Устройство для контроля процесса реагентного обезвреживания хромсодержащих сточных вод

(54) ( ПРОЦЕ ХРОИС щее э ОНТ РОЛЯ РЕЖИВАНИЯсодерзаный эле- высоконен с о органа ент,мныйервым дис(56) Техническое описание и инструкции по эксплуатации сигнализатора наличия шестивалентного хрома в сточной воде. Гомель, 1978.Авторское свидетельство СССР У 956434, кл. С 02 Р /48, 980. 7) УСТРОЙСТВО ДЛЯ К СА РЕАГЕНТНОГО ОБЕЗ ДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВО лектродный чувствите выход которого чере преобразователь соед входом измерительн ретным выходом, о ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности непрерывного контроля при наличии в сточной воде нефтепродуктов и поверхностно-активных веществ за счет получения воспроизводимой поверхности измерительного электрода, в него дополнительно введены источник питания, командоаппарат, коммутатор, логический элемент и дифференциатор, при этом вход днфференциатора соединен с выходом измерительного органа, его выход - с первым входом логического элемента, выход н второй вход которого подключены соо"ветственно к входу н первому выходу командоаппарата, второй Е выход которого соединен с вторьи входом измерительного органа, а третий и четвертый - с первьм и вторым входами коммутатора, третий вход коФЦ торого соединен с источником питания, Я четвертый - с выходом измерительного органа, а выход - с входом электродного чувствительного элемента.17 1 11980Изобретение относится к технологии очистки сточных вод и может быть использовано для контроля процесса обезвреживания хромсодержащих сточных вод цехов гальванопокрытий раз личных отраслей промьнвпенности.Цель изобретения - повышение точности непрерывного контроля при наличии в хромсодержащей сточной воде нефтепродуктов и поверхностно-актив- О ных веществ за счет получения воспроизводимой поверхности измерительного электрода.На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для контроля процесса 15 обезвреживания хромсодержащих сточных вод; на фиг. 2 - схема логического элемента; на фиг. 3 - схема коммутатора; на фиг. 4 - временные диаграммы состояний выходов элемен тов 1, 4, 5, 6, 7 и 8.Устройство содержит электродный чувствительный элеМент 1, установленный на выходе камеры 2 реакции, его выход соединен с входом высокоомного преобразователя 3, а вход - с выходом коммутатора 4. Выход высокоомного преобразователя 3 соединен с первым входом измерительного органа 5 с дискретным выходом, вто- З 0 рой вход которого подключен к второму выходу командоаппарата 6. Дискретный выход измерительного органа 5 соединен с входом дифференциатора 7 и четвертым входом коммутатора 4. Выходной сигнал измерительного органа 5 может быть также использован пары: измерительный электрод - вспомогательный электрод, величина которой пропорциональна окислительновосстановительному потенциалу средыпри обезвреживании хромсодержащихсточных вод, Связь между выходомкоммутатора 4 и входом элемента 1предназначена для передачи последовательности разнополярных прямоугольных импульсов электрическоготока на электродную пару чувствительного элемента: измерительныйэлектрод - дополнительный электрод.Измерительный орган 5 с дискретным выходом может быть выполнен,например, на базе промышленногосамопишущего прибора с задатчикоми двухпозиционной контактной группойв качестве выходного устройства.Прибор осуществляет преобразованиепоступающего от высокоомного преобразователя 3 сигнала в перемещениестрелки, положение которой сравнивается с заданным значением. Заданноезначение, устанавливаемое задатчиком прибора, равно значению потенциала точки эквивалентности (д )реакции обезвреживания шестивалентного хрома. При превышении текущего значения ут контактная группаприбора формирует сигнал "Хром", приснижении - сигнал "Реагент". Самопишущий прибор выполняет функцию запоминания текущего значения измеряемого параметра по сигналу от командоаппарата 6 при размыкании цепи питания (второй вход элемента 5) обмотки управления двигателя, перемещающего реохорд моста измерительнойсхемы прибора.Логический элемент 8 фиг. 2) осуществляет операцию "память" при поступлении на его первый вход сигналаот дифференциатора 7. Съем "памяти"происходит при поступлении на второйвход элемента 8 сигнала с первоговыхода командоаппарата 6.В качестве командоаппарата 6 могут быть использованы промышленныереле времени с четвертыми каналами управления 25 50 55 в схемах сигнализации и регулирования (связь показана пунктиром),Выход дифференциатора 7 соединен с первым входом логического элемента 8, выход которого и второй входсвязаны соответственно с входом и первым выходом командоаппарата 6.Третий и четвертый выходы командо аппарата 6 соединены с первым и вторым входами коммутатора 4. Третий вход коммутатора 4 соединен с источником 9 питания. Электродный чувствительный элемент 1 содержит три электрода: измерительный (золотой), вспомогательный хлорсеребряный) и допол" нительный (например, графитовый). Связь выхода электродного чувствительного элемента 1 с входом вы- сокоомного преобразователя 3 обеспечивает передачу ЭДС электродной Коммутатор 4 (фиг. 3) обеспечивает подключение по заданному алгоритму электродного чувствительного элементак клеммам источника 9 питанияПоследовательность изменения полярЧности напряжения, прилагаемого к измерительному электроду элемента 1,3 11 определяется значением выходного сиг. нала измерительного органа 5, время наложения импульса положительной или отрицательной полярности, т,е. время анодной или катодной поляризации измерительного электрода, определяется сигналами, поступающими на первый и второй входы коммутатора 4 с тре" тьего и четвертого выходов командоаппарата 6 соответственно. При пос - туплении на четвертый вход коммутатора 4 сигнала "Хром" с элемента 5 и по сигналу с третьего выхода командоаппарата 6 на выходе коммутатора 4 первым появляется импульс отрицательной полярности, затем по сигналу с четвертого выхода командоаппарата 6 - импульс положительной полярности.При наличии на четвертом входе коммутатора 4 сигнала "Реагент" порядок следования импульсов меняется, т.е. по сигналу с третьего выхода командоаппарата 6 на выходе коммута- тора 4 первым появляется импульс положительной полярности, затем по сигналу с четвертого выхода командоаппарата 6 - импульс отрицательной полярности. Контроль процесса обезвреживания хромсодержащих сточных вод с использованием предлагаемого устройства производят в реакторах непрерывного действия при непрерывном поступлении и перемешивании сульфитсодержащих реагентов со сточными водами цехов гальванопокрытий, предварительно подкисленных до рН=2,5. Работа устройства в целом при этом поясняется временными диаграммами фиг. 4). Пусть в момент й вследствие появления в реакторе шестивалентного хрома потенциал измерительного электрода чувствительного элемента 1 превысил значение Я (график а). Сигнал с выхода элемента 1 через высокоомный преобразователь 3 поступает на первый вход измерительной схемы элемента 5, сравнивается здесь с постоянной величиной, равной значению т, и преобразуется в момент С в дискретный сигонал ."Хром" (график 3 ). Дискретный сигнал "Хром" с выхода элемента 5 поступает в два адреса: на четвертый вход коммутатора 4 .и на вход дифференциатора 7. Дифференциатор 7 формирует в моментна выходе импульс (график), кото- .98017 4 5 10 ляризация электрода чувствительногоэлемента 1 (график с 1 . В тот же момент 1 появляется сигнал на четверЯтом выходе командоаппарата 6 (график , вых. 4). Это вызывает появле ние в момент Ена выходе коммутатора 4 импульса положительной полярности (график Р ) и начало аноднойполяризации измерительного электрода(график О ). В момент й анодная по 45 ляризация заканчивается (график (3)из-за того, что в момент 1прекращается подача сигнала с четвертоговыхода командоаппарата 6 (график ,вых. 4), в результате чего выключа ется коммутатор 4 (график е). В моментизмерительный электрод чув"3ствительного элемента 1 находится вокисленном состоянии, так как егоповерхность адсорбирует выделяющий ся при электродной реакции кислород.После снятия напряжения, т.е. послепрекращения поляризации, электрод переходит в редоксметрическое сос 15 20 25 30 рый поступает на первый вход логического элемента 8 и вызывает появление сигнала на его выходе в момент С (график г ). Это приводитк включению командоаппарата 6 и выдаче им соответствующей программыкоманд. В момент й 1 появляются сигналы на втором и третьем выходахкомандоаппарата 6 (график д, вых.2и вых. 3). Сигнал с второго выхода поступает на второй вход элемента 5, при этом "запрещается" изменение дискретного сигнала навыхоДе измерительного органа 5 домомента с , когда исчезает сигнална вых. 2 командоаппарата 6 (график , вых. 2 и график 11 ). Под действием сигнала, поступающего стретьего выхода командоаппарата 6на первый вход коммутатора 4, ипри наличии на его четвертом входесигнала "Хром" от элемента 5 на выходе коммутатора 4 формируется вмомент С импульс отрицательнойполярности 1,графике) . При этом измерительный электрод чувствительного элементаподключается к отрицательному полюсу источника 9 питания, и происходит его катодная поляризация (график О ), В момент 1 исчезает сигнал на третьем выходекомандоаппарата (график), импульсотрицательной полярности на выходекоммутатора 4 заканчивается (график 6 ), и прекращается катодная поТак как после моментана четвертом входе коммутатора 4 поступает сигнал "Реагент", то первый импульс на его выходе в момент С бу 6 дет положительной полярности, а сле 55 5 11980 тояние при наличии в воде свободного реагента-восстановителя. Если в воде отсутствует свободный восстановитель 1 т.е. в реакторе имеется значительное количество шестива 5 лентного хрома), электрод продолжа" ет оставаться окисленным. После момента й измерительный электрод переходит в режим измерения, т.е. на его поверхности устанавливается потенциал, соответствующий окислительно-восстановительному потенциалу контролируемой среды. Так как для установления потенциала требуется некоторое время до момента й 4, 15 во избежание ошибочного выходного сигнала элемента 5 цепь питания обмотки управления двигателя, перемещающего реохорд измерительной схемы прибора 5, продолжает оста ваться разомкнутой. В момент й по 4 является сигнал на первом выходе командоаппарата 6 (график , вых.1), который поступает на второй вход логического элемента 8 и осуществля ет съем "памяти" (график) и соответственно выключение командоаппарата 6. При этом исчезает сигнал на втором выходе командоаппарата 6 (график , вых. 2), и замыкается цепь питания обмотки управления двигателя элемента 5, который начинает измерять текущее значение ЗДС электродной пары: измерительный электрод вспомогательный электрод чувствительного элемента 1. Если после моментав реактор введены реагент-восстановитель в количествах, достаточных для обезвреживания шестивалентного хрома, то после момента 14 потенциал 4 О измерительного электрода элемента 1 начинает снижаться,и в моментстановится равным ят (график 0 ) . Тогда в моментна дискретном выхо 11 де элемента .5 появляется сигнал Реагент" (график 8), по которому дифференциатор 7 формирует импульс (график Ъ 1 . Импульс "запоминается" логическим элементом 8 (график 1 ) и включает командоаппарат 6. Командоаппарат 6 отрабатывает описанную временную программу, однако при этом изменяется режим работы коммутатора 4 1 адующий за ним в момент С - отрицательной полярности (график е) . При этом активация измерительного электрода элемента 1 начинается в моментанодной поляризацией и заканчивается в момент С катодной поляриза 8цией. При этом электрод оказывается наводороженным и переходит после момента С в редоксметрическое сос 8тояние лишь при появлении в реакторе шестивалентного хрома, Переходные процессы, протекающие в устройстве в момент й, а 1,алогичны таковЫм в момент й, .При айодной поляризации измерительного электрода окисляются нефтепродукты и ПАВ, блокирующие отдельные участки поверхности электрода, снижается точность контроля, и образуется тонкий слой абсорбированного кислорода, предохраняющий поверхность от адсорбции нефтепродуктов и ПАВ, когда в реакторе имеется значительное (более 3-5 мг/л) количество шестивалентного хрома. При катодной поляризации происходит восстановление поверхности электрода и выделение водорода, при этом повышается каталитическая активность поверхности электрода и удаляются продукты окисления органических веществ, образовавшихся в цикле анодной поляризации, а также происходит новодороживание поверхности электрода, выполняющее защитные свойства в среде со значительным (более 10-15 мг/л) избытком реагента-восстановителя. Оптимальный диапазон плотности тока поляризации электрода составляет 0,5-2,0 А/см , а опти 2мальное время катодной поляризации электрода 15-25 с, анодной - 20-40 с. Время подачи напряжения на измерительный электрод оптималь-. но с точки зрения установления на нем электродных процессов и органичения постоянной времени электрода в режиме измерения за счет небольшой глубины наводороживания в период катодной поляризации и получения тонкого слоя адсорбированного кислорода в период анодной поляризации. Устройство позволяет перед контролем шестивалентного хрома свести к минимуму влияние на точность измерения "памяти" измерительного электрода, обусловленной образованием слоя окислов и других соединений и адсорбцией компонентов окислитель1198017 8независимо от колебаний состава и.концентрации загрязнений, характерных для сточных вод. но-восстановительной системы на поверхности электрода. Катодно-анодная и анодно-катодная поляризацияизмерительного электрода, учитывающая преобладание в обезвреживаемойсточной воде окислителя или восстановителя, позволяет наиболее эффективно многократно воспроизводитьповерхность электрода как в окисленном и наводороженном состояниях, таки в редоксметрическом. Источник 9питания устройства обладает высокимкоэффициентом стабилизации по току,чтобы проводить поляризацию измерительного электрода в гальваностатическом режиме, обеспечивающем постоянство катодных и анодных реакций Предлагаемое устройство по сравнению с известным позволяет увеличить точность контроля процессаобезвреживания хромсодержащих стач"ных вод, оцениваемую по дрейфу по-, 1 О тенциала точки эквивалентности (т,.)электродной пары в течение первых48 ч непрерывных измерений, эа счетполучения многократно воспроизводимой йоверхности измерительного элекд трода в стоках, содержащих нефрепро,дукты и поверхностно-активные вещества.