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新聞詳情
石油化工水處理工藝中自動檢測分析儀表探討上海自儀公司隨著石油化工生產(chǎn)的加劇,工業(yè)廢水也在不斷產(chǎn)生,對生態(tài)環(huán)境造成的影響也在不斷加劇,因此水處理工藝將尤為重要,文章介紹了自動檢測分析儀表在石油化工水處理中的應(yīng)用,對比了手工監(jiān)測和自動監(jiān)測結(jié)果,并對儀表管理要點和發(fā)展方向進行總結(jié)。 引言 石油化工生產(chǎn)中,會產(chǎn)生大量的工業(yè)廢水,為響應(yīng)國家環(huán)保的政策要求,必須對工業(yè)廢水進行處理達標后方可排放,減輕工業(yè)廢水對生態(tài)環(huán)境的危害和影響。隨著科學(xué)技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展,在線檢測分析儀表在水處理工藝中的應(yīng)用具有自動化特點,不僅檢測功能強大、應(yīng)用廣泛,而且效率高、響應(yīng)快,方便維護管理。針對常規(guī)的在線檢測分析儀表在石油化工水處理工藝中的應(yīng)用進行技術(shù)探討。 1水處理中檢測分析儀表的主要類型 水處理工藝的波動會對水中的流量、液位、酸堿度、濃度、溫度、壓力造成影響。為了及時掌握上述參數(shù)的變化,相應(yīng)研制出流量計、液位計、pH測定儀、濃度測定儀、溫度計、壓力計等。測量參數(shù)不同,工作原理也不同,但在儀表的組成上具有共同點,大多數(shù)是由傳感器、變送器、顯示器等部分組成[1]。 2自動檢測分析儀表在石油化工水處理中的應(yīng)用 2.1流量計 流量計用于測量被測介質(zhì)的流量,簡單來說就是測量明渠或管道內(nèi)的流體流量。按照工作原理,常見的流量計分為差壓式、液面式、超聲波式、電磁式等類型。以電磁流量計為例,采用電磁感應(yīng)原理,根據(jù)導(dǎo)電流體通過外加磁場時產(chǎn)生的電動勢測定流量,可知電磁流量計的精度高、無壓損、水路形式優(yōu);測量時不受流體密度、黏度、溫度、壓力、電導(dǎo)率變化的影響;根據(jù)電磁流量計工作環(huán)境,選擇合理的傳感器襯里和電極材料,確保襯里和電極材料具有較強的耐腐蝕性和耐磨損性。污水處理工藝中,污水調(diào)節(jié)罐入口管道處使用電磁流量計時,需定期清理電磁流量計兩端的磁極,確保磁極不被污水中的雜質(zhì)附著上,便可測量出進入污水調(diào)節(jié)罐的流量。規(guī)范安裝電磁流量計后,操作人員根據(jù)污水調(diào)節(jié)罐入口流量變化值,從而判斷處理了多少污水的總量。而且,電磁流量計具有安裝使用簡單、后期維護工作量較小等優(yōu)點。 2.2液位計 液體在容器中的高度是液位,測量液位的儀器就是液位計。根據(jù)不同原理,常見的液位計分為差壓式、靜壓式、吹氣式、浮子式、超聲波式等類型。 以超聲波式液位計為例,測量中由傳感器發(fā)出超聲波脈沖,聲波達到液體表面后反射,接收器接受反射信號并轉(zhuǎn)化為電信號,通過計算聲波發(fā)射和接收的時間差計算液位值。超聲波式液位計測定液位時精度良好,不接觸液體表面、測量范圍廣,幾乎適用于各種液體;具有干擾回波的抑止功能,具有較強的抗干擾能力,能保證測量數(shù)據(jù)的真實性;且超聲波式液位計價格低、體積小、重量輕、使用壽命長,具有較高的性價比。但需注意的是超聲波式液位計有盲區(qū),安裝時必須計算預(yù)留出傳感器安裝位置與測量液體之間的距離。水處理工藝中,在調(diào)節(jié)罐頂部安裝超聲 波式液位計,能對水位進行實時監(jiān)控,并將測定數(shù)據(jù)傳輸至DCS控制器上,進行數(shù)據(jù)分析、處理和存儲,方便操作人員根據(jù)測定結(jié)果調(diào)整工藝參數(shù)。 2.3pH測定儀 pH計用來測定水溶液的酸堿度,pH計測量是以電極電位法為原理的在線pH測定儀,由檢測器和變送器兩部分構(gòu)成。原理是當(dāng)被測溶液流過檢測器時,兩電極和被測溶液形成化學(xué)原電池。原電池的兩個電極間產(chǎn)生電動勢,該電勢的大小和被測溶液的pH成對數(shù)關(guān)系,計算氫離子濃度的負對數(shù),即可得到pH值。不同級別pH測定儀,測試準確度也有差異。 pH測定儀使用時電極是關(guān)鍵,技術(shù)要點如下: (1)電極插座保持干燥清潔,不能接觸有害氣體或水溶液;(2)不測量時,需防止儀器損壞;(3)新電極或長時間不用的電極,用前在蒸餾水中浸泡,減小電極內(nèi)阻;(4)測量時,將電極球泡全部浸入到水中。水處理工藝中,一般pH測定儀浸入式安裝,例如安裝在氧化池的出口溢流槽內(nèi),此處檢測點的pH值具有代表性,而且水流平穩(wěn),能得到更為準確的測定結(jié)果。 2.4濃度測定儀 以污泥濃度計為例,能測定污水廢水中的懸浮物濃度,不論是對活性污泥進行評估,還是處理過程的不同階段,亦或是凈化處理后的廢水,均能得到準確的測定結(jié)果。污泥濃度計的原理是:傳感器發(fā)射紅外光源,污水吸收、反射、散射后,僅有一部分光線到達檢測器上,計算光源的透射率即可得到污泥濃度。 污泥濃度計有變送器和傳感器兩部分組成。其中,傳感器可安裝在池內(nèi)、排水管、壓力管道中,因具有自動補償功能,可消除污染引起的干擾;具有空氣清洗功能,根據(jù)設(shè)定時間自動定時清洗,可降低維護工作量。水處理工藝中,曝氣池內(nèi)的污泥濃度是一個重要參數(shù),直接影響污水處理效果。傳統(tǒng)測量方法的誤差較大,難以對污泥濃度進行及時準確控制。應(yīng)用較為廣泛的哈希污泥濃度計LXV.328.99.10002防爆型浸入式探頭在測量時,將其安裝在曝氣池、沉淀池、濃縮池、回流渠等部位。基于雙光源八光束相互補償技術(shù)下,采用波長860nm的紅外脈沖光線,兩個光源同時工作能保證測量準確穩(wěn)定,還能消除光窗粘污造成的測量誤差、以及排除鏡面污染、溫度和水中顏色的干擾;精確度達到±0.01FNU/NTU,不僅提高了測量可靠性,而且減少了維護工作量。 2.5溶解氧測定儀 溶解氧測定儀的工作原理是:水中的氧透過隔 膜后被工作電極還原,產(chǎn)生的擴散電流和氧濃度成正比,測定電流經(jīng)計算即可得到溶解氧的濃度。該儀器攜帶和使用方便,完全防水;運行時功耗低,且功能齊全,符合GLP要求。另外,目前使用的溶解氧測定儀可存儲800組數(shù)據(jù),包括樣品號、日期、溫度、溶解氧測定結(jié)果等,存儲間隔時間在5~60s之間可調(diào),安全性高、不易丟失。在水處理工藝中,基于活性污泥法進行OOC改良后,在曝氣池內(nèi)圈出好氧區(qū),通過增加污水中的氧含量使污染物通過活化泥漿被分解出來,達到污水凈化的目的。安裝溶解氧測定儀時必須安裝規(guī)范,其測量范圍是0.05~10.00mg/L,即可對水中的溶解氧濃度進行實時監(jiān)控,并將結(jié)果傳輸至控制系統(tǒng)中心。在PLC的程序設(shè)定中,當(dāng)實測濃度值低于設(shè)定值時,系統(tǒng)發(fā)出指令,鼓風(fēng)機啟動向曝氣池內(nèi)充氧;當(dāng)實測濃度值超過設(shè)定值時,系統(tǒng)發(fā)出指令,鼓風(fēng)機自動停止運行。在曝氣池內(nèi),精準控制水中溶解氧的濃度,既能滿足好氧菌群的需求,提高菌群的生化能力;又能降低能耗,延長設(shè)備的使用壽命。 3手工監(jiān)測和自動監(jiān)測的結(jié)果比較 3.1實驗方案 為了比較手工監(jiān)測和自動監(jiān)測的結(jié)果,突出自動檢測分析儀表的優(yōu)勢。本研究選取某石油化工企業(yè)的6個廢水排放點作為采樣點,在每個采樣點,同一指標使用3臺型號相同的設(shè)備采集數(shù)據(jù),即每個指標有18組數(shù)據(jù)。監(jiān)測指標包括氨氮(NH3-N)、總磷(TP)、化學(xué)需氧量(COD)、酸堿度(pH)。自動監(jiān)測時,使用在線監(jiān)測儀進行布點檢測,滿足《水污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)(CODCr、NH3-N等)安裝技術(shù)規(guī)范》要求。手工監(jiān)測時,每月隨機選取4天,對采集的樣本進行檢測,要求送檢時間6h以內(nèi)。分別采用納氏試劑分光光度法、鉬酸銨分光光度法、重鉻酸鹽法、玻璃電極 法,嚴格按照規(guī)范要求操作。同時,設(shè)置空白平行測試、標準物質(zhì)測試等質(zhì)控方案,以保證手工監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性。 3.2操作方法 3.2.1實驗要求 非常好,自動監(jiān)測時,外界溫度、濕度、電流、電壓等因素均會影響設(shè)備監(jiān)測結(jié)果,對此在采集點采取恒溫、恒濕、防電頻干擾等措施。第二,在反應(yīng)溫度上,結(jié)合實測結(jié)果設(shè)置在58~62℃之間。第三,合理設(shè)計不同濃度的標準溶液,以NH3-N為例,比對實驗結(jié)果顯示,選用11個標準溶液系列進行檢驗,反應(yīng)溫度的穩(wěn)定性好、副反應(yīng)少,采集的數(shù)據(jù)更加準確。第四,在每個采樣點,每月進行4次采樣手工監(jiān)測,并和相同時間段的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)進行比較。第五,自動監(jiān)測設(shè)備均具有自我校準功能,標準曲線至少標定6個點,相關(guān)系數(shù)R≥0.999。 3.2.2相對誤差計算 每次采樣時,手工監(jiān)測和自動監(jiān)測數(shù)據(jù)為一組,每個采樣點能得到48組數(shù)據(jù),計算兩者的相對誤差(RE)方法如公式(1)所示:式中:X1為自動監(jiān)測結(jié)果;X2為手工監(jiān)測結(jié)果。RE值越接近0,說明相對誤差越??;RE值越接近1,說明相對誤差越大。 3.3結(jié)果分析 進行為期1年的監(jiān)測,統(tǒng)計數(shù)據(jù)并計算相對誤差,分析可知:(1)pH數(shù)據(jù)的RE值均為10%以內(nèi),NH3-N、TP、COD數(shù)據(jù)的RE值在15%以內(nèi)占比分別是84.73%、91.32%、90.28%;(2)分析自動監(jiān)測結(jié)果誤差原因可能有:引入的反應(yīng)試劑多,反應(yīng)條件復(fù)雜,反應(yīng)時間長;污水廢水的預(yù)處理不到位;儀器設(shè)備本身存在精度問題等;(3)依據(jù)《國控地表水自動監(jiān)測治理管理規(guī)定》,自動監(jiān)測設(shè)備測定的NH3-N、TP、COD、pH指標,相對誤差控制在±15%以內(nèi)即為合格,因此本次實驗證實自動監(jiān)測設(shè)備得到的測定結(jié)果具有可靠性,如表2所示。在石油化工企業(yè)的廢水排放點采樣,對NH3-N、TP、COD、pH四項指標進行手工監(jiān)測和自動監(jiān)測,結(jié)果顯示對比合格率分別是84.73%、91.32%、90.28%、100%,滿足規(guī)范中的要求,說明自動監(jiān)測設(shè)備得到的測定結(jié)果具有可靠性。 4自動檢測分析儀表的發(fā)展方向 隨著生物、化學(xué)、信息技術(shù)的進一步發(fā)展,自動檢測分析儀表的發(fā)展方向是:(1)高精度。自動檢測分析儀表體積小,要想提高測量精度,主要從以下方面入手:一是更新微型計算機,二是升級軟件和程序,三是采取抗干擾措施。(2)網(wǎng)絡(luò)化。在信息技術(shù)的支持下,自動檢測分析逐漸形成網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu),將水處理的每一個環(huán)節(jié)整合起來,并且融入到企業(yè)生產(chǎn)運營管理中。(3)智能化。自動檢測分析儀表的智能化,體現(xiàn)在運行速度快、體型更小,不僅能提高工作效率,而且人機互動性不斷改善,更符合實際檢測工作的要求。 5結(jié)語 綜上所述,上海自儀公司在水處理工藝中通過對比手工監(jiān)測和自動監(jiān)測結(jié)果,表明自動監(jiān)測設(shè)備得到的測定結(jié)果具有可靠性。未來,自動檢測分析儀表向著高精度、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的方向發(fā)展,在石油化工行業(yè)的應(yīng)用前景廣闊,以實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的發(fā)展目標。 |