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石油化工水处理工艺中自动检测分析仪表探讨

来源:上海自仪企业编辑:上海自仪企业网址:

上海自仪企业随着石油化工生产的加剧,工业废水也在不断产生,对生态环境造成的影响也在不断加剧,因此水处理工艺将尤为重要,文章先容了自动检测分析仪表在石油化工水处理中的应用,对比了手工监测和自动监测结果,并对仪表管理要点和发展方向进行总结。


引言

石油化工生产中,会产生大量的工业废水,为响应国家环保的政策要求,必须对工业废水进行处理达标后方可排放,减轻工业废水对生态环境的危害和影响。随着科学技术和信息技术的发展,在线检测分析仪表在水处理工艺中的应用具有自动化特点,不仅检测功能强大、应用广泛,而且效率高、响应快,方便维护管理。针对常规的在线检测分析仪表在石油化工水处理工艺中的应用进行技术探讨。


1水处理中检测分析仪表的主要类型

水处理工艺的波动会对水中的流量、液位、酸碱度、浓度、温度、压力造成影响。为了及时掌握上述参数的变化,相应研制出流量计、液位计、pH测定仪、浓度测定仪、温度计、压力计等。测量参数不同,工作原理也不同,但在仪表的组成上具有共同点,大多数是由传感器、变送器、显示器等部分组成[1]。


2自动检测分析仪表在石油化工水处理中的应用

2.1流量计

流量计用于测量被测介质的流量,简单来说就是测量明渠或管道内的流体流量。按照工作原理,常见的流量计分为差压式、液面式、超声波式、电磁式等类型。以电磁流量计为例,采用电磁感应原理,根据导电流体通过外加磁场时产生的电动势测定流量,可知电磁流量计的精度高、无压损、水路形式优;测量时不受流体密度、黏度、温度、压力、电导率变化的影响;根据电磁流量计工作环境,选择合理的传感器衬里和电极材料,确保衬里和电极材料具有较强的耐腐蚀性和耐磨损性。污水处理工艺中,污水调节罐入口管道处使用电磁流量计时,需定期清理电磁流量计两端的磁极,确保磁极不被污水中的杂质附着上,便可测量出进入污水调节罐的流量。规范安装电磁流量计后,操作人员根据污水调节罐入口流量变化值,从而判断处理了多少污水的总量。而且,电磁流量计具有安装使用简单、后期维护工作量较小等优点。


2.2液位计

液体在容器中的高度是液位,测量液位的仪器就是液位计。根据不同原理,常见的液位计分为差压式、静压式、吹气式、浮子式、超声波式等类型。


以超声波式液位计为例,测量中由传感器发出超声波脉冲,声波达到液体表面后反射,接收器接受反射信号并转化为电信号,通过计算声波发射和接收的时间差计算液位值。超声波式液位计测定液位时精度良好,不接触液体表面、测量范围广,几乎适用于各种液体;具有干扰回波的抑止功能,具有较强的抗干扰能力,能保证测量数据的真实性;且超声波式液位计价格低、体积小、重量轻、使用寿命长,具有较高的性价比。但需注意的是超声波式液位计有盲区,安装时必须计算预留出传感器安装位置与测量液体之间的距离。水处理工艺中,在调节罐顶部安装超声

波式液位计,能对水位进行实时监控,并将测定数据传输至DCS控制器上,进行数据分析、处理和存储,方便操作人员根据测定结果调整工艺参数。


2.3pH测定仪

pH计用来测定水溶液的酸碱度,pH计测量是以电极电位法为原理的在线pH测定仪,由检测器和变送器两部分构成。原理是当被测溶液流过检测器时,两电极和被测溶液形成化学原电池。原电池的两个电极间产生电动势,该电势的大小和被测溶液的pH成对数关系,计算氢离子浓度的负对数,即可得到pH值。不同级别pH测定仪,测试准确度也有差异。


pH测定仪使用时电极是关键,技术要点如下:

(1)电极插座保持干燥清洁,不能接触有害气体或水溶液;(2)不测量时,需防止仪器损坏;(3)新电极或长时间不用的电极,用前在蒸馏水中浸泡,减小电极内阻;(4)测量时,将电极球泡全部浸入到水中。水处理工艺中,一般pH测定仪浸入式安装,例如安装在氧化池的出口溢流槽内,此处检测点的pH值具有代表性,而且水流平稳,能得到更为准确的测定结果。


2.4浓度测定仪

以污泥浓度计为例,能测定污水废水中的悬浮物浓度,不论是对活性污泥进行评估,还是处理过程的不同阶段,亦或是净化处理后的废水,均能得到准确的测定结果。污泥浓度计的原理是:传感器发射红外光源,污水吸取、反射、散射后,仅有一部分光线到达检测器上,计算光源的透射率即可得到污泥浓度。


污泥浓度计有变送器和传感器两部分组成。其中,传感器可安装在池内、排水管、压力管道中,因具有自动补偿功能,可消除污染引起的干扰;具有空气清洗功能,根据设定时间自动定时清洗,可降低维护工作量。水处理工艺中,曝气池内的污泥浓度是一个重要参数,直接影响污水处理效果。传统测量方法的误差较大,难以对污泥浓度进行及时准确控制。应用较为广泛的哈希污泥浓度计LXV.328.99.10002防爆型浸入式探头在测量时,将其安装在曝气池、沉淀池、浓缩池、回流渠等部位。基于双光源八光束相互补偿技术下,采用波长860nm的红外脉冲光线,两个光源同时工作能保证测量准确稳定,还能消除光窗粘污造成的测量误差、以及排除镜面污染、温度和水中颜色的干扰;精确度达到±0.01FNU/NTU,不仅提高了测量可靠性,而且减少了维护工作量。


2.5溶解氧测定仪

溶解氧测定仪的工作原理是:水中的氧透过隔

膜后被工作电极还原,产生的扩散电流和氧浓度成正比,测定电流经计算即可得到溶解氧的浓度。该仪器携带和使用方便,完全防水;运行时功耗低,且功能齐全,符合GLP要求。另外,目前使用的溶解氧测定仪可存储800组数据,包括样品号、日期、温度、溶解氧测定结果等,存储间隔时间在5~60s之间可调,安全性高、不易丢失。在水处理工艺中,基于活性污泥法进行OOC改良后,在曝气池内圈出好氧区,通过增加污水中的氧含量使污染物通过活化泥浆被分解出来,达到污水净化的目的。安装溶解氧测定仪时必须安装规范,其测量范围是0.05~10.00mg/L,即可对水中的溶解氧浓度进行实时监控,并将结果传输至控制系统中心。在PLC的程序设定中,当实测浓度值低于设定值时,系统发出指令,鼓风机启动向曝气池内充氧;当实测浓度值超过设定值时,系统发出指令,鼓风机自动停止运行。在曝气池内,精准控制水中溶解氧的浓度,既能满足好氧菌群的需求,提高菌群的生化能力;又能降低能耗,延长设备的使用寿命。


3手工监测和自动监测的结果比较

3.1实验方案

为了比较手工监测和自动监测的结果,突出自动检测分析仪表的优势。本研究选取某石油化工企业的6个废水排放点作为采样点,在每个采样点,同一指标使用3台型号相同的设备采集数据,即每个指标有18组数据。监测指标包括氨氮(NH3-N)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)、酸碱度(pH)。自动监测时,使用在线监测仪进行布点检测,满足《水污染源在线监测系统(CODCr、NH3-N等)安装技术规范》要求。手工监测时,每月随机选取4天,对采集的样本进行检测,要求送检时间6h以内。分别采用纳氏试剂分光光度法、钼酸铵分光光度法、重铬酸盐法、玻璃电极


法,严格按照规范要求操作。同时,设置空白平行测试、标准物质测试等质控方案,以保证手工监测数据的准确性。


3.2操作方法

3.2.1实验要求

非常好,自动监测时,外界温度、湿度、电流、电压等因素均会影响设备监测结果,对此在采集点采取恒温、恒湿、防电频干扰等措施。第二,在反应温度上,结合实测结果设置在58~62℃之间。第三,合理设计不同浓度的标准溶液,以NH3-N为例,比对实验结果显示,选用11个标准溶液系列进行检验,反应温度的稳定性好、副反应少,采集的数据更加准确。第四,在每个采样点,每月进行4次采样手工监测,并和相同时间段的在线监测数据进行比较。第五,自动监测设备均具有自我校准功能,标准曲线至少标定6个点,相关系数R≥0.999。


3.2.2相对误差计算

每次采样时,手工监测和自动监测数据为一组,每个采样点能得到48组数据,计算两者的相对误差(RE)方法如公式(1)所示:式中:X1为自动监测结果;X2为手工监测结果。RE值越接近0,说明相对误差越小;RE值越接近1,说明相对误差越大。


3.3结果分析

进行为期1年的监测,统计数据并计算相对误差,分析可知:(1)pH数据的RE值均为10%以内,NH3-N、TP、COD数据的RE值在15%以内占比分别是84.73%、91.32%、90.28%;(2)分析自动监测结果误差原因可能有:引入的反应试剂多,反应条件复杂,反应时间长;污水废水的预处理不到位;仪器设备本身存在精度问题等;(3)依据《国控地表水自动监测治理管理规定》,自动监测设备测定的NH3-N、TP、COD、pH指标,相对误差控制在±15%以内即为合格,因此本次实验证实自动监测设备得到的测定结果具有可靠性,如表2所示。在石油化工企业的废水排放点采样,对NH3-N、TP、COD、pH四项指标进行手工监测和自动监测,结果显示对比合格率分别是84.73%、91.32%、90.28%、100%,满足规范中的要求,说明自动监测设备得到的测定结果具有可靠性。


4自动检测分析仪表的发展方向

随着生物、化学、信息技术的进一步发展,自动检测分析仪表的发展方向是:(1)高精度。自动检测分析仪表体积小,要想提高测量精度,主要从以下方面入手:一是更新微型计算机,二是升级App和程序,三是采取抗干扰措施。(2)网络化。在信息技术的支撑下,自动检测分析逐渐形成网络化结构,将水处理的每一个环节整合起来,并且融入到企业生产运营管理中。(3)智能化。自动检测分析仪表的智能化,体现在运行速度快、体型更小,不仅能提高工作效率,而且人机互动性不断改善,更符合实际检测工作的要求。

5结语

综上所述,上海自仪企业在水处理工艺中通过对比手工监测和自动监测结果,表明自动监测设备得到的测定结果具有可靠性。未来,自动检测分析仪表向着高精度、网络化、智能化的方向发展,在石油化工行业的应用前景广阔,以实现节能环保的发展目标。


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