10 способів, якими витратоміри допомагають у очищенні води та стічних вод

10 способів, якими витратоміри допомагають у очищенні води та стічних вод

Безпечне та ефективне функціонування систем водопостачання та обробка стічних вод очищення стічних вод залежить від точного контролю параметрів витрати. Як основне контрольне обладнання, витратоміри використовуються на всіх етапах технологічного ланцюга — від збору води на джерелі до кінцевої роздачі, а також від збору стічних вод до їх регенерації чи скидання. Завдяки своїм різноманітним функціям вони забезпечують важливу підтримку процесу очищення. У цій статті розглянуто 10 ключових способів, якими витратоміри сприяють очищенню води та стічних вод, поєднуючи основні процеси цих двох систем.

1. П’ять основних способів, якими витратоміри допомагають у очищенні питної води

Основна мета очищення питної води — «безпечна якість води та стабільне та надійне постачання». Витратоміри задіяні в усьому процесі — від контролю джерела й оптимізації технологічних процесів до кінцевої роздачі, забезпечуючи якість роботи системи через п’ять ключових методів.

(1) Метод 1: Екологічне управління джерелом води для уникнення ризику надмірного використання

1.1 Сценарій застосування

Встановлюється на виході головного насоса забору питної води, контролює витрату сирої води, що відбирається з поверхневих водойм — річок, озер або глибоких свердловин на підземні води.

1.2 Принцип та ефект супроводження

a. Гарантія екологічної місткості : Поточний контроль за витратами відбору сирої води забезпечує, щоб швидкість водовідбирання не перевищувала поріг екологічної місткості джерела води. Наприклад, відбір підземних вод має уникати надмірного зниження рівня води, яке може призвести до просідання ґрунту, а відбір поверхневих вод має відповідати вимогам дозволу на водозабір у межах водозбірного басейну, таким чином забезпечуючи збереження екологічної рівноваги водних ресурсів у джерелі;

b. Попередження про відповідність попиту та пропозиції : Швидкість подачі води пов'язана з наступною потужністю очищення. Коли швидкість подачі перевищує можливості обробки, автоматично видається попередження, щоб уникнути накопичення та погіршення якості сирої води або недостатньої подачі, що призводить до нестачі матеріалу в наступних процесах;

c. Швидке визначення несправності : Контроль аномальних коливань витрати. Коли витрата раптово збільшується (що вказує на пошкодження фільтра або ненормальне навантаження насоса) або раптово зменшується (що вказує на засмічення впуску води або вихід насоса з ладу), система сповіщення за принципом взаємозв'язку запускає перевірку, щоб зменшити масштаб впливу несправності.

1.3 Основні допоміжні вимоги

Необхідно адаптувати витратомір до характеристик якості сирої води, таких як вміст піску у поверхневій воді та агресивність ґрунтових вод, і слід вибирати модель із функціями проти забруднення та перешкод; одночасно його потрібно поєднати із системою контролю рівня джерела води для забезпечення подвійного керування витратою та рівнем води.

а. Захист джерел води та контроль : Постійний моніторинг швидкості відбору сирої води з метою забезпечення того, що швидкість відбору води не перевищує екологічну місткість джерела води (наприклад, відбір ґрунтових вод має уникати надмірного зниження рівня води, а відбір поверхневої води має відповідати дозволу на відбір води в межах водозбору), щоб запобігти екологічним порушенням;

б. Основа для планування виробництва : накопичувально фіксує загальний обсяг витягнутої води, порівнює його з наступним обсягом очищеної та готової води, розраховує рівень втрат на кожному етапі та забезпечує даними підтримку для коригування виробничого плану;

c. Активація попередження про несправність : Коли швидкість потоку раптово зростає, це може бути пов’язано з пошкодженням фільтрувального елемента, що призводить до потрапляння домішок, або з незвичайним навантаженням на насос; раптове зниження може свідчити про закупорку водозабору або вихід насоса з ладу. Витратомір буде пов’язано з системою сигналізації, щоб своєчасно запустити процес усунення несправностей.

(2) Метод 2: Точне дозування реагентів для очищення з метою підвищення ефективності обробки та зниження витрат

Очищення є ключовим етапом досягнення стандартів якості питної води, охоплюючи такі основні процеси, як коагуляція та дезінфекція. Витратомір точно передає дані про обсяг води, забезпечуючи динамічне дозування хімічних реагентів, і є основою для оптимізації технологічного процесу.

2.1 Застосування процесу коагуляції та осадження

Витратомір, встановлений у вхідному трубопроводі відстійника, передає дані про витрату води в реальному часі у систему керування дозуванням коагулянта. Система автоматично регулює дозу коагулянта на основі формули «витрата × цільова концентрація». Коли витрата сирої води збільшується, система збільшує дозу, щоб забезпечити повне згущення дрібних завислих частинок у хлоп’я. Коли витрата зменшується, доза відповідно знижується, щоб запобігти потенційним ризикам для якості води через залишковий коагулянт.

У той же час, шляхом контролю швидкості витікання води з відстійника можна визначити, чи відбувається своєчасне видалення осаду. Якщо швидкість витікання постійно знижується, це свідчить про надмірне накопичення осаду на дні резервуару, що призводить до зменшення площі протікання, і запускається процес автоматичного видалення осаду для забезпечення ефективності осадження.

2.2 Застосування процесу дезінфекції

На вхідних трубах води дезінфектуючого реактора встановлено високоточні лічильники витрати, що забезпечує точну інформаційну підтримку для додавання дезінфектантів, таких як хлор та діоксид хлору. Лічильники витрати забезпечують оперативне відстеження змін об'єму води, а дозувальний насос автоматично регулює кількість реагенту, забезпечуючи знищення мікроорганізмів, таких як бактерії та віруси, і контролюючи вміст залишкового хлору у кінцевій воді в заданих межах, чим запобігає надмірному утворенню побічних продуктів дезінфекції.

(3) Метод 3: Моніторинг стану системи фільтрації для забезпечення чистоти води та подовження терміну експлуатації

3.1 Сценарії застосування

Лічильники витрати встановлено на вхідних і вихідних трубах основних фільтруючих блоків, таких як піщаний фільтр і фільтр з активованого вугілля, для контролю ключових параметрів, таких як забруднення фільтруючого шару та ефективність зворотного промивання.

3.2 Принцип допомоги та ефект

a. Точне попередження про забруднення : Порівнюючи різницю між швидкістю витікання води на вході та виході, можна визначити ступінь забруднення фільтруючого шару. Якщо фільтруючий шар утримує надто багато завислих речовин, що призводить до засмічення, процес зворотного промивання може бути своєчасно запущений, щоб уникнути підвищеної каламутності вихідної води через зниження ефективності фільтрації.

b. Оптимізація параметрів зворотного промивання : Під час процесу зворотного промивання лічильник витрати води у реальному часі контролює витрату промивальної води та регулює її в межах розумного діапазону, запобігаючи надмірному потоку, який може пошкодити структуру фільтруючого шару, і недостатньому потоку, що призводить до неповного промивання.

c. Уточнення розрахунку втрат : фіксує загальну кількість води, що надходить і виходить з фільтраційної установки, розраховує втрати води під час процесу фільтрації, забезпечує базу даних для коригування технологічних параметрів та підвищує загальну ефективність обробки.

(4) Метод 4: Баланс рівня води в системі зберігання води для адаптації до коливань у піковому споживанні

4.1 Сценарії застосування

Лічильники витрати встановлюються на вхідних і вихідних трубопроводах об'єктів зберігання води, таких як резервуари чистої води та напірні баки, щоб забезпечити двонаправлене контролювання припливу та відтоку. Як важливий буфер між безперервною очисткою та періодичним споживанням води, зберігання води потребує динамічного регулювання потоку для вирівнювання постачання та попиту, запобігаючи перебоям у подачі води в години пікового навантаження та переливам у години низького споживання. Лічильники витрати є основним елементом збору даних у цьому процесі.

4.2 Принцип та ефект допомоги

a. Динамічне керування рівнем води лічильник витрати води у реальному часі збирає дані про притік і витік та передає їх у систему керування PLC, утворюючи замкнений контур зв'язку «витрата — рівень води». У години пікового споживання води вранці та ввечері швидкість витоку різко зростає, через що рівень запасу води знижується. Система автоматично збільшує потужність процесів водозабору та очищення води на основі різниці витрати, прискорюючи поповнення запасу. У періоди низького споживання, наприклад, вночі, швидкість витоку зменшується, і система одночасно знижує швидкість притоку, підтримуючи рівень води в межах безпечного діапазону 30%–80% місткості резервуара. Це усуває ризик перебоїв з постачанням води та запобігає втратам води через перелив.

б. Аналіз режимів споживання води : Лічильники витрати фіксують щоденні та щотижневі дані обороту води у сховищах. Інструменти аналізу даних використовуються для виявлення коливань у споживанні води. Це створює основу для розробки гнучких планів виробничих потужностей для процесу очищення, підвищує ефективність очищення, зменшує енергоспоживання обладнання у режимі простою та покращує економічність роботи системи.

c. Точно виявляти потенційні витоки : Шляхом порівняння теоретичної різниці між швидкістю припливу та відтоку з фактичними коливаннями рівня води створюється модель попередження про витік. Коли швидкість припливу постійно перевищує швидкість відтоку, але рівень води не підвищується значно, система негайно активує звукову та світлову сигналізацію, спрямовуючи персонал до перевірки наявності тріщин у резервуарах для зберігання води, витоків у місцях з'єднання труб або несправностей клапанів, що врешті-решт мінімізує витоки в мережі трубопроводів.

4.3 Необхідність вимірювання витрати та застосування лічильників витрати

Основне протиріччя у зберіганні води — це невідповідність між постачанням та попитом. Вимірювання витрати є ключем до вирішення цього конфлікту: без даних у реальному часі від лічильника витрати неможливо точно визначити причину коливань рівня води, що загрожує неконтрольованим поповненням або перебоями у постачанні. На практиці на впуску води використовують високоточні електромагнітні лічильники витрати, а на випуску — ультразвукові. Їхні дані узгоджуються для забезпечення збалансованого управління постачанням і попитом.

4.4 Основні супутні вимоги

a. Лічильник витрати має бути глибоко інтегрований із датчиком рівня рідини та системою керування PLC, щоб забезпечити одночасне збирання та аналіз даних про витрату та рівень води, уникаючи неточного керування через затримку даних;

b. Вибирати моделі з рівнем захисту IP68, які підтримують безперервну роботу 24 години на добу, придатні для вологого середовища та постійної експлуатації об’єктів зберігання води;

c. Раз на місяць налагоджуйте механізм калібрування витрат, перевіряйте точність за допомогою стандартних приладів вимірювання витрати та забезпечуйте контроль похибки даних у межах ±1%.

(5) Метод 5: Діагностика стану трубопровідної мережі для зменшення ризиків витоку та енергоспоживання

5.1 Сценарії застосування

Лічильники витрати встановлюються на головних трубопроводах, ключових відгалуженнях та входах споживачів міської водопостачальної мережі залежно від рівня для побудови мережі контролю витрати по всій системі.

5.2 Принцип супроводження та ефект

a. Виявлення місць витоку та засмічення : Лічильник витрати на головному трубопроводі фіксує загальний показник витрати, який потім порівнюється та аналізується з даними витрати по кожній ділянці. Різке зниження витрати в певній ділянці свідчить про засмічення трубопроводу. Велика різниця між загальним обсягом витрати та фактичним споживанням вказує на зону витоку, що створює основу для точного обслуговування та зменшення рівня витоку в мережі.

b. Спільна оптимізація тиску та витрати : Дані лічильника витрати пов'язані з моніторингом тиску в мережі трубопроводів для динамічного регулювання швидкості насоса-підвищувача залежно від потреби у витраті. У години пік швидкість збільшується, щоб підвищити витрату та підтримувати стабільний тиск; у години мінімального навантаження швидкість знижується для енергозберігаючого режиму роботи та зменшення витрат на енергію.

c. Кінцевий облік та відстеження : Лічильники витрати на рівні домогосподарств точно фіксують споживання води користувачами, забезпечуючи авторитетну основу для розрахунку плати за воду. Одночасно шляхом контролю аномальної витрати на стороні користувача можна виявити невеликі витоки у внутрішніх трубах домогосподарства, що захищає водні права споживачів.

5.3 Необхідність вимірювання витрати та застосування лічильників витрати

Витрата в цьому ланцюзі є «барометром» робочого стану мережі трубопроводів. Лічильники витрати встановлені ступінчасто на головному трубопроводі, ключових бокових відгалуженнях та на кінцевих точках споживання.

a. Моніторинг стану мережі трубопроводів : Основний лічильник потоку в магістралі контролює загальний обсяг передачі, а разом із даними з лічильників потоку на кожній ділянці аналізується розподіл потоку, щоб визначити наявність блокування або витоку в трубопроводі;

б. Спільне керування тиском і потоком : Дані лічильника потоку пов’язані з мережевим підвищувальним насосом для регулювання швидкості насоса залежно від потреб у потоці. Наприклад, у години пік швидкість збільшують, щоб підвищити потік, забезпечити стабільний тиск і зменшити споживання енергії.

c. Кінцевий облік та відстеження : Побутові лічильники фіксують споживання води користувачами та є основою для розрахунку плати за воду. У той же час, виявлення аномального потоку на стороні споживача (наприклад, тривалий низький потік при відсутності мешканців) дозволяє виявити невеликі витоки в побутових трубах.

2. П’ять основних способів, якими лічильники потоку допомагають у очищенні стічних вод

Очищення стічних вод має своєю основною метою «екологічно чистий скид та рециркуляцію ресурсів». Витратоміри охоплюють весь процес — від збирання, попереднього очищення, основного очищення до кінцевого виведення, підвищуючи ефективність та дотримання вимог за рахунок 5 ключових методів.

(1) Метод 6: Контроль загальної кількості зібраних стічних вод, щоб уникнути навантаження на систему очищення

1.1 Сценарії застосування

Витратоміри встановлюються на точках приєднання до каналізаційної мережі, точках збору промислових стічних вод, а також на входах і виходах насосних станцій підвищення для забезпечення повного моніторингу процесу збирання стічних вод.

1.2 Принцип та ефект супроводження

a. Контроль джерел промислового забруднення : Лічильники витрати у точці збору промислових стічних вод пов'язані з обладнанням для онлайн-моніторингу якості води, таким як ХСК та азот амонію, для розрахунку загальної кількості викидів забруднюючих речовин (концентрація × витрата) у реальному часі. Коли показники у точці збору перевищують нормативи, спрацьовує запобіжний клапан, що запобігає потраплянню стічних вод із високою концентрацією до біохімічної системи очисної споруди.

б. Основа для планування потужностей : Контроль припливу стічних вод із різних районів, включаючи житлові, комерційні та промислові зони, і накопичене обчислення регіонального утворення стічних вод для надання точних даних, необхідних для розширення, реконструкції та коригування процесів на очисних спорудах;

в. Оптимізація роботи насосних станцій : Шляхом покращення контролю за потоком води на вході та виході з насосної станції визначається експлуатаційне навантаження групи насосів, і в години пікового навантаження автоматично запускається резервний насос, щоб уникнути перевантажень; коли потік раптово знижується, це свідчить про засмічення мережі трубопроводів, і вчасно плануються роботи з прочищення, щоб запобігти зворотному стоку стічних вод.

1.3 Необхідність вимірювання витрати та застосування лічильників витрати

Витрата в цьому ланцюзі є основою для планування потужностей очисних споруд та контролю забруднюючих джерел. Лічильники витрати встановлюються на входах трубопроводів кожної ділянки, на точках збору промислових стічних вод та на входах і виходах підйомних насосних станцій.

а. Планування узгодження потужностей : Контролювати приплив побутових, комерційних та промислових стічних вод у кожній зоні, накопичувати дані про регіональне утворення стічних вод і забезпечувати інформацію для розширення очисних споруд та коригування технологічних процесів;

б. Контроль промислових джерел забруднення : Промислові лічильники витрати стічних вод у поєднанні з онлайн-моніторингом якості води за показниками ХСК та азоту аміаку контролюють обсяг і концентрацію стоків підприємства. У разі перевищення граничних значень спрацьовує запобіжний клапан, що запобігає навантаженню системи очищення.

с. Оптимізація роботи насосної станції : контроль потоку води на вході та виході з насосної станції, визначення навантаження на групу насосів, пуск резервного насоса в години пікового навантаження для запобігання перевантаженню; при раптовому зниженні витрати зміну потоку можна використати для виявлення засмічення трубопроводу.

(2) Метод 7: Контроль параметрів процесу попередньої обробки для підвищення ефективності видалення домішок

Метою попередньої обробки стічних вод є видалення великих частинок забруднень, осаду тощо та захист подальшого основного обладнання. Лічильник витрати покращує ефективність затримання решітками, відстій піску та регулювання якості й кількості води шляхом налаштування ключових параметрів.

2.1 Застосування решіт та піщоловок

На вході води до решітки встановлено витратомір. Коли витрата знижується більше ніж на 20%, це вказує на те, що решітка забита залишками, що запускає автоматичний пристрій очищення або процес ручного очищення, щоб уникнути переливу стічних вод; витратомір на вході води до пісковловлювача регулює стале значення швидкості потоку води в резервуарі шляхом регулювання вхідного клапана, забезпечуючи повне осідання неорганічних частинок, таких як бруд і пісок, та зменшуючи подальший знос корпусу насоса.

2.2 Застосування вирівнювального резервуару

Витратоміри встановлено на впускних та випускних трубах регулюючого резервуару відповідно. Шляхом спільного керування рівнем рідини та потоком рівень води в резервуарі підтримується стабільним, щоб уникнути впливу пікових витрат на наступні процеси; накопичені обсяги припливу та відпливу води використовуються для аналізу характеру утворення стічних вод, забезпечуючи основу для експлуатації та планування основного процесу очищення, що гарантує стабільний і безперервний процес обробки.

(3) Метод 8: Навантаження біохімічної обробки є стабільним, щоб забезпечити ефект розкладання забруднюючих речовин

Біохімічна обробка є основним етапом розкладання забруднюючих речовин у стічних водах. Витратомір підтримує стабільне середовище для росту мікроорганізмів шляхом контролю витрати вхідного потоку.

3.1 Сценарії застосування та принципи

Витратомір встановлено на вхідному трубопроводі біохімічного реактора для строгого контролю швидкості подачі води та забезпечення стабільного гідравлічного часу затримки, що дає мікроорганізмам достатньо часу для поглинання та розкладання забруднюючих речовин, таких як ХСК та аміачний азот. Коли коливання витрати перевищують задане значення, вихідний клапан резервуару регулювання автоматично активується для буферування, запобігаючи гідравлічним ударним навантаженням, які можуть призвести до масової загибелі мікроорганізмів, і забезпечує ефективність очищення.

3.2 Доступність

Швидкість видалення забруднювачів можна точно розрахувати за даними про витрату води на вході та виході та концентрацією забруднюючих речовин, що дає змогу коригувати такі параметри, як інтенсивність аерації та співвідношення рециркуляції осаду, тим самим оптимізуючи ефективність біохімічної обробки.

(4) Метод 9: Контроль процесу обробки осаду для досягнення його зменшення та знешкодження

4.1 Сценарії застосування

Лічильники витрати встановлюються на резервуарі для ущільнення осаду, на вході обладнання для знешоднення та на трубопроводі повернення фільтрату, щоб охопити весь процес моніторингу осаду «ущільнення-знешоднення-повернення фільтрату».

4.2 Принцип та ефект допомоги

a. Покращена ефективність очищення : Контролюємо швидкість подачі на ущільнювальному резервуарі та регулюємо час ущільнення, щоб забезпечити досягнення ідеального вмісту вологи в осаді; лічильник витрати на вході обладнання для знешоднення точно контролює швидкість подачі, щоб уникнути недостатнього знешоднення через перевантаження або простоювання обладнання через недостатню подачу;

b. Баланс повернення фільтрату : Фільтрат високої концентрації, що утворюється під час знешоднення осаду, необхідно повертати на стадію попередньої обробки для повторної переробки. Лічильник витрати контролює об’єм повернення та обмежує його межами потужності системи попередньої обробки, щоб уникнути впливу на якість води в резервуарі регулювання;

c. Точний розрахунок виробництва : Шляхом перетворення даних про витрату та концентрацію забруднень кількість утвореного шламу реєструється в режимі реального часу, забезпечуючи підтримку даними для оптимізації варіантів утилізації, таких як компостування, спалювання або захоронення, і досягнення безпечного управління шламом.

Функція : Видалення слідових забруднювачів та завислих частинок для приведення якості води до стандартів повторного використання та проектних стандартів систем утилізації стічних вод, з подальшим використанням для поливу зелених насаджень, промислового охолодження, миття доріг тощо.

Основні вимоги : Мембранний модуль має контролювати потік води та тиск, щоб запобігти забрудненню мембрани; активоване вугілля необхідно регулярно замінювати для забезпечення ефекту адсорбції.

Застосування лічильника витрати : Встановіть високоточний лічильник витрати на впускному трубопроводі мембранного модуля для підтримання постійної подачі води та запобігання пошкодженню мембрани через коливання витрати; фіксуйте обсяг глибокого очищення води, розраховуйте показник утилізації рециркуляційної води та оптимізуйте план розподілу рециркуляційної води.

(5) Метод 10: Облік викидів і потоків рециркуляції для забезпечення дотримання вимог та ефективного використання ресурсів

5.1 Сценарії застосування

Лічильники витрати встановлено на випускному патрубку стічних вод, головному трубопроводі подачі рециркуляційної води та на стороні споживача для забезпечення повного моніторингу та обліку кінцевого відтоку.

5.2 Принцип супроводження та ефект

a. Моніторинг дотримання екологічних вимог : На випусках встановлено електромагнітні лічильники та інше обладнання, яке відповідає стандартам екологічної сертифікації, для запису обсягу скидання у реальному часі. Ця інформація потім поєднується з даними онлайн-моніторингу якості води для формування загального звіту про скидання, який точно передається до департаменту охорони навколишнього середовища, щоб забезпечити відповідність скидів стандартам викидів забруднюючих речовин для очисних споруд.

б. Ефективне управління оборотною водою : Лічильники на магістральних трубопроводах оборотної води контролюють загальний обсяг подачі. У поєднанні з даними лічильників на стороні споживачів для зеленого поливу, промислового охолодження та інших застосувань оптимізується розподіл води, надаючи пріоритет користувачам із високим попитом та підвищуючи рівень використання оборотної води.

в. Розрахунок ефективності системи шляхом порівняння загальної кількості спожитої води з кількістю скинутої/переробленої води розраховуються втрати води під час процесу очищення, що забезпечує основу для модернізації технологічних процесів з метою економії води та підвищення загальної ефективності використання ресурсів.

5.3 Необхідність вимірювання витрати та застосування лічильників витрати

Витрата в цьому ланцюзі є ключовими даними для екологічного обліку та використання ресурсів. Вимірювач витрати встановлено на вихідному патрубку, магістральному трубопроводі для подачі переробленої води та на стороні споживача.

a. Моніторинг дотримання екологічних вимог : Електромагнітні витратоміри GTRF50 які відповідають стандартам екологічної сертифікації, встановлено на вихідних патрубках для запису обсягу скидів у реальному часі. Це пов’язано з даними онлайн-моніторингу якості води для формування звіту про загальний обсяг скидів та передачі його до департаменту охорони навколишнього середовища.

б. Управління подачею переробленої води витратомір на магістральному трубопроводі переробленої води контролює загальний обсяг поставок, а план розподілу оптимізується на основі даних витратомірів на кожному пункті споживання.

c. Розрахунок ефективності роботи : Шляхом порівняння загальної кількості спожитої води з обсягом випущеної/переробленої води розраховуються втрати в процесі очищення, що дозволяє оптимізувати ефект збереження води.

Основні гарантійні пункти для застосування лічильника витрати

Ефективне використання лічильників витрати у системах очищення води та стічних вод потребує трьох ключових гарантій: точного вибору, зв'язку із системою та регулярного технічного обслуговування.

a. Ви можете обрати Таблицю вибору лічильника витрати виробника JUJEA згідно з характеристиками якості води, наприклад, Ультразвуковий лічильник витрати GTUL30 для питної води, що підходить для низької мутності, та Електромагнітний лічильник витрати GTRF50 для стічних вод, що підходить для запобігання перешкод від завислих речовин;

b. Тісно інтегрований із системою керування PLC та обладнанням для моніторингу якості води для забезпечення обміну даними в реальному часі та автоматичного керування;

c. Створення регулярного механізму калібрування та технічного обслуговування для забезпечення довгострокових точних і надійних даних про витрату. Шляхом наукового застосування лічильники витрати можуть у повній мірі реалізовувати свої чотири основні функції: «моніторинг, керування, попередження та облік», забезпечуючи надійну підтримку безпечного, ефективного та належного функціонування систем очищення води та стічних вод.