给排水工程 仪表与控制 第2章 自动化仪表与设备.pdf

1 第二章给排水自动化仪表与设备第二章给排水自动化仪表与设备 常用仪表分类 电动仪表 气动仪表 使用能源 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 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 过程参数检测仪表过程参数检测仪表 2 给排水常用仪表与设备 1 参数检测仪表 各种水质参数 过程参数 量 的参数等 2 过程控制仪表 各种控制器 包括单元组合仪 表 3 执行设备 计量泵 水泵 调节阀 变频器等 4 机电设备器件 继电器 接触器等 给排水常用仪表与设备 1 参数检测仪表 各种水质参数 过程参数 量 的参数等 2 过程控制仪表 各种控制器 包括单元组合仪 表 3 执行设备 计量泵 水泵 调节阀 变频器等 4 机电设备器件 继电器 接触器等 2 1 检测技术基础 检测就是为了定性了解和定量掌握被测对象所 包含信息所采取的一系列技术措施 检测技术 信息的获取 转换 显示 处理 2 1 1 仪表设置目的 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 2 1 检测技术基础 检测就是为了定性了解和定量掌握被测对象所 包含信息所采取的一系列技术措施 检测技术 信息的获取 转换 显示 处理 2 1 1 仪表设置目的 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 3 2 1 2 检测信号的获取2 1 2 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 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 所处环境条件下正常长期工作 误差不超过规定的界限 误差不超过规定的界限 动态响应是否比较迅速 动态响应是否比较迅速 在所处环境条件下能否正常长期工作 在所处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 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 电极 rh电极等 电极等 do仪的金属膜电极的使用 防爆型仪表等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 仪表性能是否满足要求 测量误差测量误差 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 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 it xx 0 xx 0 00 xx y xx 4 测量误差组成 测量误差组成 仪表本身误差 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最大百分误差上限来表示仪表的等级 如 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最大百分误差上限来表示仪表的等级 如 0 5级 表示不超过级 表示不超过0 5 工业上一般取 工业上一般取0 5 1 0级 仪表 常用精度等级 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 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 max 100 测量范围上限 测量范围下限 量程选择 温度 正常使用温度为量程的 量程选择 温度 正常使用温度为量程的50 70 最高测量值不超过 最高测量值不超过 90 接头规格 接头规格1 2 npt 压力 正常操作压力为仪表量程的压力 正常操作压力为仪表量程的1 3 2 3 压力波动较大时压力波动较大时 1 3 1 2 用表头时用表头时100mm 接头规格 接头规格1 2 npt 流量 正常流量为仪表量程流量 正常流量为仪表量程50 70 最大不超过 最大不超过90 最小 不超过 最小 不超过10 变送器 两线制或四线制 输出变送器 两线制或四线制 输出4 20ma 或叠加或叠加4 20ma 220vac或或24vdc供电 负载阻抗不低于供电 负载阻抗不低于600欧姆 欧姆 5 数值 被测参数真值 测量值 时间 动态误差动态误差 环境条件引起的误差 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 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 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 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 变差变差 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最 大偏差 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最 大偏差 测量仪表变差测量仪表变差 100 最大绝对差值 变差 量程范围 灵敏度与分辨力灵敏度与分辨力 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最小变化量 数字仪表 有效位最末一位代表被测参数的变化量 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最小变化量 数字仪表 有效位最末一位代表被测参数的变化量 分辨力 6 均化池均化池 初沉池初沉池 污泥消化池污泥消化池 污泥浓缩池污泥浓缩池 二沉池二沉池 消化反应消化反应池池 曝气池曝气池 污水流入污水流入 最后过滤最后过滤 消毒消毒 出水排放出水排放 回流活性污泥回流活性污泥 ras 剩余污泥剩余污泥 was 污泥脱水污泥脱水 污泥处置污泥处置 污泥污泥 图例图例 溶解氧溶解氧 悬浮固体悬浮固体 污泥界面污泥界面l ph orp 浊度浊度 余氯余氯 液位液位 明渠流量明渠流量 液位差液位差 剩余臭氧剩余臭氧 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污水处理厂常用检测仪表 2 1 3 常用检测仪表2 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 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给水处理系统常用检测仪表 7 污水处理试验装置现场使用在线分析仪表污水处理试验装置现场使用在线分析仪表 污水处理现场使用仪表条件恶劣污水处理现场使用仪表条件恶劣 8 仪表需要经常维护仪表需要经常维护 a 测量原理测量原理 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 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值有关值有关 lgph eed ph 电极电位法测定电极电位法测定ph原理原理 22 hg hg cl kclagcl ag 饱和 样品 玻璃膜内参比溶液 2 2 典型水质检测仪表 2 2 1 ph值检测仪表 2 2 典型水质检测仪表 2 2 1 ph值检测仪表 9 b 复合复合ph电极电极 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 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 2 303 s s rts phph ee f es 等电位点电位 等电位点电位 r 气体常数气体常数 t 绝对温度绝对温度 phs 等电位点 等电位点ph值值 s 电极斜率 电极斜率 f 法拉第常数 法拉第常数 phph计发明者计发明者 beckmanbeckman 10 复合ph orp电极 11 c ph测量仪表测量仪表 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 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仪表的改进仪表的改进 智能化智能化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 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 e ph orp测量仪表测量仪表 ph orp传感器传感器 面板安装变送器面板安装变送器 壁挂式变送器壁挂式变送器 12 a 基本概念基本概念 电导率反映了水和溶液的导电性质 用以了解水被杂质污染 的程度和溶液中所含离子的含量 是水质监测特别是高纯工 业给水监测的常规项目之一 电导率反映了水和溶液的导电性质 用以了解水被杂质污染 的程度和溶液中所含离子的含量 是水质监测特别是高纯工 业给水监测的常规项目之一 2 2 2 电导率检测仪表2 2 2 电导率检测仪表 电阻率单位 电阻率单位 cm 电导率单位 电导率单位 1cm 1 siemens cm 电导为电阻的倒数 电导为电阻的倒数 1 s r l r a 1 k l kssq a q为电导池常数为电导池常数 b 电导测量原理电导测量原理 电流测量式电导仪工作原理电流测量式电导仪工作原理 平衡电桥式 电阻分压式 电流测量式 电磁诱导式平衡电桥式 电阻分压式 电流测量式 电磁诱导式 13 c 在线测量仪表在线测量仪表 电导率传感器电导率传感器 面板安装变送器面板安装变送器 壁挂式变送器壁挂式变送器 电导电极 惰性金属材料电极 螺旋感应传感器 电导电极 惰性金属材料电极 螺旋感应传感器 2 2 3 溶解氧检测仪表2 2 3 溶解氧检测仪表 实验室溶解氧分析 碘量法 硫酸锰和碱性碘化钾 实验室溶解氧分析 碘量法 硫酸锰和碱性碘化钾 遇到干扰进行各种修正 如含亚硝酸盐时叠氮化钠修正 高锰酸钾修正亚铁离子等 但实验室测定方法不能连续测定 可用于修正在线仪表 遇到干扰进行各种修正 如含亚硝酸盐时叠氮化钠修正 高锰酸钾修正亚铁离子等 但实验室测定方法不能连续测定 可用于修正在线仪表 14 溶氧电极应用极谱式原理溶氧电极应用极谱式原理 以黄金以黄金 au 或铂 金 或铂 金 pt 作阴极 作阴极 ag agcl作阳极 电解液为作阳极 电解液为 0 1m氯化钾氯化钾 kcl 聚四氟乙烯作为渗透膜 测量时 在阳极和阴极间加上 聚四氟乙烯作为渗透膜 测量时 在阳极和阴极间加上0 5 0 8v的 极化电压 氧通过渗透膜在阴极消耗 同时 在阳极提供等量的电子 此时电极间的电流 与氧分压成正比 检测此电流并经运算变换 成氧浓度 同时热敏电阻检测溶液的温度 并对氧浓 度进行温度补偿 的 极化电压 氧通过渗透膜在阴极消耗 同时 在阳极提供等量的电子 此时电极间的电流 与氧分压成正比 检测此电流并经运算变换 成氧浓度 同时热敏电阻检测溶液的温度 并对氧浓 度进行温度补偿 在线测量仪表 在线测量仪表 1 氧电极法 氧电极法 oheoho442 22 4444 gg acla cle 阴极反应 阴极反应 阳极反应 阳极反应 用非导电的金属铊或其它化合物 氧化氮气生 成硝酸根离子 与水中溶解的氧反应生成能导 电的离子 用非导电的金属铊或其它化合物 氧化氮气生 成硝酸根离子 与水中溶解的氧反应生成能导 电的离子tl 反应式如下反应式如下 2tl 0 5o2 h2o 2tl 2oh 通过测定水样的电导率增量换算溶解氧浓度 通过测定水样的电导率增量换算溶解氧浓度 2 电导测定法 电导测定法 a 氧电极基本类型氧电极基本类型 电极电位法测量特定离子活度 测定氧电极包含由一种电解质连 接的阴极和阳极 电极电位法测量特定离子活度 测定氧电极包含由一种电解质连 接的阴极和阳极 半透膜溶解氧测量仪半透膜溶解氧测量仪 3 测量仪表 测量仪表 15 电极反应产生一个与氧分压或氧浓度成正比的电流 溶液的粘度和流速对测量影响较大 电极反应产生一个与氧分压或氧浓度成正比的电流 溶液的粘度和流速对测量影响较大 b 溶解氧测量仪表溶解氧测量仪表 普通膜电极 金属膜电极 荧光溶氧仪 激光溶氧仪普通膜电极 金属膜电极 荧光溶氧仪 激光溶氧仪 o 2 o 2 o 2 普通膜电极普通膜电极 带清洗普通电极带清洗普通电极 金属电极溶氧传感器 瑞士金属电极溶氧传感器 瑞士z llig溶氧探头溶氧探头s14 自动刮除电极表面污物自动刮除电极表面污物 16 荧光溶氧仪组成荧光溶氧仪组成荧光溶氧仪组成荧光溶氧仪组成 电子部分电子部分 光学部分光学部分 传感器传感器 探头结构探头结构 探头探头 荧光溶氧仪荧光溶氧仪 利用电子从高能极转换为低能极时 产生荧光原理 选择能够 确定荧光频率的材料 当氧出现时 这种材料根据氧浓度变化 反射不同强度的荧光 利用电子从高能极转换为低能极时 产生荧光原理 选择能够 确定荧光频率的材料 当氧出现时 这种材料根据氧浓度变化 反射不同强度的荧光 如 芘 芘丁酸 氟蒽等荧光材料 传感器头部覆盖一层荧光物质 传感器头部覆盖一层荧光物质 传感器头部覆盖一层荧光物质 传感器头部覆盖一层荧光物质 传感器中的传感器中的传感器中的传感器中的ledledledled光源发出一束蓝光源发出一束蓝光源发出一束蓝光源发出一束蓝 色光 照射在荧光物质上 色光 照射在荧光物质上 色光 照射在荧光物质上 色光 照射在荧光物质上 荧光物质随即被这束蓝光激发 荧光物质随即被这束蓝光激发 荧光物质随即被这束蓝光激发 荧光物质随即被这束蓝光激发 会发射出红光 会发射出红光 会发射出红光 会发射出红光 红光会被传感器中的光电二极管红光会被传感器中的光电二极管红光会被传感器中的光电二极管红光会被传感器中的光电二极管 测量到 测量到 测量到 测量到 传感器同时测量荧光物质从被蓝传感器同时测量荧光物质从被蓝传感器同时测量荧光物质从被蓝传感器同时测量荧光物质从被蓝 光激发到发射红光后恢复原态的光激发到发射红光后恢复原态的光激发到发射红光后恢复原态的光激发到发射红光后恢复原态的 时间时间时间时间 传感器传感器 led 光电二极管光电二极管 探头探头 led 传感器传感器 led 光电二极管光电二极管 探头探头 led 17 当氧气与荧光物质接触当氧气与荧光物质接触当氧气与荧光物质接触当氧气与荧光物质接触 后 则其产生的红色光的后 则其产生的红色光的后 则其产生的红色光的后 则其产生的红色光的 强度会降低 强度会降低 强度会降低 强度会降低 同时 其产生红光的时间同时 其产生红光的时间同时 其产生红光的时间同时 其产生红光的时间 也会缩短也会缩短也会缩短也会缩短 水样中溶解的氧气的浓度水样中溶解的氧气的浓度水样中溶解的氧气的浓度水样中溶解的氧气的浓度 越高 则传感器产生的红越高 则传感器产生的红越高 则传感器产生的红越高 则传感器产生的红 光的强度就会越低 光的强度就会越低 光的强度就会越低 光的强度就会越低 而其产生红色荧光的时间而其产生红色荧光的时间而其产生红色荧光的时间而其产生红色荧光的时间 就会越短就会越短就会越短就会越短 led 光电二极管光电二极管 探头探头 传感器传感器 led 氧气 荧光指示分子 氧气 荧光指示分子 透气性的 聚合物基体 透气性的 聚合物基体 非透气性 透明物质 非透气性 透明物质 oxygen concentration red emission light 传感器上也安装有一个红光传感器上也安装有一个红光传感器上也安装有一个红光传感器上也安装有一个红光ledledledled 光源 光源 光源 光源 在蓝色在蓝色在蓝色在蓝色ledledledled光源的两次发射之光源的两次发射之光源的两次发射之光源的两次发射之 间 红色间 红色间 红色间 红色ledledledled光源会向传感器发光源会向传感器发光源会向传感器发光源会向传感器发 射一束红色射一束红色射一束红色射一束红色 led led led led 光光光光 这个红色这个红色这个红色这个红色 led led led led 光被作为一个内光被作为一个内光被作为一个内光被作为一个内 部标准部标准部标准部标准 或者参比光或者参比光或者参比光或者参比光 与传感与传感与传感与传感 器产生的红色荧光进行比对器产生的红色荧光进行比对器产生的红色荧光进行比对器产生的红色荧光进行比对 led photo diode probe sensor led 传统的传统的传统的传统的dodododo电极 如果污泥覆盖到半透膜 则氧气的透过会减电极 如果污泥覆盖到半透膜 则氧气的透过会减电极 如果污泥覆盖到半透膜 则氧气的透过会减电极 如果污泥覆盖到半透膜 则氧气的透过会减 少 如果氧气的透过速度小于电极对氧气的消耗 则测量结少 如果氧气的透过速度小于电极对氧气的消耗 则测量结少 如果氧气的透过速度小于电极对氧气的消耗 则测量结少 如果氧气的透过速度小于电极对氧气的消耗 则测量结 果会偏小 所以要经常清洗电极膜的表面 果会偏小 所以要经常清洗电极膜的表面 果会偏小 所以要经常清洗电极膜的表面 果会偏小 所以要经常清洗电极膜的表面 而荧光而荧光而荧光而荧光dodododo没有半透膜 它的反应只与传感器表面接触的氧气没有半透膜 它的反应只与传感器表面接触的氧气没有半透膜 它的反应只与传感器表面接触的氧气没有半透膜 它的反应只与传感器表面接触的氧气 的浓度有关 即是有一些淤泥覆盖到传感器 也不会影响测的浓度有关 即是有一些淤泥覆盖到传感器 也不会影响测的浓度有关 即是有一些淤泥覆盖到传感器 也不会影响测的浓度有关 即是有一些淤泥覆盖到传感器 也不会影响测 量结果的准确性量结果的准确性量结果的准确性量结果的准确性 18 荧光溶解氧测量仪荧光溶解氧测量仪 测量原理 化学荧光测量原理 化学荧光测量原理 化学荧光测量原理 化学荧光 测量范围 测量范围 测量范围 测量范围 0 000 00 20 00ppm20 00ppm 准确度准确度准确度准确度 11ppm 1ppm 0 2ppm 0 2ppm 重复性重复性重复性重复性 0 050 05ppmppm 电缆长度 标准电缆长度 标准电缆长度 标准电缆长度 标准1010米 最长米 最长米 最长米 最长300300米米米米 温度补偿 自动温度补偿 自动温度补偿 自动温度补偿 自动 水样流速要求 无水样流速要求 无水样流速要求 无水样流速要求 无 响应时间 响应时间 响应时间 响应时间 90 90 的测量值的响应时间为的测量值的响应时间为的测量值的响应时间为的测量值的响应时间为3030秒秒秒秒 不受下列物质干扰 不受下列物质干扰 不受下列物质干扰 不受下列物质干扰 h h2 2s s phph k k nana mgmg2 2 caca2 2 nhnh 4 4 alal3 3 pbpb2 2 cdcd2 2 znzn2 2 crcr tottot fefe2 2 fefe3 3 mnmn2 2 cucu2 2 mimi2 2 coco2 2 cncn nono 3 3 soso 4 42 2 s s2 2 popo 4 43 3 clcl 原油 原油 原油 原油 clcl 2 2 探头材料探头材料探头材料探头材料 foamed foamed norylnoryl和和和和316 316 ssss 19 显示显示显示显示 图形 图形 图形 图形lcdlcd 128128 6464象素 象素 象素 象素 ledled背景光背景光背景光背景光 准确度 满量程的准确度 满量程的准确度 满量程的准确度 满量程的 1 1 操作温度 操作温度 操作温度 操作温度 4 4 140140 2020 6060 0 0 95 95 相对湿度 相对湿度 相对湿度 相对湿度 储存温度 储存温度 储存温度 储存温度 2222 158158 3030 7070 0 0 95 95 相对湿度 相对湿度 相对湿度 相对湿度 继电器输出继电器输出继电器输出继电器输出 4 4个 每个继电器可被用做 传感器个 每个继电器可被用做 传感器个 每个继电器可被用做 传感器个 每个继电器可被用做 传感器a a 溶解氧 传感器溶解氧 传感器溶解氧 传感器溶解氧 传感器a a温度 传感器温度 传感器温度 传感器温度 传感器b b溶解氧 传感器溶解氧 传感器溶解氧 传感器溶解氧 传感器b b温温温温 度 度 度 度 模拟输出模拟输出模拟输出模拟输出 2 2个独立的个独立的个独立的个独立的4 4 2020mama 最大负载最大负载最大负载最大负载600600ohmohm 通讯 通讯 通讯 通讯 rs232rs232 rsrs 485 485 modbus modbus profibusprofibus dp dp 存储器备份存储器备份存储器备份存储器备份 nonnon volatile volatile 可以接受双传感器可以接受双传感器可以接受双传感器可以接受双传感器 传感器可以即插即用传感器可以即插即用传感器可以即插即用传感器可以即插即用 适用于多种通讯协议 适用于多种通讯协议 适用于多种通讯协议 适用于多种通讯协议 harthart profibusprofibus modbusmodbus 等等等等 仪表防护等级 仪表防护等级 仪表防护等级 仪表防护等级 ip66ip66 重量 重量 重量 重量 1 6 1 6 kgkg 很难维护的传感器安装很难维护的传感器安装 正在清洗的正在清洗的mlss传感器传感器 传感器的安装传感器的安装 20 固定式安装组件固定式安装组件 cpvc 57943 00 浮球式安装组件浮球式安装组件 57944 00 传感器安装方式传感器安装方式 传感器安装方式传感器安装方式 21 变送器安装方式变送器安装方式 水和污水 中固体成 分的内部 相关性 2 2 4 浊度测量仪表2 2 4 浊度测量仪表 22 水和污水中杂质颗粒分布 a 浊度的定义与控制意义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 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 23 24 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 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 0 kdl t iie 4 2 0 nvpi ic i0 入射光强度入射光强度 d 浊度 浊度 l 光线经过长度光线经过长度 k 比例常数 比例常数 n 单位容积的微粒数 单位容积的微粒数 v 每个微粒的体积每个微粒的体积 p 比例系数 入射光线波长 比例系数 入射光线波长 25 1 1 超低量程浊度仪超低量程浊度仪超低量程浊度仪超低量程浊度仪 ft660 ft660 采用激光作为光源采用激光作为光源采用激光作为光源采用激光作为光源 杂散杂散杂散杂散 光小光小光小光小 量程是量程是量程是量程是0 000001ntu0 000001ntu 1ntu1ntu 主要用于工业用水主要用于工业用水主要用于工业用水主要用于工业用水 及高标准水厂的出厂监测及高标准水厂的出厂监测及高标准水厂的出厂监测及高标准水厂的出厂监测 2 2 低量程浊度仪低量程浊度仪低量程浊度仪低量程浊度仪 17201720d d 量程量程量程量程0 0 100ntu100ntu 是应用最 是应用最 是应用最 是应用最 为广泛的在线浊度仪为广泛的在线浊度仪为广泛的在线浊度仪为广泛的在线浊度仪 3 3 中量程浊度仪中量程浊度仪中量程浊度仪中量程浊度仪 txprotxpro 2 2 量程量程量程量程0 0 200ntu200ntu 0 0 2000ntu2000ntu 主要用于原水监测主要用于原水监测主要用于原水监测主要用于原水监测 4 4 高量程浊度仪高量程浊度仪高量程浊度仪高量程浊度仪 ss6ss6 量程量程量程量程0 0 9999ntu9999ntu 采用表面散采用表面散采用表面散采用表面散 射原理测量射原理测量射原理测量射原理测量 多用于夏季以江河为水源的原水监测多用于夏季以江河为水源的原水监测多用于夏季以江河为水源的原水监测多用于夏季以江河为水源的原水监测 c 浊度仪分类浊度仪分类 根据量程可分为 根据量程可分为 根据用途可分为 在线检测 实验室分析 特殊用途 高温 高压 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 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 26 实验室用浊度分析仪实验室用浊度分析仪 1 1 透射光测定法 透射光测定法 透射光测定法 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 实验室光线平行透过液槽 受到衰减后到达受光的光电管 实验室光线平行透过液槽 受到衰减后到达受光的光电管 实验室光线平行透过液槽 受到衰减后到达受光的光电管 实验室 常用而在线不常用 常用而在线不常用 常用而在线不常用 常用而在线不常用 2 2 散射光测定法 散射光测定法 散射光测定法 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 光束投射到试样水中 通过测定散射光强度而知浊度 光束投射到试样水中 通过测定散射光强度而知浊度 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 一般使用线性好 灵敏度高 色度影响小 一般使用线性好 灵敏度高 色度影响小 一般使用线性好 灵敏度高 色度影响小 一般使用9090度散射光式 度散射光式 度散射光式 度散射光式 d 浊度仪的基本构造浊度仪的基本构造 27 hachhach的的的的1720d 1720d 光路图光路图光路图光路图 90 detector lamp lens aperature water level 该款在光学设计上取消了该款在光学设计上取消了该款在光学设计上取消了该款在光学设计上取消了 浊度测量产生误差的最大浊度测量产生误差的最大浊度测量产生误差的最大浊度测量产生误差的最大 根源 样品池根源 样品池根源 样品池根源 样品池 检测器浸没在水样中 没有检测器浸没在水样中 没有检测器浸没在水样中 没有检测器浸没在水样中 没有 需要清洁或在高湿度环境中需要清洁或在高湿度环境中需要清洁或在高湿度环境中需要清洁或在高湿度环境中 容易结雾的样品池容易结雾的样品池容易结雾的样品池容易结雾的样品池 灯灯灯灯 泡泡泡泡 透透透透 镜镜镜镜 光光光光 孔孔孔孔 水水水水 面面面面 9090度检测器度检测器度检测器度检测器 传感器设计传感器设计传感器设计传感器设计 sample in sample out 水样流入 水样流出 28 17201720d d 光光光光 学学学学 组组组组 件件件件 configure statuspower remote 光学组件伸手光学组件伸手光学组件伸手光学组件伸手 可及 定期维可及 定期维可及 定期维可及 定期维 护不需任何特护不需任何特护不需任何特护不需任何特 殊工具 殊工具 殊工具 殊工具 带带som信号输出模块的信号输出模块的 aquatrend 转换接口转换接口 ps1201 电 源电 源 1720d 浊度传感器浊度传感器 29 多多多多 探探探探 头头头头 系系系系 统统统统 配配配配 置置置置 30 3 3 透射光和散射光比较测定法 透射光和散射光比较测定法 透射光和散射光比较测定法 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 示浊度的方法 示浊度的方法 示浊度的方法 随着浊度的增加 散射光强度成比例提高 透射光强度将反随着浊度的增加 散射光强度成比例提高 透射光强度将反随着浊度的增加 散射光强度成比例提高 透射光强度将反随着浊度的增加 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 比例缩小其比值会有较大的变化率可提高检测灵敏度 比例缩小其比值会有较大的变化率可提高检测灵敏度 比例缩小其比值会有较大的变化率可提高检测灵敏度 4 4 表面散射光测定法 表面散射光测定法 表面散射光测定法 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求浊度 使试样水溢流 溢流面上测定散射光强度求浊度 使试样水溢流 溢流面上测定散射光强度求浊度 使试样水溢流 溢流面上测定散射光强度求浊度 优点 无测定窗污染 线性好 色度影响小 测定范围广 优点 无测定窗污染 线性好 色度影响小 测定范围广 优点 无测定窗污染 线性好 色度影响小 测定范围广 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 可用散射板校正维护量低 可用散射板校正维护量低 可用散射板校正维护量低 缺点 表面易结膜 聚集杂质 缺点 表面易结膜 聚集杂质 缺点 表面易结膜 聚集杂质 缺点 表面易结膜 聚集杂质 水样流入水样流入水样流入水样流入 水样溢流至水样溢流至水样溢流至水样溢流至 废水槽废水槽废水槽废水槽 光源组件光源组件光源组件光源组件 检测器检测器检测器检测器 9090 o o 散射光散射光散射光散射光 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 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 光学部件与水样池光学部件与水样池 31 surface scatter 6 surface scatter 6 表面散射浊度计表面散射浊度计表面散射浊度计表面散射浊度计 一种探头类型可以有多种应用一种探头类型可以有多种应用 直接直接 连续的浊度及悬浮固体测 量技术 色度影响小 连续的浊度及悬浮固体测 量技术 色度影响小 自清洗的自清洗的pvc或不锈钢探头或不锈钢探头 测量原理测量原理 90度散射光测量及透射光测量度散射光测量及透射光测量 探头型在线浊度 悬浮固体测量仪探头型在线浊度 悬浮固体测量仪 90 o 检测器 发射器 检测器 发射器 32 结构示意图结构示意图 section b b probe body 90 detector detector view incident light scattered led lens 140obackscatter detector wiper b b wiper probe body led window 90o detector window wiper area backscatter detector window 33 4 beam 四光束交替光原理四光束交替光原理 传感器 使用两个发射 源和两个检测器 测量泥浆中的悬浮固体浓度 传感器 使用两个发射 源和两个检测器 测量泥浆中的悬浮固体浓度 建立污垢及老化的补偿矩阵建立污垢及老化的补偿矩阵 没有试剂消耗 维护量极小 没有昂贵的安装附件没有试剂消耗 维护量极小 没有昂贵的安装附件 四光束悬浮固体测量仪四光束悬浮固体测量仪 34 重铬酸钾法 步骤与实验室标准方法相同重铬酸钾法 步骤与实验室标准方法相同 2 2 5 cod在线检测仪2 2 5 cod在线检测仪 重铬酸钾法重铬酸钾法cod测量仪器测量仪器 35 多通道切换泵多通道切换泵 双氧水氧化法 双氧水加入到水样中 在 双氧水氧化法 双氧水加入到水样中 在uv催化消解下 双氧水产生活泼的催化消解下 双氧水产生活泼的 oh基 快速氧化水中有机物 计算消耗的药剂量和溶氧变 化 便可推算有机物含量 基 快速氧化水中有机物 计算消耗的药剂量和溶氧变 化 便可推算有机物含量 36 电化学氧化法 电化学氧化法 oh基由电化学方法产生 基由电化学方法产生 测量原理 测量原理 工作电极通电流以产生工作电极通电流以产生oh基 基 oh基作为氧化剂氧化水中有机物 新 基作为氧化剂氧化水中有机物 新oh基形成在电极中产生电流 电位恒定电负荷与有机物浓度相关 基形成在电极中产生电流 电位恒定电负荷与有机物浓度相关 电化学电化学cod测量原理测量原理 仪器特点 仪器特点 快速准确 瞬间尖峰检测 快速准确 瞬间尖峰检测 30秒可完成一次测试 不用有害试剂 操作环境安全 运行费用省 适用各种污水水质 与标准方法相关性好 免维护 简单可靠 可多通道测量 秒可完成一次测试 不用有害试剂 操作环境安全 运行费用省 适用各种污水水质 与标准方法相关性好 免维护 简单可靠 可多通道测量 测量时间间隔小测量时间间隔小 flowsampler取样取样 37 污水处理厂进出水两通道共用一台测量仪器 每路参数单独设置污水处理厂进出水两通道共用一台测量仪器 每路参数单独设置 电化学氧化法装置 电化学氧化法装置 elox 100 elox 100 plus ii from lar 38 2 2 6 uv紫外光有机物检测仪表2 2 6 uv紫外光有机物检测仪表 uv计利用溶解性有机物吸收紫外线范围的波长的特性连续测定 有机物污染程度 一般用 计利用溶解性有机物吸收紫外线范围的波长的特性连续测定 有机物污染程度 一般用254nm的波长 的波长 1 测定方法与原理 朗伯 比尔吸收定律 吸光度 测定方法与原理 朗伯 比尔吸收定律 吸光度a a kcl k 比例常数 比例常数 c 溶液浓度 溶液浓度 l 液层厚度 采用光电检测透光强度 不同污水吸光度与 液层厚度 采用光电检测透光强度 不同污水吸光度与bod cod tod等相关性不尽相同 等相关性不尽相同 双波长uv吸收测定仪 双波长uv吸收测定仪 光束经水样吸收后 经过半透半反镜分成两束 一束经紫外检测有机物吸收 及悬浮颗粒的吸收和散射 另一束可见参比光束 有机物几乎没有吸收 反 映水中悬浮颗粒的吸收和散射衰减程度 再经差分放大得到有机物的浓度 光束经水样吸收后 经过半透半反镜分成两束 一束经紫外检测有机物吸收 及悬浮颗粒的吸收和散射 另一束可见参比光束 有机物几乎没有吸收 反 映水中悬浮颗粒的吸收和散射衰减程度 再经差分放大得到有机物的浓度 39 闪烁光源闪烁光源 测量狭缝测量狭缝 me ref 滤光片滤光片 adapter 检测器检测器 me ref e er em e 可以浸没式安装 无需可以浸没式安装 无需可以浸没式安装 无需可以浸没式安装 无需 采样采样采样采样 也可以采用流通式安装也可以采用流通式安装也可以采用流通式安装也可以采用流通式安装 没有试剂的消耗没有试剂的消耗没有试剂的消耗没有试剂的消耗 与与与与bodbod codcod toctoc有有有有 一定相关性一定相关性一定相关性一定相关性 具有机械自清洗功能具有机械自清洗功能具有机械自清洗功能具有机械自清洗功能 维护量较低维护量较低维护量较低维护量较低 使用方便使用方便使用方便使用方便 可以测量含悬浮固体的可以测量含悬浮固体的可以测量含悬浮固体的可以测量含悬浮固体的 水样 可见光校正 水样 可见光校正 水样 可见光校正 水样 可见光校正 40 2 2 7 生化需氧量 bod 检测仪表2 2 7 生化需氧量 bod 检测仪表 2 2 7 1 测定方法及原理 1 五天生化培养法 实验室测定 2 2 7 1 测定方法及原理 1 五天生化培养法 实验室测定 bod与cbod nbod 41 bodl与bod5 温度对bod测定的影响 稀释与直接测定 bod5 7mg l 接种培养 103 104个个 ml 非接种培养 42 一般采用稀释法 降低有机物浓度 保证充足的溶解氧 稀释液 蒸馏水 无机营养盐 确当的ph 工业废水往往需要接种和驯化 抑制硝化耗氧时 可加入硝化抑制剂 如亚甲基蓝 生化培养测定bod注意事项 一般采用稀释法 降低有机物浓度 保证充足的溶解氧 稀释液 蒸馏水 无机营养盐 确当的ph 工业废水往往需要接种和驯化 抑制硝化耗氧时 可加入硝化抑制剂 如亚甲基蓝 生化培养测定bod注意事项 2 检压法 2 检压法 水样置于有co水样置于有co2 2吸收剂的密闭的培养瓶中 用电磁搅拌器进行搅拌 微 生物降解消耗溶解氧 产生的co 吸收剂的密闭的培养瓶中 用电磁搅拌器进行搅拌 微 生物降解消耗溶解氧 产生的co2 2被吸收剂吸收 导致系统压力下降 从 压力计读出水样的bod值 实际使用中以标准葡萄糖 谷氨酸溶液的bod 值和相应的压差作关系曲 线 然后以此曲线校准仪器刻度 被吸收剂吸收 导致系统压力下降 从 压力计读出水样的bod值 实际使用中以标准葡萄糖 谷氨酸溶液的bod 值和相应的压差作关系曲 线 然后以此曲线校准仪器刻度 43 3 检压库仑法 3 检压库仑法 装在培养瓶中的水样用电磁搅拌器进行搅拌 微生物降解消耗溶解氧 培养瓶内空间中的氧溶解进入水样 生成的二氧化碳从水中逸出被置于瓶 内的吸附剂吸收 使瓶内的氧分压和总气压下降 电极式压力计检出下降 量 并转换成电信号 自动控制电解产生氧气供给培养瓶 待瓶内气压回 升至原压力时 继电器断开 电解电极停止工作 一直使培养瓶内空间始 终保持恒压状态 根据法拉第定律 由恒电流电解所消耗的电量便可计算耗氧量 仪器能 自动显示测定结果 记录生化需氧量曲线 装在培养瓶中的水样用电磁搅拌器进行搅拌 微生物降解消耗溶解氧 培养瓶内空间中的氧溶解进入水样 生成的二氧化碳从水中逸出被置于瓶 内的吸附剂吸收 使瓶内的氧分压和总气压下降 电极式压力计检出下降 量 并转换成电信号 自动控制电解产生氧气供给培养瓶 待瓶内气压回 升至原压力时 继电器断开 电解电极停止工作 一直使培养瓶内空间始 终保持恒压状态 根据法拉第定律 由恒电流电解所消耗的电量便可计算耗氧量 仪器能 自动显示测定结果 记录生化需氧量曲线 4 微生物电极法 4 微生物电极法 原理 微生物技术与电化学检测技术相结合 组成 溶解氧电极与固定化微生物组成 测量 基流 稳态电流 恒温 do一定 不含 bod物质时 微生物电极输出稳态电流 测量时 含有bod物质时 微生物的氧化作 用 使进入溶解氧电极的氧分子减少 电极 输出电流降低 降低值与bod浓度呈线性关 系 从而测量bod浓度 原理 微生物技术与电化学检测技术相结合 组成 溶解氧电极与固定化微生物组成 测量 基流 稳态电流 恒温 do一定 不含 bod物质时 微生物电极输出稳态电流 测量时 含有bod物质时 微生物的氧化作 用 使进入溶解氧电极的氧分子减少 电极 输出电流降低 降低值与bod浓度呈线性关 系 从而测量bod浓度 44 2 2 7 2 bod测定仪 1 微生物膜电极bod测定仪 2 2 7 2 bod测定仪 1 微生物膜电极bod测定仪 组成 由进样系统 测量池 恒温水浴 恒电压源 温控器 气泵 信 号系统等组成测量 组成 由进样系统 测量池 恒温水浴 恒电压源 温控器 气泵 信 号系统等组成测量 2 检压库仑法bod测定仪 2 检压库仑法bod测定仪 为维持压力平衡 电解消耗的电量折算成产生的氧量 从而得到水样的 bod值 为维持压力平衡 电解消耗的电量折算成产生的氧量 从而得到水样的 bod值 45 2 2 8 总有机碳 toc 检测仪表2 2 8 总有机碳 toc 检测仪表 单通道单通道toc自动测量仪自动测量仪 以碳的含量表示水中有机物总量的综合指标 水样900 950 高温燃烧氧化 红外吸收分析测定气体co 以碳的含量表示水中有机物总量的综合指标 水样900 950 高温燃烧氧化 红外吸收分析测定气体co2 2含量 单通道 水样预先酸化 氮气驱除无机碳后再注入仪器测定 含量 单通道 水样预先酸化 氮气驱除无机碳后再注入仪器测定 双通道双通道toc自动测量仪自动测量仪 双通道 仪器含有高温炉 900 和低温炉 150 等样水量分别 注入高温炉和低温炉 高温炉中有机碳和无机碳全部转化为 双通道 仪器含有高温炉 900 和低温炉 150 等样水量分别 注入高温炉和低温炉 高温炉中有机碳和无机碳全部转化为co2 低温 炉含有磷酸浸渍的玻璃棉 在150 将无机碳分解为 低温 炉含有磷酸浸渍的玻璃棉 在150 将无机碳分解为co2 分别进入红 外气体检测 tc 和 ic 二者差为总有机碳 toc 分别进入红 外气体检测 tc 和 ic 二者差为总有机碳 toc 46 样品经自清洗式粗滤器进 入仪器 样品经自清洗式粗滤器进 入仪器 采用酸化及气提的方法去 除 采用酸化及气提的方法去 除tic 一部分样品经过旋转缝隙 式过滤器 一部分样品经过旋转