10 способов, которыми расходомеры помогают в очистке воды и сточных вод

10 способов, которыми расходомеры помогают в очистке воды и сточных вод

Безопасная и эффективная работа систем водоснабжения и обработка сточных вод очистки сточных вод зависит от точного контроля параметров потока. Являясь основным измерительным оборудованием, расходомеры используются на всех этапах технологической цепочки — от сбора источников питьевой воды до конечной раздачи, а также от сбора сточных вод до их регенерации/сброса. Благодаря своим разнообразным функциям они обеспечивают важнейшую поддержку процесса очистки. В этой статье рассматриваются 10 ключевых способов, с помощью которых расходомеры способствуют очистке воды и сточных вод, охватывая основные процессы этих двух систем.

1. Пять основных способов, как расходомеры помогают в очистке питьевой воды

Основная цель очистки питьевой воды — «безопасное качество воды и стабильное, надежное снабжение». Расходомеры задействованы во всем процессе — от контроля источника и оптимизации технологических процессов до конечной раздачи, обеспечивая качество работы системы пятью ключевыми способами.

(1) Метод 1: Экологическое управление источником водоснабжения для предотвращения риска чрезмерной эксплуатации

1.1 Сценарий применения

Устанавливается на выходе основного насоса водозабора питьевой воды, контролирует расход сырой воды, извлекаемой из поверхностных источников — рек, озёр или глубоких грунтовых скважин.

1.2 Принцип содействия и эффект

a. Гарантия экологической ёмкости : Постоянный контроль расхода отбираемой сырой воды обеспечивает, что темпы водопользования не превышают порог экологической ёмкости источника. Например, при заборе подземных вод необходимо избегать чрезмерного снижения уровня воды, которое может вызвать проседание грунта; забор поверхностных вод должен соответствовать требованиям разрешения на водопользование в рамках водосборного бассейна, тем самым обеспечивая защиту экологического баланса водных ресурсов в источнике;

b. Предупреждение несоответствия спроса и предложения : Скорость подачи воды связана с последующей производительностью очистки. Если скорость потока превышает возможности очистки, автоматически выдается предупреждение, чтобы избежать накопления и ухудшения качества сырой воды или недостаточной подачи, ведущей к нехватке материала в последующих процессах;

c. Быстрое определение места неисправности : Контроль аномальных колебаний расхода. Когда расход резко увеличивается (указывает на повреждение фильтра или аномальную нагрузку насоса) или резко уменьшается (указывает на засорение водозабора или отказ насоса), система аварийной сигнализации запускает проверку для сокращения масштаба воздействия неисправности.

1.3 Основные вспомогательные требования

Счетчик расхода необходимо адаптировать к характеристикам качества сырой воды, таким как содержание песка в поверхностных водах и агрессивность грунтовых вод; следует выбирать модель с функциями защиты от засорения и помех. В то же время он должен быть интегрирован с системой контроля уровня источника водоснабжения для обеспечения двойного контроля расхода и уровня воды.

a. Защита и регулирование источников водоснабжения : Контроль в реальном времени объемов отбора сырой воды с целью обеспечения того, чтобы скорость водозабора не превышала экологическую емкость источника (например, при заборе грунтовых вод необходимо избегать чрезмерного снижения уровня воды, а при заборе поверхностных вод необходимо соблюдать разрешение на водопользование в рамках водосборного бассейна), чтобы предотвратить нанесение ущерба экологии;

b. Основа для планирования производства : суммарная фиксация общего объема поступающей воды, сравнение с последующими объемами очищенной и готовой воды, расчет показателя потерь на каждом этапе и предоставление данных для корректировки производственного плана;

c. Срабатывание предупредительной сигнализации о неисправности : При резком увеличении расхода возможно повреждение фильтрующей сетки, в результате чего загрязняющие вещества могут проникнуть внутрь системы, либо возникает аномальная нагрузка на насос; при резком снижении расхода возможна причина в засорении водозабора или выходе из строя насоса. Расходомер связан с системой сигнализации, что позволяет своевременно запустить процесс устранения неисправностей.

(2) Метод 2: Точное дозирование реагентов для очистки с целью повышения эффективности обработки и снижения затрат

Очистка является ключевым этапом достижения стандартов качества питьевой воды и включает такие основные процессы, как коагуляция и дезинфекция. Расходомер точно передает данные об объеме воды, обеспечивая динамическое дозирование химических реагентов, и служит основой для оптимизации технологического процесса.

2.1 Применение процесса коагуляции и осаждения

Расходомер, установленный в трубе подачи на входе отстойника, передает в систему управления дозированием коагулянта данные о расходе в реальном времени. Система автоматически регулирует дозу коагулянта на основе формулы «расход × целевая концентрация». По мере увеличения расхода сырой воды система повышает дозировку, чтобы обеспечить полное агломерирование мелких взвешенных частиц в хлопья. При снижении расхода доза соответственно уменьшается, предотвращая возможные риски для качества воды из-за остаточного коагулянта.

В то же время, отслеживая скорость стока воды из отстойника, можно определить, производится ли своевременный удаление шлама. Если скорость стока продолжает снижаться, это указывает на чрезмерное накопление шлама на дне резервуара, что приводит к уменьшению площади проходного сечения; в этом случае запускается автоматический процесс удаления шлама для обеспечения эффективности осаждения.

2.2 Применение процесса дезинфекции

Высокоточные расходомеры установлены на трубах подачи воды в реактор дезинфекции для обеспечения точной информационной поддержки при добавлении дезинфицирующих средств, таких как хлор и диоксид хлора. Расходомеры обеспечивают оперативную обратную связь об изменении объема воды, а дозирующий насос автоматически регулирует количество реагентов, что позволяет уничтожать микроорганизмы, такие как бактерии и вирусы, одновременно контролируя содержание остаточного хлора в конечной воде в пределах установленного диапазона, тем самым предотвращая чрезмерное образование побочных продуктов дезинфекции.

(3) Метод 3: Мониторинг состояния системы фильтрации для обеспечения чистоты воды и увеличения срока службы

3.1 Сценарии применения

Расходомеры устанавливаются на входных и выходных трубах основных фильтрующих элементов, таких как песчаный фильтр и фильтр с активированным углем, чтобы отслеживать ключевые параметры, такие как засорение фильтрующего слоя и эффективность обратной промывки.

3.2 Принцип действия и эффект

a. Точное предупреждение о засорении : Сравнивая разницу между расходами воды на входе и выходе, можно определить степень загрязнения фильтрующего слоя. Если фильтрующий слой удерживает слишком много взвешенных веществ, вызывая засорение, процесс обратной промывки можно своевременно запустить, чтобы избежать чрезмерной мутности выходящей воды из-за снижения эффективности фильтрации.

b. Оптимизация параметров обратной промывки : Во время процесса обратной промывки расходомер в реальном времени контролирует расход промывочной воды и поддерживает его в разумных пределах, предотвращая как чрезмерный расход, повреждающий структуру фильтрующего слоя, так и недостаточный расход, приводящий к неполной промывке.

c. Уточнение расчета потерь : регистрирует общий объем поступающей и выходящей из фильтрационной установки воды, рассчитывает потери воды в процессе фильтрации, предоставляет данные для корректировки технологических параметров и повышает общую эффективность обработки.

(4) Метод 4: Баланс уровня воды в звене водопроводного резервуара для адаптации к колебаниям пикового водопотребления

4.1 Сценарии применения

Счетчики расхода устанавливаются на трубопроводах подачи и отвода воды из сооружений водопроводных резервуаров, таких как резервуары чистой воды и напорные баки, что позволяет осуществлять двусторонний контроль притока и оттока. Будучи важным буфером между непрерывной очисткой и периодическим потреблением воды, водопроводный резервуар требует динамического регулирования потока для балансировки подачи и спроса, предотвращая перебои с водоснабжением в часы пик и перелив в ночные часы. Счетчики расхода являются основным элементом сбора данных в этом процессе.

4.2 Принцип и эффект сопровождения

a. Динамическое регулирование уровня воды : расходомер в реальном времени собирает данные о притоке и оттоке и передает их в систему управления PLC, формируя замкнутый контур взаимосвязи "расход — уровень воды". В периоды пикового водопотребления утром и вечером расход увеличивается, из-за чего уровень запаса воды понижается. Система автоматически увеличивает мощность процессов водозабора и очистки на основе разницы расходов, ускоряя пополнение запаса воды. В периоды низкого потребления, например, ночью, расход снижается, и система одновременно уменьшает скорость притока, поддерживая уровень воды в безопасных пределах от 30% до 80% объема резервуара. Это исключает риск перебоев с подачей воды и предотвращает ее потерю из-за перелива.

b. Анализ режимов водопотребления : Счетчики расхода фиксируют данные о суточном и недельном обороте воды в хранилище. Инструменты анализа данных используются для выявления колебаний потребления воды. Это создает основу для разработки гибких планов производственных мощностей процесса очистки, повышения эффективности очистки, снижения энергопотребления при простое оборудования и улучшения экономических показателей работы системы.

c. Точно обнаруживать потенциальные утечки : Путем сравнения теоретической разницы между скоростями притока и оттока с фактическими колебаниями уровня воды создается модель предупреждения об утечках. Когда скорость притока постоянно превышает скорость оттока, но уровень воды не повышается существенно, система немедленно подает звуковой и световой сигнал тревоги, направляя персонал на проверку возможных трещин в водохранилищах, утечек в соединениях труб или неисправностей клапанов, что в конечном итоге минимизирует утечки в трубопроводной сети.

4.3 Необходимость измерения расхода и применение расходомеров

Основное противоречие в хранении воды заключается в несоответствии между подачей и спросом. Измерение расхода является ключевым для устранения этого конфликта: без данных в реальном времени от расходомера невозможно точно определить причину колебаний уровня воды, что создает риск слепого пополнения или перебоев в подаче. На практике на входе воды используются высокоточные электромагнитные расходомеры, а на выходе — ультразвуковые расходомеры. Их данные согласуются для достижения сбалансированного управления подачей и спросом.

4.4 Ключевые вспомогательные требования

a. Расходомер должен быть тесно связан с датчиком уровня жидкости и системой управления PLC, чтобы обеспечить одновременный сбор и анализ данных о расходе и уровне воды, избегая неточного управления из-за задержки данных;

b. Выбор моделей с уровнем защиты IP68 и возможностью непрерывной работы 24 часа в сутки, подходящих для влажной среды и условий постоянной эксплуатации объектов хранения воды;

c. Один раз в месяц устанавливайте механизм калибровки потока, проверяйте точность с помощью стандартных измерительных приборов расхода и обеспечьте контроль погрешности данных в пределах ±1%.

(5) Метод 5: Диагностика состояния трубопроводной сети для снижения рисков утечек и энергопотребления

5.1 Сценарии применения

Счетчики расхода устанавливаются на магистральных трубопроводах, ключевых ответвлениях и входах потребителей городской водопроводной сети по уровням для создания сети контроля расхода по всей системе.

5.2 Принцип содействия и эффект

a. Определение мест утечек и засоров : Счетчик расхода на магистральном трубопроводе контролирует общий расход, который затем сравнивается и анализируется с данными расхода по ответвлениям каждого участка. Резкое снижение расхода на определенном участке указывает на засор трубопровода. Значительная разница между общим расходом и объемом потребления пользователей указывает на зону утечки, что обеспечивает основу для точного технического обслуживания и снижает уровень утечек в сети.

b. Совместная оптимизация давления и расхода : Данные расходомера связаны с мониторингом давления в трубопроводной сети для динамической регулировки скорости насоса-повысителя в зависимости от потребности в расходе. В часы пик скорость увеличивается для повышения расхода и поддержания стабильного давления; в непиковые часы скорость снижается для энергосберегающей работы и уменьшения затрат на энергию.

c. Учет на конечном уровне и прослеживаемость : Бытовые расходомеры точно фиксируют объем потребляемой воды пользователями, обеспечивая авторитетную основу для расчета платы за воду. В то же время, контролируя аномальные показатели расхода на стороне пользователя, можно выявить мелкие утечки в домашних трубопроводах и защитить водопотребительские права пользователей.

5.3 Необходимость измерения расхода и применение расходомеров

Расход в данном звене является «барометром» рабочего состояния трубопроводной сети. Расходомеры устанавливаются поэтапно на магистральных трубопроводах, ключевых ответвлениях и на бытовых вводах.

a. Мониторинг состояния трубопроводной сети : Основной расходомер магистрального трубопровода отслеживает общий объем передаваемой среды, а совместно с данными расходомеров на ответвлениях в каждом участке анализируется распределение потока для определения наличия засорения или утечки в трубопроводе;

b. Совместное регулирование давления и расхода : Данные расходомера связаны с насосной станцией сети и позволяют регулировать скорость насоса в зависимости от потребности в расходе. Например, в часы пик скорость увеличивается для повышения расхода, поддержания стабильного давления и снижения энергопотребления.

c. Учет на конечном уровне и прослеживаемость : Бытовые расходомеры фиксируют объем потребления воды пользователями и служат основой для расчета платы за воду. В то же время, анализируя аномальные показатели расхода на стороне потребителя (например, длительный низкий расход при отсутствии жильцов), можно выявить скрытые утечки в домашних трубопроводах.

2. Пять ключевых способов, как расходомеры помогают в очистке сточных вод

Очистка сточных вод направлена на достижение основной цели — «экологически чистый сброс и переработку ресурсов». Расходомер охватывает весь процесс — от сбора, предварительной обработки и основного очищения до конечного вывода, повышая эффективность и соответствие нормативам благодаря пяти ключевым методам.

(1) Метод 6: Контроль общего объема собираемых сточных вод для предотвращения негативного воздействия на систему очистки

1.1 Сценарии применения

Расходомеры устанавливаются в точках подключения к канализационной сети, на точках сбора промышленных сточных вод, а также на входах и выходах насосных станций в каждом районе, обеспечивая полный контроль за процессом сбора сточных вод.

1.2 Принцип содействия и эффект

a. Контроль источников промышленного загрязнения : Расходомеры в точке сбора промышленных сточных вод связаны с онлайн-оборудованием для контроля качества воды, таким как ХПК и аммиак-азот, чтобы в режиме реального времени рассчитывать общий объем выбросов загрязняющих веществ (концентрация × расход). Когда показатели в точке сбора превышают нормативы, срабатывает запорный клапан, предотвращая попадание стоков с высокой концентрацией в биохимическую систему очистной станции.

b. Основа для планирования мощности : Контроль стока сточных вод из различных зон, включая жилые, коммерческие и промышленные районы, и совокупный расчет объема образования сточных вод по регионам для предоставления точных данных, необходимых для расширения, модернизации и корректировки процессов на очистных сооружениях;

c. Оптимизация работы насосных станций : Путем улучшения контроля за расходом воды на входе и выходе из насосной станции определяется рабочая нагрузка насосной группы, а в часы пик автоматически запускается резервный насос для предотвращения перегрузок; когда расход резко снижается, это указывает на засорение трубопроводной сети, и своевременно организуются работы по прочистке, чтобы предотвратить обратный поток сточных вод.

1.3 Необходимость измерения расхода и применение расходомеров

Расход в этом звене является основой для планирования мощности очистных сооружений и контроля источников загрязнения. Расходомеры устанавливаются на входах трубопроводов каждого района, на концах сбора промышленных сточных вод, а также на входах и выходах насосных станций подкачки.

а. Планирование сопоставления мощностей : Контроль притока бытовых, коммерческих и промышленных сточных вод в каждом районе, суммарный расчет объема образования сточных вод по региону и предоставление данных для расширения очистных сооружений и корректировки технологических процессов;

б. Контроль промышленных источников загрязнения : Промышленные расходомеры на входе сточных вод в сочетании с онлайн-мониторингом качества воды по показателям ХПК и содержанию аммиачного азота контролируют объем и концентрацию сбрасываемых сточных вод предприятия. В случае превышения предельных значений срабатывает запорный клапан, чтобы избежать негативного воздействия на систему очистки.

с. Оптимизация работы насосной станции : контроль потока воды на входе и выходе из насосной станции, определение рабочей нагрузки группы насосов, запуск резервного насоса в часы пик для предотвращения перегрузок и аварий; при резком падении расхода изменение потока может использоваться для выявления засорения трубопроводной сети.

(2) Метод 7: Контроль параметров процесса предварительной обработки для повышения эффективности удаления примесей

Целью предварительной обработки сточных вод является удаление крупных частиц загрязнений, осадка и т.п., а также защита последующего основного оборудования. Расходомер позволяет повысить эффективность процессов решётчатой очистки, пескоулавливания и регулирования качества и количества воды за счёт корректировки ключевых параметров.

2.1 Применение решёток и песколовок

На водозаборе решетки установлен расходомер. Когда расход уменьшается более чем на 20%, это указывает на то, что остатки на решетке заблокированы, что запускает автоматическое устройство очистки остатков или процесс ручной очистки, чтобы избежать перелива сточных вод; расходомер на водозаборе песколовки регулирует стабильное значение скорости потока воды в резервуаре путем регулировки клапана водозабора, обеспечивая полное осаждение неорганических частиц, таких как ил и песок, и снижая последующий износ корпуса насоса.

2.2 Применение выравнивающего резервуара

Расходомеры устанавливаются на входных и выходных трубах регулирующего резервуара соответственно. Благодаря совместному управлению уровнем жидкости и расходом уровень воды в резервуаре поддерживается стабильным, чтобы избежать пиковых потоков, влияющих на последующие процессы; накопленные значения притока и оттока воды используются для анализа характера образования сточных вод, что обеспечивает основу для эксплуатации и планирования основного процесса очистки, гарантируя стабильный и непрерывный процесс обработки.

(3) Метод 8: Нагрузка на биохимическую обработку стабильна, чтобы обеспечить эффективность разложения загрязняющих веществ

Биохимическая обработка является ключевым этапом разложения загрязняющих веществ в сточных водах. Расходомер поддерживает стабильную среду для роста микроорганизмов путем контроля входного потока.

3.1 Сценарии применения и принципы

Расходомер устанавливается на входной трубе биохимического реактора для строгого контроля скорости подачи потока и обеспечения стабильного гидравлического времени задержки, что позволяет микроорганизмам достаточно времени для поглощения и разложения загрязняющих веществ, таких как ХПК и аммиачный азот. Когда колебания расхода превышают установленное значение, выпускной клапан регулирующего резервуара работает в связке, обеспечивая буферный эффект, предотвращая ударные нагрузки, которые могут вызвать массовую гибель микроорганизмов, и гарантируя эффективность очистки.

3.2 Доступность

Скорость удаления загрязняющих веществ может быть точно рассчитана по данным о расходе воды на входе и выходе и концентрации загрязняющих веществ, что позволяет корректировать такие параметры, как интенсивность аэрации и соотношение рециркуляции осадка, тем самым оптимизируя эффективность биохимической обработки.

(4) Метод 9: Контроль процесса обработки осадка для достижения его уменьшения и обезвреживания

4.1 Сценарии применения

Расходомеры устанавливаются на резервуар для уплотнения осадка, входе оборудования для обезвоживания и трубопроводе возврата фильтрата, охватывая весь процесс мониторинга «уплотнение-обезвоживание-возврат фильтрата».

4.2 Принцип и эффект сопровождения

a. Повышение эффективности обработки : Контроль скорости подачи на входе уплотнительного резервуара и регулирование времени уплотнения для обеспечения достижения содержания влаги в осадке на оптимальном уровне; расходомер на входе оборудования для обезвоживания точно контролирует скорость подачи, предотвращая недостаточное обезвоживание из-за перегрузки или холостого хода, а также потери оборудования из-за недостаточной подачи;

b. Баланс возврата фильтрата : Фильтрат с высокой концентрацией, образующийся при обезвоживании осадка, должен возвращаться на стадию предварительной обработки для повторной переработки. Расходомер контролирует расход возврата и поддерживает его в пределах возможностей системы предварительной обработки, чтобы не повлиять на качество воды в регулирующем резервуаре;

c. Точный расчет производства : Преобразуя данные о расходе и концентрации ила, количество образующегося ила регистрируется в режиме реального времени, что обеспечивает поддержку данных для оптимизации вариантов утилизации, таких как компостирование, сжигание или захоронение, и позволяет достичь безвредного управления илом.

Функция : Удаление следовых загрязнителей и взвешенных частиц для приведения качества воды к стандартам технической воды и проектным стандартам систем повторного использования сточных вод, а также использование её для полива зеленых насаждений, промышленного охлаждения, мойки дорог и т.д.

Основные требования : Мембранный модуль должен контролировать поток воды и давление, чтобы предотвратить загрязнение мембраны; активированный уголь необходимо регулярно заменять для обеспечения эффективности адсорбции.

Применение расходомера : Установите высокоточный расходомер на трубе подачи воды в мембранный модуль для поддержания постоянного расхода воды на входе и предотвращения повреждения мембраны из-за колебаний расхода; фиксируйте объем глубокой очистки воды, рассчитывайте коэффициент использования переработанной воды и оптимизируйте план распределения переработанной воды.

(5) Метод 10: Учет выбросов и потоков рециклирования для обеспечения соответствия требованиям и эффективного использования ресурсов

5.1 Сценарии применения

Расходомеры устанавливаются на точке сброса сточных вод, магистральном трубопроводе транспортировки переработанной воды и на стороне потребителя для обеспечения полного контроля и учета выходного потока.

5.2 Принцип содействия и эффект

a. Мониторинг экологического соответствия : На выпусках установлены электромагнитные расходомеры и другое оборудование, соответствующее стандартам экологической сертификации, для записи расхода сточных вод в режиме реального времени. Эта информация затем связывается с данными онлайн-мониторинга качества воды для формирования общего отчета о сбросах, который точно передается в органы охраны окружающей среды, чтобы обеспечить соответствие сбросов стандартам выбросов загрязняющих веществ для очистных сооружений.

b. Эффективное распределение очищенной воды : Расходомеры на магистральных трубопроводах очищенной воды контролируют общий объем подачи. В сочетании с данными расходомеров на стороне потребителя для зеленых зон, промышленного охлаждения и других применений осуществляется оптимизация распределения воды с приоритетом для пользователей с высоким спросом и повышением эффективности использования очищенной воды.

c. Расчет эффективности системы сравнивая общий объем потребляемой воды с объемом сбрасываемой/перерабатываемой воды, рассчитывается потери воды в процессе очистки, что позволяет разрабатывать мероприятия по экономии воды в технологических процессах и повышать общую эффективность использования ресурсов.

5.3 Необходимость измерения расхода и применение расходомеров

Расход в данном участке является ключевым показателем для экологического учета и использования ресурсов. Расходомеры установлены на сбросном патрубке, магистральном трубопроводе транспортировки переработанной воды и у потребителей.

a. Мониторинг экологического соответствия : Электромагнитные расходомеры GTRF50 которые соответствуют стандартам экологической сертификации, установлены на сбросных патрубках для записи расхода сброса в режиме реального времени. Эти данные связаны с данными онлайн-мониторинга качества воды для формирования отчета об общем объеме сброса и его передачи в органы охраны окружающей среды.

б. Управление подачей переработанной воды расходомер на магистральном трубопроводе переработанной воды контролирует общий объем поставок, а план распределения оптимизируется на основе данных расходомеров на стороне каждого потребителя.

c. Расчет эффективности работы : Сравнивая общий объем потребляемой воды с объемом сбрасываемой/перерабатываемой воды, рассчитываются потери в процессе очистки и оптимизируется эффект экономии воды.

Основные гарантийные пункты при применении расходомеров

Эффективное применение расходомеров в системах водоподготовки и очистки сточных вод требует трех ключевых условий: точный подбор, интеграция в систему и регулярное техническое обслуживание.

a. Вы можете выбрать Таблицу подбора расходомеров производителя JUJEA в соответствии с характеристиками качества воды, например, Ультразвуковой расходомер GTUL30 для питьевой воды, подходящий для малой мутности, и Электромагнитный расходомер GTRF50 r для сточных вод, который подходит для защиты от помех, вызванных взвешенными веществами;

b. Тесно интегрирован с системой управления PLC и оборудованием для мониторинга качества воды, обеспечивая обмен данными в реальном времени и автоматическое управление;

c. Создание регулярного механизма калибровки и технического обслуживания для обеспечения длительной точности и надежности данных о расходе. Благодаря научному применению, расходомеры могут в полной мере реализовать свои четыре основные функции: «мониторинг, управление, раннее предупреждение и учет», обеспечивая надежную поддержку безопасной, эффективной и соответствующей нормативным требованиям работы систем очистки воды и сточных вод.