УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРИМЕСЕЙ В СТОЧНЫХ ВОДАХ
APPARATUS FOR MONITORING IMPURITIES IN WASTE WATER

Изобретение относится к технологии водообработки и анализу состава природных и сточных вод, конкретно к устройствам для контроля содержания растворенных и диспергированных в сточных водах примесей на любой стадии технологической обработки или мониторинга природных жидких сред.
Известны устройства для контроля примесей в воде, основанные на оптических методах анализа, в том числе: флуориметры, нефелометры, фотометры / Андреев B.C., Попечителев Е.П. Лабораторные приборы для исследования жидких сред. - Л.: Машиностроение, 1981, 312 с./. Однако эти устройства пригодны для оценок только одного из показателей качества воды. Флуориметр позволяет определять содержание флуоресцирующих веществ, нефелометр - содержание взвешенных частиц в жидкости и т.д.
Известно устройство для оперативного контроля примесей, пригодное для массовых оценочных измерений, представляющее собой проточный флуориметр-нефелометр, позволяющий определять одновременно два показателя качества воды / Лапшин А.И., Жуков Б.Д. Простой проточный узел флуоресценции и нефелометрии. Сб. тезисов конференции ПМГИ-92. «Проблемы метрологии гидрофизических измерений». - М., 1992, 189 с./. Однако известное устройство не позволяет измерять хемилюминесценцию и может использоваться для исследования истинных растворов или коллоидных систем.
Наиболее перспективным и эффективным для контроля содержания примесей в сточных водах является устройство (прототип), позволяющее выполнить контроль примесей в воде по интенсивности хемилюминесценции, которая возникает при взаимодействии этих примесей с озоном / Жуков Б.Д., Лапшин А.И. Устройство для обработки воды и контроля примесей. Патент на изобретение №2118946/. Устройство содержит проточную оптическую кювету, помещенную в светонепроницаемый корпус, который имеет встроенный фотоприемник и независимые входы для подачи газа и воды.
Прототип работает недостаточно эффективно. Это связано с нестационарными условиями взаимодействия газа и примесей и, как следствие, эпизодическим попаданием в контролируемую зону отдельных пузырьков газа.
Недостатком прототипа являются и ограниченные функциональные возможности, поскольку он не пригоден для работы с водой, содержащей грубодисперсные частицы.
Задачей настоящего изобретения является создание устройства для контроля примесей в сточных водах с более широкими функциональными возможностями и более высокой эффективностью работы.
Поставленная задача решается тем, что устройство для контроля примесей, включает проточную оптическую кювету, помещенную в светонепроницаемый корпус, который имеет встроенный фотоприемник, при этом устройство дополнительно содержит смеситель газа и исследуемой воды, указанные смеситель и оптическая кювета имеют общую стенку с отверстием.
Поставленная задача решается также тем, что в предлагаемом устройстве проточная оптическая кювета может быть выполнена сменной.
Поставленная задача решается также тем, что в предлагаемом устройстве светонепроницаемый корпус может иметь дополнительный фотоприемник.
Поставленная задача решается также тем, что в предлагаемом устройстве светонепроницаемый корпус соединен гибкими световодами с источником света.
Поставленная задача решается также тем, что в предлагаемом устройстве смеситель газа и исследуемой воды, выполнен из светонепроницаемого материала, снабжен двумя диафрагмами с заданным размером пор и двумя запорными кранами.
Поставленная задача решается также тем, что в предлагаемом устройстве диафрагмы могут быть выполнены сменными.
Поставленная задача решается также тем, что в предлагаемом устройстве смеситель газа и исследуемой жидкости снабжен запорными кранами для регулирования давления газа и отвода грубодисперсных частиц из зоны смесителя.
На чертеже представлена схема предлагаемого устройства для контроля примесей в сточных водах. Устройство состоит из двух, имеющих общую стенку с отверстием (1) для перетока воды, блоков: сменной проточной оптической кюветы (2) и смесителя газа и исследуемой воды (3). Проточная оптическая кювета (2) изготовлена из проницаемых для УФ-излучения и видимого света материалов, имеет отверстие для отвода жидкости (4) и помещена в светонепроницаемый корпус (5). Корпус (5) имеет один или два встроенных фотоприемника (6, 7), снабжен краном (8) для вывода исследуемой воды и входом для возбуждающего потока света (9), при этом поток света заданной длины волны формируется светофильтром (10). Фотоприемники (6 и 7) снабжены сменными светофильтрами (11 и 12), используются для регистрации рассеянного света и флуоресценции и/или хемолюминесценции, соответственно. Смеситель газа и исследуемой воды (3) выполнен из светонепроницаемого материала, имеет отдельные патрубки (13 и 14) для ввода воды и газа соответственно, снабжен сменными диафрагмами (15 и 16) и кранами для регулирования давления газа (17) и отвода грубодисперсных частиц (18).
Устройство работает следующим образом.
В смеситель (3) подают исследуемую воду и газ через патрубки (13 и 14). В смесителе они перемешиваются, происходит взаимодействие между ними по всему объему смесителя, которое приводит к объемной хемилюминесценции. Затем смесь поступает в кювету (2), фотоприемники (6) и (7) в зависимости от заданного режима измерений регистрируют интенсивность оптических эффектов. По фототоку оценивают объемные концентрации примесей.
Диафрагмы (15) и (16) являются сменными. Они предназначены для оптимизации смешивания газа и воды, а также задерживания и удаления грубодисперсных частиц из анализируемой воды. Это позволяет избежать засорения проточной оптической кюветы и расширить функциональные возможности устройства за счет регулирования размеров частиц дисперсной фазы, присутствующих в исследуемой воде.
Измерение интенсивностей оптических эффектов в системах с заданными размерами частиц дисперсной фазы позволяет расширить класс определяемых примесей и тем самым расширить функциональные возможности устройства.
Кран (18) служит для отвода грубодисперсных частиц. Краны (8) и (17) - для регулирования рабочего давления газа в процессе измерения аналитического сигнала или при очистке диафрагм.
Возможность регулирования рабочего давления в смесителе решает проблему подбора оптимальных условий, удовлетворяющих полному смешиванию газа и воды.
Таким образом, технический эффект от использования предлагаемого устройства заключается в расширении функциональных возможностей и повышении эффективности работы устройства. Желаемый эффект достигается за счет расширения класса исследуемых водных сред. Предлагаемое устройство позволяет выполнять контроль содержания примесей заданной степени дисперсности на любой стадии технологической обработки. Эффективность работы устройства повышается за счет того, что в отдельном блоке, смесителе газа и исследуемой воды, происходит отделение грубодисперсных частиц. При этом в смесителе газ с водой равномерно смешиваются и создаются оптимальные условия для возникновения объемной хемилюминисценции.
Кроме того, предлагаемое устройство можно использовать в паре с источником любого газа или УФ-излучения, перемещать в нужное место рабочего пространства, в том числе внутрь исследуемой жидкой среды, организуя поток исследуемой жидкости с помощью вакуума.