EN
Ziņas
Dūņu plūsmas ātruma mērīšana notekūdeņu attīrīšanas stacijās
Time : 2025-09-18
Notekūdeņu dūņas, neizbēgams blakusprodukts notekūdeņu attīrīšanas procesā, ir sarežģīta daudzfāžu maisījuma, kas sastāv no ūdens, organiskajiem piesārņotājiem, neorganiskajām piemaisījumiem un mikrobiālajām kopienām. Efektīva šo dūņu pārvaldība tieši ietekmē notekūdeņu attīrīšanas staciju vispārējo darbības efektivitāti un atbilstību vides prasībām. Precīza dūņu plūsmas ātruma mērīšana ir centrāla sastāvdaļa dūņu pārvaldības sistēmā — tā ir būtiska ne tikai precīzai procesu kontrolei un optimizētai resursu sadalei, bet arī svarīgs priekšnoteikums stingrai atbilstībai vides normatīviem. Šis raksts sistemātiski analizēs notekūdeņu dūņu plūsmas ātruma mērīšanas tehniskos izaicinājumus un sniegs detalizētu ievadu galvenajās mērīšanas tehnoloģijās, kas piemērotas šim scenārijam.
I. Precīzu plūsmas mērījumu pamatvērtība
Visā dūņu attīrīšanas procesā notekūdeņu attīrīšanas stacijā, sākot no sākotnējās koncentrēšanas un dehidratācijas, vidējā posma anaerobās fermentācijas un beigās līdz nekaitīgai apglabāšanai vai resursu izmantošanai, katrai posmā ir nepieciešama precīza dūņu plūsmas ātruma regulēšana. Tikai precīzi kontrolējot plūsmas ātrumu, var novērst lejupplūstošo procesu iekārtu darbības traucējumus, ko izraisa "pārmērīga padeve", vai attīrīšanas efektivitātes zudumu, ko izraisa "nepietiekama padeve". Konkrēti, precīza plūsmas mērīšana veic trīs galvenas funkcijas:
Procesa optimizācijas kodolatbalsts: dūņu plūsmas ātruma reāllaika uzraudzība ļauj dinamiski pielāgot ķīmisko vielu devu (piemēram, floculantus), reaktora maisīšanas intensitāti un enerģijas patēriņu (piemēram, sūkņa jaudu), maksimāli palielinot enerģijas efektivitāti visā dūņu attīrīšanas procesā un samazinot vienības attīrīšanas izmaksas.
Cieti regulatīvie noteikumi: Vides aizsardzības iestādes ir noteikušas skaidrus regulējuma standartus dūņu rašanās, apstrādes maršrutiem un galīgajai iznīcināšanai. Plūsmas ātruma dati ir būtiski, lai aprēķinātu kopējo dūņu tilpumu un pārbaudītu apstrādes procesu atbilstību, tieši ietekmējot attīrīšanas staciju atbilstību vides emisiju un dūņu izvadīšanas noteikumiem.
Darbības stabilitātes nodrošināšana: Uzticama plūsmas mērīšana nodrošina agrīnu brīdinājumu par neparastiem darbības apstākļiem (piemēram, cauruļu aizsprostošanos, sūkņa darbības traucējumiem), samazinot pārtraukumus, kas saistīti ar iekārtu nodilumu un procesa pārtraukumiem, kā arī samazinot uzturēšanas izmaksas un negaidītu atteikumu risku.
II. Tehniskās problēmas, ar kurām saskaras notekūdeņu dūņu plūsmas ātruma mērīšana
Notekūdeņu dūņu unikālās fizikālās un ķīmiskās īpašības rada daudzas grūtības plūsmas ātruma mērīšanā, ar kurām tradicionālajos šķidrumu mērījumos parasti nesaskaras. Šīs grūtības var apkopot šādi:
Lielas dinamiskas svārstības konsistencē: dūņu konsistence dinamiski mainās atkarībā no attīrīšanas posma — no šķidras māla ūdens maisījuma primārajā nosēdinašanas tvertnē (ar cieto daļu saturu aptuveni 1%–3%) līdz biezai, viskozai kūkai pēc izžāvēšanas (ar cieto daļu saturu vairāk nekā 20%). Šī ievērojamā fizikālā stāvokļa atšķirība rada grūtības tradicionālajiem plūsmas mērītājiem, kas balstās uz fiksētām šķidruma īpašībām (piemēram, virpuļa plūsmas mērītājiem), lai nodrošinātu stabili un precīzus mērījumus.
Spēcīga ietekme no cietām vielām un atkritumiem: dūņās parasti atrodas suspendētas daļiņas (piemēram, smilts un šķiedras), flokulents organiskais materiāls, kā arī dažādas nepīšanas vielas un atkritumi. Šīs vielas viegli pielīp pie plūsmas mērītāju kustīgajām daļām (piemēram, spārniņam un rotoram), izraisot to aizķeršanos vai nodilumu. Tas ne tikai saīsina aprīkojuma kalpošanas laiku, bet arī nopietni izkropļo mērījumu datus. Korozijas un berzes īpašības pastāv vienlaikus: dūņās esošās organiskās skābes un sulfīdi ir ļoti korozīvas, savukārt suspendētas cietas daļiņas (piemēram, smiltis) nepārtraukti nolieto plūsmas mērītāju iekšējās sienas. Plūsmas mērītāji, kas izgatavoti no standarta materiāliem, šādos smagos ekspluatācijas apstākļos tiek viegli bojāti, tādēļ ilgtermiņa stabila darbība ir grūti panākama.
Zems plūsmas ātrums ir sarežģīts mērīšanai: notekūdeņu biezēšanas un pārstrādes procesos plūsmas ātrums parasti ir zems (dažos gadījumos zemāks par 0,1 m/s). Lielākā daļa plūsmas mērītāju šādā zemā plūsmas diapazonā saskaras ar „aklo zonu”, nevarēdami precīzi fiksēt plūsmas izmaiņas, kas noved pie neprecīzas procesu vadības.
III. Galvenās tehnoloģijas notekūdeņu dūņu plūsmas ātruma mērīšanai
Lai risinātu notekūdeņu dūņu specifiskos ekspluatācijas apstākļus, rūpniecība ir izstrādājusi divas nobriedušas plūsmas ātruma mērīšanas tehnoloģijas. Katrai tehnoloģijai ir savas pielietošanas sfēras, un atbilstošā izvēle jāveic, ņemot vērā konkrētās attīrīšanas stacijas procesa prasības. (1) Elektromagnētiskais plūsmas mērītājs (magnētiskais plūsmas mērītājs)
Darbības princips: Pamatojoties uz Faradeja elektromagnētiskās indukcijas likumu, plūsmērītāja mērīšanas cauruli abās pusēs tiek piemērots stabils magnētiskais lauks. Kad vadošs dūņu šķidrums plūst caur magnētisko lauku, tas šķeļ magnētiskās plūsmas līnijas un rada inducētu elektrodzinējspēku. Šī elektrodzinējspēka lielums ir lineāri pozitīvi saistīts ar dūņu plūsmas ātrumu. Izmērot šo elektrodzinējspēku, var aprēķināt reāllaika plūsmas ātrumu.
Galvenās priekšrocības:
a. Bez kustīgajiem daļām dizains: Mērīšanas caurulē nav mehānisku kustīgo daļu, kas principiāli novērš aizsprostošanos un nodilšanu, ko izraisa cietās nepīrības dūņās, rezultātā iegūstot ļoti zemu atteikšanās biežumu.
b. Platā diapazona pielāgojamība: Precīzi mēra plašu dūņu veidu klāstu ar cieto vielu saturu no 0,5% līdz 30%, saglabājot ±0,5% precizitāti gan šķidrām, gan viskozām dūņām.
c. Korozijas un nodiluma izturība: Mērīšanas cauruli var izklāt ar korozijai izturīgiem un nodilumizturīgiem materiāliem, piemēram, PTFE (politetrafluoroetilēnu) un gumiju, savukarst ārējais apvalks izgatavots no nerūsējošā tērauda 316L, nodrošinot ilgstošu izturību pret dūņu korozīvo un abrazīvo dabu.
d. Augsta reāllaika veiktspēja: Ātra reakcija un plūsmas ātruma datu izvade reāllaikā, kas vienkāršo integrāciju rūpnīcas sadalītajā vadības sistēmā (DCS) slēgtā cikla procesa vadībai.
Tipiskas lietojumprogrammas: Piemērots cauruļvadu mērījumiem visā dūņu attīrīšanas procesā, īpaši svarīgos punktos, piemēram, biezētāju izejās, ūdens atdalīšanas barošanas caurulēs un fermentācijas iekārtu ieejas un izejas caurulēs. Pašlaik tas ir plašākais izmantotais dūņu plūsmas mērīšanas ierīce. (II) Doplera ultraskaņas plūsmas mērītājs
Darbības princips: Izmanto "Doplera efektu" bezinvasīvai mērīšanai. Ultraskaņas sensors ir uzstādīts uz caurules ārējās sienas un tajā nosūta ultraskaņas viļņus ar fiksētu frekvenci. Kad ultraskaņas viļņi saskaras ar suspendētām cietām daļiņām vai burbuļiem dūņās, tie tiek atstaroti. Atstarotā viļņa frekvence mainās, jo pārvietojas daļiņas (kas notiek vienlaikus ar dūņu plūsmas ātrumu). Dūņu plūsmas ātrumu var noteikt, aprēķinot frekvences nobīdi.
Galvenās priekšrocības:
Bezinvasīva uzstādīšana: Sensors novērš tiešu kontaktu ar dūņām, pilnībā izslēdzot nogulsnes, koroziju un nodilumu. Uzstādīšanai un apkopei nav nepieciešama procesa pārtraukšana, ievērojami samazinot ekspluatācijas izmaksas.
Pielāgošanās sarežģītiem plūsmas veidiem: Precīzi mēra ne tikai pilnās caurulēs, bet arī daļēji piepildītās caurulēs (piemēram, atklātos kanālos un daļēji piepildītās caurulēs), kas nodrošina ievērojami lielāku pielāgojamību salīdzinājumā ar tradicionālajiem plūsmas mērītājiem.
Spēcīga pretestība traucējumiem: Nejutīgs pret augstu cieto daļiņu un burbuļu koncentrāciju dūņās, sensors var pastiprināt signālu, izmantojot daļiņu atstarojumu, kas ļauj stabilu mērīšanu augstās cietvielu koncentrācijās (piemēram, dehidratētās dūņās), kur tradicionāli plūsmas mērītāji saskaras ar grūtībām. Tipiskas lietojuma situācijas: Bieži tiek izmantots atklātos kanālos, nogulsnēšanas tvertnes izplūdes kanālos un daļēji pildītos dūņu cauruļvados notekūdeņu attīrīšanas stacijās. Tas ir īpaši piemērots renovācijas projektos vecākās stacijās (nav nepieciešams griezt caurules, uzstādīšana ir vienkārša) vai specializētiem procesa mezgliem ar ļoti augstu dūņu cietvielu saturu un tieksmi uz apsērdēšanos.
IV. Secinājums: Precīzi mērījumi veicina labāku dūņu apstrādes kvalitāti un efektivitāti
Notekūdeņu dūņu plūsmas ātruma mērīšana ir vairāk nekā tikai „datu vākšana“; tā ir „procesa pamats” visā dūņu attīrīšanas procesā — tieši saistīta ar attīrīšanas efektivitāti, atbilstības izmaksām un ekspluatācijas stabilitāti. Elektromagnētiskie plūsmas mērītāji ar to augsto precizitāti un uzticamību ir iecienītākais risinājums galvenajos cauruļvados. Doplera ultraskaņas plūsmas mērītāji ar savām nesagremojamām priekšrocībām parāda unikālu vērtību sarežģītos plūsmas režīmos un modernizācijas projektos.
Pareizās mērīšanas tehnoloģijas izvēle palīdz notekūdeņu attīrīšanas stacijām sasniegt rafinētu kontroli pār dūņu attīrīšanas procesu, kā arī samazina ekspluatācijas izmaksas, optimizējot ķīmisko vielu un enerģijas patēriņu, vienlaikus nodrošinot stabilu datu atbalstu vides prasību izpildei. „Divkāršā oglekļa” mērķu kontekstā un arvien stingrākām vides aizsardzības prasībām precīza dūņu plūsmas ātruma mērīšana kļūs par būtisku sastāvdaļu.
