ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Системы автоматического регулирования процессов осаждения металлов из "автоматизация процессов очистки сточных вод химической промышленностью Издание 2" Осаждение металлов — наиболее распространенная разновидность процессов очистки сточных вод на основе практически необратимых ионных реакций. Ионы металлов переводят в нерастворимое состояние с помощью реагентов. Основным фактором, определяющим скорость и полноту осаждения, служит величина pH. При реагентной обработке одновременно нейтрализуются содержащиеся в стоках кислоты. [c.87] Таким образом, с позиций автоматического управления этот процесс близок к нейтрализации. Нагрузка на объект регулирования определяется при осаждении металлов не только значением pH исходной сточной воды, но и содержанием в ней вступающих в реакцию солей металлов. В этом отношении процесс напоминает нейтрализацию стоков с переменной буфер-ностью. Однако содержание солей металлов в сточной воде часто поддается определению либо непосредственно, либо по косвенному показателю, и в регулятор может быть подан сигнал по этому возмущению. Такой сигнал целесообразно использовать, когда потребление реагента на осаждение металлов достигает расхода на нейтрализацию кислот, присутствующих в очищаемой воде, или превышает его. В другом случае задача стабилизации pH решается с помощью простой одноконтурной системы с ПИ- или ПИД-регулятором, работающим от рН-мет-ра, установленного на выходе из реактора. [c.87] Цифры на кривых —концентрация иона Fe , г/л. [c.88] Для систем управления процессом осаждения металлов, концентрацию которых не удается измерять селективно достаточно простым способом, подходят концентратомеры кондуктометрического типа. Удельная проводимость поступающей сточной воды характеризует суммарное содержание в ней кислот и солей металлов, поэтому кондуктометр может подавать на регулятор сигнал по основному возмущению. [c.88] Недостатком способа определения возмущений с помощью кондуктометра является поступление ложного сигнала при наличии в стоках не вступающих в. реакцию электролитов в соизмеримых концентрациях. Если содержание этих электролитов в стоках не претерпевает больших изменений, их вредное влияние можно значительно ослабить, вводя в САР не величину удельной проводимости, а ее первую производную, т. е. подключая кондуктометр к регулятору pH через дифференциатор. [c.88] На рис. 29 приведено семейство статических характеристик, снятых при обработке известью сточной воды, содержащей серную кислоту и соли железа в равных концентрациях. На рис. 30 даны такие же характеристики, полученные при введении едкого натра в сточную воду, загрязненную соляной кислотой и солями алюминия. Сравнивая расположение участков кривых в окрестностях заданных значений pH (pH = 10,5 для железа и pH = 8,0 для алюминия), видим, что в первом случае отрезки прямых, которыми можно аппроксимировать рассматриваемые участки, располагаются параллельно друг другу, а во втором — с различными наклонами к оси абсцисс. Следовательно, коэффициент усиления процесса осаждения железа не зависит от его исходной концентрации. При обработке же стоков, содержащих соли алюминия, количество реагента, необходимое для ликвидации отклонения pH на единицу, состоит в определенной функциональной связи с исходной концентрацией алюминия. [c.89] Таким образом, при обработке железосодержащих сточных вод регулятор pH должен получить сигнал по возмущению для коррекции Только астатической составляющей закона регулирования. Это воздействие может быть реализовано с помощью дифференциатора, подающего на вход регулятора исчезающий сигнал. Другой вариант — применение контура пропорционального дозирования по возмущению со смещением по выходной величине pH. [c.89] В случае очистки от алюминия задача несколько усложняется. Изменения исходной концентрации металла должны оказывать влияние и на пропорциональную составляющую закона регулирования. Только при этом условии будет достигнута заданная степень затухания колебаний pH на выходе из реактора и, следовательно, обеспечен нормальный процесс осаждения гидроокиси алюминия в отстойнике. Осуществить нужное регулирование возможно лишь путем синтеза специализирован ной комбинированной САР. [c.89] Цифры на кривых—концентрация иона А1 +, мг/л. [c.89] Ниже приводятся два варианта реализации рассмотренных принципов регулирования. [c.90] На рис. 31 показана принципиальная схема комбинированной САР с введением опережающего сигнала по удельной проводимости исходной сточной воды, характеризующей общее содержание в ней кислот и солей металлов. Основное регулирование осуществляется по величине pH на выходе смесителя-реактора. [c.90] Датчик кондуктометра (в данной схеме применен автоматический кондуктометр КК-3 с погружным четырехэлектродным датчиком) установлен в усреднителе. Выходной сигнал прибора дифференцируется и подается на изодромный регулятор величины pH, включенный по обычной схеме. Доза известкового молока подается дозатором во всасывающий патрубок насоса сточной воды. Насос в данном случае выполняет функцию дополнительного смесителя. [c.90] Применение описанной системы для сточных вод, загрязненных кислотой и сульфатом железа, позволило существенно улучшить качество стабилизации pH осветляемой воды, что привело к повышению степени очистки всей массы стоков при сокращении расхода реагента. [c.90] Для преобразования напряжения с реостатного датчика рН-метра или кондуктометра в электрический или пневматический сигнал, пропорциональный концентрации загрязнений, может быть применен мостовой преобразователь ПМФ. Необходимая нелинейная зависимость выходной величины задается формой кулачка-лекала. Основная погрешность этого прибора по выходным сигналам не превышает dzl,5%, порог чувствительности 0,2%. [c.91] Для управления процессом осаждения металла, концентрация которого в исходной воде может непрерывно измеряться, структура САР остается такой же. Примером служит система регулирования процесса осаждения меди. Форма статических характеристик близка к полученной на железе, правда, образование гидроокиси меди начинается при более высоком pH. Следовательно, коэффициент усиления регулируемого процесса в определенной окрестности заданного значения pH не изменяется. [c.91] Непрерывное измерение концентрации меди в поступающих стоках осуществляется с помощью мембранного ионоселективного электрода, например типа ЭМ-Си-01. Измерительным блоком служит стандартный высокоомный преобразователь типа П-201. Его выходной сигнал через дифференциатор поступает на изодромный регулятор pH на выходе из реактора. Если колебания pH на входе значительны, в регулятор вводят еще один сигнал по возмущению от рН-метра на входе и второго дифференциатора. [c.91] Рассмотрим еще одну разновидность САР процесса осаждения металла. Схема регулирования pH с автоматическим воздействием на пропорциональную и астатическую составляющую закона регулирования по содержанию металла (рис. 32) предназначена для управления процессом очистки сточных вод производства фенола и ацетона, образующихся на стадии получения изопропилбензола. Основными загрязнениями стока являются катализатор — хлорид алюминия, соляная кислота и органические соединения. Наиболее вероятная концентрация иона А1 + 200—800 мг/л, пиковые значения 1500—2000 мг/л. Сток обрабатывается раствором едкого натра, после чего направляется в отстойник для осаждения образующейся гидроокиси алюминия. С наибольшей полнотой образование гидроокиси происходит при значении pH = 7,5 -i- 8,0, которое и поддерживается на выходе из смесителя. Часть органических веществ предварительно удаляется из стока в отпарной колонне. Колебания pH в исходном стоке лежат в пределах pH = = 2.8 - 7,0. [c.91] Для измерения концентрации иона А1 + выбран кондукто-метри -ёский метод, так как в диапазоне указанных концентраций зависимость удельной проводимости имеет монотонный характер, достаточную крутизну и почти не искажается присутствием органических веществ. Колебания концентрации соляной кислоты в стоке не мешают определению основного возмущения по электропроводности, так как имеют хорошую корреляцию с изменениями содержания алюминия. [c.92] Основной параметр регулирования измеряется на выходе из смесителя-реактора 1 посредством датчика рН-метра 2 и высокоомного преобразователя 3. Вторичный прибор 4 рН-метра подает сигнал на статический регулятор 5, с выхода которого снимается сигнал, пропорциональный отклонению pH от заданного значения. Удельная проводимость измеряется в потоке сточной воды перед смесителем с помощью датчика 6 и кондуктометра 7, соединенного с функциональным преобразователем 8, линеаризующим зависимость между содержанием алюминия и сигналом по возмущению. [c.92] В связи с тем, что автоматизированная установка относится к категории взрывоопасных, дозатор щелочи снабжен пневматическим исполнительным механизмом. Поэтому к выходу блока умножения подключен электропневматический преобразователь 10, с которого стандартный пневматический сигнал поступает на вход изодромного пневморегулятора И, управляющего через позиционер 12 мембранным исполнительным механизмом 13. Последний через рычажную систему связан с ножом-делителем дозатора щелочи 14. [c.93] Вернуться к основной статье