3 и 5. Камеры 3 и 5 выполнены в виде симметрично расположенных пар электродов 11 конденсаторного типа, связанных между собой непосредственно и через измерительный преобразователь 1, снабженный генератором 12 переменного напряжения, соединенным .с одним из входов регулятора балансировки 13 и связанным с камерами 3 и 5, при этом выход 14 усилителя подключен к соответствующему входу регулятора 13. Преобразователь 1 снабжен также органами 15 управления и сигнализации, трансформатором 16, стабилизатором 17 напряжения и регулирующим микроамперметром 18. Полимерная мембрана 19 выполнена из листа прямоугольной формы в виде цилиндра, размещена по боковой поверхности электрохимического датчика 2 с внешней стороны канавок 8 и закреплена по концам внахлест через прокладку 20 стержнем 21, установленным в проточке 22, расположенной по образующей боковой поверхностй электрохимического датчика 2, и зафиксированными кольцами 23 Сфиг.2) . Устройство работает следующим образом. При контакте электрохимического датчика 2 с анализируемой сточной или природной водой молекулы растворенной, двуокиси углерода диффундируют через полимерную мембрану 19 в канавки 8, по которым электролит {раствор КОН)(фиг.1 и 2), В электролите протекает реакция: 2 КОН +00 К2СО + HjO. Результатом реакции является зменение электропроводности электроита, пропорциональное содержанию вуокиси углерода в анализируемой оде. Электролит из емкости 7 поступае в канал 6 для подачи и далее через байпасный кана-л 4 непосредственно в камеру 5 исходного сигнала и через канавки 8 после взаимодействия с поступившей через мембрану 19 двуокисью углерода и канал 9 в камеру 3 рабочего сигнала. Канавки 8, сооб щающиеся между собой, создают обширную зону контакта электролита с анализируемой водой через мембрану 19. Электроды 11 совместно с регуля тором 13 балансировки образуют мостовую схему, питание которой про изводится от генератора 12 напряжением 1 ,-1 В с частотой в 1,2 кГц При отсутствии двуокиси углерода в анализируемой воде электропроводность электролита в обеих камерах 3 и 5 датчика 2 одинакова и результирующий сигнал на входе 14 усилителя отсутствует. При появлении дву окиси углерода электропроводность электролита в канавках 8 и, следовательно, в камере 3 изменятся пропорционально ее содержанию, а в камере 5 остается практически неизмен ной. В результате в мостовой схеме возникает сигнал разбаланса, которы затем усиливается, детектируется и через органы 3 управления и сигнализации фиксируется микроамперметро 18, шкала которого отградуирована в единицах измерения содержания двуокиси углерода. КЬоме того, микроамперметр 18, снабженный регулирующими контактами подает соответствующие управляющие сигналы в систему автоматического р гулирования очистными сооружениями сточных или природных вод (не показана) ,, обеспечивая тем самым оптимальный газовой и силовой режимы ра боты при изменяющемся содержании органических веществ. Изменения сорбционных свойств материалов каналов 6 и 9, канавок 8,камер 3 и 5 и линии 10, колебания гидродинамического и температурного режимов электролита в отсутствии термостатирования полностью компенсируется регулятором 13 балансировки. Полимерная мембрана 19 проницаем в основном, только для двуокиси угл рода, что обеспечивает относительну избирательность контроля ее содер.жания по отношению к остальным составляющим как сточной или природной воды, так и атмосферного .воздуха, Введение в состав устройства байпасного канала, электродной камеры исходного сигнала, сообщающихся между собой канавок, расположенных п.о боковой поверхности электрохимического датчика и соединенных через канал для отвода электролита с электродными камерами рабочего и исходного сигналов, регулятора балансировки и генератора переменного напряжения, а также их взаимосвязи обеспе- . чивает повышение точности регулирования ( до 15%) и надежности работы устройства в различных условиях эксплуатации. Формула изобретения 1. Устройство для автоматического регулирования процессов очистки сточных и природных вод по содержанию растворенной двуокиси углерода, содержащее измерительный преобразователь с усилителем,связанным с электрохимическим датчиком, содержащим электродную камеру рабочего сигнала с каналами для подвода и отнода электролита, закрытую со стороны анализируемой воды полимерной мембраной, отл ичающееся тем, что, с целью улучшения качества очистки воды за счет повышения точности регулирования, оно дополнительно снабжено байпасным каналом, соединенным непосредственно с каналом для подвода электролита, электродной камерой «-исходного сигнала, размещенной на выходе байпасного канала и связанной непосредственно с электродной камерой рабочего сигнала,сообщающимися между собой канавками, расположенными по боковой поверхности электрохимического датчика и соединенными через канал дпя отвода электролита с электродньп-м камерами рабочего -и исходного сихналов, регулятором балансировки, первый вход котсфого подключен к электродной камере рабо чего сигнала, а второй вход - к электродной камере исходного сигнаа, Иг.енератором переменного напряения, соединенным с одним из выхоов регулятора балансировки, и с

sneK-iypoflHbiMH камерами рабочего и исходного сигналов, при этом выход усилителя подключен к соответствующему входу регулятора балансировки.

. 2. Устройство поп.1,отлича ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения технологии сборки электрохимического датчика, полимерная мембрана выполнена в виде цилиндра, размещенного по боковой поверхности электрохимического датчика с внешней стороны канавок, концы которого закреплены внахлест через прокладку стержнем, установленным в проточке располо- . женной по образующей боковой поверхности электрохимического датчика, и зафиксирован1О)04 кольцами..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

. Альперин В..З. и др. Современные электрохимические методы и аппаратура Для анализа газов в жидкостях и газовых смесях. М., Химия, 1975, с.61.

2. Пономарев А.С. Методы определения растворенного в природных водах С0(. 1езисы докладов Второго всесоюзного совещания по анализу природных и сточных вод. М., Наука 1977, с. 43.