"Pulsomierz" oczyszczania wody: Niezbędny przepływomierz

W rozległym i skomplikowanym „mieście” oczyszczania wody różne urządzenia pełnią swoje funkcje, wspólnie zapewniając bezpieczną przemianę wody surowej w czystą wodę oraz ścieków w oczyszczoną wodę. Jeśli pompy wodne są sercem, a rurociągi to naczynia krwionośne, to przepływomierze są „pulsomierzami” rozsiane (obecnymi w całym systemie). Ciągle i dokładnie mierzą one „puls” przepływu wody – czyli natężenie przepływu – dostarczając najbardziej podstawowych i kluczowych danych wspierających kontrolę procesu, rachunkowość kosztów oraz ochronę środowiska.

Więc gdzie dokładnie w poszczególnych etapach oczyszczania wody potrzebne są przepływomierze? Możemy podążyć śladem wody, by się dowiedzieć.

I. Kontrola źródła: etapy poboru i dopływu wody
Punkty poboru wody surowej: Niezależnie od tego, czy woda jest pobierana z rzek, jezior czy zbiorników zaporowych, przepływomierze muszą być instalowane na rurociągach wylotowych stacji pompowni poboru. Cele to:

Pomiar całkowitego poboru wody: To podstawowy element rozliczeń między oczyszczalniami wody a jednostkami zarządzania źródłami wody, a także podstawowe dane do obliczenia całkowitego zużycia wody w regionie.

Kontrola pracy pomp: Dane przepływu pozwalają zoptymalizować uruchamianie, wyłączanie i regulację prędkości pomp, osiągając oszczędność energii i redukcję zużycia.

Wejście do oczyszczalni wody/oczyszczalni ścieków: Pierwsza brama, przez którą woda trafia do zakładu uzdatniania. Tutaj przepływomierze pełnią rolę „strażników”.

Podstawa kontroli procesu: Przepływ wejściowy jest wartością bazową do dostosowania wszystkich kolejnych parametrów procesu oczyszczania (takich jak dawkowanie chemikaliów, objętość napowietrzania i odprowadzanie osadu). Znajomość „ile wody wpływa” decyduje o tym, „ile chemikaliów należy dodać”.

Ostrzeżenie o obciążeniu: Nadmiernie wysokie chwilowe natężenie przepływu (np. podczas intensywnych opadów deszczu) może wstrząsnąć systemem oczyszczania. Czujniki przepływu mogą zapewnić wcześnie ostrzeżenie, pomagając operatorom w przygotowaniu się z wyprzedzeniem.

II. Precyzja w procesie: Kluczowe etapy oczyszczania i dawkowania
To właśnie tutaj czujniki przepływu są najpowszechniej stosowane i gdzie wymagania są najbardziej szczegółowe, co bezpośrednio wpływa na skuteczność oczyszczania, stabilność pracy oraz kontrolę kosztów.

Dawkowanie chemikaliów: Oczyszczanie wody wymaga dodawania substancji chemicznych, takich jak koagulanty, flokulanty, środki dezynfekujące (np. chlor) oraz kwasy/zasady (do regulacji pH). Dawkowanie tych chemikaliów musi być dokładnie proporcjonalne do natężenia przepływu wpływającego.

Kontrola współczynnika: Sygnał z przepływomierza jest przesyłany do pompy dawkującej (pompy miarowej), umożliwiając „dawkowanie w funkcji przepływu”. Zapewnia to skuteczność obróbki (uniknięcie niedodawkowania) i zapobiega marnotrawstwu oraz zanieczyszczeniu wtórnemu (uniknięcie przedawkowania). W tym etapie zazwyczaj stosuje się precyzyjne przepływomierze elektromagnetyczne lub masowe.

Linia oczyszczania osadu:

Recyrkulacja osadu: Powrót osadu czynnego ze spodu zbiornika osadzającego na wlot zbiornika biologicznego jest kluczowy dla utrzymania stężenia mikroorganizmów. Do kontroli współczynnika recyrkulacji i zapewnienia stabilności oraz efektywności systemu biologicznego konieczne są przepływomierze.

Odprowadzanie nadmiaru osadu: Okresowe odprowadzanie nadmiaru osadu powstającego w systemie wymaga zastosowania przepływomierzy do precyzyjnej kontroli ilości odprowadzanego osadu, unikając zaburzeń równowagi systemu spowodowanych nadmiernym lub zbyt małym jego odprowadzeniem.

Transport i odwadnianie osadu: Przed i po wejściu osadu do urządzeń odwadniających (np. wirówek, pras filtracyjnych) potrzebne są przepływomierze do monitorowania postępów i obliczania produkcji.

Regulacja procesu napowietrzania: W jednostkach oczyszczania biologicznego (np. AAO, rowach utleniających) ilość wprowadzanego do ścieków powietrza lub tlenu ma kluczowe znaczenie.

Przepływomierze powietrza: Montowane na rurociągu wylotowym dmuchaw lub na gałęziach napowietrzających, przepływomierze gazowe służą do monitorowania intensywności napowietrzania, optymalizacji zużycia energii (napowietrzanie stanowi jeden z największych w zakładzie jednostek zużywających energię) oraz zapewnienia mikroorganizmom wystarczającej ilości tlenu do reakcji degradacyjnych.

Filtracja i przemywanie wsteczne:

Filtrat: Monitorowanie wartości przepływu filtratu z każdego filtra w celu oceny jego stanu operacyjnego i skuteczności działania.

Woda wsteczna: Filtry okresowo wymagają przepłukania wstecznego czystą wodą lub mieszaniną powietrza i wody w celu przywrócenia zdolności filtracyjnych. Przepływomierze służą do kontrolowania intensywności i czasu trwania przepłukania wstecznego, zapobiegając niepełnemu oczyszczeniu lub marnowaniu wody.

III. Monitorowanie końcowe: Etapy efluentu i dystrybucji
Wyjście ostatecznego efluentu z oczyszczalni ścieków: To obowiązkowe miejsce instalacji wymagane przez przepisy, „końcowa ocena” procesu oczyszczania wody.

Rozliczenie zgodności z normami: Urzędy ochrony środowiska obliczają całkowitą ilość substancji zanieczyszczających odprowadzanych na podstawie natężenia przepływu efluentu oraz stężeń zanieczyszczeń (np. ChZT, azot amonowy). Są to kluczowe dane dla monitoringu środowiskowego i rozliczeń opłat.

Ocena wydajności: Statystyki dotyczące rzeczywistej dziennej objętości oczyszczonej wody są ważnymi wskaźnikami służącymi ocenie efektywności działania oraz pojemności oczyszczania.

Ponowne wykorzystywanie wody oczyszczonej (wody recyklingowej): W przypadku wody oczyszczonej dostarczanej do użytkowników (np. do celów zielarskich, spłukiwania, chłodzenia przemysłowego) po zaawansowanym procesie oczyszczania, konieczne jest stosowanie przepływomierzy do rozliczeń handlowych i monitorowania zużycia.

Transmisja i dystrybucja wody pitnej: W sieciach wodociągowych przepływomierze są szeroko stosowane w stacjach pompowych podnoszących ciśnienie, w zorganizowanych strefach pomiarowych (DMA) oraz na przyłączach dużych użytkowników.

Bilansowanie sieci i kontrola wycieków: Poprzez porównywanie wartości przepływu wpływającego i odpływającego z różnych obszarów, możliwe jest szybkie wykrycie i ocena wycieków w rurociągach, co zmniejsza ilość wody nieuczciwionej handlowo (non-revenue water).

Dystrybucja wody (dyspozytorstwo): Na podstawie zmian przepływu w czasie rzeczywistym można naukowo zarządzać wydajnością pomp i zakładów, zapewniając stabilne ciśnienie wody w sieci.

Jak wybrać odpowiedni przepływomierz?
Wymagania dotyczące przepływomierzy różnią się w zależności od etapu. Główne aspekty do rozważenia to:

Rodzaj medium: Czy jest to woda czysta, ścieki, muł, czy chemikalia? Jakie są jego właściwości korozyjne i przewodność?

Wymagania dotyczące dokładności: Czy jest to rozliczenie handlowe (wysoka dokładność) czy kontrola procesu (średnia dokładność)?

Średnica rury i zakres przepływu: Czy jest to duża średnica z niską prędkością przepływu, czy mała średnica z wysoką prędkością przepływu?

Warunki instalacji: Czy istnieje wystarczająca długość prostej odcinka rury? Czy rura jest pełna, czy częściowo wypełniona?

Do najczęstszych typów przepływomierzy należą przepływomierze elektromagnetyczne (preferowane dla cieczy przewodzących), przepływomierze ultradźwiękowe (wygodne do instalacji pod ciśnieniem), przepływomierze wirowe (dla czystych gazów/cieczy), przepływomierze masowe (do precyzyjnych pomiarów chemicznych) oraz przepływomierze kanałowe (do kanałów odprowadzających ścieki z zakładu).

Podsumowanie
Podsumowując, od dopływu pojedynczej kropli wody surowej do odpływu kropli wody czystej, obecność przepływomierzy przenika cały cykl życia uzdatniania wody. Są one „oczami” produkcji, „wagą” kosztów oraz „miarką” ochrony środowiska. W epoce inteligentnej wody i zarządzania zwanego „zarządzaniem wyrafinowanym” (refined management), dokładne i niezawodne dane o przepływie stały się coraz ważniejsze, dostarczając w sposób ciągły najskuteczniejsze dane pulsujące dla efektywnej, ekonomicznej i stabilnej pracy tego „miasta wodnego”.