污水池pH計在線自動吹洗裝置

(唐山三友化工股份有限公司，河北唐山 063305)

我公司主要利用來自氯堿的電石渣漿進(jìn)行污水處理。污水反應(yīng)池中的反應(yīng)池污水主要由污水、堿纖水、絮凝劑、電石渣漿組成。反應(yīng)過程中反應(yīng)池污水pH值隨時發(fā)生變化，并且極易結(jié)晶成硫酸鈣附著在pH電極上，直接影響其測量。同時，我公司原主要采用人工清洗維護(hù)pH電極，頻率為每2 h一次。因此，其存在檢測精度不夠及反應(yīng)滯后等缺點，進(jìn)而影響總排污水的合格排放。

自制pH計自動吹洗裝置，實現(xiàn)pH電極的自動清洗和對總排污水pH值的準(zhǔn)確測量，最終達(dá)到提高自動化控制、降低操作及電氣維護(hù)人員的勞動強(qiáng)度、減少pH計損耗費用的目的，特別是對總排污水pH值的穩(wěn)定方面有著極其重要的意義。

通過咨詢國內(nèi)相關(guān)廠家，購置一套pH計自動清洗裝置本體部分(不包括自動控制部分)約需1～2萬多元，而且在污水處理過程中沒有成功使用先例。因此，根據(jù)我公司污水特性以及生產(chǎn)現(xiàn)場實際情況自行設(shè)計了一套pH計自動吹洗裝置。實現(xiàn)了在線自動沖洗與測量兩不誤，具有數(shù)據(jù)采集及時準(zhǔn)確、使用和維護(hù)方便、裝置造價低(該裝置本體部分工本費只需數(shù)百元)等特點，大大提高了生產(chǎn)效率。

1 設(shè)計原理

pH計自動沖洗裝置設(shè)計原理：利用接通壓縮空氣(壓力3.5 kg以上)、安裝位置有相對高度差的兩根氣源管，通過自動控制間斷性地用壓縮空氣對pH電極測量部分進(jìn)行“污水漩渦”吹洗，以達(dá)到pH電極清潔及準(zhǔn)確測量的目的。

2 pH計自動沖洗裝置說明

1.防雨蓋子 2.防雨蓋子連接粗螺紋 3.與支架安裝法蘭 4.連接筒 5.底座連接粗螺紋 6.安裝底座及密封蓋 7.沖洗用氣源管 8.pH電極安裝孔 9.排氣孔 10.pH電極 11.進(jìn)液孔 12.快插三通 13.二位五通電磁閥圖1 pH計自動沖洗裝置

2.1 氣路結(jié)構(gòu)組成及DCS控制說明

兩根氣源管7的進(jìn)氣端分別連接至快插三通12的兩個出氣端口，快插三通12的進(jìn)氣端口通過二位五通電磁閥13與壓縮空氣連接。二位五通電磁閥13安裝于DCS機(jī)柜室，通過DCS程序控制電磁閥間接控制壓縮空氣的通斷。而控制壓縮空氣的通斷時間和頻次(即吹洗時間和測量時間)，可根據(jù)現(xiàn)場使用情況由DCS自主編程靈活設(shè)置，pH計測量采樣與吹洗間歇式進(jìn)行，互不影響。

密封蓋上設(shè)置有測量液進(jìn)孔11，安裝底座的側(cè)壁上設(shè)有連通密封腔室的排氣孔9。測量液進(jìn)孔11是設(shè)置在密封蓋的中間位置孔徑2 cm左右的通孔，用于吹洗間歇測量介質(zhì)進(jìn)入和排出密封腔室。安裝底座對應(yīng)密封腔室的側(cè)壁設(shè)置排氣孔9，用于吹洗和測量時排出密封腔室內(nèi)的壓縮空氣。

防雨蓋子1與連接筒4的上端通過防雨蓋子連接粗螺紋2連接，安裝底座與連接筒4的下端通過底座連接粗螺紋5連接。密封蓋與安裝底座的下端通過粗螺紋連接。連接筒4上連接有用于固定整個裝置的安裝法蘭3，安裝法蘭3與連接筒4的外側(cè)壁焊接在一起，用于固定整個裝置。

連接筒豎直安裝，防雨蓋子與連接筒的上端連接，安裝底座與連接筒的下端連接，安裝底座內(nèi)設(shè)有密封腔室(安裝底座內(nèi)部中空，安裝板與密封蓋之間的區(qū)域形成相對密封腔室)，腔室內(nèi)安裝固定pH計，氣源管的進(jìn)氣端連接壓縮空氣，氣源管的出氣端依次穿過防雨蓋子和連接筒，并伸入到安裝底座內(nèi)的密封腔室內(nèi)，正對布置，上下有約1 cm高度差。

2.2 吹洗原理解析

圖中所示的兩根氣源管的出氣端具有高度差，其中一根氣源管的出氣端對應(yīng)pH電極的探頭測量部位，另一根氣源管的出氣端靠上設(shè)置。兩根氣源管的出氣端均可以設(shè)計成弧形，彎出相應(yīng)弧度使出氣端的出氣方向正對pH電極的兩側(cè)。一根氣源管的出氣端正對pH電極下端的探頭位置，另一根長度稍短，出氣端位置靠上1 cm左右設(shè)置。當(dāng)兩根氣源管出口同時有壓縮空氣通過時，其合力推動密封腔室內(nèi)污水形成吹洗漩渦，此渦流就會將pH電極測量部位的附著物帶走達(dá)到吹洗的目的。

3 工作過程

pH計在線自動吹洗裝置工作過程如下：DCS系統(tǒng)給出開啟命令，繼電器接通，二位五通電磁閥得電；壓縮空氣通過二位五通電磁閥、快插三通至兩根氣源管中，在安裝底座和密封蓋形成的相對密封腔室內(nèi)，兩股壓縮空氣推動污水形成吹洗漩渦，對pH電極進(jìn)行充分吹洗(多余的壓縮空氣從排氣孔和底部的測量進(jìn)液孔排出)；吹洗時間達(dá)到設(shè)定時間后，DCS系統(tǒng)發(fā)出關(guān)閉命令，繼電器斷開，二位五通電磁閥失電，氣源管中無壓縮空氣輸出，密封腔室內(nèi)開始由底部的測量進(jìn)液孔進(jìn)入測量介質(zhì)(被檢測污水)，密封腔室內(nèi)壓縮空氣由排氣孔繼續(xù)排出，pH計進(jìn)入工作狀態(tài)，檢測測量介質(zhì)pH值并輸出結(jié)果；測量狀態(tài)達(dá)到DCS設(shè)定時間后結(jié)束測量，隨即進(jìn)入下一次吹洗過程，氣源管進(jìn)氣后對pH電極再次吹洗，同時，測量介質(zhì)從測量進(jìn)液孔10排出，如此循環(huán)往復(fù)。吹洗過程和測量過程時間可根據(jù)現(xiàn)場介質(zhì)特性及裝置使用等情況，由操作人員在DCS隨意修改。

4 對比及評價

我公司產(chǎn)品的特性決定了工藝生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污水性質(zhì)，正是其獨特的物理及化學(xué)特性為污水處理制造了重重困難。而pH計自動吹掃裝置突破了污水處理過程中的又一道難關(guān)，實現(xiàn)了污水自動化處理全過程。下面對其進(jìn)行綜合評價。

4.1 設(shè)備采購成本方面

為達(dá)到污水高指標(biāo)的排放要求以及盡力減少采用人工清理方式時清理次數(shù)對pH計的影響，我公司通常采購國外高質(zhì)量、大品牌pH計產(chǎn)品，價格大約在1.5萬元左右，設(shè)備采購成本是比較高的，而且設(shè)備到貨沒有保障。而自從采用了pH計自動吹掃裝置之后，pH計由進(jìn)口產(chǎn)品改為國內(nèi)產(chǎn)品，價格大約在0.8萬元左右，這就降低了設(shè)備采購成本。

4.2 設(shè)備維護(hù)維修成本方面

由于人工清理次數(shù)頻繁極易造成pH計的損壞，因此，每只pH計使用壽命一般不超過2個月，其維護(hù)維修成本較高。而采用了pH計自動吹掃裝置之后，pH計清掃周期已由2個小時延長到了148～240 h，pH計使用壽命超過4個月，有效降低了設(shè)備維護(hù)維修成本。

4.3 人工成本及勞動強(qiáng)度方面

人工清理需兩人進(jìn)行，一人清理，一人進(jìn)行輔助及安全監(jiān)護(hù)工作，24 h需清理12次。而采用了pH計自動吹掃裝置之后，148～240 h清理一次，這就大大降低了人工成本、職工的勞動強(qiáng)度以及人身安全事故率。

4.4 適用性方面

人工清理的方式較大范圍的降低了pH計在污水自動化處理過程中的適用性，職工素質(zhì)、責(zé)任心、環(huán)境變化及清理不及時、不徹底等因素直接影響了污水排放效果。而采用了pH計自動吹掃裝置之后，其充分保障了污水處理各參數(shù)、數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、實時、在線以及連續(xù)穩(wěn)定，為公司達(dá)標(biāo)排放打下了堅實基礎(chǔ)。

5 日常故障處理與維護(hù)

該pH計在線自動吹洗裝置，采用壓縮空氣對檢測污水或其他易結(jié)晶液體的pH計進(jìn)行間接清洗，不加入其它介質(zhì)，不影響所測溶液的pH值及化學(xué)特性。其檢測結(jié)果及時準(zhǔn)確，而且構(gòu)簡單，易于操作，工作效率高。日常維護(hù)過程中，只需定時(7～10 d)清理pH電極。實踐經(jīng)驗試明，pH計在線自動吹洗裝置在充分保證測量精度的同時，大大降低了操作及維護(hù)人員的勞動強(qiáng)度，在污水pH值自動調(diào)配中值得推廣應(yīng)用。