Устройства, применяемые в открытых лотках и каналах, в принципе аналогичны расходомерам переменного перепада давления. Но здесь измеряется не перепад давления, а разность отметок уровней воды, которая создается подпором водослива или сужением сечения лотка. В настоящее время применяются измерительные лотки Вентури, представляющие собой местное сужение канала без изменения профиля дна. Именно этим они отличаются от применявшихся ранее измерительных лотков Паршалля с треугольным порогом на дне.
Широкому распространению величины pH как параметра контроля и управления процессами химической очистки сточных вод в немалой степени способствовали успехи прикладной электрохимии и приборостроения. Создано электродное стекло с водородной функцией, разработаны селективные электроды на ионы других веществ, совершенствуется теория и практика ре-доксметрии. Промышленным путем выпускаются высокоомные преобразователи и потенциометры.
В практике очистки сточных вод широкое распространение получил метод определения суммарного содержания электролитов (растворенных солей, кислот и оснований) по удельной электрической проводимости воды. Такого рода контроль осуществляется при помощи кондуктометров. Теория и практика кондуктометрических измерений достаточно полно освещены в литературе.
Содержание взвешенных веществ в сточных водах — один из важнейших показателей качества ее очистки. Поэтому контроль за содержанием взвешенных веществ, или мутностью, всегда производится на очистных установках. В ряде случаев мутность воды служит параметром регулирования процесса очистки, как например при осветлении сточных вод отстаиванием, в гидроциклонах, фильтрованием, флотацией.
Обоснованный выбор регулятора непрерывного действия и оптимальная его настройка позволяют получить высокое качество регулирования многих технологических процессов даже при наличии частых внешних возмущений и ощутимого запаздывания.
Управляющий сигнал электрических регуляторов через коммутационные устройства, расположенные отдельно или собранные в специальные блоки управления, подается на магнитный усилитель или магнитный пускатель для включения исполнительного механизма, перемещающего регулирующий орган. Пневматические регуляторы чаще всего управляют своими исполнительными механизмами непосредственно с помощью встроенного вторичного пневмореле.
Для регулирования подачи винтового насоса частотой вращения рабочего винта во ВНИИ Водгео испытаны цепной пластинчатый вариатор типа ВЦД с авторегулированием (выпускается Киевским заводом цементного машиностроения им. М. И. Калинина) и электромагнитная муфта скольжения из серии ПМС с центробежным регулятором. САР подачи реагентов при помощи регулируемого винтового насоса показана на рис. 18.
Клапаны как регулирующие органы расходов реагентов прежде находили применение лишь для неагрессивных чистых растворов и газов. Однако за последнее время промышленность освоила целый ряд конструкций, хорошо приспособленных как для агрессивных жидкостей, так и для агрессивных и загрязненных. С точки зрения удобства использования в САР, компактности расположения и комплектности поставки, на первое место следует поставить импульсный клапан-питатель ПРИМ, входящий вместе с импульсным электронным регулятором типа РИ-1 в комплект дозатора, разработанного ВНИКИЦМА для дозирования флотореагентов при рудообогащении.
Коэффициент самовыравнивания объекта, регулируемого по количественным параметрам, может быть получен несложным расчетом. Примеры таких расчетов приводятся в литературе по автоматическому регулированию. Для решения задач построения САР процессов реагентной очистки сточных вод наибольший интерес представляют способы получения нелинейных статических характеристик.
При выборе типа регулятора приходится искать компромиссное решение между стремлением упростить и, следовательно, удешевить систему регулирования и необходимостью обеспечить требуемое качество регулирования. Процесс подбора регулятора расчленяется обычно на три этапа: предварительный выбор, расчет настройки, проверка устойчивости системы.
Одним из наиболее распространенных видов реагентной очистки сточных вод химической промышленности является их нейтрализация. Сточные воды предприятий искусственного волокна, синтетического каучука, хлорных заводов, производств кислот и щелочей, полистирольных пластмасс, различных химических реактивов и других характеризуются переменным содержанием кислот или щелочей.
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.
В ряде случаев на заключительном этапе очистки промышленные сточные воды подвергаются обеззараживанию жидким хлором, хлорной известью или гипохлоритом натрия, который получают на месте электролизом поваренной соли. Механизм бактерицидного действия хлора и технология обеззараживания подробно изложены во всех учебных пособиях и монографиях, посвященных очистке воды, и здесь не рассматриваются.
В качестве хлорсодержащих реагентов применяются хлорная известь, гипохлориты, жидкий хлор и т. п. Гипохлориты часто получают на месте электролизом из поваренной соли.Скорость и полнота окисления цианидов в большой мере зависят от величины pH. Оптимальными можно считать пределы pH = 10,5 -г- 11,5.
Флотация является одним из высокоэффективных методов очистки сточных вод. При одинаковой степени удаления загрязнений процесс флотационной очистки протекает в 5—6 раз быстрее отстаивания. На флотационных установках можно освободить сточную воду от тонкодисперсных взвесей, трудноокисляе-мых веществ, ПАВ и др.
Среди различных методов электрохимической очистки сточных вод большее применение получили электрофлотация, электрохимическая коагуляция и электрохимическое окисление и восстановление. Электрофлотация описана в предыдущем разделе.
В связи с решением задачи создания бессточных систем водного хозяйства все большее значение приобретает ионообменный метод очистки сточных вод. Он позволяет получить воду, пригодную для использования в оборотных циклах. Распространившись первоначально в машиностроении для очистки сточных вод гальванических цехов, этот метод начинает внедряться и на очистных сооружениях химических предприятий. Имеются данные о целесообразности использования ионообменной очистки сточных вод ряда производств: электрохимических, коксохи мических, химических волокон, азотных удобрений, искусственных и естественных изотопов и некоторых других. На установках ионообменной очистки из сточной или оборотной воды указанных производств могут быть извлечены ионы тяжелых металлов, цианиды, аммиак, тиосульфаты, роданиды, радиоактивные вещества и другие загрязнения.
Содержание растворенного кислорода — важнейшая характеристика сточных вод. Лабораторные методы (метод Винклера и др.) определения этого параметра давно уже не удовлетворяют практику. Потребовали«; не только экспрессные методы, но и непрерывное измерение, что возможно только при помощи автоматически действующей аппаратуры. Приборы для непрерывного измерения растворенного кислорода создавались прежде всего для нужд медицины, биологии и освоения космоса, затем они нашли широкое применение в области охраны окружающей среды.
Определение концентрации органических веществ, содержащихся в сточных водах, является весьма сложной задачей, особенно когда речь идет об определении отдельных веществ. В лабораториях для этой цели используют хроматографию и другие методы анализа, которые затруднительно реализовать в автоматически действующей аппаратуре, пригодной для производственного контроля. Поэтому до сих пор как в лабораторной, так и в производственной практике широко используются обобщенные параметры для оценки содержания органических веществ: биохимическая потребность в кислороде (ВПК — в мг 02/л), химическая потребность в кислороде (ХПК — в мг Ог/л), общий органический углерод (ООУ — в мг С/л). Различают БПКэ и БПК25 — за 5 и 25 суток.
Филевской, 4 — Курьяновской» 5— Люберец-кой, 6—Клннского ПО „Химволокно“ им. В. И. Ленина, 7—Зеленоградской станции аэрации, 8 — Невинномысского ПО „Азот“.Для определения концентрации активного ила по его оптической плотности в НПО «Аналитприбор» разработан фотометр Ф-202. Диапазон измерений 1—12 г активного ила/л. Комплект прибора состоит из двух блоков: фотометра и автоматического потенциометра КСП-4. В фотометр встроена кассета со съемными проточными кюветами, стекла которых имеют гидрофобное покрытие. Прибор комплектуется кюветами с шириной каналов 2, 4 и 6 мм. Для того чтобы кюветы не загрязнялись, иловая смесь через них должна прокачиваться с расходом не менее 10 л/ч. Прибор имеет двухканальную дифференциальную оптическую схему с автоматическим выравниванием световых потоков. Светорой поток от лампы просвечивания рабочего канала формируется в параллельный пучок при помощи линзы. Из общего спектра при помощи цветного светофильтра выделяется спектральная область 700—800 нм. Далее световой поток проходит измерительный клин, измерительную кювету и попадает в интегрирующий фотометрический шар, на котором установлен светоприемник. При изменении оптической плотности среды нарушается равновесие световых потоков, изменяется освещенность светоприемника рабочего канала. Электрический сигнал разбаланса поступает на согласующий усилитель и приводит во вращение двигатель, на валу которого закреплен оптический клин и шкала прибора. Клин поворачивается до восстановления равновесия. Одновременно на прибор КСП поступает сигнал, пропорциональный отклонению оптической плотности измеряемой среды.
Биохимический метод очистки сточных вод в химической промышленности имеет особо важное значение, поскольку именно эта отрасль сбрасывает огромное количество загрязнений органического происхождения. Несмотря на высокие капитальные затраты на очистные сооружения, биологический метод до сих пор не имеет конкурентов в универсальности по отношению к различным органическим веществам, по глубине очистки и по эксплуатационным расходам, особенно когда приходится иметь дело с очисткой больших масс воды.
Воздуходувные станции оборудуют, как правило, мощными центробежными турбонагнетателями 360-21-1, 360-22-2, 750-23-4. Их число (от 3 до 12 и более) и тип выбирают в зависимости от количества и качества сточной воды, необходимой степени очистки, а также от требуемого напора.
Для нормальной работы САР концентрации растворенного кислорода необходимо правильно выбрать точки измерения этого параметра и способ установки датчика анализатора растворенного кислорода. Согласно проведенным исследованиям, следует отдать предпочтение установке датчика в иловой смеси аэротенка с той стороны, где нет аэраторов. При установке датчика над аэраторами на измеряемый сигнал — концентрацию растворенного кислорода накладываются шумы, вызванные вибрацией датчика и колебаниями скорости восходящего потока иловой смеси. Шумы обуславливают автоколебания измеренного значения концентрации относительно истинной величины концентрации и могут вызвать неправильное срабатывание САР. При установке датчика в проточной кювете, например для последовательного контроля одним датчиком концентрации растворенного кислорода нескольких аэротенков, надо избегать длинных трубопроводов из-за заметного снижения концентрации вследствие потребления растворенного кислорода активным илом.