【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(sui)著我國(guo)的(de)(de)(de)經濟快速發展(zhan)與(yu)(yu)工(gong)業化(hua)(hua)程度增加，對于水(shui)(shui)資源的(de)(de)(de)污(wu)染也在加劇，尤其(qi)是城市(shi)污(wu)水(shui)(shui)與(yu)(yu)工(gong)業污(wu)水(shui)(shui)的(de)(de)(de)排放量增加致使水(shui)(shui)質污(wu)染日趨嚴重。國(guo)家對于水(shui)(shui)資源的(de)(de)(de)保護(hu)日益重視，加大了(le)對城市(shi)污(wu)水(shui)(shui)與(yu)(yu)工(gong)業污(wu)水(shui)(shui)的(de)(de)(de)治理(li)(li)力度，對于達到各(ge)種污(wu)水(shui)(shui)處理(li)(li)工(gong)藝過程的(de)(de)(de)最佳效果、處理(li)(li)設備的(de)(de)(de)正常運行、準確(que)監測(ce)污(wu)水(shui)(shui)處理(li)(li)的(de)(de)(de)水(shui)(shui)質、水(shui)(shui)量等都(dou)提(ti)出(chu)了(le)更高的(de)(de)(de)要求，這就(jiu)對污(wu)水(shui)(shui)處理(li)(li)中的(de)(de)(de)自動化(hua)(hua)儀表的(de)(de)(de)設計與(yu)(yu)應用提(ti)出(chu)了(le)新的(de)(de)(de)要求。
1 自動化儀表在污水處理中的重要性
在現代(dai)化(hua)污(wu)(wu)水(shui)處(chu)(chu)(chu)理過程(cheng)中，無論(lun)采用(yong)(yong)何種(zhong)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)，其(qi)(qi)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)過程(cheng)都(dou)存(cun)在大量需要(yao)(yao)檢(jian)測(ce)(ce)的(de)參(can)(can)數，因此目前大型(xing)生活污(wu)(wu)水(shui)處(chu)(chu)(chu)理廠(chang)或者工(gong)(gong)藝(yi)(yi)污(wu)(wu)水(shui)處(chu)(chu)(chu)理廠(chang)一般都(dou)設(she)有液(ye)位、液(ye)位差、流量、壓力、pH值(zhi)、溫度、溶解氧、污(wu)(wu)泥濃度、氧化(hua)還(huan)原(yuan)電位、污(wu)(wu)泥界面(mian)、在線(xian)(xian)BOD、在線(xian)(xian)COD、在線(xian)(xian)氨氮、在線(xian)(xian)總磷等(deng)自(zi)動(dong)化(hua)儀(yi)表。通過這些檢(jian)測(ce)(ce)儀(yi)表獲取的(de)各(ge)種(zhong)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)檢(jian)測(ce)(ce)參(can)(can)數從而(er)(er)對工(gong)(gong)藝(yi)(yi)過程(cheng)中的(de)各(ge)種(zhong)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)設(she)備進行控(kong)(kong)制(zhi)，協調供(gong)需之(zhi)(zhi)間、系統各(ge)組成(cheng)部分之(zhi)(zhi)間、各(ge)污(wu)(wu)水(shui)處(chu)(chu)(chu)理工(gong)(gong)藝(yi)(yi)之(zhi)(zhi)間的(de)關系，以(yi)便(bian)使各(ge)種(zhong)設(she)備與設(she)施得到(dao)更充(chong)分、合(he)(he)理的(de)使用(yong)(yong)。其(qi)(qi)中工(gong)(gong)藝(yi)(yi)過程(cheng)中的(de)一些重(zhong)要(yao)(yao)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)參(can)(can)數例(li)如溶氧值(zhi)、曝氣量等(deng)都(dou)是(shi)(shi)保證工(gong)(gong)藝(yi)(yi)自(zi)動(dong)控(kong)(kong)制(zhi)的(de)重(zhong)要(yao)(yao)保證，通過這些儀(yi)表檢(jian)測(ce)(ce)值(zhi)來自(zi)動(dong)調節和控(kong)(kong)制(zhi)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)設(she)備的(de)合(he)(he)理運行。這些自(zi)動(dong)化(hua)儀(yi)表不僅(jin)對于污(wu)(wu)水(shui)處(chu)(chu)(chu)理工(gong)(gong)藝(yi)(yi)過程(cheng)起著不可(ke)替代(dai)的(de)指導作(zuo)用(yong)(yong)，同時也可(ke)以(yi)多(duo)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)處(chu)(chu)(chu)理過程(cheng)進行監(jian)控(kong)(kong)報警，保障生產和設(she)備安全，而(er)(er)且還(huan)起著向相關管理部門(men)提過檢(jian)測(ce)(ce)指標(biao)的(de)重(zhong)要(yao)(yao)作(zuo)用(yong)(yong)。綜上所述，可(ke)以(yi)看到(dao)自(zi)動(dong)化(hua)儀(yi)表對于污(wu)(wu)水(shui)處(chu)(chu)(chu)理過程(cheng)起著重(zhong)要(yao)(yao)的(de)作(zuo)用(yong)(yong)，是(shi)(shi)計算機控(kong)(kong)制(zhi)的(de)前提條(tiao)件和自(zi)動(dong)化(hua)控(kong)(kong)制(zhi)的(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(zai)污水處(chu)理(li)(li)中(zhong)的(de)(de)自動化儀(yi)(yi)(yi)表(biao)主(zhu)要分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)為熱(re)工儀(yi)(yi)(yi)表(biao)和成(cheng)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)析儀(yi)(yi)(yi)表(biao)。熱(re)工儀(yi)(yi)(yi)表(biao)主(zhu)要包括(kuo)溫度(du)、壓力、液位、流量這(zhe)些物理(li)(li)量檢測儀(yi)(yi)(yi)表(biao)，熱(re)工儀(yi)(yi)(yi)表(biao)大(da)致(zhi)都(dou)由測量元件(傳(chuan)感器)部(bu)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)、中(zhong)問(wen)傳(chuan)送(song)部(bu)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)和顯示部(bu)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)(包括(kuo)變換成(cheng)其他信號)構(gou)成(cheng)。成(cheng)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)析儀(yi)(yi)(yi)表(biao)在(zai)污水處(chu)理(li)(li)過程中(zhong)常常稱之為水質(zhi)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)析儀(yi)(yi)(yi)表(biao)，例如溶解氧儀(yi)(yi)(yi)、在(zai)線(xian)BOD儀(yi)(yi)(yi)、在(zai)線(xian)COD儀(yi)(yi)(yi)等。這(zhe)部(bu)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)儀(yi)(yi)(yi)表(biao)的(de)(de)主(zhu)要特點是(shi)專用(yong)性(xing)強，形式多樣化，但(dan)每種成(cheng)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)析儀(yi)(yi)(yi)的(de)(de)適用(yong)范圍往往都(dou)限(xian)于(yu)某種介(jie)質(zhi)成(cheng)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)析。
2.2 溫度與壓力儀表
在(zai)厭氧消化過程中(zhong)為保證其正常良好反應，介(jie)質溫度需(xu)(xu)要保持在(zai)一定的溫度范圍(wei)內，因此需(xu)(xu)要設置溫度檢測點(dian)，通常設計的典(dian)型熱敏元件是鉑熱電(dian)阻(zu)。由(you)于熱電(dian)阻(zu)信號(hao)需(xu)(xu)要自動控制系統配套專(zhuan)用熱電(dian)阻(zu)模塊，而水(shui)處(chu)理過程中(zhong)的溫度監(jian)測點(dian)并不多，因此可以考慮在(zai)儀表設計時(shi)采用溫度變(bian)送器將熱電(dian)阻(zu)信號(hao)轉(zhuan)換為4～20mA信號(hao)從而接入標(biao)準的模擬量模塊。
污水(shui)處(chu)理中(zhong)壓(ya)力(li)(li)檢測多(duo)為泵出口處(chu)設(she)置就地壓(ya)力(li)(li)表或則(ze)壓(ya)力(li)(li)變(bian)送(song)器(qi)，如果需要設(she)置壓(ya)力(li)(li)變(bian)送(song)器(qi)則(ze)多(duo)選用(yong)目(mu)前應用(yong)非常廣泛技術也很成熟的智能型(xing)壓(ya)力(li)(li)變(bian)送(song)器(qi)，以便于通過配合手操器(qi)對壓(ya)力(li)(li)變(bian)送(song)器(qi)進行量程設(she)置、調零等操作(zuo)。
2.3 流量儀表
相對(dui)而(er)言(yan)，在(zai)污(wu)水處(chu)(chu)理中流(liu)量(liang)計(ji)是(shi)非常重要的(de)(de)(de)一類儀表(biao)。污(wu)水處(chu)(chu)理廠的(de)(de)(de)進(jin)出水水量(liang)、回流(liu)污(wu)泥量(liang)、曝氣量(liang)以及(ji)消(xiao)化池產氣量(liang)等都是(shi)工藝生產所必(bi)須測量(liang)的(de)(de)(de)流(liu)量(liang)參數(shu)。另外，為了對(dui)污(wu)水處(chu)(chu)理廠的(de)(de)(de)運行(xing)經濟效果(guo)進(jin)行(xing)考核(he)、分析，也(ye)要依靠流(liu)量(liang)測量(liang)儀表(biao)來提供必(bi)要的(de)(de)(de)數(shu)據。
在污(wu)水處理廠流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)測量(liang)(liang)儀表中，目前應(ying)用較為(wei)廣(guang)泛的是電磁流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)計(ji)(ji)、超(chao)聲波流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)計(ji)(ji)、差壓式流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)計(ji)(ji)以及明渠(qu)流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)計(ji)(ji)，相關性(xing)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)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)計是(shi)(shi)測速式流(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)計，適用于(yu)(yu)(yu)具(ju)有(you)導(dao)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)性液體(ti)(ti)體(ti)(ti)積流(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)測量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)。它(ta)的(de)(de)工作原理(li)(li)是(shi)(shi)基于(yu)(yu)(yu)法拉(la)第電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)磁感應(ying)定律(lv)，定律(lv)要(yao)(yao)(yao)點是(shi)(shi)導(dao)體(ti)(ti)在磁場(chang)中(zhong)切割(ge)磁力(li)線方向(xiang)運動(dong)時(shi)(shi)，導(dao)體(ti)(ti)受(shou)磁場(chang)感應(ying)產生感應(ying)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)勢(shi)E。電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)磁流(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)計主要(yao)(yao)(yao)由變(bian)送器(qi)(qi)和(he)轉換(huan)器(qi)(qi)組成。被測介質(zhi)的(de)(de)流(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)經變(bian)送器(qi)(qi)變(bian)換(huan)成感應(ying)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)勢(shi)后(hou)，再(zai)經轉換(huan)器(qi)(qi)把感應(ying)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)勢(shi)信(xin)號(hao)轉換(huan)成為(wei)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)信(xin)號(hao)作為(wei)輸出(chu)，以(yi)便(bian)進行遠方指示記錄或作為(wei)控制信(xin)號(hao)。電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)磁流(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)計在測量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)通道內無(wu)(wu)任何固定或可(ke)動(dong)的(de)(de)節流(liu)(liu)(liu)(liu)部件，對(dui)(dui)流(liu)(liu)(liu)(liu)體(ti)(ti)無(wu)(wu)壓(ya)力(li)損失，其輸出(chu)特(te)性與(yu)被測液體(ti)(ti)的(de)(de)密度、黏(nian)度、流(liu)(liu)(liu)(liu)動(dong)狀(zhuang)況無(wu)(wu)關(guan)，適用于(yu)(yu)(yu)測量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)污水處理(li)(li)中(zhong)帶有(you)固體(ti)(ti)微顆(ke)粒的(de)(de)流(liu)(liu)(liu)(liu)體(ti)(ti)流(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)。同時(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)磁流(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)計安裝(zhuang)的(de)(de)直(zhi)管段要(yao)(yao)(yao)求(qiu)通常(chang)為(wei)前5D、后(hou)2D(D為(wei)所選儀表(biao)的(de)(de)內直(zhi)徑(jing)，見圖2)，相對(dui)(dui)于(yu)(yu)(yu)差壓(ya)式流(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)計對(dui)(dui)于(yu)(yu)(yu)直(zhi)管段的(de)(de)要(yao)(yao)(yao)求(qiu)要(yao)(yao)(yao)短得多。正是(shi)(shi)因為(wei)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)磁流(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)計的(de)(de)這些特(te)點，因此它(ta)在污水處理(li)(li)中(zhong)得到廣泛(fan)應(ying)用。在污水處理(li)(li)廠的(de)(de)進出(chu)水管線、污泥管線上(shang)都可(ke)以(yi)考慮設計電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)磁流(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)計進行測量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)。需(xu)要(yao)(yao)(yao)注(zhu)意(yi)(yi)的(de)(de)是(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)磁流(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)計對(dui)(dui)于(yu)(yu)(yu)測量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)液體(ti)(ti)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)導(dao)率和(he)流(liu)(liu)(liu)(liu)速都有(you)要(yao)(yao)(yao)求(qiu)，需(xu)要(yao)(yao)(yao)在設計時(shi)(shi)特(te)別注(zhu)意(yi)(yi)加以(yi)考慮。
圖1 污(wu)水處理主要(yao)流量儀(yi)表對照表
圖2 電(dian)磁流量計安(an)裝示意圖
2.3.2 超聲波流量計
超聲波流(liu)量(liang)計按其安裝(zhuang)形式(shi)一般分為(wei)外夾式(shi)和管段式(shi)、插入式(shi)，根(gen)據其檢測(ce)的(de)方式(shi)，又可分為(wei)傳播速(su)度差(cha)法、多普勒法、波束偏移法、噪聲法及(ji)相(xiang)關法等不同類型(xing)的(de)超聲波流(liu)量(liang)計。
其(qi)中管道外夾式(shi)超聲(sheng)流量(liang)計(ji)可(ke)以(yi)不用斷(duan)開管路(lu)安(an)(an)裝(zhuang)(zhuang)(不像電磁流量(liang)計(ji)那(nei)樣需(xu)要斷(duan)開管路(lu)安(an)(an)裝(zhuang)(zhuang))，也不需(xu)要安(an)(an)裝(zhuang)(zhuang)旁通(tong)管路(lu)和(he)閥門，測量(liang)管路(lu)口徑(jing)可(ke)以(yi)達到幾米(mi)，維護方(fang)便，可(ke)以(yi)對流體無任何影響下來(lai)進行(xing)流量(liang)測量(liang)，因此在污水處理中的(de)大口徑(jing)的(de)進出水管道流量(liang)測量(liang)中也得到較多(duo)的(de)應用。
在設計(ji)應(ying)用超(chao)聲波流量(liang)計(ji)中尤其需要注意選(xuan)擇合適的(de)(de)安裝(zhuang)位置，所(suo)選(xuan)安裝(zhuang)管道圓(yuan)度好，內表面光(guang)滑(hua)且(qie)壁厚(hou)均勻，安裝(zhuang)管段(duan)應(ying)避開干(gan)擾和(he)渦流這(zhe)兩種(zhong)對測量(liang)精度影響(xiang)較大(da)的(de)(de)情況，避免安裝(zhuang)在水(shui)泵、變頻器附近，即有強磁場(chang)和(he)震動(dong)干(gan)擾處安裝(zhuang)儀表。同時也(ye)應(ying)該(gai)滿足相應(ying)的(de)(de)直管段(duan)要求(上(shang)游(you)10倍(bei)管徑，下游(you)5倍(bei)管徑)。
2.3.3 差壓式流量計
污(wu)水處理(li)中的(de)(de)(de)(de)曝氣(qi)(qi)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)測量(liang)(liang)一般選用(yong)差(cha)壓(ya)(ya)(ya)(ya)式流(liu)量(liang)(liang)計(ji)，如威力巴(ba)(VERABAR)流(liu)量(liang)(liang)計(ji)，德爾(er)(er)塔巴(ba)(Deltaflow)流(liu)量(liang)(liang)計(ji)。這兩(liang)種儀表都(dou)是插入式安裝，可(ke)在帶(dai)壓(ya)(ya)(ya)(ya)情況(kuang)下(xia)拆卸維護檢查，不影響風機和(he)壓(ya)(ya)(ya)(ya)縮機運(yun)行(xing)(xing)。在設計(ji)時需(xu)要(yao)注(zhu)意(yi)，由于威力巴(ba)和(he)德爾(er)(er)塔巴(ba)流(liu)量(liang)(liang)計(ji)的(de)(de)(de)(de)差(cha)壓(ya)(ya)(ya)(ya)信(xin)號(hao)都(dou)比(bi)較小(約在幾個(ge)mmH2O到幾十(shi)個(ge)mmH2O之間)，必(bi)要(yao)時，在保證滿足前后直(zhi)管段要(yao)求的(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia)，可(ke)采取漸縮管道的(de)(de)(de)(de)方法，提高流(liu)速(su)，增大差(cha)壓(ya)(ya)(ya)(ya)信(xin)號(hao)。另(ling)外，選擇適(shi)當的(de)(de)(de)(de)微(wei)差(cha)壓(ya)(ya)(ya)(ya)變送器對(dui)準確的(de)(de)(de)(de)測量(liang)(liang)也(ye)(ye)是十(shi)分(fen)必(bi)要(yao)的(de)(de)(de)(de)，建(jian)議選用(yong)高精(jing)度(du)的(de)(de)(de)(de)(0.5%)微(wei)差(cha)壓(ya)(ya)(ya)(ya)變送器。在進(jin)行(xing)(xing)氣(qi)(qi)體(ti)流(liu)量(liang)(liang)測量(liang)(liang)時，需(xu)要(yao)進(jin)行(xing)(xing)溫度(du)和(he)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力補償(chang)。當工藝管道內(nei)溫度(du)和(he)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力變化不大時，在滿足測量(liang)(liang)準確度(du)的(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia)，也(ye)(ye)可(ke)以采用(yong)固定的(de)(de)(de)(de)溫度(du)、壓(ya)(ya)(ya)(ya)力值進(jin)行(xing)(xing)補償(chang)。一個(ge)精(jing)度(du)高，穩定性好的(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)體(ti)流(liu)量(liang)(liang)測量(liang)(liang)系統(tong)，對(dui)鼓(gu)風曝氣(qi)(qi)系統(tong)節約電(dian)能，降低運(yun)行(xing)(xing)成本，起作積極的(de)(de)(de)(de)作用(yong)。
2.3.4 明渠式超聲波流量計
明渠式超聲波流量計是一(yi)種在污水處理廠應用很廣(guang)的流量計，適(shi)用于工藝流程(cheng)中進(jin)出水是明渠形(xing)式而非管(guan)道的場合。在污水廠中常用的明渠巴歇兒(er)水槽、三角堰(yan)、梯形(xing)槽、矩(ju)形(xing)槽等。
選(xuan)用明(ming)渠流量(liang)計，不(bu)(bu)僅對儀表的精(jing)度(du)、性能、穩定性高(gao)要(yao)求，同(tong)時對不(bu)(bu)同(tong)明(ming)渠具體(ti)堰槽的制作(zuo)精(jing)度(du)要(yao)求也非常高(gao)。因為無論采用哪一種堰槽，最終流量(liang)Q的大小由(you)水(shui)位的高(gao)度(du)h來確定的。其函數關系是Q=F(h)。
2.4 物位儀表
物位檢(jian)測儀(yi)表(biao)按照被測介質分為液(ye)位檢(jian)測儀(yi)表(biao)和料位檢(jian)測儀(yi)表(biao)，污水處理中(zhong)使用(yong)較(jiao)多(duo)的是液(ye)位檢(jian)測儀(yi)表(biao)，其中(zhong)又以超聲波(bo)液(ye)位計(ji)為主(zhu)。這種液(ye)位計(ji)無(wu)機械(xie)可動部分，可靠性高(gao)，安裝(zhuang)簡(jian)單、方(fang)便，屬于非接觸測量，且不受(shou)液(ye)體的粘度、密度等(deng)影響(xiang)，因此多(duo)用(yong)于藥池、排泥水池等(deng)的液(ye)位測量。
超(chao)聲(sheng)波液(ye)(ye)(ye)(ye)位(wei)(wei)(wei)(wei)計(ji)的(de)傳(chuan)感器由一(yi)對(dui)發射、接(jie)(jie)(jie)收(shou)換(huan)(huan)能(neng)器組成(cheng)。發射換(huan)(huan)能(neng)器面對(dui)液(ye)(ye)(ye)(ye)面發射超(chao)聲(sheng)波脈沖，超(chao)聲(sheng)波脈沖從(cong)液(ye)(ye)(ye)(ye)面上反射回來(lai)(lai)，被接(jie)(jie)(jie)收(shou)換(huan)(huan)能(neng)器接(jie)(jie)(jie)收(shou)。根(gen)據發射至(zhi)接(jie)(jie)(jie)收(shou)的(de)時間可確(que)定傳(chuan)感器與液(ye)(ye)(ye)(ye)面之間的(de)距(ju)離(li)，即可換(huan)(huan)算成(cheng)液(ye)(ye)(ye)(ye)位(wei)(wei)(wei)(wei)。其精確(que)度(du)(du)為±0.5%。根(gen)據超(chao)聲(sheng)波液(ye)(ye)(ye)(ye)位(wei)(wei)(wei)(wei)計(ji)的(de)非接(jie)(jie)(jie)觸(chu)式測(ce)量原(yuan)理(li)，因此(ci)從(cong)理(li)論(lun)上來(lai)(lai)講，它適(shi)(shi)用(yong)于污水(shui)處理(li)工藝(yi)過程(cheng)中的(de)液(ye)(ye)(ye)(ye)位(wei)(wei)(wei)(wei)測(ce)量。但(dan)在實(shi)際應用(yong)中它會受到(dao)各(ge)種因素如安裝位(wei)(wei)(wei)(wei)置(zhi)、溫(wen)度(du)(du)、壓力、濕度(du)(du)以及被測(ce)介質(zhi)表面的(de)泡沫、浪涌等的(de)影響。因此(ci)，正確(que)選(xuan)擇和使(shi)用(yong)超(chao)聲(sheng)波液(ye)(ye)(ye)(ye)位(wei)(wei)(wei)(wei)計(ji)有著十(shi)分實(shi)際的(de)意義。應根(gen)據實(shi)際的(de)測(ce)量范圍來(lai)(lai)選(xuan)擇合適(shi)(shi)的(de)儀表。根(gen)據超(chao)聲(sheng)波特(te)性(xing)，頻(pin)率越(yue)(yue)低，傳(chuan)輸(shu)距(ju)離(li)越(yue)(yue)遠，但(dan)聲(sheng)波的(de)指(zhi)向性(xing)就越(yue)(yue)差;頻(pin)率越(yue)(yue)高，指(zhi)向性(xing)越(yue)(yue)好，但(dan)傳(chuan)輸(shu)距(ju)離(li)越(yue)(yue)小。目前超(chao)聲(sheng)波液(ye)(ye)(ye)(ye)位(wei)(wei)(wei)(wei)計(ji)的(de)測(ce)量范圍從(cong)0.5米到(dao)幾十(shi)米。
此外對于(yu)工(gong)藝(yi)不要(yao)求連續檢測而僅需(xu)報警或聯鎖設備動作(zuo)的(de)池(chi)內、活液(ye)罐等(deng)設備液(ye)位可采用液(ye)位開關進(jin)行檢測，從而控(kong)制儀表設備的(de)投(tou)資。
2.5 分析儀表
在(zai)污(wu)(wu)水(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)(li)過程(cheng)中，有許多(duo)反映水(shui)(shui)質的(de)重(zhong)要(yao)參數(shu)如：溶解氧(DO)、pH、污(wu)(wu)泥濃度(du)、濁度(du)、SS懸浮(fu)物等。在(zai)線檢測這些(xie)參數(shu)可以實時地了(le)解和(he)掌握污(wu)(wu)水(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)(li)的(de)情況，并(bing)根(gen)據這些(xie)參數(shu)對工(gong)藝及(ji)設備的(de)運行(xing)進行(xing)自動(dong)控制和(he)調(diao)整，以確保污(wu)(wu)水(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)(li)的(de)正(zheng)常運行(xing)并(bing)達到排放標準(zhun)。在(zai)以往的(de)水(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)(li)廠(chang)中大(da)多(duo)是采用(yong)化(hua)驗(yan)分析(xi)的(de)方法(fa)來得到的(de)，隨著(zhu)自動(dong)化(hua)儀(yi)表測量技術等領(ling)域技術的(de)發(fa)展，越(yue)來越(yue)多(duo)的(de)水(shui)(shui)質分析(xi)儀(yi)表逐(zhu)漸應用(yong)于污(wu)(wu)水(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)(li)。
2.5.1 溶解氧儀
水(shui)中的(de)(de)微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)等(deng)得以生(sheng)(sheng)(sheng)存的(de)(de)一個重(zhong)要(yao)條件是水(shui)中溶(rong)解(jie)有一定(ding)量(liang)的(de)(de)氧(yang)(yang)氣，稱之(zhi)為溶(rong)解(jie)氧(yang)(yang)(DO)。當水(shui)體中含(han)(han)有還原性污染物(wu)時，DO量(liang)就(jiu)會降低，當DO低于4mg/l以下(xia)時，水(shui)中的(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)就(jiu)難以生(sheng)(sheng)(sheng)存了。因此，溶(rong)解(jie)氧(yang)(yang)是水(shui)質監測的(de)(de)重(zhong)要(yao)指標之(zhi)一。水(shui)中的(de)(de)含(han)(han)氧(yang)(yang)量(liang)可以充分顯示水(shui)自凈的(de)(de)程度(du)和可流入水(shui)的(de)(de)污水(shui)量(liang)。而對于生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)處(chu)理來(lai)說，更需了解(jie)曝氣池中的(de)(de)含(han)(han)氧(yang)(yang)量(liang)，根據該氧(yang)(yang)量(liang)信號(hao)，來(lai)控(kong)制(zhi)鼓風(feng)機對曝氣池的(de)(de)供氧(yang)(yang)量(liang)。
溶氧(yang)儀主要由傳(chuan)感(gan)器(qi)和變送器(qi)兩(liang)部分(fen)組成(cheng)。若(ruo)從傳(chuan)感(gan)器(qi)的結構形式上分(fen)，主要有兩(liang)種：覆膜電極(ji)(ji)和無膜電極(ji)(ji)。這兩(liang)種電極(ji)(ji)都由陰極(ji)(ji)、陽(yang)極(ji)(ji)和電解液(ye)組成(cheng)。在設計中需(xu)要為溶解氧(yang)儀考慮(lv)合適(shi)的安裝位置，從而避免探頭結垢，也避免測量值波動。
2.5.2 化學需氧量(COD)分析儀
化學(xue)需氧量(ChemicalOxygenDemand，簡稱COD)是在一定(ding)的(de)(de)條件下，采用一定(ding)的(de)(de)強氧化劑處(chu)理水樣時，所消耗(hao)的(de)(de)氧化劑量。它是表示水中還(huan)原(yuan)性物(wu)(wu)質多少的(de)(de)一個指標。水中的(de)(de)還(huan)原(yuan)性物(wu)(wu)質有各(ge)種有機(ji)物(wu)(wu)、亞硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)、硫化物(wu)(wu)、亞鐵鹽(yan)等，其中主要(yao)的(de)(de)還(huan)原(yuan)物(wu)(wu)質是有機(ji)物(wu)(wu)，所以COD值(zhi)(zhi)又(you)往(wang)往(wang)作為(wei)衡(heng)量水中有機(ji)物(wu)(wu)質含(han)量多少的(de)(de)指標。化學(xue)需氧量越(yue)大，說明(ming)水體受有機(ji)物(wu)(wu)的(de)(de)污(wu)(wu)染越(yue)嚴重，因(yin)此(ci)污(wu)(wu)水處(chu)理裝置(zhi)的(de)(de)進(jin)出口COD值(zhi)(zhi)是很重要(yao)的(de)(de)參數(shu)。
COD測(ce)定儀主要(yao)有分光(guang)光(guang)液測(ce)定法及電化(hua)學測(ce)定兩種類(lei)型(xing)。分光(guang)光(guang)液法測(ce)定COD值的(de)(de)儀器(qi)，工作原(yuan)理(li)是水樣、重鉻酸鉀、催化(hua)劑及濃硫酸的(de)(de)混(hun)合(he)液在消(xiao)解池加熱到(dao)一定溫度(du)時混(hun)合(he)液中的(de)(de)鉻離子(zi)從四價還原(yuan)為三價，液體顏色發生(sheng)改變，變色的(de)(de)程度(du)與水樣中有機物含量成對(dui)應關系，儀器(qi)通過(guo)比色換算顯示出(chu)COD值。
COD值是(shi)反映污水處理廠出(chu)水水質(zhi)的(de)重要(yao)(yao)(yao)(yao)監(jian)測指標(biao)，需(xu)要(yao)(yao)(yao)(yao)提供(gong)給相關主管部(bu)門供(gong)其監(jian)督處理效果是(shi)否(fou)(fou)達到國(guo)家規定的(de)排放要(yao)(yao)(yao)(yao)求。由(you)于COD分析(xi)儀(yi)是(shi)屬于比較精密的(de)分析(xi)儀(yi)器，國(guo)外在(zai)研(yan)制生產以及技(ji)術上(shang)更為成(cheng)熟，為了(le)保證(zheng)正確的(de)測量(liang)，特別是(shi)工藝(yi)要(yao)(yao)(yao)(yao)求很(hen)高的(de)情況(kuang)下，在(zai)選(xuan)型設計時(shi)可以考慮(lv)(lv)國(guo)外產品。在(zai)選(xuan)型時(shi)要(yao)(yao)(yao)(yao)注意量(liang)程、精度、使(shi)用條件(jian)等主要(yao)(yao)(yao)(yao)參數，同(tong)時(shi)應該(gai)考慮(lv)(lv)儀(yi)表耗材備(bei)件(jian)是(shi)否(fou)(fou)易購。
2.5.3 pH計
在(zai)污水(shui)(shui)(shui)進(jin)、出口(kou)均設有pH分(fen)析儀，進(jin)水(shui)(shui)(shui)處(chu)(chu)配置pH計的目的是(shi)方便(bian)工藝(yi)人員針對進(jin)水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)質(zhi)采取相應的控制調節手段，以滿足后續處(chu)(chu)理的要求(qiu)。在(zai)出水(shui)(shui)(shui)處(chu)(chu)設置pH計的目的是(shi)反映處(chu)(chu)理的效果(guo)，方便(bian)廠部和政府部門對污水(shui)(shui)(shui)廠運(yun)行狀態(tai)監管(guan)。
pH計的(de)基本工作原理是用電(dian)位(wei)法測量(liang)溶(rong)(rong)液(ye)的(de)酸堿(jian)度(du)，插人(ren)待測溶(rong)(rong)液(ye)的(de)測量(liang)電(dian)極與具有(you)恒定電(dian)位(wei)的(de)參比電(dian)極之間的(de)電(dian)勢(shi)差與溶(rong)(rong)液(ye)pH值之間有(you)固定的(de)函(han)數(shu)關系，由此通過測量(liang)電(dian)勢(shi)得(de)出pH值。
2.5.4 污泥濃度計
污(wu)泥(ni)(ni)(ni)的(de)濃(nong)度(du)也(ye)是(shi)污(wu)水處(chu)理工藝中需要檢測的(de)重要參數之一(yi)。污(wu)泥(ni)(ni)(ni)濃(nong)度(du)計一(yi)般(ban)多用于污(wu)泥(ni)(ni)(ni)處(chu)理工段，多為管道(dao)安(an)裝。根據污(wu)泥(ni)(ni)(ni)濃(nong)度(du)來控制絮凝劑(ji)的(de)投(tou)加(jia)量，目的(de)是(shi)促進污(wu)泥(ni)(ni)(ni)的(de)濃(nong)縮，一(yi)方(fang)面可(ke)以提高污(wu)泥(ni)(ni)(ni)脫(tuo)水設備(采用板(ban)框壓濾機)的(de)效率，節約(yue)能(neng)耗，另外使脫(tuo)水后的(de)污(wu)泥(ni)(ni)(ni)品比較干而便(bian)于運輸。目前(qian)，污(wu)泥(ni)(ni)(ni)濃(nong)度(du)計的(de)工作原理大致可(ke)分為光學型、輻(fu)射型和超聲波三種。
2.5.5 其它
在市政污水與工業污水處(chu)理(li)中在線分析儀(yi)表還有濁(zhuo)度計(ji)(ji)、泥(ni)位計(ji)(ji)、懸浮物濃度計(ji)(ji)、余氯(lv)計(ji)(ji)等，這些分析儀(yi)表主(zhu)要也是(shi)基于光學(xue)(xue)原理(li)或(huo)電化學(xue)(xue)原理(li)的(de)儀(yi)表。根(gen)據不同(tong)的(de)處(chu)理(li)工藝及不同(tong)的(de)原水水質(zhi)，按(an)需(xu)運用于不同(tong)的(de)控制或(huo)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
在污水(shui)處理(li)工藝流程中，現(xian)(xian)場(chang)儀(yi)表不(bu)僅負責采集(ji)工藝參數，以確(que)保自動控(kong)制系統正(zheng)常運行和控(kong)制，還是科學管理(li)、環保監(jian)控(kong)的(de)(de)(de)重要基礎保證(zheng)，因(yin)此在設計(ji)選(xuan)型時(shi)(shi)應(ying)盡(jin)量選(xuan)用(yong)高精度、高穩定(ding)性(xing)、免維護(hu)或低維護(hu)的(de)(de)(de)智(zhi)能儀(yi)表，為了(le)生產過程中便于現(xian)(xian)場(chang)巡視與(yu)儀(yi)表維護(hu)，設計(ji)中可采用(yong)帶現(xian)(xian)場(chang)顯示的(de)(de)(de)變送(song)器，與(yu)此同時(shi)(shi)也應(ying)盡(jin)量注意儀(yi)表的(de)(de)(de)性(xing)價比(bi)。
在(zai)(zai)(zai)設(she)計配置污(wu)(wu)水(shui)(shui)處(chu)理儀器儀表(biao)(biao)時(shi)，必須(xu)考(kao)慮到安全防(fang)護手(shou)段。由(you)于污(wu)(wu)水(shui)(shui)處(chu)理環(huan)境(jing)比較惡劣(lie)，很(hen)多現(xian)場(chang)儀表(biao)(biao)在(zai)(zai)(zai)井下或則露天環(huan)境(jing)，更有些浸泡(pao)(pao)在(zai)(zai)(zai)污(wu)(wu)水(shui)(shui)里。井下儀表(biao)(biao)和浸泡(pao)(pao)在(zai)(zai)(zai)污(wu)(wu)水(shui)(shui)里的(de)儀表(biao)(biao)防(fang)護等(deng)級可選IP68，露天的(de)儀表(biao)(biao)選IP65，同(tong)時(shi)應該根據(ju)儀表(biao)(biao)的(de)具體考(kao)慮設(she)置儀表(biao)(biao)保護箱，在(zai)(zai)(zai)北方等(deng)溫度(du)較低地區(qu)還應考(kao)慮保溫措施。
儀表的(de)(de)設計應考慮環境的(de)(de)適應性(xing).特別(bie)是傳感(gan)器如(ru)直接與(yu)污(wu)水、污(wu)泥介(jie)質接觸，很容易腐蝕和結垢。因此(ci)應盡量選(xuan)擇(ze)非接觸式的(de)(de)、無(wu)阻塞隔(ge)膜式、電磁(ci)式和可清洗式的(de)(de)傳感(gan)器(如(ru)超聲(sheng)波、電磁(ci)式等(deng))。
在儀(yi)表(biao)設(she)計中應盡量選用不斷流拆(chai)卸(xie)式和維護周(zhou)期較長的儀(yi)表(biao)，方便維護管理(li)。
在(zai)儀表(biao)(biao)(biao)(biao)設(she)計(ji)中(zhong)優先考慮節能型的(de)儀表(biao)(biao)(biao)(biao)產品(pin)。儀表(biao)(biao)(biao)(biao)設(she)計(ji)中(zhong)對(dui)(dui)(dui)于特殊(shu)場合(he)應(ying)考慮儀表(biao)(biao)(biao)(biao)的(de)防(fang)爆性(xing)能。對(dui)(dui)(dui)于處于雷(lei)區(qu)的(de)污水處理(li)廠，儀表(biao)(biao)(biao)(biao)變(bian)送器(qi)(qi)的(de)電(dian)源(yuan)和送信(xin)號到PLC的(de)輸出端應(ying)接防(fang)雷(lei)器(qi)(qi)，保證系統的(de)安(an)(an)(an)全(quan)可靠性(xing)。對(dui)(dui)(dui)于泥區(qu)的(de)儀表(biao)(biao)(biao)(biao)，由于泥區(qu)的(de)整個(ge)空氣(qi)中(zhong)，有(you)(you)較大比例的(de)沼氣(qi)。儀表(biao)(biao)(biao)(biao)配置(zhi)應(ying)選用本(ben)安(an)(an)(an)型儀表(biao)(biao)(biao)(biao)，在(zai)進行電(dian)器(qi)(qi)連接時(shi)應(ying)與安(an)(an)(an)全(quan)柵組成本(ben)安(an)(an)(an)防(fang)爆系統。而且安(an)(an)(an)全(quan)柵和電(dian)源(yuan)置(zhi)于安(an)(an)(an)全(quan)區(qu)。安(an)(an)(an)全(quan)柵在(zai)選型時(shi)一定要注意防(fang)爆等級(ji)及廠家是否有(you)(you)防(fang)爆合(he)格證。
3.2 污水處理中儀表設計中的注意事項
許多(duo)分(fen)析(xi)儀(yi)表(biao)的(de)傳感器(qi)是電極(pH計、溶(rong)解氧(yang)等)組成(cheng)的(de)，而(er)(er)在實際(ji)使(shi)用(yong)中(zhong)，電極易被油脂或(huo)污物覆蓋而(er)(er)不能(neng)測(ce)量。因此在這些分(fen)析(xi)儀(yi)的(de)選(xuan)型時，必須充(chong)分(fen)考(kao)慮(lv)電極的(de)清洗問題。目前，清洗方式(shi)有人(ren)工定期清洗，或(huo)機械清洗、超聲波自動清洗、溶(rong)液噴(pen)射清洗以(yi)及(ji)空氣噴(pen)射清洗。 在儀(yi)表(biao)設計中(zhong)應盡(jin)量選(xuan)用(yong)不斷(duan)流拆卸(xie)式(shi)和維護周(zhou)期較長的(de)儀(yi)表(biao)的(de)同時，對于清洗、維護及(ji)更換(huan)時必須拆卸(xie)的(de)管道式(shi)安裝儀(yi)表(biao)及(ji)其傳感器(qi)，應在管道上設計安裝旁通閥，以(yi)免(mian)在其更換(huan)或(huo)發(fa)生故障時，需(xu)要停止工藝運行(xing)。
污水處(chu)理中儀表設計(ji)需要與工藝緊密結合，選取合適的(de)測量或(huo)取樣位置。分析儀表的(de)安(an)裝位置一定要選擇在(zai)活動的(de)區域(yu)，不能設置在(zai)死區。若設置在(zai)引出工藝管路時，這根工藝管路中介質必須是流動的(de)。
4 小結
合理(li)(li)正(zheng)確的設計(ji)和應用自(zi)動化儀表(biao)對于(yu)污水(shui)處理(li)(li)起著重要的作用。在設計(ji)污水(shui)處理(li)(li)中(zhong)的自(zi)動化儀表(biao)時，應讓儀表(biao)滿足穩定可靠，操作簡單(dan)，安裝方便，物(wu)美(mei)價廉，連續(xu)測量，反應靈敏，互換性強(qiang)，便于(yu)維護的要求。
污水處理(li)中儀表設計安裝(zhuang)(zhuang)時(shi)需(xu)要(yao)(yao)注(zhu)意結合(he)工藝(yi)過程(cheng)對(dui)(dui)不同的檢測對(dui)(dui)象和要(yao)(yao)求(qiu)選用(yong)(yong)適用(yong)(yong)的儀表，具(ju)體(ti)安裝(zhuang)(zhuang)應用(yong)(yong)時(shi)注(zhu)意具(ju)體(ti)的工況條件(jian)。
污水處理(li)中儀(yi)表投(tou)入使用后(hou)，應注(zhu)意儀(yi)表的維(wei)護，形成(cheng)完善的巡檢和(he)維(wei)護保養制度，從而保證(zheng)儀(yi)表的準確(que)性(xing)，以利于監控系統的正(zheng)常運(yun)行。
目前我(wo)國(guo)許多(duo)城市(shi)污水(shui)處理(li)采用(yong)BOT模式的(de)項目較多(duo)，為了控(kong)制(zhi)項目的(de)合理(li)投資，在設(she)計(ji)中考(kao)慮儀(yi)表(biao)可靠性(xing)等技(ji)術指標的(de)同(tong)時也應(ying)(ying)(ying)該(gai)充分考(kao)慮儀(yi)表(biao)選型(xing)的(de)實(shi)用(yong)性(xing)，不(bu)應(ying)(ying)(ying)盲目的(de)提高儀(yi)表(biao)檔次，并且應(ying)(ying)(ying)盡可能(neng)選用(yong)國(guo)產(chan)儀(yi)表(biao)和嘗試多(duo)種品牌儀(yi)表(biao)的(de)應(ying)(ying)(ying)用(yong)，以推進國(guo)產(chan)儀(yi)表(biao)行(xing)業的(de)前進。
原標(biao)題(ti):污水(shui)處理中自動化儀表設計與應(ying)用
