申请日2005.12.05
公开(公告)日2006.06.21
IPC分类号G01N15/02; C02F1/36; G01N21/17
摘要
本发明公开了一种在线测量含油污水中粒度的方法及其装置，在含油污水管路上放置一测量段，在该测量段的流体进口和流体出口分别设置有超声振荡器和浓度探测器，测量段上有白宝石制成的透光窗口，测量段上设置有激光源，该激光源通过光处理单元与测量段连接;测量过程中，激光源产生的光经过处理单元处理后，透过测量段的白宝石窗口，射到由提升泵提升来的水中的颗粒上，而由此产生的衍射光和散射光被后面的浓度探测器捕获，进行分析可以得到污水的粒度以及颗粒分布图。上述流程中超声波发生器4工作，将含油污水乳化，使之均匀混合，同时清洁白宝石窗口，使窗口保持透明，不被油污所沾染、影响透光度和测量精度。
权利要求书
1.一种在线测量含油污水粒度的方法，其特征在于，采用超声波均质 化污水及清除气泡，由光散/衍射法测量污水中粒度;具体包括下列步骤：
1)在含油污水管路上放置一测量段，在该测量段的流体进口和流体出 口分别设置有超声振荡器和浓度探测器，测量段上有白宝石制成的透光窗 口;
2)测量段上设置有激光源，用于给浓度探测器提供光源，该激光源通 过光处理单元与测量段连接;
3)当含油污水流过测量段时，测量段上的超声振荡器工作，将含油污 水乳化，使之均匀混合，同时清洁测量段的白宝石透光窗口，使透光窗口保 持透明，不被油污所沾染;
4)浓度探测器捕捉透过白宝石透光窗口的光信号，当含油污水粒度发 生变化时，其光信号随之发生变化，即可得到污水的粒度以及颗粒分布图。
2.实现权利要求1所述方法的装置，其特征在于，包括一设置在含油 污水管路上的测量段(3)，该测量段(3)的流体进口和流体出口分别设置 有超声振荡器(4)和浓度探测器(5)，测量段(3)的流体进口还连接有提 升泵(6);
在测量段(3)上还设置有激光源(1)，用于给浓度探测器(5)提供光 源，该激光源(1)通过光处理单元(2)与测量段(3)连接。
说明书
一种在线测量含油污水中粒度的方法及其装置
技术领域
本发明属于测量技术领域，更进一步涉及一种在线测量含油污水中粒度 的方法及其装置。
背景技术
石油及化工工业中需要对大量含油污水进行处理，需要对处理前的污水 粒度及处理后净水中粒度进行在线检测，目前国内外尚无能够在线连续测量 污水粒度的方法和装置。根据目前国内外油田，化工及其它工业部门的所应 用的污水含油分析检测仪器仪表来看，形式种类繁多，检测效果也不一，主 要有比表面法、显微镜法、电感应法和光散射法等。其中以光散(衍)射法应 用最为广泛，代表的设备包括A-920激光粒度分析仪和马尔文激光粒度分 析仪。它们的基本原理是：利用光线照射到颗粒上时会发生散射、衍射。其 衍射、散射光强度均与粒子的大小有关。观测其光强度，应用Fraunhofer 衍射理论和Mie散射理论求得粒子径分布(激光衍射/散射法)。使用Mie散 射理论进行计算。
光入射到球形粒子时可产生三类光：
1)在粒子表面、通过粒子内部、经粒子内表面的反射光;
2)通过粒子内部而折射出的光;
3)在表面的衍射光。
这些现象与粒子的大小无关。全都可以作为光散射处理。
一般地，光散射现象可以用经典Maxwell电磁方程式严密解出的Mie散 射理论说明。但是，实际使用起来过于复杂，为了求得实际的光强度，可根据 入射波长λ和粒子半径r的关系，即：
r<<λ时，Rayleigh散射理论
r>>λ时，Fraunhofer衍射理论
在使用上述理论时，应考虑到光的波长和粒子径的关系，在不同的领域 使用不同的理论。粒子径大于波长的时候，由Fraunhofer衍射理论求得的衍 射光强度和Mie散射理论求得的散射光强度大体是一致的。因此，可以把 Fraunhofer衍射理论作为Mie散射理论的近似处理。这时，光散射(衍射)的 方向几乎都集中在前方，其强度与粒子径的大小有关，有很大的变化。即，表 示粒子径固有的光强度谱。解出粒子的光强度分布(散射谱)就可以定出粒子 径。当波长和粒子直径很接近的时候，不能用Fraunhofer的近似式来表示散 射强度。这时有必要根据Mie散射理论作进一步讨论。在Mie散射中的散射 光强度由入射光波长(λ)、粒子径(a)、粒子和介质的相对折射率(m)来确 定。
但是这些方法最主要的问题还是不能够提供在线检测。
发明内容
本发明的目的在于，根据油田水处理及回注标准提供一种测量粒径范围 在0.1μm-10μm的在线连续测量含油污水中粒度的方法及其采用该方法制 备的装置。
为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案得以实现：
一种在线测量含油污水粒度的方法，其特征在于，采用超声波均质化污 水及清除气泡，由光散/衍射法测量污水中粒度;具体包括下列步骤：
1)在含油污水管路上放置一测量段，在该测量段的流体进口和流体出 口分别设置有超声振荡器和浓度探测器，测量段上有白宝石制成的透光窗 口;
2)测量段上设置有激光源，用于给浓度探测器提供光源，该激光源通 过光处理单元与测量段连接;
3)当含油污水流过测量段时，测量段上的超声振荡器工作，将含油污 水乳化，使之均匀混合，同时清洁测量段的白宝石透光窗口，使透光窗口保 持透明，不被油污所沾染;
4)浓度探测器捕捉透过白宝石透光窗口的光信号，当含油污水粒度发 生变化时，其光信号随之发生变化，即可得到污水的粒度以及颗粒分布图。
实现上述方法的装置，包括一设置在含油污水管路上的测量段，该测量 段的流体进口和流体出口分别设置有超声振荡器和浓度探测器，测量段(3) 的流体进口还连接有提升泵;
在测量段上还设置有激光源，用于给浓度探测器提供光源，该激光源通 过光处理单元与测量段连接。
本发明的方法及其含油污水测量装置简单实用，测量稳定、成本低，使 用方便，可广泛用于炼油厂和石油化工中含油污水中粒度的测量，还可以根 据需要测量粒径范围，或采用不同强度的光。
