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在線pH計和溶解氧分析儀的原理

污水處理廠使用的分析儀有兩種: 在線PH計溶解氧分析儀。

工作原理 
1、工業pH計的工作原理工作原理 
  水的pH值隨著所溶解的物質的多少而定,因此pH值能靈敏地指示出水質的變化情況。pH值的變化對生物的繁殖和生存有很大影響,同時還嚴重影響活性污泥生化作用,即影響處理效果,污水的pH值一般控制在6.5~7之間。
  水在化學上是中性的,某些水分子自發地按照下式分解:H2O=H++OH-,即分解成氫離子和氫氧根離子。在中性溶液中,氫離子H+和氫氧根離子OH-的濃度都是10-7mol/l,pH值是氫離子濃度以10為底的對數的負數:pH=-log,因此中性溶液的pH值等于7。如果有過量的氫離子,則pH值小于7,溶液呈酸性;反之,氫氧根離子過量,則溶液呈堿性。 
  pH值通常用電位法測量,通常用一個恒定電位的參比電極和測量電極組成一個原電池,原電池電動勢的大小取決于氫離子的濃度,也取決于溶液的酸堿度。采用了CPS11型pH傳感器和CPM151型pH變送器。測量電極上有特殊的對pH反應靈敏的玻璃探頭,它是由能導電、能滲透氫離子的特殊玻璃制成,具有測量精度高、抗干擾性好等特點。當玻璃探頭和氫離子接觸時,就產生電位。電位是通過懸吊在氯化銀溶液中的銀絲對照參比電極測到的。pH值不同,對應產生的電位也不一樣,通過變送器將其轉換成標準4~20mA輸出。 
2、溶氧分析儀的工作原理 
  水中的氧含量可充分顯示水自凈的程度。對于使用活化污泥的生物處理廠來說,了解曝氣池和氧化溝的氧含量非常重要,污水中溶氧增加,會促進除厭氧微生物以外的生物活動,因而能去除揮發性物質和易于自然氧化的離子,使污水得到凈化。 
  測定氧含量主要有三種方法:自動比色分析和化學分析測量,順磁法測量,電化學法測量。水中溶氧量一般采用電化學法測量。麥該廠采用了COS 4型溶氧傳感器和COM252型溶氧變送器。 
  氧能溶于水,溶解度取決于溫度、水表面的總壓、分壓和水中溶解的鹽類。大氣壓力越高,水溶解氧的能力就越大,其關系由亨利(Henry)定律和道爾頓(Dalton)定律確定,亨利定律認為氣體的溶解度與其分壓成正比。 
  以COS 4氧量測量傳感器為例。其中的電極由陰極(常用金和鉑制成)和帶電流的反電極(銀)、無電流的參比電極(銀)組成,電極浸沒在電解質如KCl、KOH中,傳感器有隔膜覆蓋,隔膜將電極和電解質與被測量的液體分開,因此保護了傳感器,既能防止電解質逸出,又可防止外來物質的侵入而導致污染和毒化。 
  向反電極和陰極之間施加極化電壓,假如測量元件浸入在有溶解氧的水中,氧會通過隔膜擴散,出現在陰極上(電子過剩)的氧分子就會被還原成氫氧根離子:
電化學當量的氯化銀沉淀在反電極上(電子不足):4Ag+4Cl-? 4AgCl+4e-。 
對于每個氧分子,陰極放出4個電子,反電極接受電子,形成電流,電流的大小與被測污水的氧分壓成正比,該信號連同傳感器上熱電阻測出的溫度信號被送入變送器,利用傳感器中存儲的含氧量和氧分壓、溫度之間的關系曲線計算出水中的含氧量,然后轉化成標準信號輸出。參比電極的功能是確定陰極電位。 
COS 4溶氧傳感器的響應時間為:3分鐘后達到*終測量值的90%,9分鐘后達到*終測量值的99%;*低流速要求為0.5cm/s。
特點 
1、pH計的特點 
   pH電極上的玻璃隨著時間推移會逐漸老化,梯度(單位pH值變化所引起的電極輸出電位的變化值)惡化,花費較長時間才能達到穩定電位。一般電極的使用壽命,可達兩年。另外,溫度對老化也有較大影響,100℃下貯存幾周的老化程度相當于室溫下貯存一年的老化程度。
  pH計具有高精度、高可靠性、安裝及維護方便等優點,同時對污染也較敏感,需要經常標定,一般每隔一個到一個半月標定一次,每兩年更換一次電極。 

2、溶氧儀的特點 
  溶氧儀具有安裝方便,標定周期長(3~4個月),對其他物質不敏感等特點,并且能監測隔膜和探頭內電解質的使用情況,一般每一至三年更換一次電解質和隔膜。
  COM252型溶氧變送器屬智能化儀表,帶有HART或Profibus通訊協議,還具有自診斷功能,當發生故障時,會顯示故障代碼,提示維護人員故障所在,通過查維護手冊找出解決故障的辦法,大大降低了維護時間和工作量。 

安裝及維護 
1、pH計的安裝和維護 
  pH計的安裝方式有流通式和浸入式兩種。污水處理廠一般選用的是浸入式安裝,如該污水處理廠的pH計安裝在氧化溝的出口溢流槽內,此處的pH值較具有代表性,且水流平穩,對pH計不會造成大的沖擊。 
  定期的維護有助于儀表的準確測量和延長儀表的使用壽命。應當注意傳感器和變送器之間的專用電纜不能受潮,否則電極的高阻低壓信號將無法傳送至變送器。若電極不測量時,應將黃色保護套管套上,它能使電極處于濕潤狀態,有利于延長電極的使用壽命。每隔一個月左右,應對電極進行清洗,先用柔和的水流噴洗附著物,再將電極浸泡于清洗液中一段時間,而后用清水洗凈。傳感器支架也應清洗。每次清洗之后,要用緩沖劑溶液進行標定,目前國產的pH標定液中,pH=4的還可以,pH=7的不夠準確,將會影響標定結果。所以*好使用生產廠家的標定液,生產廠家一般提供兩瓶標準溶液,一瓶pH值等于7,用于標定儀表零點;一瓶pH等于4,用于標定儀表的信號輸出斜率。 
2、溶氧儀的安裝和維護 
  溶氧儀一般采用浸入式安裝,在此應注意,一定要選用原廠的安裝支架。廠家配帶的安裝支架為不銹鋼制成,帶有塑料鏈條,通過調整鏈條長度可以改變傳感器的浸入深度,支架上的引導管保證了傳感器始終處于垂直位置。支架部分都經過特殊設計,它可以將水面的波動傳至浸入管,從而引起浸入管的輕微振動,使得通過浸入管在探頭的表面產生一個附加的清洗效果。有的用戶為了減少投資,自己制作安裝支架,往往導致支架上的浸入管和傳感器之間密封不嚴,污水滲入,使得專用電纜和傳感器的連接處長期浸泡在污水中,容易造成傳感器的損壞;有的甚至不做安裝支架,直接將傳感器投入水中,這樣在傳感器和電纜之間會形成較大的拉力,傳感器更容易損壞。
 溶解氧探頭每周應用水輕輕清洗,發現膜頭損壞應及時更換,電解液受污染也應及時更換。當污水中含有H2S、NH3、苯或酚這些成份時,對膜頭是有害的。在這種場合下必須經常更換膜頭。判斷探頭中電極的好壞只需看顏色即可,參考電極應是黑灰色,陰極(金電極)應呈黃色,而反電極必須發亮,否則應進行清洗或再生。

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