EN
Новини
Измерване на скоростта на отточните маси в пречиствателни станции
Time : 2025-09-18
Отпадъчните калове, неизбежен страничен продукт от процеса на пречистване на отпадъчните води, представляват сложна многокомпонентна смес, състояща се от вода, органични замърсители, неорганични примеси и микробни общности. Ефективното управление на тези калове има пряко влияние върху общата оперативна ефективност и съответствието с околната среда на пречистителните станции. Точното измерване на дебита на каловете е основен компонент на системата за управление на каловете – то е от съществено значение не само за прецизен контрол на процеса и оптимизирано разпределение на ресурсите, но и задължително условие за осигуряване на стриктно спазване на природозащитните разпоредби. В настоящата статия ще бъдат анализирани системно техническите предизвикателства при измерването на дебита на отпадъчните калове и ще бъде направен подробен преглед на основните използвани технологии за измерване, приложими в този контекст.
I. Основната стойност на точното измерване на дебит
През целия процес на третиране на утайката в пречиствателна станция, от първоначалното концентриране и дехидратация, през анаеробното разграждане в средния етап до окончателното безвредно премахване или използване като ресурс, на всяка стъпка се изисква точно регулиране на скоростта на потока на утайката. Само чрез прецизен контрол на потока може да се предотвратят повреди на оборудването, причинени от "превишено захранване", или загуба на ефективност поради "недостатъчно захранване". Конкретно точното измерване на потока изпълнява три ключови функции:
Основна подкрепа за оптимизация на процеса: Наблюдението в реално време на дебита на утайката позволява динамични корекции на дозирането на химикали (напр. флокуланти), интензивността на разбъркване в реакторите и енергопотреблението (напр. мощност на помпите), което максимизира енергийната ефективност на процеса на третиране на утайката и намалява единичната себестойност на третирането.
Стриктно регулаторно съответствие: Органите по околната среда имат ясни регулаторни изисквания относно образуването на утайка, методите за нейната обработка и крайното премахване. Данните за дебит са от решаващо значение за изчисляване на общия обем утайка и за проверка на съответствието на процесите за обработка, което директно влияе върху спазването от страна на пречиствателните станции на разпоредбите за емисии в околната среда и за отстраняване на утайката.
Осигуряване на оперативна стабилност: Надеждното измерване на дебита осигурява ранно предупреждение за аномални работни условия (напр. запушвания в тръби, повреди на помпи), намалява прекъсванията поради износване на оборудването и прекъсвания в процеса и понижава разходите за поддръжка и риска от неочаквани повреди.
II. Технически предизвикателства при измерване на скоростта на потока на промишлена утайка
Уникалните физични и химични свойства на промишлената утайка поражда множество предизвикателства при измерването на скоростта на потока, които не се срещат често при традиционните измервания на течности. Тези предизвикателства могат да бъдат обобщени по следния начин:
Големи динамични колебания в консистенцията: Консистенцията на утайката се променя динамично според етапа на пречистване — от тънка кално-водна смес в първичния утаител (съдържание на твърди вещества около 1%–3%) до гъста, вискозна маса след дехидратация (съдържание на твърди вещества над 20%). Тази значителна разлика в физическото състояние затруднява измерването с традиционни разходомери, които разчитат на фиксирани свойства на течността (като вихровите разходомери), да постигнат стабилни и точни резултати.
Силно въздействие от твърди частици и отпадъци: Отпадъчните води обикновено съдържат утайки от висящи частици (като пясък и влакна), флокулиращи органични вещества, както и различни примеси и отломки. Тези вещества лесно се залепват по повърхностите на подвижни части (като перка и ротор) на разходомерите, което води до заклинване или износване. Това не само съкращава живота на оборудването, но и значително изкривява измервателните данни. Съществуване на корозивни и абразивни свойства: Органичните киселини и сулфидите, съдържащи се в утайката, са високо корозивни, докато висящите твърди частици (като например грес) непрекъснато изтъркват вътрешните стени на разходомерите. Разходомерите, изработени от стандартни материали, лесно се повреждат при тези сурови условия на експлоатация, което затруднява дългосрочната стабилна работа.
Измерването на ниски скорости на потока е предизвикателство: По време на процесите на уплътняване и преработка на утайката, скоростите на потока обикновено са ниски (в някои случаи под 0,1 м/с). Повечето разходомери имат "слепа зона" в тези диапазони на ниска скорост на потока, поради което не могат точно да уловят промените в потока и водят до неточно управление на процеса.
III. Основни технологии за измерване на скоростта на потока на утайка
За да се справи с уникалните работни условия на утайката, индустрията е разработила две утвърдени технологии за измерване на скоростта на потока. Всяка технология има свои собствени области на приложение и подходящото решение трябва да се подбира според конкретните процесни изисквания на пречиствателната станция. (1) Електромагнитен разходомер (магнитен разходомер)
Принцип на работа: Въз основа на закона на Фарадей за електромагнитната индукция, към двете страни на измервателната тръба на разходомера се прилага стабилно магнитно поле. Когато провеждащият суспензиозен флуид преминава през магнитното поле, той пресича магнитните силови линии и генерира индуцирана електродвижеща сила. Величината на тази електродвижеща сила е линейно положително свързана със скоростта на потока на суспензията. Чрез измерване на тази електродвижеща сила може да се изчисли реалната скорост на потока.
Главни предимства:
а. Конструкция без подвижни части: Измервателната тръба няма механични подвижни части, което напълно изключва запушването и износването, причинени от твърди примеси в суспензията, резултирайки в изключително нисък процент на повреди.
б. Голяма универсалност: Точното измерване обхваща широк диапазон от суспензии със съдържание на твърди вещества между 0,5% и 30%, като запазва точност ±0,5% както за разредени, така и за вискоznи суспензии.
c. Устойчивост на корозия и износване: Измервателната тръба може да бъде облицована с материали, устойчиви на корозия и износване, като PTFE (политетрафлуороетилен) и гума, докато външният корпус е изработен от неръждаема стомана 316L, осигурявайки дългосрочна устойчивост към корозивния и абразивен характер на утайката.
d. Висока реалновременна производителност: Бързо време за отклик и изходящ сигнал за дебит в реално време, което позволява лесна интеграция в разпределената система за управление на завода (DCS) за затворен процесен контрол.
Типични приложения: Подходящ за измерване по цялата тръбопроводна мрежа в процеса на преработка на утайка, особено в ключови точки като изходи на уплътнители, тръби за подаване на процеса на обезводняване и входни и изходни тръби на ферментатори. В момента е най-широко използваното устройство за измерване на потока на утайка. (II) Доплеров ултразвуков разходомер
Принцип на работа: Използва "ефекта на Доплер" за безконтактно измерване. Ултразвуков сензор е монтиран на външната стена на тръба и излъчва ултразвукови вълни с фиксирана честота в тръбата. Когато ултразвуковите вълни достигнат до окачени твърди частици или мехурчета в калта, те се отразяват. Честотата на отразената вълна се променя поради движението на частиците (което съответства на скоростта на потока на калта). Скоростта на потока на калта може да се определи чрез изчисляване на промяната в честотата.
Главни предимства:
Безконтактна инсталация: Сензорът избягва директен контакт с калта, напълно елиминирайки натрупване на отлагания, корозия и износване. Инсталирането и поддръжката не изискват прекъсване на процеса, което значително намалява експлоатационните разходи.
Приспособяване към сложни модели на течение: Точното измерване се осъществява не само в пълни тръби, но и в частично пълни тръби (като открити канали и частично пълни тръби), което осигурява значително по-голяма адаптивност в сравнение с традиционните водомери.
Силна устойчивост на интерференции: Датчикът не е чувствителен към високи концентрации на твърди частици и мехурчета в суспензии от утайка и може да усилва сигнала чрез отражения от частиците, което осигурява стабилно измерване при висока концентрация на твърди вещества (например обезводена утайка), където традиционните разходомери се затрудняват. Типични приложения: Често се използва в открити канали, изходни канали на утаители и частично запълнени тръбопроводи за утайка в пречиствателни станции. Особено подходящ е за модернизация на по-стари пречиствателни съоръжения (не изисква рязане на тръби, което улеснява монтажа) или за специализирани технологични точки с изключително високо съдържание на твърди вещества в утайката и склонност към натрупване на отлагания.
IV. Заключение: Точното измерване осигурява подобрено качество и ефективност на обработката на утайката
Измерването на скоростта на потока на промишлените отпадъчни води е нещо повече от "събиране на данни"; това е "основа на процеса" в целия процес на третиране на утайката — директно свързана с ефективността на обработката, разходите за съответствие и оперативната стабилност. Електромагнитните разходомери, благодарение на високата си точност и надеждност, са предпочитаният избор за основни тръбопроводни приложения. Доплеровите ултразвукови разходомери, с техните предимства на ненавлизащ метод, показват уникална стойност при сложни модели на течение и проекти по модернизация.
Изборът на подходяща технология за измерване не само помага на пречиствателните станции да постигнат прецизен контрол върху процеса на третиране на утайката, но и намалява експлоатационните разходи чрез оптимизиране на химическото и енергийното потребление, като осигурява здрава информационна база за съответствие с околната среда. На фона на целите за "двойна въглеродна неутралност" и все по-строгите изисквания за опазване на околната среда, точното измерване на скоростта на потока на утайката ще стане решаващ компонент.
