DPD与安培传感器

在线试剂供应(DPD)

总残余氧化剂(TRO)的测量有两种方法。氧化还原电位(ORP)传感器和安培传感器。到目前为止,还没有在压载水应用中实用的安培传感器。本文将研究这两种方法的相对优势和局限性。

水处理厂通常使用两种方法中的一种来控制和监测氯气的供应,即在线试剂供应(DPD)和安培仪。这些系统需要每月更换昂贵的试剂。虽然安培式传感器不需要试剂,但需要经常校准。它们受到流量依赖的影响,小的变化会导致校准的损失,对pH值的依赖,以及膜的污损。

“Water utilities now have a better choice for chlorine monitoring that measures four additional water parameters and provides better information for a fraction of the cost. Our NSF 61 certification allows for direct insertion of the sensor into a pipe. The MP-5 can be installed in virtually any location. There is no need for a waste line, lower maintenance results in labor savings, reagent-free operation, and water savings reduce cost. This sensor is a new option for water treatment problems.” – Michael Silveri, Halogen Systems

Halogen Systems has created a sensor that cures all the struggles with catering accurate readings with consistency and minimal maintenance. Our flow-independent sensor technology overcomes many limitations of the existing old amperometric systems with far less maintenance. Besides amperometric chlorine measurement, this sensor measures pH, conductivity, temperature, and ORP (oxidation reduction potential).

现有的电流测量传感器

所有 "现有的 "安培传感器都需要恒定的流量,通常是通过使用废液流,以保持其准确性和校准。任何压力尖峰或流量变化都会导致校准的完全丧失。这些传感器每年产生的废液高达65,000加仑,每台仪器都是如此。由于膜的特性,温度波动的影响导致非线性信号变化,并导致校准的损失。加州Lakewood市的一家处理厂表示,对于他们过去使用的安培氯传感器来说,频繁(每周或每半周)校准是必要的。此外,当电解液变得稀薄时,必须重新校准传感器,补充电解液,并更换膜。大多数可用的安培氯传感器设计限制了pH值7.5以上的操作。pH值和高于7.5的数值在饮用水系统中经常出现。电导率的变化也会影响这些传感器。(澳大利亚, 2010)

 

旧技术 "的安培传感器的局限性

  • 高度依赖流量 - 这意味着它们不能直接安装在管道中。 它们需要精心设计的流柱,使用废液流
  • 需要更换膜和电解质
  • 频繁的校准
  • 与pH值有关
  • 与温度有关

比色技术

在比色法中,添加到样品中的化学品与氯气反应,产生一种颜色。颜色的深浅与氯的数量成正比。这些仪器被称为在线DPD仪器(DPD)。测量颜色,并将结果换算成ppm氯气读数。这是水务部门最广泛使用的氯气仪器,但是,它们也有缺点。一个是试剂成本。试剂通常可以使用30天。根据一个网站,一个系统的试剂每年的费用在750美元到1000美元之间,包括运费。由于大多数水务局有许多这样的系统,每年的试剂成本可能很高。这些系统很复杂,需要服务人员每月进行维护。

"旧的 "安培式氯传感器技术

所有安培式氯气传感器都是电化学装置,依靠这一反应来测量氯气:电子在阴极从次氯酸还原成氯的过程中流动。 这种电子流被传感器测量。有两种基本设计: 裸露式和膜式。在裸电极系统中,使用的是三电极安培测量法(见下文)。使用补偿溶液电阻的恒电位器在两个电极之间施加电压。所测得的电流与氯含量成正比。

WE= 工作电极
RE= 参考电极
CE= 反电极

在膜式系统中,使用的是双电极方法。 它与三电极法基本相同,但是,反电极和参比电极结合在一起,并通过一个膜与溶液分开。 电解液慢慢扩散到溶液中,必须定期补充。安培传感器不受许多干扰,如锰、铁和硝酸盐;这些物质对比色法有干扰。
Halogen Systems, Inc - MP5 NSF-61 Amperometric Chlorine Sensor阵容

独特的功能包括:。

  • 不受流量影响的氯气测量--这种传感器不受0至12米/秒的流速变化的影响(HSI 06, 2020)。我们的氯气传感器样式有一个集成的泵,它使用一个长寿命的无刷电机,在电极上提供一个固定的速度,创造一个流量独立的措施--高速流过电极的灵敏度和信噪比。
  • 直接连接到SCADA系统--传感器可以直接连接到监督控制和数据采集系统(SCADA)或通过Modbus连接到可编程逻辑控制器,使我们可以省去单独和可选的显示模块的费用。  
  • 自清洁- 电化学清洁方法可抵制有机物的极化和吸附。集成的清洁珠不断地清洁传感器,使电极表面,包括pH传感器,没有硬度和生物污垢的堆积。固体金属电极可以维持系统的寿命。
  • 校准间隔时间长--这些特点结合起来,使校准间隔时间长。在我们的淡水测试中,校准的稳定性超过了三个月。

卤素系统公司--MP5™

由于该传感器被安装在需要NSF 61认证的水管中。该传感器使用常见的湿式安装方法和组件。这种传感器和其他安培DPD仪器一样,也是符合要求的。该传感器的侧流版本可以安装在水处理分支的临时或永久监测中。该传感器只需要0到0.5GPH的小流量就可以运行。可以使用12或24VDC电源。该传感器还可以连接到SCADA系统进行实时监测。¼"内径管用于取水。由于该传感器不需要任何流量,它可以安装在水箱中。

降低总拥有成本

测量氯的在线DPD仪器需要每月补充化学试剂。这两种方法都需要流量调节,产生的废液流量约为每分钟500毫升,每台仪器每年总计69,204加仑。(Emerson, 2018) 根据水源的不同,每台仪器每年的费用为191美元(按MWD费率)。这些系统还需要基础设施来排出这种废物流。在许多地方,这是不现实的。我们的不依赖流量的氯气分析仪提供了在每个地方安装氯气分析仪的能力,而不需要所有的基础设施,从而使他们服务的公众有更大的可靠性和保护。以下是比色法和不依赖流量的传感器的相对成本摘要。

服务的便利性

我们经过NSF-61认证的氯气传感器能够以湿式水龙头的安装方式进行安装。这使公用事业部门能够直接将我们的氯气分析仪插入输水管道,而无需支持性的基础设施。这种高度集成的设计降低了成本和尺寸,同时提高了可靠性。

用附加参数提供更好的信息

我们的多参数氯气分析仪在一个紧凑的包装内测量另外四个参数。总共五个测量值为公用事业提供了远远超出游离氯水平的信息。在不断变化的水质条件下,不需要重新校准。 具有类似参数数量的传统分立传感器系统的成本通常是Halogen Systems Inc.MP5™的五到六倍。MP5™。

测量的参数

  • 安培式游离氯 - 我们的专利传感器每55秒测量一次游离氯。读数有pH值、温度和电导率的补偿。
  • 集成pH传感器:MP-5的预期寿命为两年,而行业的平均寿命为6个月。我们的传感器滤芯是传感器的一个组成部分。正因为如此,我们设计了我们的氯气传感器,使其能够不断地自我清洁。我们使用一种独特的pH值传感器,可以承受高达150 PSI的压力。pH传感器在运输过程中是干燥的,在几分钟内就会被弄湿,而且不需要经常校准。
  • 综合电导率传感器:水电导率的变化是水务公司确定水质的一个重要方式。这些变化可以表明污染、污染事件或其他问题。
  • 氧化还原电位(ORP):测量饮用水中的ORP是可能的污染或管道故障的另一个指标。我们的氯气传感器具有独特的测量ORP的方法,并保持电极的清洁。

参考文献:

Australia, W. Q. (2010).开发工具以改善分销系统内的消毒控制。WQRA。

国防部。(2020年7月7日)。SBIR-STTR-Sucess:Halogen Systems, Inc.从sbir.gov检索:https://www.sbir.gov/node/1704083

爱默生。(2018). https://www.emerson.com/documents/automation/white-paper-effective-chlorine-analysis-for-disinfection-en-5463798.pdf。 取自Emerson.com:https://www.emerson.com/documents/automation/white-paper-effective-chlorine-analysis-for-disinfection-en-5463798.pdf

HSI 04. (2020).卤素ISO 15839现场测试。白皮书04

HSI 06. (2020).安培流量传感器测试报告.白皮书06