污水池pH计在线自动吹洗装置

(唐山三友化工股份有限公司，河北唐山 063305)

我公司主要利用来自氯碱的电石渣浆进行污水处理。污水反应池中的反应池污水主要由污水、碱纤水、絮凝剂、电石渣浆组成。反应过程中反应池污水pH值随时发生变化，并且极易结晶成硫酸钙附着在pH电极上，直接影响其测量。同时，我公司原主要采用人工清洗维护pH电极，频率为每2 h一次。因此，其存在检测精度不够及反应滞后等缺点，进而影响总排污水的合格排放。

自制pH计自动吹洗装置，实现pH电极的自动清洗和对总排污水pH值的准确测量，最终达到提高自动化控制、降低操作及电气维护人员的劳动强度、减少pH计损耗费用的目的，特别是对总排污水pH值的稳定方面有着极其重要的意义。

通过咨询国内相关厂家，购置一套pH计自动清洗装置本体部分(不包括自动控制部分)约需1～2万多元，而且在污水处理过程中没有成功使用先例。因此，根据我公司污水特性以及生产现场实际情况自行设计了一套pH计自动吹洗装置。实现了在线自动冲洗与测量两不误，具有数据采集及时准确、使用和维护方便、装置造价低(该装置本体部分工本费只需数百元)等特点，大大提高了生产效率。

1 设计原理

pH计自动冲洗装置设计原理：利用接通压缩空气(压力3.5 kg以上)、安装位置有相对高度差的两根气源管，通过自动控制间断性地用压缩空气对pH电极测量部分进行“污水漩涡”吹洗，以达到pH电极清洁及准确测量的目的。

2 pH计自动冲洗装置说明

1.防雨盖子 2.防雨盖子连接粗螺纹 3.与支架安装法兰 4.连接筒 5.底座连接粗螺纹 6.安装底座及密封盖 7.冲洗用气源管 8.pH电极安装孔 9.排气孔 10.pH电极 11.进液孔 12.快插三通 13.二位五通电磁阀图1 pH计自动冲洗装置

2.1 气路结构组成及DCS控制说明

两根气源管7的进气端分别连接至快插三通12的两个出气端口，快插三通12的进气端口通过二位五通电磁阀13与压缩空气连接。二位五通电磁阀13安装于DCS机柜室，通过DCS程序控制电磁阀间接控制压缩空气的通断。而控制压缩空气的通断时间和频次(即吹洗时间和测量时间)，可根据现场使用情况由DCS自主编程灵活设置，pH计测量采样与吹洗间歇式进行，互不影响。

密封盖上设置有测量液进孔11，安装底座的侧壁上设有连通密封腔室的排气孔9。测量液进孔11是设置在密封盖的中间位置孔径2 cm左右的通孔，用于吹洗间歇测量介质进入和排出密封腔室。安装底座对应密封腔室的侧壁设置排气孔9，用于吹洗和测量时排出密封腔室内的压缩空气。

防雨盖子1与连接筒4的上端通过防雨盖子连接粗螺纹2连接，安装底座与连接筒4的下端通过底座连接粗螺纹5连接。密封盖与安装底座的下端通过粗螺纹连接。连接筒4上连接有用于固定整个装置的安装法兰3，安装法兰3与连接筒4的外侧壁焊接在一起，用于固定整个装置。

连接筒竖直安装，防雨盖子与连接筒的上端连接，安装底座与连接筒的下端连接，安装底座内设有密封腔室(安装底座内部中空，安装板与密封盖之间的区域形成相对密封腔室)，腔室内安装固定pH计，气源管的进气端连接压缩空气，气源管的出气端依次穿过防雨盖子和连接筒，并伸入到安装底座内的密封腔室内，正对布置，上下有约1 cm高度差。

2.2 吹洗原理解析

图中所示的两根气源管的出气端具有高度差，其中一根气源管的出气端对应pH电极的探头测量部位，另一根气源管的出气端靠上设置。两根气源管的出气端均可以设计成弧形，弯出相应弧度使出气端的出气方向正对pH电极的两侧。一根气源管的出气端正对pH电极下端的探头位置，另一根长度稍短，出气端位置靠上1 cm左右设置。当两根气源管出口同时有压缩空气通过时，其合力推动密封腔室内污水形成吹洗漩涡，此涡流就会将pH电极测量部位的附着物带走达到吹洗的目的。

3 工作过程

pH计在线自动吹洗装置工作过程如下：DCS系统给出开启命令，继电器接通，二位五通电磁阀得电；压缩空气通过二位五通电磁阀、快插三通至两根气源管中，在安装底座和密封盖形成的相对密封腔室内，两股压缩空气推动污水形成吹洗漩涡，对pH电极进行充分吹洗(多余的压缩空气从排气孔和底部的测量进液孔排出)；吹洗时间达到设定时间后，DCS系统发出关闭命令，继电器断开，二位五通电磁阀失电，气源管中无压缩空气输出，密封腔室内开始由底部的测量进液孔进入测量介质(被检测污水)，密封腔室内压缩空气由排气孔继续排出，pH计进入工作状态，检测测量介质pH值并输出结果；测量状态达到DCS设定时间后结束测量，随即进入下一次吹洗过程，气源管进气后对pH电极再次吹洗，同时，测量介质从测量进液孔10排出，如此循环往复。吹洗过程和测量过程时间可根据现场介质特性及装置使用等情况，由操作人员在DCS随意修改。

4 对比及评价

我公司产品的特性决定了工艺生产过程中产生的污水性质，正是其独特的物理及化学特性为污水处理制造了重重困难。而pH计自动吹扫装置突破了污水处理过程中的又一道难关，实现了污水自动化处理全过程。下面对其进行综合评价。

4.1 设备采购成本方面

为达到污水高指标的排放要求以及尽力减少采用人工清理方式时清理次数对pH计的影响，我公司通常采购国外高质量、大品牌pH计产品，价格大约在1.5万元左右，设备采购成本是比较高的，而且设备到货没有保障。而自从采用了pH计自动吹扫装置之后，pH计由进口产品改为国内产品，价格大约在0.8万元左右，这就降低了设备采购成本。

4.2 设备维护维修成本方面

由于人工清理次数频繁极易造成pH计的损坏，因此，每只pH计使用寿命一般不超过2个月，其维护维修成本较高。而采用了pH计自动吹扫装置之后，pH计清扫周期已由2个小时延长到了148～240 h，pH计使用寿命超过4个月，有效降低了设备维护维修成本。

4.3 人工成本及劳动强度方面

人工清理需两人进行，一人清理，一人进行辅助及安全监护工作，24 h需清理12次。而采用了pH计自动吹扫装置之后，148～240 h清理一次，这就大大降低了人工成本、职工的劳动强度以及人身安全事故率。

4.4 适用性方面

人工清理的方式较大范围的降低了pH计在污水自动化处理过程中的适用性，职工素质、责任心、环境变化及清理不及时、不彻底等因素直接影响了污水排放效果。而采用了pH计自动吹扫装置之后，其充分保障了污水处理各参数、数据的准确、实时、在线以及连续稳定，为公司达标排放打下了坚实基础。

5 日常故障处理与维护

该pH计在线自动吹洗装置，采用压缩空气对检测污水或其他易结晶液体的pH计进行间接清洗，不加入其它介质，不影响所测溶液的pH值及化学特性。其检测结果及时准确，而且构简单，易于操作，工作效率高。日常维护过程中，只需定时(7～10 d)清理pH电极。实践经验试明，pH计在线自动吹洗装置在充分保证测量精度的同时，大大降低了操作及维护人员的劳动强度，在污水pH值自动调配中值得推广应用。