仪表控制技术在环境工程中的应用及发展(2)

2019-09-01 13:19

1. 流量测量仪表

在污水处理工艺中,流量测量仪表应该说是应用最广、最多的测量仪表。污水处理厂的进出水水量、回流污泥量、曝气量以及消化池产气量等都是工艺生产所必需测量的流量参数。

常用的几种流量计: 1) 差压式流量计

差压式流量计是基于流体流动的节流原理,利用流体流经节流装置产生的压力差来实现流量测量。它是目前在生产中测量流量较成熟、应用较广的测量仪表。它通常由能将被测流体的流量转化成差压信号的节流装置和能将此差压转化成对应的流量值显示出来的差压变送器或差压计所组成。其结构如下图所示。

2)电磁流量计

电磁流量计是利用电磁感应原理制成的流量测量仪表,能测量含有纤维质或固体颗粒悬浮物等具有导电性的介质。由于这种仪表的测量部分没有深入管道内部的部件,没有收缩或改变管道的截面,因此具有惰性小、反应迅速、压力损失少、也可以测量脉动流量等特点。并且测量范围宽,在污水处理场中得到了广泛的应用。测量原理如下图。

2. 温度测量仪表

温度也是污水处理工艺过程中需要测量的参数,如进出水温度,消化池内温度,热交换器温度等。

热电阻温度计

污水处理工艺中的温度不高,测温范围小。计算机控制系统在污水处理场中的应用,要求工艺参数远传到计算机系统作显示、控制及记录打印。尽管采用的计算机系统可能不同,但是目前所有的计算机控制系统都配有热电阻输入模块,无需热电阻变送器而直接将热电阻信号送入热电阻输入模块,因此热电阻已经作为污水处理厂的主要测温仪表。

它是利用导体(或半导体)的电阻随温度变化这一特性来进行温度测量的,一般由热电阻、温度变送器、记录或打印机组成。

三、水质分析仪表

1. 溶解氧分析仪(DO仪)

溶解氧的测量对于污水处理厂具有十分重要的意义。溶解氧在线测量仪表是污水处理厂溶解氧自动调节系统的重要组成部分,对于调节系统的正常运行起着关键作用。

它主要有传感器(探头)和变送器两部分组成。若从传感器的结构形式上来分,主要有两种:复膜电极和无膜电极。 2. 污泥浓度计

在污水处理过程中,悬浮物浓度也是经常要检测的工艺参数之一。城市污水处理厂需要测量的污泥浓度的有初沉池排泥管道污泥、回流污泥、浓缩池等污泥的浓度。

目前污泥浓度计从工作原理上来分,大致有光学型、辐射型和超声波型三种。其中以光学型较为普遍,也较为成熟。 3. 浊度计

浊度是污水处理厂出水水质要求的一个重要参数之一。在污水处理厂,一般是在出水部分才需要进行在线浊度测量仪表。目前浊度计的工作原理基本同前面所述污泥浓度计相同,都是利用光学原理。主要差别是由于污泥浓度计要测量的悬浮物浓度较高,一般利用光吸收原理,而浊度计测量的对象是悬浮物浓度较低、固体颗粒较小的介质,一般利用光散射原理。

4.COD计

COD自动检测仪是将指定的检测的步骤自动化了的仪器,每隔1~2小时间歇自动检测,根据氧化分解的条件有酸性法检测仪和碱性法检测仪。通过更换试剂,也有酸性法和碱性法两种方法交替使用的仪表。酸性法适用于水样中含微量氯离子或不含氯离子的检测,而碱性法受氯离子影响不大,所以可用于含有大量氯离子水样的检测。

四、测量仪表的日常维护与管理

自动化检测仪表应用于污水处理领域相比于其他生产领域如石油化工、冶金等要晚的多,从设计、施工、安装到日常维护管理及仪表人员的操作,维修维护水平也有待于进一步提高。对于每种具体的仪表,应按照各自的操作、维护手册来进行。这里仅作一般性介绍。 1.巡回检查

(1) 查看仪表指示、记录是否正常,现场一次仪表(变送器)指 示和控制室显示仪表、调节仪表指示值是否一致,调节器输出指示和调节阀阀位是否一致。 (2) 查看仪表电源(电源电压是否在规定范围内)。 (3) 检查仪表本体和连接件损坏和腐蚀情况。 (4) 检查仪表完好状况。 2.定期润滑

需要定期润滑的仪表和部件有:固定环室的双头螺栓、保护箱、恶劣环境下的固定仪表、调节阀等使用的螺栓、丝扣,处露部分等。 3.定期排污

定期排污主要有两项工作,其一是排污清洗,其二是定期进行吹洗。这项工作应因地制宜,并不是所有过程检测仪表都需要定期排污。 4.保温伴热

仪表保温伴热,是日常维护工作的内容之一,它关系到节约能源,防止仪冻 坏,保证仪表测量维护不可忽视的一项工作。

以上为在污水处理过程中常用的自动检测仪表,它们将实时监测到的数据反馈到PLC和计算机组成的监控系统进行显示、储存、打印、分析等。计算机系统则根据所等到的数据发出信号来控制某些连续动作装置如调节阀等。由此实现仪

表的自动控制。

四.ICA技术

污水处理系统的仪表、控制和自动化技术(简称ICA技术)是当前污水处理系统的重要组成部分,应用于污水处理系统已经将近30年,但它仍然不是传统市政工程或环境工程的一部分,但可以认为是污水处理的一个特殊部分。

大量事实证明应用ICA技术可以提高营养物去除污水处理厂的处理负荷,大约可以提高10%—30%。随着对营养物去除机理以及工艺过程的逐渐了解,实现过程控制已经成为可能。另外应用ICA技术也可以对系统的运行参数和微生物种群、生化反应、系统处理性能之间的复杂相关性加深理解。

ICA技术已经在污水处理系统获得广泛应用,如今已是污水处理的一个重要分支。并且已经作为污水处理厂设计的一个重要标准。虽然ICA技术获得广泛的应用和接受,但仍需深入的应用ICA技术,调查表明将近50%的控制环路当前仍然使用手动控制模式。在线传感器已经不是在线过程控制的主要限制因素,而提高污水处理厂的设计灵活性、为未来处理系统实现过程控制留有余地已变为主要因素。ICA技术优先确定的控制目标有:(1)维护污水处理厂连续运行;(2)满足排放标准;(3)降低运行费用;(4)实现污水处理厂的综合运行,通过耦合几个过程来降低污水处理厂的干扰,工艺的综合运行将使得最优化利用更反应器体积和系统总体化成为可能。

五.ICA技术的发展趋势

在控制和自动化领域,实现高级控制工具(模型预测控制、模糊逻辑、神经网络、多变量统计分析、在线模拟)稳定高效是发展的趋势,但很难预测这些技术是否获得广泛的应用。基于软件的检测和探测技术也是未来发展的重要领域。可以说污水处理控制已经向多输入方向发展,另外许多国家的专家普遍认为监控、污水处理系统全面综合控制将是ICA技术在2010年的主要方向。当然需要较好的本地控制(过程单元控制),避免局部最优化。然而,ICA的复杂并不是目的,重要的是运行人员可以理解创新性的控制策略并在会实际中广泛应用。另外ICA的发展需要遥测技术、高速数字技术和网络技术的发展,大量小型的污水处理厂需要安装远距离检测和控制技术,从而不需要运行人员。

参考文献:


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