污水池pH計在線自動吹洗裝置

(唐山三友化工股份有限公司，河北唐山 063305)

我公司主要利用來自氯堿的電石渣漿進行污水處理。污水反應池中的反應池污水主要由污水、堿纖水、絮凝劑、電石渣漿組成。反應過程中反應池污水pH值隨時發生變化，并且極易結晶成硫酸鈣附著在pH電極上，直接影響其測量。同時，我公司原主要采用人工清洗維護pH電極，頻率為每2 h一次。因此，其存在檢測精度不夠及反應滯后等缺點，進而影響總排污水的合格排放。

自制pH計自動吹洗裝置，實現pH電極的自動清洗和對總排污水pH值的準確測量，最終達到提高自動化控制、降低操作及電氣維護人員的勞動強度、減少pH計損耗費用的目的，特別是對總排污水pH值的穩定方面有著極其重要的意義。

通過咨詢國內相關廠家，購置一套pH計自動清洗裝置本體部分(不包括自動控制部分)約需1～2萬多元，而且在污水處理過程中沒有成功使用先例。因此，根據我公司污水特性以及生產現場實際情況自行設計了一套pH計自動吹洗裝置。實現了在線自動沖洗與測量兩不誤，具有數據采集及時準確、使用和維護方便、裝置造價低(該裝置本體部分工本費只需數百元)等特點，大大提高了生產效率。

1 設計原理

pH計自動沖洗裝置設計原理：利用接通壓縮空氣(壓力3.5 kg以上)、安裝位置有相對高度差的兩根氣源管，通過自動控制間斷性地用壓縮空氣對pH電極測量部分進行“污水漩渦”吹洗，以達到pH電極清潔及準確測量的目的。

2 pH計自動沖洗裝置說明

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.進液孔 12.快插三通 13.二位五通電磁閥圖1 pH計自動沖洗裝置

2.1 氣路結構組成及DCS控制說明

兩根氣源管7的進氣端分別連接至快插三通12的兩個出氣端口，快插三通12的進氣端口通過二位五通電磁閥13與壓縮空氣連接。二位五通電磁閥13安裝于DCS機柜室，通過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間和頻次(即吹洗時間和測量時間)，可根據現場使用情況由DCS自主編程靈活設置，pH計測量采樣與吹洗間歇式進行，互不影響。

密封蓋上設置有測量液進孔11，安裝底座的側壁上設有連通密封腔室的排氣孔9。測量液進孔11是設置在密封蓋的中間位置孔徑2 cm左右的通孔，用于吹洗間歇測量介質進入和排出密封腔室。安裝底座對應密封腔室的側壁設置排氣孔9，用于吹洗和測量時排出密封腔室內的壓縮空氣。

防雨蓋子1與連接筒4的上端通過防雨蓋子連接粗螺紋2連接，安裝底座與連接筒4的下端通過底座連接粗螺紋5連接。密封蓋與安裝底座的下端通過粗螺紋連接。連接筒4上連接有用于固定整個裝置的安裝法蘭3，安裝法蘭3與連接筒4的外側壁焊接在一起，用于固定整個裝置。

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，安裝底座內設有密封腔室(安裝底座內部中空，安裝板與密封蓋之間的區域形成相對密封腔室)，腔室內安裝固定pH計，氣源管的進氣端連接壓縮空氣，氣源管的出氣端依次穿過防雨蓋子和連接筒，并伸入到安裝底座內的密封腔室內，正對布置，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應pH電極的探頭測量部位，另一根氣源管的出氣端靠上設置。兩根氣源管的出氣端均可以設計成弧形，彎出相應弧度使出氣端的出氣方向正對pH電極的兩側。一根氣源管的出氣端正對pH電極下端的探頭位置，另一根長度稍短，出氣端位置靠上1 cm左右設置。當兩根氣源管出口同時有壓縮空氣通過時，其合力推動密封腔室內污水形成吹洗漩渦，此渦流就會將pH電極測量部位的附著物帶走達到吹洗的目的。

3 工作過程

pH計在線自動吹洗裝置工作過程如下：DCS系統給出開啟命令，繼電器接通，二位五通電磁閥得電；壓縮空氣通過二位五通電磁閥、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密封腔室內，兩股壓縮空氣推動污水形成吹洗漩渦，對pH電極進行充分吹洗(多余的壓縮空氣從排氣孔和底部的測量進液孔排出)；吹洗時間達到設定時間后，DCS系統發出關閉命令，繼電器斷開，二位五通電磁閥失電，氣源管中無壓縮空氣輸出，密封腔室內開始由底部的測量進液孔進入測量介質(被檢測污水)，密封腔室內壓縮空氣由排氣孔繼續排出，pH計進入工作狀態，檢測測量介質pH值并輸出結果；測量狀態達到DCS設定時間后結束測量，隨即進入下一次吹洗過程，氣源管進氣后對pH電極再次吹洗，同時，測量介質從測量進液孔10排出，如此循環往復。吹洗過程和測量過程時間可根據現場介質特性及裝置使用等情況，由操作人員在DCS隨意修改。

4 對比及評價

我公司產品的特性決定了工藝生產過程中產生的污水性質，正是其獨特的物理及化學特性為污水處理制造了重重困難。而pH計自動吹掃裝置突破了污水處理過程中的又一道難關，實現了污水自動化處理全過程。下面對其進行綜合評價。

4.1 設備采購成本方面

為達到污水高指標的排放要求以及盡力減少采用人工清理方式時清理次數對pH計的影響，我公司通常采購國外高質量、大品牌pH計產品，價格大約在1.5萬元左右，設備采購成本是比較高的，而且設備到貨沒有保障。而自從采用了pH計自動吹掃裝置之后，pH計由進口產品改為國內產品，價格大約在0.8萬元左右，這就降低了設備采購成本。

4.2 設備維護維修成本方面

由于人工清理次數頻繁極易造成pH計的損壞，因此，每只pH計使用壽命一般不超過2個月，其維護維修成本較高。而采用了pH計自動吹掃裝置之后，pH計清掃周期已由2個小時延長到了148～240 h，pH計使用壽命超過4個月，有效降低了設備維護維修成本。

4.3 人工成本及勞動強度方面

人工清理需兩人進行，一人清理，一人進行輔助及安全監護工作，24 h需清理12次。而采用了pH計自動吹掃裝置之后，148～240 h清理一次，這就大大降低了人工成本、職工的勞動強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計在污水自動化處理過程中的適用性，職工素質、責任心、環境變化及清理不及時、不徹底等因素直接影響了污水排放效果。而采用了pH計自動吹掃裝置之后，其充分保障了污水處理各參數、數據的準確、實時、在線以及連續穩定，為公司達標排放打下了堅實基礎。

5 日常故障處理與維護

該pH計在線自動吹洗裝置，采用壓縮空氣對檢測污水或其他易結晶液體的pH計進行間接清洗，不加入其它介質，不影響所測溶液的pH值及化學特性。其檢測結果及時準確，而且構簡單，易于操作，工作效率高。日常維護過程中，只需定時(7～10 d)清理pH電極。實踐經驗試明，pH計在線自動吹洗裝置在充分保證測量精度的同時，大大降低了操作及維護人員的勞動強度，在污水pH值自動調配中值得推廣應用。