(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(lái)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(guò)程中反應(yīng)池污水pH值隨時(shí)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(cè)量。同時(shí)，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(cè)精度不夠及反應(yīng)滯后等缺點(diǎn)，進(jìn)而影響總排污水的合格排放。

自制pH計(jì)自動(dòng)吹洗裝置，實(shí)現(xiàn)pH電極的自動(dòng)清洗和對(duì)總排污水pH值的準(zhǔn)確測(cè)量，最終達(dá)到提高自動(dòng)化控制、降低操作及電氣維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度、減少pH計(jì)損耗費(fèi)用的目的，特別是對(duì)總排污水pH值的穩(wěn)定方面有著極其重要的意義。

通過(guò)咨詢國(guó)內(nèi)相關(guān)廠家，購(gòu)置一套pH計(jì)自動(dòng)清洗裝置本體部分(不包括自動(dòng)控制部分)約需1～2萬(wàn)多元，而且在污水處理過(guò)程中沒(méi)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(chǎng)實(shí)際情況自行設(shè)計(jì)了一套pH計(jì)自動(dòng)吹洗裝置。實(shí)現(xiàn)了在線自動(dòng)沖洗與測(cè)量?jī)刹徽`，具有數(shù)據(jù)采集及時(shí)準(zhǔn)確、使用和維護(hù)方便、裝置造價(jià)低(該裝置本體部分工本費(fèi)只需數(shù)百元)等特點(diǎn)，大大提高了生產(chǎn)效率。

1 設(shè)計(jì)原理

pH計(jì)自動(dòng)沖洗裝置設(shè)計(jì)原理：利用接通壓縮空氣(壓力3.5 kg以上)、安裝位置有相對(duì)高度差的兩根氣源管，通過(guò)自動(dòng)控制間斷性地用壓縮空氣對(duì)pH電極測(cè)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(cè)量的目的。

2 pH計(jì)自動(dòng)沖洗裝置說(shuō)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(jì)自動(dòng)沖洗裝置

2.1 氣路結(jié)構(gòu)組成及DCS控制說(shuō)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(gè)出氣端口，快插三通12的進(jìn)氣端口通過(guò)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(guò)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(shí)間和頻次(即吹洗時(shí)間和測(cè)量時(shí)間)，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用情況由DCS自主編程靈活設(shè)置，pH計(jì)測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)量介質(zhì)進(jìn)入和排出密封腔室。安裝底座對(duì)應(yīng)密封腔室的側(cè)壁設(shè)置排氣孔9，用于吹洗和測(cè)量時(shí)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(guò)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(guò)底座連接粗螺紋5連接。密封蓋與安裝底座的下端通過(guò)粗螺紋連接。連接筒4上連接有用于固定整個(gè)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(gè)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(duì)密封腔室)，腔室內(nèi)安裝固定pH計(jì)，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(guò)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(duì)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(duì)應(yīng)pH電極的探頭測(cè)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(jì)成弧形，彎出相應(yīng)弧度使出氣端的出氣方向正對(duì)pH電極的兩側(cè)。一根氣源管的出氣端正對(duì)pH電極下端的探頭位置，另一根長(zhǎng)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(shí)有壓縮空氣通過(guò)時(shí)，其合力推動(dòng)密封腔室內(nèi)污水形成吹洗漩渦，此渦流就會(huì)將pH電極測(cè)量部位的附著物帶走達(dá)到吹洗的目的。

3 工作過(guò)程

pH計(jì)在線自動(dòng)吹洗裝置工作過(guò)程如下：DCS系統(tǒng)給出開(kāi)啟命令，繼電器接通，二位五通電磁閥得電；壓縮空氣通過(guò)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(duì)密封腔室內(nèi)，兩股壓縮空氣推動(dòng)污水形成吹洗漩渦，對(duì)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(cè)量進(jìn)液孔排出)；吹洗時(shí)間達(dá)到設(shè)定時(shí)間后，DCS系統(tǒng)發(fā)出關(guān)閉命令，繼電器斷開(kāi)，二位五通電磁閥失電，氣源管中無(wú)壓縮空氣輸出，密封腔室內(nèi)開(kāi)始由底部的測(cè)量進(jìn)液孔進(jìn)入測(cè)量介質(zhì)(被檢測(cè)污水)，密封腔室內(nèi)壓縮空氣由排氣孔繼續(xù)排出，pH計(jì)進(jìn)入工作狀態(tài)，檢測(cè)測(cè)量介質(zhì)pH值并輸出結(jié)果；測(cè)量狀態(tài)達(dá)到DCS設(shè)定時(shí)間后結(jié)束測(cè)量，隨即進(jìn)入下一次吹洗過(guò)程，氣源管進(jìn)氣后對(duì)pH電極再次吹洗，同時(shí)，測(cè)量介質(zhì)從測(cè)量進(jìn)液孔10排出，如此循環(huán)往復(fù)。吹洗過(guò)程和測(cè)量過(guò)程時(shí)間可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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(duì)比及評(píng)價(jià)

我公司產(chǎn)品的特性決定了工藝生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的污水性質(zhì)，正是其獨(dú)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(jì)自動(dòng)吹掃裝置突破了污水處理過(guò)程中的又一道難關(guān)，實(shí)現(xiàn)了污水自動(dòng)化處理全過(guò)程。下面對(duì)其進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

4.1 設(shè)備采購(gòu)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(shí)清理次數(shù)對(duì)pH計(jì)的影響，我公司通常采購(gòu)國(guó)外高質(zhì)量、大品牌pH計(jì)產(chǎn)品，價(jià)格大約在1.5萬(wàn)元左右，設(shè)備采購(gòu)成本是比較高的，而且設(shè)備到貨沒(méi)有保障。而自從采用了pH計(jì)自動(dòng)吹掃裝置之后，pH計(jì)由進(jìn)口產(chǎn)品改為國(guó)內(nèi)產(chǎn)品，價(jià)格大約在0.8萬(wàn)元左右，這就降低了設(shè)備采購(gòu)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(jì)的損壞，因此，每只pH計(jì)使用壽命一般不超過(guò)2個(gè)月，其維護(hù)維修成本較高。而采用了pH計(jì)自動(dòng)吹掃裝置之后，pH計(jì)清掃周期已由2個(gè)小時(shí)延長(zhǎng)到了148～240 h，pH計(jì)使用壽命超過(guò)4個(gè)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(dòng)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(jì)自動(dòng)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(dòng)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(jì)在污水自動(dòng)化處理過(guò)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(shí)、不徹底等因素直接影響了污水排放效果。而采用了pH計(jì)自動(dòng)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(shí)時(shí)、在線以及連續(xù)穩(wěn)定，為公司達(dá)標(biāo)排放打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

5 日常故障處理與維護(hù)

該pH計(jì)在線自動(dòng)吹洗裝置，采用壓縮空氣對(duì)檢測(cè)污水或其他易結(jié)晶液體的pH計(jì)進(jìn)行間接清洗，不加入其它介質(zhì)，不影響所測(cè)溶液的pH值及化學(xué)特性。其檢測(cè)結(jié)果及時(shí)準(zhǔn)確，而且構(gòu)簡(jiǎn)單，易于操作，工作效率高。日常維護(hù)過(guò)程中，只需定時(shí)(7～10 d)清理pH電極。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)試明，pH計(jì)在線自動(dòng)吹洗裝置在充分保證測(cè)量精度的同時(shí)，大大降低了操作及維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，在污水pH值自動(dòng)調(diào)配中值得推廣應(yīng)用。