CN111888956A - 一种高浓度电脱盐污水在线监测装置及方法 - Google Patents

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CN111888956A CN201910367267.7A CN201910367267A CN111888956A CN 111888956 A CN111888956 A CN 111888956A CN 201910367267 A CN201910367267 A CN 201910367267A CN 111888956 A CN111888956 A CN 111888956A
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吴百春
张华�
王毅霖
罗臻
刘译阳
李婷
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Abstract

本发明提供了一种高浓度电脱盐污水在线监测装置及方法，该装置包括自动稀释装置、在线浊度仪以及PLC控制系统，自动稀释装置包括缓冲均质池、纯水储池、混合池、第一高精度蠕动计量泵及第二高精度蠕动计量泵；高浓度电脱盐污水管路与在线浊度仪相连接；高浓度电脱盐污水管路还经由旁路电动阀门与缓冲均质池的液体入口相连接，缓冲均质池的液体出口通过管路经由第一高精度蠕动计量泵与混合池的液体入口相连接；纯水储池的液体出口通过管路经由第二高精度蠕动计量泵与混合池的液体入口相连接；混合池的液体出口通过管路经由进水管路阀门与在线浊度仪相连接；PLC控制系统与第一、第二高精度蠕动计量泵、在线浊度仪以及旁路电动阀门分别电连接。

Description

一种高浓度电脱盐污水在线监测装置及方法
技术领域
本发明涉及一种高浓度电脱盐污水在线监测装置及方法，属于炼化污水处理与资源化利用技术领域。
背景技术
随着炼化企业加工原油的劣质化、重质化，企业电脱盐单元负荷日趋升高，电脱盐污水中含油、含泥沙、含破乳剂等情况比较严重，而且水量、水质波动大，对后续的污水处理带来很大的冲击。传统的重力分离法对乳化油几乎无去除作用；离心分离技术则由于高速旋转会造成二次乳化，除油效果也难以满足要求；精密过滤分离、聚结分离、膜分离等技术，由于耐冲击性能差，在实际应用中也受到诸多限制。因此，近年来各企业均投入力量开展电脱盐污水的专属处理技术开发，目前以化学破乳分离和电化学破乳分离技术为主的预处理技术已经相对较为成熟，在多家炼化企业实现了工业化应用。
但是由于电脱盐装置不定期反冲洗、原料罐倒罐、原料油掺混污油等原因，电脱盐污水水质波动幅度极大，COD含量为800-12000mg/L、石油类含量为200-3600mg/L，造成化学破乳分离或电化学破乳分离技术进水负荷长期处于大幅度波动状态，给装置运行控制操作带来了困难。为了保证预处理装置的平稳运行，操作人员急需根据进水水质在线监测结果，对药剂投加量、电极电压、曝气量等关键运行参数进行条件，但由于电脱盐污水水质恶化的情况下，进水中悬浮物、石油类含量已远超在线监测设备上限，在线监测设备对工艺运行的指导作用很难有效发挥，亟待开展适用于电脱盐污水水质的在线监测设备的开发。
目前，炼化企业采用的浊度在线监测设备，多采用红外散射比率法原理，利用光源发出强光束按某一角度射向待测液体表面，对样品中的悬浮颗粒物发出散射光进行监测从而得到浊度测量结果。但由于电脱盐污水在水质恶化时，水体呈黑色高粘度流体状态，浊度已远超浊度测量仪器的上限10000NTU，测量光束的散射信号微弱，无法实现浊度在线检测。
基于对电脱盐产排特征和水质特性的分析研究，在线监测设备要能够根据来水水质的波动及时进行预处理或测量范围调节，保证待测样品具有良好的光源散射效果，从而实现水质的准确测量。
因此，提供一种高浓度电脱盐污水在线监测装置及方法已经成为本领域亟需解决的技术问题。
发明内容
为了解决上述的缺点和不足，本发明的一个目的在于提供一种高浓度电脱盐污水在线监测装置。
本发明的另一个目的还在于提供一种高浓度电脱盐污水在线监测方法。本发明将在线浊度仪的测量电信号输出和可自动控制的电动阀门进行合理组合，利用逻辑判断结果合理调节电脱盐污水的稀释倍数，并不断根据来水水质变化定期进行水质检测，从而保证在线浊度仪对来水水质较为宽泛的适应性，提高其在电脱盐污水处理装置前端的运行稳定性和测量结果的可靠性。
为了实现以上目的，一方面，本发明提供了一种高浓度电脱盐污水在线监测装置，其中，所述高浓度电脱盐污水在线监测装置包括：
自动稀释装置、在线浊度仪以及PLC控制系统，
所述自动稀释装置包括缓冲均质池、纯水储池、混合池、第一高精度蠕动计量泵及第二高精度蠕动计量泵；
高浓度电脱盐污水管路与所述在线浊度仪相连接；
高浓度电脱盐污水管路还经由旁路电动阀门与该缓冲均质池的液体入口相连接，该缓冲均质池的液体出口通过管路经由第一高精度蠕动计量泵与所述混合池的液体入口相连接；
所述纯水储池的液体出口通过管路经由第二高精度蠕动计量泵与所述混合池的液体入口相连接；
所述混合池的液体出口通过管路经由进水管路阀门与所述在线浊度仪相连接；
所述PLC控制系统与所述第一高精度蠕动计量泵、第二高精度蠕动计量泵、在线浊度仪以及旁路电动阀门分别电连接。
根据本发明具体实施方案，在所述的装置中，根据所欲处理的高浓度电脱盐污水的水质特性，需要对缓冲均质池的容积、停留时间等进行调整，优选地，所述缓冲均质池为能使池中水样于15s内充分混合并稳定均质的缓冲均质池；该缓冲均质池可有效去除所欲处理的高浓度电脱盐污水中大体积悬浮物和浮油等污染物。
根据本发明具体实施方案，在所述的装置中，优选地，所述混合池中设置有磁力搅拌器。
其中，混合池中设置有磁力搅拌器可以保证电脱盐污水的高效均匀混合。
在本发明一优选的实施方式中，所选用的磁力搅拌器最好为可以保证该混合池中的液体在30s内能快速搅拌均匀的磁力搅拌器；进一步地，可以通过控制该磁力搅拌器搅拌磁转子的大小和尺寸来保证该混合池中的液体在30s内能快速搅拌均匀。
根据本发明具体实施方案，在所述的装置中，在PLC控制系统的控制下，第一高精度蠕动计量泵、第二高精度蠕动计量泵按不同流量运转，分别将电脱盐污水和纯水按不同比例泵入混合池中进行混合。
根据本发明具体实施方案，在所述的装置中，优选地，所述第一高精度蠕动计量泵、第二高精度蠕动计量泵的流量分辨率均为不低于0.05毫升/分钟，转速分辨率均为不低于0.1转/分钟。
根据本发明具体实施方案，在所述的装置中，优选地，所述第一高精度蠕动计量泵、第二高精度蠕动计量泵分别为能使混合池中的水样在30s内稀释混合完毕的高精度蠕动计量泵。
根据本发明具体实施方案，在所述的装置中，所用第一高精度蠕动计量泵、第二高精度蠕动计量泵均为本领域常规使用的高精度蠕动计量泵。
其中，在本发明优选的实施方式中，该第一高精度蠕动计量泵、第二高精度蠕动计量泵可以采用高精度和步进式的蠕动泵，以实现快速的流量调节和精密调节。
根据本发明具体实施方案，在所述的装置中，优选地，所述缓冲均质池的底部和顶部分别设置有排空口和溢流口。
其中，所述排空口用于在设备检修维护过程中，对缓冲均质池进行排空处理；所述溢流口用于在进水流量控制出现故障时，及时排除过量液体，避免缓冲均质池溢流。
根据本发明具体实施方案，在所述的装置中，优选地，所述管路为内表面经预涂抗油污染的涂层的硅胶管。
因本发明所提供的该高浓度电脱盐污水在线监测装置为应用于高浓度、高含油污水的在线监测的装置，所以本发明对该装置中所用连接管路的抗油污染的性能要求较高，进而本发明所用管路为内表面经预涂抗油污染的涂层的硅胶管。其中，抗油污染的涂层及预涂工艺分别为本领域使用的常规物质及本领域常规技术手段，本发明对此不做特殊要求，本领域技术人员可以根据现场作业需要选择合适的抗油污染的涂层，并采用合适的涂覆工艺将其涂于管路的内表面。
其中，采用内表面经预涂抗油污染的涂层的硅胶管可有效避免污油粘附造成的管道堵塞和计量精度下降。
根据本发明具体实施方案，在所述的装置中，所用的在线浊度仪为本领域使用的常规在线浊度仪。
根据本发明具体实施方案，在所述的装置中，所用PLC控制系统为本领域使用的常规控制系统，可通过市售获得，其可以实现对第一高精度蠕动计量泵、第二高精度蠕动计量泵的控制。
另一方面，本发明还提供了一种高浓度电脱盐污水在线监测方法，其中，所述方法利用以上所述的高浓度电脱盐污水在线监测装置，该方法包括以下步骤：
(1)将在线浊度仪的测量电信号进行解译，按照0-9999NTU测量范围将不同浊度情况下的测量电信号转化为旁路电动阀门的控制电信号，以控制该旁路电动阀门的预紧及开启；
(2)旁路电动阀门开启后，将在线浊度仪的测量电信号作为自动稀释装置稀释倍数的反馈调节信号，以对高浓度电脱盐污水进行稀释；
(3)采用在线浊度仪测量稀释后的电脱盐污水的浊度，若其浊度≤5000NTU，则停止处理；若其浊度>5000NTU，则重复步骤(2)以继续对该电脱盐污水进行稀释，直至测得其浊度≤5000NTU。
根据本发明具体实施方案，在所述的方法中，优选地，步骤(1)具体为：
将在线浊度仪的测量电信号进行解译，按照0-9999NTU测量范围将不同浊度情况下的测量电信号转化为旁路电动阀门的控制电信号；
其中，当浊度≥5000NTU时，对该旁路电动阀门进行预紧；
当浊度≥7500NTU时，开启该旁路电动阀门，关闭进水管路阀门。
其中，“预紧”是指阀门做好开启前的准备，便于当浊度继续升高时，及时开启旁路电动阀门进行稀释。
根据本发明具体实施方案，在所述的方法步骤(1)中，将在线浊度仪的测量电信号进行解译，并按照0-9999NTU测量范围将不同浊度情况下的测量电信号转化为旁路电动阀门的控制电信号，以控制该旁路电动阀门的预紧及开启均是利用PLC控制系统实现的。
根据本发明具体实施方案，在所述的方法中，优选地，步骤(2)具体为：
利用自动稀释装置将高浓度电脱盐污水稀释2-15倍，采用在线浊度仪测量稀释2-15倍后的电脱盐污水的浊度；
当该在线浊度仪的测量结果≥5000NTU时，利用自动稀释装置将该高浓度电脱盐污水(原污水，即未经稀释处理的高浓度电脱盐污水)稀释2-15倍；
当该在线浊度仪的测量结果≥7500NTU时，利用自动稀释装置将该高浓度电脱盐污水(原污水，即未经稀释处理的高浓度电脱盐污水)稀释2-15倍；
当该在线浊度仪测量结果≥9999NTU时，利用自动稀释装置将该高浓度电脱盐污水(原污水，即未经稀释处理的高浓度电脱盐污水)稀释2-15倍。
根据本发明具体实施方案，在所述的方法中，优选地，步骤(2)具体为：
利用自动稀释装置将高浓度电脱盐污水稀释2倍，采用在线浊度仪测量稀释2倍后的电脱盐污水的浊度；
当该在线浊度仪的测量结果≥5000NTU时，利用自动稀释装置将高浓度电脱盐污水(原污水，即未经稀释处理的高浓度电脱盐污水)稀释5倍；
当该在线浊度仪的测量结果≥7500NTU时，利用自动稀释装置将高浓度电脱盐污水(原污水，即未经稀释处理的高浓度电脱盐污水)稀释10倍；
当该在线浊度仪测量结果≥9999NTU时，利用自动稀释装置将高浓度电脱盐污水(原污水，即未经稀释处理的高浓度电脱盐污水)稀释15倍。
其中，本发明所述的高浓度电脱盐污水是指含有高浓度悬浮物、高浓度乳化油的污水，特别是指浊度超过10000NTU的污水。
本发明针对电脱盐污水高悬浮物、悬浮物含量波动幅度大的特点，同时根据市售在线浊度仪的散射光测量原理，在检测结果输出端设置可自动实现进水按倍数稀释的电动开关和稀释装置，从而保证在线浊度仪进水的可测量性，保证电脱盐污水处理装置及时根据来水水质变化实现工艺参数优化调节，为电脱盐污水处理装置的平稳运行创造了有利条件。
本发明所提供的该高浓度电脱盐污水在线监测装置及方法利用在线浊度仪的测量信号对自动控制阀门的开启和关闭状态进行控制，从而实现在悬浮物超量程前，对来水进行及时稀释处理，保证待测水样浊度始终处于在线浊度仪的较优测量区间，确保测量结果准确；
对在线浊度仪的测量信号进行合理分级，并采用PLC控制系统对自动稀释装置进行调节，根据不同来水水质确定稀释倍数，充分利用企业现有在线浊度测量装置，改造投资低、改造工作量小，结构简单，运行可靠性高。
采用经合理设计和选型的缓冲均质池、高精度蠕动计量泵、混合池等设备，可实现高浊度电脱盐污水的快速精准稀释，稀释过程耗时短、相对误差较小、结果可重现性较强。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的该高浓度电脱盐污水在线监测装置的结构示意图。
主要附图标号说明：
1、在线浊度仪；
2、旁路电动阀门；
3、进水管路阀门；
4、自动稀释装置；
5、缓冲均质池；
6、纯水储池；
7、混合池；
8、第一高精度蠕动计量泵；
9、第二高精度蠕动计量泵。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现结合以下具体实施例对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种高浓度电脱盐污水在线监测装置，其中，该高浓度电脱盐污水在线监测装置的结构示意图如图1所示，从图1中可以看出，该装置包括：
自动稀释装置4、在线浊度仪1以及PLC控制系统(图中未示出)；
所述自动稀释装置4包括缓冲均质池5、纯水储池6、混合池7、第一高精度蠕动计量泵8及第二高精度蠕动计量泵9；
所述缓冲均质池5的底部和顶部分别设置有排空口和溢流口；
高浓度电脱盐污水管路与所述在线浊度仪1相连接；
高浓度电脱盐污水管路还经由旁路电动阀门2与该缓冲均质池5的液体入口相连接，该缓冲均质池5的液体出口通过管路经由第一高精度蠕动计量泵8与所述混合池7的液体入口相连接；
所述纯水储池6的液体出口通过管路经由第二高精度蠕动计量泵9与所述混合池7的液体入口相连接；
所述混合池7的液体出口通过管路经由进水管路阀门3与所述在线浊度仪1相连接；
所述PLC控制系统与所述第一高精度蠕动计量泵8、第二高精度蠕动计量泵9、在线浊度仪以及旁路电动阀门分别电连接。
本实施例中，所述缓冲均质池为能使池中水样于15s内稳定均质的缓冲均质池。
本实施例中，所述混合池中设置有磁力搅拌器，该磁力搅拌器为能使该混合池中的液体在30s内快速搅拌均匀的磁力搅拌器。
本实施例中，所述第一高精度蠕动计量泵、第二高精度蠕动计量泵的流量分辨率均为不低于0.05毫升/分钟，转速分辨率均为不低于0.1转/分钟。
本实施例中，所述第一高精度蠕动计量泵、第二高精度蠕动计量泵分别为能使混合池中的水样在30s内稀释混合完毕的高精度蠕动计量泵，本实施例中可采用高精度和步进式的蠕动泵。
本实施例中，所述管路为内表面经预涂抗油污染的涂层的硅胶管。
实施例2
本实施例提供了一种高浓度电脱盐污水在线监测方法，其中，该方法利用实施例1提供的该高浓度电脱盐污水在线监测装置，该方法包括以下步骤：
本实施例中欲处理的高浓度电脱盐污水为某石化企业电脱盐污水，该污水的相关信息如下表1所示。
表1
Figure BDA0002048625220000081
(1)将在线浊度仪的测量电信号进行解译，按照0-9999NTU测量范围将不同浊度情况下的测量电信号转化为旁路电动阀门的控制电信号；
其中，当浊度≥5000NTU时，对该旁路电动阀门进行预紧；
当浊度≥7500NTU时，开启该旁路电动阀门，关闭进水管路阀门；
(2)旁路电动阀门开启后，将在线浊度仪的测量电信号作为自动稀释装置稀释倍数的反馈调节信号，以对高浓度电脱盐污水进行稀释；具体为：
利用自动稀释装置将高浓度电脱盐污水稀释2倍，采用在线浊度仪测量稀释2倍后的电脱盐污水的浊度；
当该在线浊度仪的测量结果≥5000NTU时，利用自动稀释装置将高浓度电脱盐污水稀释5倍；
当该在线浊度仪的测量结果≥7500NTU时，利用自动稀释装置将高浓度电脱盐污水稀释10倍；
当该在线浊度仪测量结果≥9999NTU时，利用自动稀释装置将高浓度电脱盐污水稀释15倍；
(3)采用在线浊度仪测量稀释后的电脱盐污水的浊度，若其浊度≤5000NTU，则停止处理；若其浊度>5000NTU，则重复步骤(2)以继续对该电脱盐污水进行稀释，直至测得其浊度≤5000NTU。
实施例1所提供的该高浓度电脱盐污水在线监测装置测量精度高，结构紧凑，操作简便，可以实现浊度范围为0-200000NTU电脱盐污水浊度的在线测量；同时采用本领域常规使用的台式浊度仪对本实施例2中的在线测量结果进行验证，不同浊度范围相对误差如下表2所示。
表2
Figure BDA0002048625220000091
从表2中可以看出，在0-200000NTU的测量范围内，本实施例中在线浊度仪测量结果与台式浊度仪测量结果相对误差均不超过5％，这说明采用本发明提供的自动稀释装置改造后的在线浊度仪测量结果准确度较高，且可将原在线浊度仪的测量范围提高20倍，可适应电脱盐污水的在线浊度测试需求。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术发明之间、技术发明与技术发明之间均可以自由组合使用。

Claims (13)

1.一种高浓度电脱盐污水在线监测装置，其特征在于，所述高浓度电脱盐污水在线监测装置包括：自动稀释装置、在线浊度仪以及PLC控制系统，
所述自动稀释装置包括缓冲均质池、纯水储池、混合池、第一高精度蠕动计量泵及第二高精度蠕动计量泵；
高浓度电脱盐污水管路与所述在线浊度仪相连接；
高浓度电脱盐污水管路还经由旁路电动阀门与该缓冲均质池的液体入口相连接，该缓冲均质池的液体出口通过管路经由第一高精度蠕动计量泵与所述混合池的液体入口相连接；
所述纯水储池的液体出口通过管路经由第二高精度蠕动计量泵与所述混合池的液体入口相连接；
所述混合池的液体出口通过管路经由进水管路阀门与所述在线浊度仪相连接；
所述PLC控制系统与所述第一高精度蠕动计量泵、第二高精度蠕动计量泵、在线浊度仪以及旁路电动阀门分别电连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述缓冲均质池为能使池中水样于15s内稳定均质的缓冲均质池。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述混合池中设置有磁力搅拌器。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述磁力搅拌器为能使该混合池中的液体在30s内快速搅拌均匀的磁力搅拌器。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一高精度蠕动计量泵、第二高精度蠕动计量泵的流量分辨率均为不低于0.05毫升/分钟，转速分辨率均为不低于0.1转/分钟。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一高精度蠕动计量泵、第二高精度蠕动计量泵分别为能使混合池中的水样在30s内稀释混合完毕的高精度蠕动计量泵。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一高精度蠕动计量泵、第二高精度蠕动计量泵分别为能使混合池中的水样在30s内稀释混合完毕的高精度蠕动计量泵。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述缓冲均质池的底部和顶部分别设置有排空口和溢流口。
9.根据权利要求1-8任一项所述的装置，其特征在于，所述管路为内表面经预涂抗油污染的涂层的硅胶管。
10.一种高浓度电脱盐污水在线监测方法，其特征在于，所述方法利用权利要求1-9任一项所述的高浓度电脱盐污水在线监测装置，该方法包括以下步骤：
(1)将在线浊度仪的测量电信号进行解译，按照0-9999NTU测量范围将不同浊度情况下的测量电信号转化为旁路电动阀门的控制电信号，以控制该旁路电动阀门的预紧及开启；
(2)旁路电动阀门开启后，将在线浊度仪的测量电信号作为自动稀释装置稀释倍数的反馈调节信号，以对高浓度电脱盐污水进行稀释；
(3)采用在线浊度仪测量稀释后的电脱盐污水的浊度，若其浊度≤5000NTU，则停止处理；若其浊度>5000NTU，则重复步骤(2)以继续对该电脱盐污水进行稀释，直至测得其浊度≤5000NTU。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，步骤(1)具体为：
将在线浊度仪的测量电信号进行解译，按照0-9999NTU测量范围将不同浊度情况下的测量电信号转化为旁路电动阀门的控制电信号；
其中，当浊度≥5000NTU时，对该旁路电动阀门进行预紧；
当浊度≥7500NTU时，开启该旁路电动阀门，关闭进水管路阀门。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，步骤(2)具体为：
利用自动稀释装置将高浓度电脱盐污水稀释2-15倍，采用在线浊度仪测量稀释2-15倍后的电脱盐污水的浊度；
当该在线浊度仪的测量结果≥5000NTU时，利用自动稀释装置将该高浓度电脱盐污水稀释2-15倍；
当该在线浊度仪的测量结果≥7500NTU时，利用自动稀释装置将该高浓度电脱盐污水稀释2-15倍；
当该在线浊度仪测量结果≥9999NTU时，利用自动稀释装置将该高浓度电脱盐污水稀释2-15倍。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，步骤(2)具体为：
利用自动稀释装置将高浓度电脱盐污水稀释2倍，采用在线浊度仪测量稀释2倍后的电脱盐污水的浊度；
当该在线浊度仪的测量结果≥5000NTU时，利用自动稀释装置将该高浓度电脱盐污水稀释5倍；
当该在线浊度仪的测量结果≥7500NTU时，利用自动稀释装置将该高浓度电脱盐污水稀释10倍；
当该在线浊度仪测量结果≥9999NTU时，利用自动稀释装置将该高浓度电脱盐污水稀释15倍。
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