申请日1995.01.12
公开(公告)日1996.12.25
IPC分类号G01N33/18; C02F1/52
摘要
一种用于控制溶液的化学处理的方法，包括下列步骤：将处理剂注入该溶液，在一伏安传感器的一反向电极和一工作电极上施加一外部电压，该两电极浸入该溶液;测量流经工作电极的电流;将测得的电流转换成表示溶液中处理剂浓度的一反馈信号;并利用该反馈信号来控制注入处理剂的速率。
権利要求書
1、一种用于控制溶液的化学处理的方法，包括以下步骤：
(a)将处理剂注入该溶液;
(b)在一伏安测量传感器的一参考电极和一工作电极上施加一外部电压，该两 电极浸入该溶液;
(c)测量流经该工作电极的一电流;
(d)将测得的电流转换成表示溶液中物质浓度的一反馈信号;以及
(e)利用该反馈信号来控制步骤(a)中处理剂的添加速率。
2、如权利要求1所述的方法，其中利用反馈信号的步骤(e)中的步骤将该反 馈信号与一参考信号比较以产生一控制信号来控制步骤(a)中添加处理剂的速率。
3、如权利要求1所述的方法，其中电压施加步骤(b)中施加一直流电压。
4、如权利要求1所述的方法，其中电压施加步骤(b)中施加一电压脉冲串。
5、如权利要求4所述的方法，其中电流测量步骤(c)中在施加该脉冲串的一 电压脉冲后测量电流，以允许非感应充电。
6、如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
(f)给该工作电极输入一足够从电极上清除沉积物的电流。
7、如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
在处理剂注入该溶液之前测量一本底信号;以及
在处理剂注入该溶液之后从反馈信号中扣除本底信号。
8、一种用于控制要给溶液添加的处理剂的量的装置，包括：
将处理剂注入该溶液的装置;
一伏安测量传感器包括：
一参考电极，
一工作电极，
在参考电极和工作电极上施加一外部电压的装置，该两电极浸入该溶液;
测量流经该工作电极的电流的装置;
将测得的电流转换成表示该溶液中物质的浓度的反馈信号的装置;以及
用于将该反馈信号施加给装料装置，因而来控制注入处理剂的速率的装置。
9、如权利要求8所述的装置，还包括将该反馈信号与一参考信号比较以产生 一控制信号给该装料装置来控制给该溶液注入处理剂的速率。
10.如权利要求8所述的装置，还包括：用于给该工作电极加上一足够从该 工作电极上消除沉积物的电流的装置。
11、如权利要求8所述的装置，还包括：
在处理剂注入该溶液之前测量本底信号的装置;以及
在处理剂注入该溶液之后从反馈信号中扣除本底信号的装置。
12、一种用于控制溶液的化学处理的方法，包括以下步骤：
(a)将处理剂注入该溶液;
(b)在一伏安测量传感器的反向电极和工作电极上施加一外部电压，该两电极 浸入该溶液;
(c)在该伏安测量传感器的参考电极和工作电极之间以一所需电压电平保持一 电压;
(d)测量流经工作电极的电流;
(e)将测得的电流转换成表示溶液中物质浓度的反馈信号;以及
(f)利用该反馈信号来控制步骤(a)中注入处理剂的速率。
13、如权利要求12所述的方法，其中电压施加步骤(b)中施加一直流电压。
14、如权利要求12所述的方法，其中电压施加步骤(b)中施加一电压脉冲串。
15、如权利要求14所述的方法，其中电流测量步骤(b)中在施加该脉冲串的一 电压脉冲后测量电流以允许非感应充电电流衰减。
16、如权利要求12所述的方法，还包括以下步骤：
(g)给该工作电极加上一足够从电极上清除沉积物的电流。
17、如权利要求12的方法，还包括以下步骤：
在处理剂注入该溶液之前测量一本底信号;以及
在处理剂注入该溶液之后从反馈信号中扣除该本底信号。
18、一种用于在一系统中产生反馈信号来控制要给溶液添加的处理剂的量的 装置，包括：
将一处理剂注入该溶液的装置;
一伏安传感器，包括：
一参考电极，
一工作电极，
一反电极，
在反电极和工作电极上施加一外部电压的装置，该两电极浸入该溶液;
在该伏安测量传感器的参考电极和工作电极之间以一所需电压保持一电压 的装置;
测量流经该工作电极的电流的装置;
将测得的电流转换成表示该溶液中物质的浓度的反馈信号的装置;以及
用于利用该反馈信号来控制在该溶液中注入处理剂的速率的装置。
19、如权利要求18所述的装置，还包括用于给该工作电极加上一足够从该工 作电极上清除沉积物的电流的装置。
20、如权利要求18所述的方法，还包括：
在处理剂注入该溶液之前测量一本底信号的装置;以及
在处理剂注入该溶液之后从反馈信号中扣除该本底信号的装置。
说明书
利用伏安测量传感器控制水处 理剂给料的方法和装置
本发明涉及水处理剂的给料控制。更具体地，本发明涉及利用伏安电流的测量 作为一控制器的反馈信号来提供水和废水处理中加入化学试剂的开关或配料控 制。
有多种化学试剂可加到工业处理、锅炉和冷却水中来作为杀菌剂、防腐剂、除 垢剂等等。同样，化学试剂也可加到废水中，用于相同目的的废水处理或作为净化 剂，例如重金属沉淀剂、絮凝剂等等。
有几个理由要控制水系统中这些成份的含量。加入太多的处理剂(过装料)是 浪费的并且降低处理过程的费效比。过装料能引起排出的水中出现不可接受的高水 处理剂含量，这反过来会带来环境影响的问题并且会干扰生物废物处理设备的操 作。这样，过装料能使工业设备超出其允许的废水排放量。
另外，若以太低的速率装入处理剂，即欠装料，将引起该处理过程无效。在使 用杀菌剂的情况下，可能没有足够的化学试剂来控制微生物的生长。在对于所谓 “重”金属使用沉淀剂的废水处理情况下，这些金属是指那些有毒的过渡金属，若 将其排放到河流、湖泊或其他自然水资源中会危害环境，欠装料沉淀剂将会使要排 放的重金属达到有毒的含量。这样，欠装料也能使工业设备超出其允许的废水排放 量。因此，不能控制水处理剂的含量对环境有明显的危害。
两种用于控制水处理剂给料的技术已被提出。在第一种控制技术中，在检测到 一微小过量之前一直添加处理剂，然后一旦检测到过量，就尽快停止化学试剂的添 加以使过装料最小。理想情况下，将不会使用过量处理剂。这一技术与滴定法相似。 使用这种技术的一个例子是利用二甲基二硫代氨基甲酸钠来沉淀废水流中的铅 (Pb++)或铜(Cu++)。由于不需要明显过量水平的二甲基二硫代氨基甲酸根 离子来保证全部清除废水中这些金属，所以，应采用金属-二硫代氨基甲酸反应的 理想配比所要求的准确处理剂的量。由于不必了解水中过量处理剂的实际含量，用 于检测处理剂的方法就不需非常精确或准确并且不需很宽的线性范围。然而，为了 使过装料最小，响应时间必须非常快;并且为了对于很小的过量处理剂的含量给出 可检测的响应，其方法应足够灵敏。
在提出的第二种控制技术中，在水中的化学试剂达到一定浓度之前，一直添加 水处理剂，并且添加附加化学试剂以保持这一浓度。例如，使用这种技术的一个例 子是在造纸机器中给白水(whitewater)以添加杀菌剂。需要一定含量的杀菌剂通常 为100ppm(或更少)来抑制微生物的生长，并且需要在一定限度内保持这种含量。 如果杀菌剂含量下降太低，微生物的数量可能增至干扰造纸机器的操作的水平。另 一方面，如果杀菌剂含量太高，使用过量的化学试剂将浪费财力;会引起造纸过程 中(诸如褪色)的问题;并且在造纸厂排放的废水中会出现化学试剂，这样能引发 废水排放问题。采用测量水中处理剂含量的方法必须足够精确以准确确定处理剂含 量是否在所需范围中。并且响应时间和灵敏度也是很重要的，这两个特性对此情况 不象如上述滴定型控制技术的情况那么关键。对灵敏度仅要求足够高，能准确判断 出化合物达到所选择的使用含量。一旦在系统中建立了所需的处理剂含量，含量的 变化将相对较慢并且不再需要快速响应，这种快速响应是上一个所述处理方法中停 止添加处理剂所需要的。本专利的一个重要目的是设计用于能执行这两种控制过程 的控制设备和技术。