CN1789970A - 一种在线测量含油污水中粒度的方法及其装置 - Google Patents

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刘海浪
周宗强
黄远
刘树文
周芳德
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Abstract

本发明公开了一种在线测量含油污水中粒度的方法及其装置，在含油污水管路上放置一测量段，在该测量段的流体进口和流体出口分别设置有超声振荡器和浓度探测器，测量段上有白宝石制成的透光窗口，测量段上设置有激光源，该激光源通过光处理单元与测量段连接；测量过程中，激光源产生的光经过处理单元处理后，透过测量段的白宝石窗口，射到由提升泵提升来的水中的颗粒上，而由此产生的衍射光和散射光被后面的浓度探测器捕获，进行分析可以得到污水的粒度以及颗粒分布图。上述流程中超声波发生器4工作，将含油污水乳化，使之均匀混合，同时清洁白宝石窗口，使窗口保持透明，不被油污所沾染、影响透光度和测量精度。

Description

一种在线测量含油污水中粒度的方法及其装置
                          技术领域
本发明属于测量技术领域，更进一步涉及一种在线测量含油污水中粒度的方法及其装置。
                          背景技术
石油及化工工业中需要对大量含油污水进行处理，需要对处理前的污水粒度及处理后净水中粒度进行在线检测，目前国内外尚无能够在线连续测量污水粒度的方法和装置。根据目前国内外油田，化工及其它工业部门的所应用的污水含油分析检测仪器仪表来看，形式种类繁多，检测效果也不一，主要有比表面法、显微镜法、电感应法和光散射法等。其中以光散(衍)射法应用最为广泛，代表的设备包括A-920激光粒度分析仪和马尔文激光粒度分析仪。它们的基本原理是：利用光线照射到颗粒上时会发生散射、衍射。其衍射、散射光强度均与粒子的大小有关。观测其光强度，应用Fraunhofer衍射理论和Mie散射理论求得粒子径分布(激光衍射/散射法)。使用Mie散射理论进行计算。
光入射到球形粒子时可产生三类光：
1)在粒子表面、通过粒子内部、经粒子内表面的反射光；
2)通过粒子内部而折射出的光；
3)在表面的衍射光。
这些现象与粒子的大小无关。全都可以作为光散射处理。
一般地，光散射现象可以用经典Maxwell电磁方程式严密解出的Mie散射理论说明。但是，实际使用起来过于复杂，为了求得实际的光强度，可根据入射波长λ和粒子半径r的关系，即：
r＜＜λ时，Rayleigh散射理论
r＞＞λ时，Fraunhofer衍射理论
在使用上述理论时，应考虑到光的波长和粒子径的关系，在不同的领域使用不同的理论。粒子径大于波长的时候，由Fraunhofer衍射理论求得的衍射光强度和Mie散射理论求得的散射光强度大体是一致的。因此，可以把Fraunhofer衍射理论作为Mie散射理论的近似处理。这时，光散射(衍射)的方向几乎都集中在前方，其强度与粒子径的大小有关，有很大的变化。即，表示粒子径固有的光强度谱。解出粒子的光强度分布(散射谱)就可以定出粒子径。当波长和粒子直径很接近的时候，不能用Fraunhofer的近似式来表示散射强度。这时有必要根据Mie散射理论作进一步讨论。在Mie散射中的散射光强度由入射光波长(λ)、粒子径(a)、粒子和介质的相对折射率(m)来确定。
但是这些方法最主要的问题还是不能够提供在线检测。
                         发明内容
本发明的目的在于，根据油田水处理及回注标准提供一种测量粒径范围在0.1μm-10μm的在线连续测量含油污水中粒度的方法及其采用该方法制备的装置。
为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案得以实现：
一种在线测量含油污水粒度的方法，其特征在于，采用超声波均质化污水及清除气泡，由光散/衍射法测量污水中粒度；具体包括下列步骤：
1)在含油污水管路上放置一测量段，在该测量段的流体进口和流体出口分别设置有超声振荡器和浓度探测器，测量段上有白宝石制成的透光窗口；
2)测量段上设置有激光源，用于给浓度探测器提供光源，该激光源通过光处理单元与测量段连接；
3)当含油污水流过测量段时，测量段上的超声振荡器工作，将含油污水乳化，使之均匀混合，同时清洁测量段的白宝石透光窗口，使透光窗口保持透明，不被油污所沾染；
4)浓度探测器捕捉透过白宝石透光窗口的光信号，当含油污水粒度发生变化时，其光信号随之发生变化，即可得到污水的粒度以及颗粒分布图。
实现上述方法的装置，包括一设置在含油污水管路上的测量段，该测量段的流体进口和流体出口分别设置有超声振荡器和浓度探测器，测量段(3)的流体进口还连接有提升泵；
在测量段上还设置有激光源，用于给浓度探测器提供光源，该激光源通过光处理单元与测量段连接。
本发明的方法及其含油污水测量装置简单实用，测量稳定、成本低，使用方便，可广泛用于炼油厂和石油化工中含油污水中粒度的测量，还可以根据需要测量粒径范围，或采用不同强度的光。
                        附图说明
图1为本发明的结构原理图。
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
                        具体实施方式
依照上述技术方案，本实施例中的在线测量含油污水粒度方法的装置包括一设置在含油污水管路上的测量段3，该测量段3的流体进口和流体出口分别设置有超声振荡器4和浓度探测器5，测量段3的流体进口还连接有提升泵6；在测量段3上还设置有激光源1，用于给浓度探测器5提供光源，该激光源1通过光处理单元2与测量段3连接。
浓度探测器5选用市售的成熟产品，如激光颗粒计数器、激光颗粒度分析仪等。
在测量过程中，从主管路上由提升泵6提升来的含油污水流入测量段3，经过测量段3流体进口设置的超声波发生器4将含油污水乳化，使之均匀混合，同时清洁测量段3的白宝石窗口，使窗口保持透明，不被油污所沾染、影响透光度和测量精度。此时由激光源1产生的光经过处理单元2处理后，透过测量段3的白宝石窗口衍射或散射到由提升泵6提升来的水中的颗粒上，而由此产生的衍射光或散射光被测量段3流体出口的浓度探测器5捕获，浓度探测器5对捕获的衍射光或散射光进行分析，可以得到污水的粒度以及颗粒分布图。

Claims (3)

1.一种在线测量含油污水粒度的方法，其特征在于，采用超声波均质化污水及清除气泡，由光散/衍射法测量污水中粒度；具体包括下列步骤：
1)在含油污水管路上放置一测量段，在该测量段的流体进口和流体出口分别设置有超声振荡器和浓度探测器，测量段上有白宝石制成的透光窗口；
2)测量段上设置有激光源，用于给浓度探测器提供光源，该激光源通过光处理单元与测量段连接；
3)当含油污水流过测量段时，测量段上的超声振荡器工作，将含油污水乳化，使之均匀混合，同时清洁测量段的白宝石透光窗口，使透光窗口保持透明，不被油污所沾染；
4)浓度探测器捕捉透过白宝石透光窗口的光信号，当含油污水粒度发生变化时，其光信号随之发生变化，即可得到污水的粒度以及颗粒分布图。
2.实现权利要求1所述方法的装置，其特征在于，包括一设置在含油污水管路上的测量段(3)，该测量段(3)的流体进口和流体出口分别设置有超声振荡器(4)和浓度探测器(5)，测量段(3)的流体进口还连接有提升泵(6)；
在测量段(3)上还设置有激光源(1)，用于给浓度探测器(5)提供光源，该激光源(1)通过光处理单元(2)与测量段(3)连接。
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