RU190229U1 - Индикатор наличия органических загрязнителей в сточных водах промышленных предприятий - Google Patents

Индикатор наличия органических загрязнителей в сточных водах промышленных предприятий Download PDF

Info

Publication number
RU190229U1
RU190229U1 RU2018136310U RU2018136310U RU190229U1 RU 190229 U1 RU190229 U1 RU 190229U1 RU 2018136310 U RU2018136310 U RU 2018136310U RU 2018136310 U RU2018136310 U RU 2018136310U RU 190229 U1 RU190229 U1 RU 190229U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tube
drain pipe
water
indicator
gas
Prior art date
Application number
RU2018136310U
Other languages
English (en)
Inventor
Владимир Сергеевич Малкин
Анатолий Алексеевич Викарчук
Илья Михайлович Соснин
Алёна Геннадьевна Денисова
Марат Равилович Шафеев
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет"
Priority to RU2018136310U priority Critical patent/RU190229U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU190229U1 publication Critical patent/RU190229U1/ru

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/30Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
    • C02F1/32Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with ultraviolet light
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/75Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к отрасли контроля качества очистки сточных вод промышленных предприятий. Индикатор наличия органических загрязнителей в сточных водах содержит устройство для забора проб воды из сливной трубы и аппаратуру для выявления в отобранной воде загрязнителей.Устройство для забора воды состоит из двух трубок, на одном конце которых имеется продольный срез по диаметральной плоскости, а другой конец трубки выполнен в виде штуцера для подсоединения трубопровода. Первая трубка вставлена через отверстие в стенке сливной трубы и герметично закреплена так, чтобы плоскость среза была направлена навстречу потоку воды в сливной трубе, а вторая трубка введена в сливную трубу ниже по течению воды и расположена зеркально первой трубке. Первая трубка связана с входным патрубком фотокаталитического реактора, соединенного с газоотделителем, в котором установлен ТЭН, а в верхней части поплавок с клапаном, открывающим и закрывающим выход газа в коробку с датчиком углекислого газа. Выходной патрубок газоотделителя связан со второй трубкой.В процессе фотокаталитических реакций органические загрязнители преобразуются в углекислый газ, по уровню концентрации которого можно судить о концентрации загрязнителей в сливаемой воде.Индикатор обеспечивает непрерывный мониторинг проходящей через сливную трубу воды на наличие в ней растворимых органических загрязнителей, например фенола, выше допустимого уровня концентрации. В конструкции индикатора используются серийно выпускаемые устройства, а также простые для изготовления конструктивные элементы.

Description

Полезная модель относится к отрасли контроля качества очистки сточных вод промышленных предприятий. Попадание фенола и других органических загрязнителей в сточные воды может быть следствием случайных нарушений в технологических процессах предприятия, а также случайных или преднамеренных нарушений процессов водоочистки стоков. Постоянный мониторинг наличия органических загрязнителей в стоках воды является важной проблемой, требующей решения.
Известен анализатор фенола в поверхностных водах (А.С. СССР №549735), содержащий колориметр с измерительной кюветой и пробоподготовительную систему, состоящую из блока дозировки и раскисления, пароотгонното устройства, холодильника, накопителя, блока управления, блока дозаторов, сосудов Мариотта, экстракционной колонки и коммутационной аппаратуры. Принцип контроля основан на измерении оптической плотности анализируемой пробы колориметром. Недостатком такого устройства является сложность конструкции и длительное время, затрачиваемое на анализ.
Известен способ хемилюминесцентого определения фенола в водных средах (патент РФ 247312), который включает подготовку доз анализируемого образца и стандартного водного раствора фенола, а определение проводят по усилению люминолзависимой хемилюминесценции, опосредованной образованием радикалов в реакциях Фентона в присутствии фенола, содержащегося в водной фазе до 1,0 мкг/дм3. При измерениях используют также раствор сульфата железа, люминола, перекиси водорода. Концентрацию фенола в анализируемой пробе находят по градуировочному графику, построенному по рабочим стандартным растворам. Предложенный способ может использоваться в лабораторных условиях, но не применим для экспресс-контроля.
Известен способ вольтамперометрического определения фенола в воде и водных объектах (патент РФ 2539837) с помощью трехэлектродной системы, включающий предварительную модифицирующую электрохимическую обработку стеклоуглеродного индикаторного электрода системы, проведение измерений концентрации фенола в воде, включающих электрохимическое осаждение фенола на модифицированную поверхность индикаторного электрода из анализируемой воды, последующее электроокисление фенола при изменении потенциала индикаторного электрода, регистрацию на вольтамперной кривой аналитического сигнала, идентификацию пика фенола на вольтамперной кривой и определение концентрации фенола по величине пика фенола. Предварительную модифицирующую электрохимическую обработку индикаторного электрода проводят в водном растворе 0,2 М сульфата аммония с добавлением ацетона в соотношении объемных частей 19:1, соответственно. Основным недостатком такого способ является сложность автоматической идентификации пика фенола, что не позволяет использовать его в качестве индикатора наличия фенола в сточных водах промышленных предприятии.
Техническими задачами, решаемыми предлагаемой полезной моделью является обеспечение непрерывного мониторинга проходящей через сливную трубу воды на наличие в ней органических загрязнителей, и фенола в частности, выше допустимого уровня концентрации, а также использование в конструкции индикатора серийно выпускаемых устройств и простых конструктивных элементов.
Работа индикатора базируется на двух процессах:
- разложение органических загрязнителей в фотокаталическом реакторе до углекислого газа;
- контроль концентрации углекислого газа в инфракрасном фотометре, выдающем измеренные значения в виде электрического сигнала, и обеспечивающем включение индикаторной лампы при превышении заданного уровня концентрации углекислого газа.
На фиг. 1 показана схема индикатора наличия органических загрязнителей в сточных водах промышленных предприятий. Основными элементами индикатора являются: фотокаталитический реактор 1, газоотделитель 2 с перфорированной перегородкой 3, расположенный над ней поплавок 4 с закрепленным на нем клапаном, открывающим и закрывающим отверстие для выпуска газа в коробку 5, датчик углекислого газа 6. Коробка с датчиком углекислого газа сообщается с атмосферой через отверстие 7 в нижней части коробки. Внутри корпуса газоотделителя установлен трубчатый электронагревательный элемент (ТЭН) 8.
По оси реактора находится ультрафиолетовая лампа 9, закрытая кварцевой колбой 10, которая пружиной 11, опирающейся на перфорированную перегородку 12 прижимается к уплотнителю 13, герметизирующему полость между колбой и внутренней зеркальной поверхностью корпуса реактора. В этой полости установлена сетка 14, нити которой покрыты прозрачным силиконовым полимером с нанесенными на него (до наступления его полной полимеризации) частицами фотокатализатора, свернутая в трубу.
Две трубки 15 на одном конце имеют продольный срез по диаметральной плоскости длиной примерно 0,7 внутреннего диаметра сливной трубы, и торец трубки закрыт пластиной 16, а другой конец трубок выполнен в виде штуцера для подсоединения трубопровода. Трубки вставлены через отверстие в стенке сливной трубы 17 и герметично закреплены на ней. Первая трубка установлена так, чтобы плоскость среза была направлена навстречу потоку воды в сливной трубе, а вторая трубка, имеющая такую же конструкция, как и первая трубка, введена в сливную трубу ниже по течению воды и расположена зеркально первой трубке. При этом штуцер первой трубки связан с входным патрубком 18 фотокаталитического реактора, а вторая трубка - с патрубком 19 газоотделителя.
Индикатор наличия органических загрязнителей в сточных водах используется следующим образом. Собранные и соединенные между собой фотокаталитический реактор 1 и газоотделитель 2 размещаются над сливной трубой 17 (элементы крепления на фиг. 1 не показаны), патрубок 18 соединяют с первой трубкой устройства забора воды, а патрубок 19 - со второй трубкой. Производится подключение клемм ультрафиолетовой лампы 9, ТЭНа 8 и датчика 6 к соответствующим цепям электрического питания и сигнализации.
При подаче сточной воды в трубу 17 происходит заполнение полостей реактора и газоотделителя водой, а находящийся в них воздух стравливается через открытое выпускное отверстие в коробку 5 и через отверстие 7 в атмосферу. При повышении уровня воды удерживаемый перфорированной перегородкой 3 поплавок 4 всплывает, и его клапан закрывает выпускное отверстие для выхода газа. После этого за счет перепада динамического давления потока воды в сливной трубе 17, набегающего на первую трубку устройства забора пробы воды по плоскости среза, и разряжения, возникающего при обтекании второй трубки, происходит циркуляция воды через реактор и газоотделитель.
Протекающая через реактор вода подвергается воздействию ультрафиолетового излучения, прямого от лампы и отраженного от зеркальной стенки корпуса реактора. При этом обтекая сетку, покрытую прозрачным силиконовым полимером с нанесенными на него частицами фотокатализатором, например ТiO2, вода участвует в фотокаталитическом процессе. Фотокатализаторы поглощают кванты света и активизируют химические превращения участников реакции, многократно вступая с ними в промежуточные взаимодействия и регенерируя свой химический состав после каждого цикла таких взаимодействий. В результате этого органические загрязнители воды разлагаются, образуя при этом углекислый газ.
Газ может выделяться в виде пузырьков или растворяться в воде. Растворимость углекислого газа в воде существенно выше растворимости кислорода и зависит от температуры. При изменении температуры от 20 до 60°С растворимость углекислого газа уменьшается почти в 3 раза, а при температуре близкой к 100°С из воды все газы улетучиваются [Справочник химика: в 7 томах / под ред. Б.П. Никольского. - Л: Химия, 1971]. На основе этого эффекта работает газоотделитель, в котором перетекающая из фотокатлитического реактора вода ТЭН-ом нагревается до 60…80°С, что приводит к выделению углекислого газа и других газов в виде пузырьков, собирающихся в верхней части газоотделителя.
По мере увеличения объема выделившегося газа уровень воды в газоотделителе падает и уменьшается сила, выталкивающая поплавок из воды. После того, как выталкивающая сила воды окажется меньше силы тяжести поплавка, он опустится и клапан отойдет от выпускного отверстия, через которое газ начнет перетекать в коробку 5, попадая на датчик углекислого газа 6.
Таким датчиком может быть, например, датчик ACO2G201-U5-PNP-P, производитель СКБ «Индукция». Габариты датчика 35×69×94 мм, датчик имеет стандартный выходной сигнал напряжения (0-5 В) и устройства настройки его порогового значения, при котором включаются сигнальные элементы.
После выпуска газа уровень жидкости в газоотделителе вновь повышается, поплавок всплывает и его клапан перекрывает выпускное отверстие.
Получаемый в фотокаталитическом процессе углекислый газ увеличивает его концентрацию в общей порции газа, периодически подаваемой к датчику 6, что является косвенным признаком наличия органических загрязнителей в сливаемой воде. Поскольку плотность углекислого газа в 1,53 раза больше плотности воздуха, то до момента очередного выпуска газа из газоотделителя углекислый газ через отверстие 7 в нижней стенке коробки выходит в атмосферу и датчик переходит в состояние готовности анализа новой порции газа.
Начальная настройка индикатора наличия органических загрязнителей в сточных водах промышленных предприятий может быть проведена путем введения в известный объем сливаемой через трубу 17 воды порции загрязнителя, в частности фенола, обеспечивающей его концентрацию в воде, соответствующую предельной норме, установленной нормативными документами.
Таким образом, предлагаемая полезная модель решает поставленные технические задачи, обеспечивая непрерывный мониторинг проходящей через сливную трубу воды на наличие в ней растворимых органических загрязнителей, и фенола в частности, выше допустимого уровня концентрации. В конструкции индикатора используются серийно выпускаемые устройства - ультрафиолетовая лампа, кварцевая колба, ТЭН, датчик концентрации углекислого газа, а также простые для изготовления конструктивные элементы.

Claims (3)

1. Индикатор наличия органических загрязнителей в сточных водах промышленных предприятий, содержащий устройство для забора проб воды из сливной трубы и аппаратуру для выявления органических загрязнителей в пробах, отличающийся тем, что устройство для забора проб состоит из двух трубок, на одном конце которых имеется продольный срез по диаметральной плоскости длиной примерно 0,7 внутреннего диаметра сливной трубы и торец трубки закрыт пластиной, а другой конец трубки выполнен в виде штуцера для подсоединения трубопровода, при этом первая трубка вставлена через отверстие в стенке сливной трубы и герметично закреплена так, чтобы плоскость среза была направлена навстречу потоку воды в сливной трубе, а вторая трубка введена в сливную трубу ниже по течению воды и расположена зеркально первой трубке, при этом штуцер первой трубки связан с входным патрубком фотокаталитического реактора, имеющего в верхней части патрубок, связанный с газоотделителем, в верхней части которого имеется поплавок с клапаном, открывающим и закрывающим выход газа в коробку, где располагается датчик углекислого газа, а выходной патрубок газоотделителя связан со штуцером второй трубки заборного устройства.
2. Индикатор по п. 1, отличающийся тем, что фотокаталитический реактор имеет цилиндрический корпус с находящейся по его оси кварцевой колбой и расположенной в ней ультрафиолетовой лампой, а между зеркальными стенками корпуса и стенками колбы установлена свернутая в трубу сетка, нити которой покрыты прозрачным силиконовым полимером с нанесенными на него частицами фотокатализатора, например, диоксида титана.
3. Индикатор по п. 1, отличающийся тем, что газоотделитель внутри имеет трубчатый электронагревательный элемент (ТЭН), а расположенная над отверстием клапана выпуска газа коробка с датчиком углекислого газа сообщается с атмосферой через отверстие в нижней части коробки.
RU2018136310U 2018-10-15 2018-10-15 Индикатор наличия органических загрязнителей в сточных водах промышленных предприятий RU190229U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018136310U RU190229U1 (ru) 2018-10-15 2018-10-15 Индикатор наличия органических загрязнителей в сточных водах промышленных предприятий

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018136310U RU190229U1 (ru) 2018-10-15 2018-10-15 Индикатор наличия органических загрязнителей в сточных водах промышленных предприятий

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU190229U1 true RU190229U1 (ru) 2019-06-24

Family

ID=67002946

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018136310U RU190229U1 (ru) 2018-10-15 2018-10-15 Индикатор наличия органических загрязнителей в сточных водах промышленных предприятий

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU190229U1 (ru)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5567621A (en) * 1993-07-14 1996-10-22 Shimadzu Corporation Method of and apparatus for analyzing nitrogen compound and phosphorus compound contained in water
RU2539837C1 (ru) * 2013-07-09 2015-01-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кемеровский государственный университет" (КемГУ) Способ вольтамперометрического определения фенола в воде и водных объектах
RU153835U1 (ru) * 2014-09-19 2015-08-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет путей сообщения" МГУПС (МИИТ) Устройство экспресс-анализа качества очищаемой воды

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5567621A (en) * 1993-07-14 1996-10-22 Shimadzu Corporation Method of and apparatus for analyzing nitrogen compound and phosphorus compound contained in water
RU2539837C1 (ru) * 2013-07-09 2015-01-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кемеровский государственный университет" (КемГУ) Способ вольтамперометрического определения фенола в воде и водных объектах
RU153835U1 (ru) * 2014-09-19 2015-08-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет путей сообщения" МГУПС (МИИТ) Устройство экспресс-анализа качества очищаемой воды

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sopajaree et al. An integrated flow reactor-membrane filtration system for heterogeneous photocatalysis. Part I: experiments and modelling of a batch-recirculated photoreactor
CN102636446B (zh) 臭氧紫外协同氧化消解检测总氮总磷的在线检测装置
TWI512288B (zh) 化學需氧量檢測裝置
CN101788522A (zh) 基于硼掺杂金刚石膜电极的cod在线监测装置和方法
CN107300525A (zh) 一种水质分析仪
CN107907644B (zh) 具有防氧化和排除空气干扰的cod水样计量装置及方法
RU190229U1 (ru) Индикатор наличия органических загрязнителей в сточных водах промышленных предприятий
CN203275349U (zh) 氨氮浓度水质分析仪
KR100768340B1 (ko) 샘플링 방식의 잔류염소량 측정기
CN211955227U (zh) 总氮在线监测装置
JP2018036084A (ja) 水質分析計
JP2706290B2 (ja) 水溶液中の有機物を測定する方法及び装置
CN109253984B (zh) 水样总有机碳含量的分析设备及其分析方法
CN110082303A (zh) 仪器检测水质中cod含量的方法
RU2690081C1 (ru) Измерительная ячейка
JP2005140531A (ja) 化学的酸素要求量測定方法及びシステム並びに光反応器
CN218157513U (zh) Toc水质在线自动监测仪
CN109632788B (zh) 一种矿浆pH值在线滴定测量装置
JPH0514206Y2 (ru)
RU2391654C1 (ru) Проточная ионометрическая ячейка
CN220019366U (zh) 一种氨气浓度的检测系统
CN101915791A (zh) 一种检测气体中总有机物含量的方法与装置
CN201156034Y (zh) 水质量测仪
CN204789293U (zh) 水中硫化物检测分析仪
Sukpattanacharoen et al. Conductometric Determination of Ammonium in Turbid Water with a Flow-batch Porous Membrane-based Diffusion Scrubber System