第二章水处理仪表与控制设备pdf

1TongjiUniversity第二章水处理仪表与控制设备TongjiUniversity1.0仪表安装目的提高污水处理系统的稳定性、可靠性与处理效率水处理工程的节能降耗改善操作环境，减轻劳动强度提高出水品质1检测仪表第二章水处理仪表与控制设备2TongjiUniversity1.1检测信号的获取测量性能与测量误差传感器和变送器的作用是把工艺过程的参数，检测出来转换成标准信号送往显示仪表和控制器，把变量的值显示或纪录下来。对检测仪表的基本要求：可靠、正确、迅速地反应被测变量•所处环境条件下正常长期工作；•误差不超过规定的界限；•动态响应是否比较迅速。第二章水处理仪表与控制设备TongjiUniversity在环境条件下能否正常长期工作？仪表的材料、检测方法等不断在改进：腐蚀性、含颗粒介质使用隔膜等非接触性方法，如酸、碱、絮凝剂等流量测量采用防腐内衬，氯气隔膜压力测量；高温测温材料：Pt电极，Rh电极等；DO仪的金属膜电极的使用；防爆型仪表等仪表性能是否满足要求？测量误差由仪表读得的测量值与被测量真值之间存在的差距。绝对误差：测量值与被测变量真值之间的差额：相对误差：绝对误差与标准值之比：第二章水处理仪表与控制设备3TongjiUniversity测量误差组成：仪表本身误差：应知道仪表的精确程度，以估计测量值的误差仪表的精度不仅与绝对误差有关，还与仪表的测量范围有关，工业上常用相对百分误差表示：在校验条件下存在的昀大百分误差上限来表示仪表的等级，如：0.5级，表示不超过0.5%，工业上一般取0.5~1.0级。仪表常用精度等级：0.005,0.02,0.05,0.1,0.2,0.4,0.5,1.0,1.5,2.5,4.0，仪表需要定期校验，以消除仪表本身误差同样等级的仪表，量程越大，绝对误差越大第二章水处理仪表与控制设备TongjiUniversity量程选择：温度：正常使用温度为量程的50%~70%，昀高测量值不超过90％，接头规格1/2”NPT压力：正常操作压力为仪表量程的1/3~2/3,压力波动较大时1/3~1/2.用表头时100mm，接头规格1/2”NPT流量：正常流量为仪表量程50%-70%，昀大不超过90%，昀小不超过10%变送器：两线制或四线制，输出4-20mA,或叠加4-20mA，220VAC或24VDC供电，负载阻抗不低于600欧姆。第二章水处理仪表与控制设备4TongjiUniversity数值被测参数真值测量值时间动态误差环境条件引起的误差：孔板的安装误差，流速及流体性质变化，电源电压变化，环境温度等。确定的可设法补偿，随机的无法消除测量中的动态误差：仪表响应跟不上被测参数变化，差别就表现为动态误差。反应时间的长短有不同的表示方法，一般为稳态值的95%第二章水处理仪表与控制设备TongjiUniversity变差测量范围正反行程测量时被测值正行和反行所得两条曲线的昀大偏差测量仪表变差灵敏度与分辨力指针仪表：灵敏度：被测参数变化引起线位移或角位移的变化，灵敏限：使指针动作的被测参数昀小变化量。数字仪表：有效位昀末一位代表被测参数的变化量（分辨力）第二章水处理仪表与控制设备5TongjiUniversity1.2常用仪表分类电动仪表气动仪表使用能源信息传递和处理过程检测仪表显示仪表集中控制装置控制仪表执行器仪表组成形式基地式仪表单元组合仪表仪表安装目的流量检测仪表水质检测仪表过程参数检测仪表第二章水处理仪表与控制设备TongjiUniversity均化池初沉池污泥消化池污泥浓缩池二沉池消化反应池曝气池污水流入昀后过滤消毒出水排放回流活性污泥(RAS)剩余污泥(WAS)污泥脱水污泥处置污泥图例溶解氧悬浮固体污泥界面lpH/ORP浊度余氯液位明渠流量液位差剩余臭氧110897654321111111122222222222233444444445555566777777889910污水处理厂常用检测仪表1.3常用检测仪表COD/BOD/NH3-N/TP/pH等水质仪表NH3-N/NOxN/TP等水质仪表COD/BOD/NH3-N/TP/SS等水质仪表6TongjiUniversity取水源水处理源水输送混凝沉淀过滤深度处理消毒清水池污泥处理送水泵房泥饼外运输配水管网液位/浊度/流量/水温/压力/碱度/氨氮等浊度/液位/差压浊度/余氯/重量/余氯液位/浊度/悬浮固体电导/液位/余氯/浊度/压力/流量给水处理系统常用检测仪表第二章水处理仪表与控制设备TongjiUniversity污水处理试验装置现场使用在线分析仪表7TongjiUniversity污水处理现场使用仪表条件恶劣TongjiUniversity第二章水处理仪表与控制设备仪表需要经常维护8TongjiUniversity水和污水中固体成分的内部相关性1.3.1浊度测量仪表第二章水处理仪表与控制设备TongjiUniversitya.浊度的定义与控制意义对水中所含不溶性杂质的光学度量指标b.测量方法和基本原理目前的浊度在线测量都采用光电光度法原理测量，光线通过悬浊液体时，光学分界面上会产生反射、折射、漫反射、漫折射等复杂现象。与浊度有关的光学现象介质吸收光能：透过水样后强度减弱不透明：反射粒径大于半波长透明：反射、折射粒径小于半波长：散射、衍射第二章水处理仪表与控制设备9TongjiUniversity第二章水处理仪表与控制设备TongjiUniversity第二章水处理仪表与控制设备10TongjiUniversity根据比尔－郎白定律：透过水样的光束强度及散射光强度与形成悬浊物的成分浓度等形成函数关系：透射光强度：散射光强度：通过光电效应又可将光速强度转换为电流大小，以表示浊度。I0:入射光强度d：浊度l:光线经过长度K：比例常数N：单位容积的微粒数V:每个微粒的体积P:比例系数λ：入射光线波长第二章水处理仪表与控制设备TongjiUniversity第二章水处理仪表与控制设备11TongjiUniversity（1）超低量程浊度仪(FT660)：采用激光作为光源，杂散光小，量程是0.000001NTU-1NTU，主要用于工业用水及高标准水厂的出厂监测（2）低量程浊度仪(1720D)：量程0-100NTU或0-200NTU，是应用昀为广泛的在线浊度仪（3）中量程浊度仪(TxPro-2)：量程0-200NTU、0-2000NTU，主要用于原水监测（4）高量程浊度仪(SS6)：量程0-9999NTU，采用表面散射原理测量，多用于夏季以江河为水源的原水监测c.浊度仪分类根据量程可分为：第二章水处理仪表与控制设备TongjiUniversity根据用途可分为在线检测实验室分析特殊用途：高温、高压按照测定方法透射光测定法透射光和散射光比较测定法表面散射光测定法散射光测定法第二章水处理仪表与控制设备12TongjiUniversity实验室用浊度分析仪第二章水处理仪表与控制设备TongjiUniversity（1）透射光测定法：光线平行透过液槽，受到衰减后到达受光的光电管进行光电转换，实验室常用而在线不常用。（2）散射光测定法：光束投射到试样水中，通过测定散射光强度而知浊度。线性好，灵敏度高，色度影响小，一般使用90度散射光式。d.浊度仪的基本构造第二章水处理仪表与控制设备13TongjiUniversityHACH的1720D光路图：90?DETECTORLAMPLENSAPERATUREWATERLEVEL在光学设计上取消了浊度测量产生误差的昀大根源：样品池检测器浸没在水样中，没有需要清洁或在高湿度环境中容易结雾的样品池灯泡透镜光孔水面90度检测器第二章水处理仪表与控制设备TongjiUniversity传感器设计SAMPLEINSAMPLEOUT水样流入水样流出第二章水处理仪表与控制设备14TongjiUniversity1720D光学组件CONFIGURESTATUSPOWER光学组件伸手可及，定期维护不需任何特殊工具。第二章水处理仪表与控制设备TongjiUniversity带SOM信号输出模块的AquaTrend转换接口PS1201电源1720D浊度传感器第二章水处理仪表与控制设备15TongjiUniversityTongjiUniversity多探头系统配置16TongjiUniversity（3）透射光和散射光比较测定法：交替或同时测定透射光和散射光强度，求出两者之比值来表示浊度的方法。随着浊度的增加，散射光强度成比例提高，透射光强度将反比例缩小其比值会有较大的变化率可提高检测灵敏度。第二章水处理仪表与控制设备TongjiUniversity（4）表面散射光测定法：使试样水溢流，溢流面上测定散射光强度从而测定浊度。优点：无测定窗污染；线性好；色度影响小；测定范围广；可用散射板校正，维护量低。缺点：表面易结膜，聚集杂质。水样溢流至废水槽光源组件检测器90o散射光水样从一个倾斜体顶部溢流，形成平整的光学表面水样从一个倾斜体顶部溢流，形成平整的光学表面光学部件与水样池第二章水处理仪表与控制设备17TongjiUniversitySurfaceScatter6表面散射浊度计第二章水处理仪表与控制设备TongjiUniversity一种探头类型可以有多种应用直接,连续的浊度及悬浮固体测量技术，色度影响小自清洗的PVC或不锈钢探头测量原理90度散射光测量及透射光测量1.3.2探头型在线浊度/悬浮固体测量仪90o检测器发射器第二章水处理仪表与控制设备18TongjiUniversity结构示意图SectionB-BProbeBody90°DetectorDetectorViewIncidentLightScatteredLEDLens140oBackscatterDetectorWiperBBWiperProbeBodyLEDWindow90oDetectorWindowWiperAreaBackscatterDetectorWindow第二章水处理仪表与控制设备TongjiUniversity第二章水处理仪表与控制设备19TongjiUniversity第二章水处理仪表与控制设备TongjiUniversitya.测量原理氢离子活度的负对数测定时通常用电极电位方法：在被测溶液中插入两个电极，一个为指示电极，输出电位随氢离子活度而变化，另一为参比电极，电位固定不变，两者构成原电池，该原电池的大小与溶液的pH值有关1.3.3pH在线测量仪表电极电位法测定pH原理AgAgClKClClHgHg,,22内参比溶液玻璃膜样品饱和第二章水处理仪表与控制设备20TongjiUniversityb.复合pH电极复合电极将指示电极和参比电极组装在一起，便于安装、标定和使用。复合电极响应：Es：等电位点电位R:气体常数T:绝对温度pHs：等电位点pH值S：电极斜率F：法拉第常数第二章水处理仪表与控制设备TongjiUniversity第二章水处理仪表与控制设备pH计发明者Beckman21TongjiUniversityc.pH测量仪表要求：高输入阻抗，低输入电流，高稳定性，低漂移；具调节特性，零点调节，灵敏度调节，温度补偿调节和等电位点调节；显示，信号隔离和信号输出。d.pH仪表的改进智能化pH仪表：编程、通讯、控制温度补偿手动补偿自动补偿敏感膜电阻对数温度补偿第二章水处理仪表与控制设备TongjiUniversitypH/ORP传感器面板安装变送器壁挂式变送器e.pH/ORP测量仪表第二章水处理仪表与控制设备22TongjiUniversity复合pH/ORP电极第二章水处理仪表与控制设备TongjiUniversity厌氧池ORP缺氧池ORP第二章水处理仪表与控制设备23TongjiUniversity1.3.4溶解氧在线测量仪表溶氧电极应用极谱式原理,以铂金(