EN
Новости
Измерение расхода ила на очистных сооружениях
Time : 2025-09-18
Осадок сточных вод, неизбежный побочный продукт процесса очистки сточных вод, представляет собой сложную многокомпонентную смесь, состоящую из воды, органических загрязнителей, неорганических примесей и микробных сообществ. Эффективное управление этим осадком напрямую влияет на общую операционную эффективность и соответствие экологическим нормам очистных сооружений. Точный замер расхода ила является ключевым элементом системы управления осадком — он необходим не только для точного контроля процесса и оптимального распределения ресурсов, но и служит важным условием соблюдения строгих экологических норм. В данной статье систематически анализируются технические трудности измерения расхода сточного ила и подробно рассматриваются основные технологии измерения, применимые в данном случае.
I. Основная ценность точного измерения расхода
На всех этапах процесса обработки ила на очистных сооружениях — от первоначального концентрирования и обезвоживания до анаэробного сбраживания на средних стадиях и, наконец, до безвредного удаления или использования ресурсов — требуется точное регулирование расхода ила. Только точный контроль расхода позволяет последующим процессам избежать выхода оборудования из строя из-за «перегрузки подачи» или потери эффективности обработки вследствие «недогрузки подачи». В частности, точное измерение расхода играет три ключевые роли:
Основа для оптимизации процесса: постоянный контроль расхода ила позволяет динамически корректировать дозировку реагентов (например, флокулянтов), интенсивность перемешивания в реакторе и энергопотребление (например, мощность насосов), что обеспечивает максимальную энергоэффективность всего процесса обработки ила и снижает удельную стоимость обработки.
Жесткое соблюдение нормативных требований: органы по охране окружающей среды устанавливают четкие нормативные стандарты для образования ила, способов его обработки и окончательного удаления. Данные о расходе имеют решающее значение для расчета общего объема ила и проверки соответствия процессов обработки, непосредственно влияя на соответствие очистных сооружений экологическим нормам по выбросам и удалению ила.
Обеспечение стабильности эксплуатации: надежное измерение расхода позволяет своевременно выявлять аномальные режимы работы (например, засоры трубопроводов, отказы насосов), снижая простои из-за износа оборудования и перебоев в технологическом процессе, а также сокращая затраты на техническое обслуживание и риск неожиданных поломок.
II. Технические трудности измерения скорости потока сточных илов
Уникальные физико-химические свойства сточных илов создают множество проблем при измерении скорости потока, с которыми обычно не сталкиваются при измерении традиционных жидкостей. Эти трудности можно свести к следующему:
Сильные динамические колебания консистенции: консистенция ила изменяется в зависимости от стадии очистки — от тонкой смеси ила и воды в первичном отстойнике (содержание твёрдых частиц около 1–3 %) до плотного, вязкого осадка после обезвоживания (содержание твёрдых частиц более 20 %). Такое значительное различие физического состояния затрудняет применение традиционных расходомеров, которые основаны на постоянных свойствах жидкости (например, вихревых расходомеров), для обеспечения стабильных и точных измерений.
Сильное воздействие твердых частиц и загрязнений: ил обычно содержит взвешенные частицы (такие как песок и волокна), хлопьевидное органическое вещество, а также различные примеси и посторонние включения. Эти вещества легко прилипают к поверхностям подвижных частей расходомеров (например, к рабочему колесу и ротору), вызывая их заклинивание или износ. Это не только сокращает срок службы оборудования, но и существенно искажает измерительные данные. Совместное наличие коррозионных и абразивных свойств: органические кислоты и сульфиды, содержащиеся в иле, обладают высокой коррозионной активностью, в то время как взвешенные твердые частицы (например, гравий) постоянно абразивно воздействуют на внутренние стенки расходомеров. Расходомеры, изготовленные из стандартных материалов, легко повреждаются в таких тяжелых условиях эксплуатации, что затрудняет их длительную стабильную работу.
Измерение малых расходов представляет сложность: в процессах уплотнения и сбраживания осадка расходы, как правило, низкие (в некоторых случаях ниже 0,1 м/с). Большинство расходомеров имеют «мертвую зону» в диапазоне низких расходов, что приводит к невозможности точно фиксировать изменения потока и, как следствие, к неточному управлению процессом.
III. Основные технологии измерения скорости потока осадка сточных вод
Для решения задач, связанных с уникальными условиями эксплуатации шлама, в отрасли разработаны две проверенные временем технологии измерения скорости потока. Каждая технология имеет свои особенности применения, и подходящее решение должно быть адаптировано к конкретным технологическим требованиям очистных сооружений. (1) Электромагнитный расходомер (магнитный расходомер)
Принцип работы: На основе закона электромагнитной индукции Фарадея к обеим сторонам измерительной трубки расходомера прикладывается стабильное магнитное поле. Когда проводящая жидкость шлама протекает через магнитное поле, она пересекает линии магнитного потока и генерирует индуцированную электродвижущую силу. Величина этой электродвижущей силы линейно прямо пропорциональна расходу шлама. Путем измерения этой электродвижущей силы можно рассчитать текущий расход в реальном времени.
Основные преимущества:
a.Конструкция без движущихся частей: Измерительная трубка не содержит механических подвижных элементов, что полностью исключает засорение и износ, вызванные твердыми примесями в шламе, в результате чего достигается чрезвычайно низкий уровень отказов.
b.Широкая универсальность: Точно измеряет широкий диапазон шламов с содержанием твердых частиц от 0,5% до 30%, сохраняя точность ±0,5% как для жидких, так и для вязких суспензий.
c. Сопротивление коррозии и износу: Измерительная труба может быть покрыта материалами, устойчивыми к коррозии и износу, такими как фторопласт (политетрафторэтилен) и резина, а внешняя оболочка изготовлена из нержавеющей стали марки 316L, что обеспечивает длительную стойкость к агрессивному и абразивному характеру ила.
d. Высокая производительность в реальном времени: Быстрое время отклика и вывод расхода в реальном времени, что позволяет легко интегрировать прибор в распределённую систему управления объектом (DCS) для замкнутого регулирования процесса.
Типичные области применения: Подходит для измерения в трубопроводах на всех этапах процесса обработки ила, особенно в ключевых точках, таких как выходы уплотнителей, трубы подачи на обезвоживание, а также входные и выходные трубы септиков. В настоящее время это наиболее широко используемое устройство для измерения расхода ила. (II) Ультразвуковой расходомер доплеровского типа
Принцип работы: Использует «эффект Доплера» для бесконтактного измерения. Ультразвуковой датчик устанавливается на внешней стенке трубы и передает в нее ультразвуковые волны с фиксированной частотой. Когда ультразвуковые волны встречают взвешенные твердые частицы или пузырьки в шламе, они отражаются. Частота отраженной волны смещается из-за движения частиц (которое соответствует скорости потока шлама). Скорость потока шлама определяется по величине сдвига частоты.
Основные преимущества:
Бесконтактная установка: Датчик исключает прямой контакт со шламом, полностью устраняя отложение накипи, коррозию и износ. Для монтажа и обслуживания не требуется остановка технологического процесса, что значительно снижает эксплуатационные расходы.
Адаптивность к сложным режимам течения: Обеспечивает точное измерение не только в полных трубах, но и в частично заполненных (например, открытые каналы и частично заполненные трубы), что делает его значительно более универсальным по сравнению с традиционными расходомерами.
Высокая устойчивость к помехам: датчик нечувствителен к высокой концентрации твердых частиц и пузырьков в осадке, может усиливать сигнал за счет отражения от частиц, что обеспечивает стабильное измерение при высоком содержании твердых веществ (например, обезвоженный осадок), где традиционные расходомеры испытывают трудности. Типичные сферы применения: открытые каналы, каналы отвода от отстойников, частично заполненные трубопроводы для осадка на станциях очистки сточных вод. Особенно подходит для модернизации старых очистных сооружений (не требуется резка труб, монтаж упрощен) или для специализированных технологических участков с экстремально высоким содержанием твердых веществ в осадке и склонных к образованию отложений.
IV. Заключение: точное измерение способствует повышению качества и эффективности обработки осадка
Измерение скорости потока осадка сточных вод — это не просто «сбор данных»; это «основа процесса» на протяжении всего процесса обработки осадка, что напрямую связано с эффективностью очистки, затратами на соблюдение нормативов и устойчивостью эксплуатации. Электромагнитные расходомеры благодаря высокой точности и надежности являются предпочтительным выбором для основных трубопроводных приложений. Ультразвуковые расходомеры метода Доплера, обладая преимуществами бесконтактного измерения, демонстрируют свою уникальную ценность в условиях сложных режимов течения и при модернизации объектов.
Выбор подходящей технологии измерения позволяет очистным сооружениям не только достигать точного контроля процесса обработки осадка, но и снижать эксплуатационные расходы за счет оптимизации расхода химикатов и энергии, а также обеспечивать надежной информационной поддержкой выполнение экологических требований. На фоне целей «двойного углерода» и все более строгих экологических норм точное измерение скорости потока осадка станет важнейшим компонентом.
