EN
Новини
Вимірювання швидкості потоку осаду на очисних спорудах
Time : 2025-09-18
Опади стічних вод, неминучий побічний продукт процесу очищення стічних вод, являють собою складну багатофазну суміш, що складається з води, органічних забруднювачів, неорганічних домішок та мікробіологічних спільнот. Ефективне управління цими відходами безпосередньо впливає на загальну експлуатаційну ефективність та дотримання екологічних норм на станціях очищення стічних вод. Точне вимірювання витрати осаду є ключовим компонентом системи управління осадом — воно не лише має вирішальне значення для точного контролю процесу та оптимального розподілу ресурсів, але й є важливою передумовою забезпечення суворого дотримання екологічних вимог. У цій статті систематично аналізуються технічні труднощі вимірювання витрати стічних осадів і наводиться детальний огляд основних технологій вимірювання, придатних для цього сценарію.
I. Основна цінність точного вимірювання витрати
На всьому протязі процесу обробки осаду на очисних спорудах, від початкової концентрації та дегідратації до середньої стадії анаеробного зброджування та, нарешті, до безпечного утилізування або використання ресурсів, на кожному етапі необхідний точний контроль витрати осаду. Лише завдяки точному контролю витрати можна запобігти виходу обладнання з ладу через "перевантаження подачі" або втраті ефективності обробки через "недостатнє навантаження". Зокрема, точне вимірювання витрати відіграє три ключові ролі:
Основна підтримка оптимізації процесу: оперативний моніторинг витрати осаду дозволяє динамічно регулювати дозування реагентів (наприклад, флокулянтів), інтенсивність перемішування в реакторі та енергоспоживання (наприклад, потужність насосів), максимізуючи енергоефективність усього процесу обробки осаду та знижуючи собівартість одиниці обробки.
Жорсткий регуляторний контроль: органи з охорони навколишнього середовища мають чіткі нормативні стандарти щодо утворення, шляхів обробки та кінцевого знешкодження осаду. Дані про витрати є важливими для розрахунку загального обсягу осаду та підтвердження відповідності процесів обробки, безпосередньо впливаючи на дотримання очисними спорудами вимог щодо емісії забруднюючих речовин та утилізації осаду.
Забезпечення стабільності роботи: надійне вимірювання витрати забезпечує раннє попередження про аномальні режими роботи (наприклад, засмічення трубопроводів, відмови насосів), зменшуючи простій через знос обладнання та перебої в технологічному процесі, а також знижуючи витрати на технічне обслуговування та ризик несподіваних відмов.
II. Технічні виклики вимірювання швидкості потоку стічних осадів
Унікальні фізичні та хімічні властивості стічних осадів створюють численні труднощі при вимірюванні швидкості потоку, які зазвичай не зустрічаються при вимірюванні традиційних рідин. Ці труднощі можна узагальнити наступним чином:
Великі динамічні коливання у консистенції: консистенція шламу змінюється в залежності від стадії очищення — від розрідженої суміші мулу та води у первинному відстійнику (з вмістом сухих речовин близько 1–3%) до густого, в'язкого коржа після обезводнення (з вмістом сухих речовин понад 20%). Ця значна різниця у фізичному стані ускладнює використання традиційних витратомірів, які ґрунтуються на сталих властивостях рідини (наприклад, вихрових витратомірів), для отримання стабільних і точних вимірювань.
Сильне завади від твердих речовин і бруду: шлам зазвичай містить завислі частинки (наприклад, пісок і волокна), скупчення органічних речовин та різноманітні домішки й бруд. Ці речовини легко прилипають до поверхонь рухомих частин (наприклад, колеса або ротора) лічильників витрати, що призводить до їх заклинювання або зносу. Це не лише скорочує термін експлуатації обладнання, але й значно спотворює дані вимірювань. Поєднання корозійних і абразивних властивостей: органічні кислоти та сульфіди, що містяться у шламі, мають високу корозійну дію, тоді як завислі тверді частинки (наприклад, гравій) постійно абразивно впливають на внутрішні стінки лічильників витрати. Лічильники витрати, виготовлені зі стандартних матеріалів, легко пошкоджуються в таких важких умовах експлуатації, що ускладнює тривалу стабільну роботу.
Вимірювання витрати з низькою швидкістю є складним: під час процесів ущільнення та перетворення осаду швидкість потоку зазвичай низька (в деяких випадках нижче 0,1 м/с). Більшість витратомірів мають «мертву зону» в діапазоні низьких швидкостей потоку, не змогаючи точно фіксувати зміни витрати, що призводить до неточного керування процесом.
III. Основні технології вимірювання швидкості потоку стічних ілів
Для вирішення завдань, пов'язаних із особливими умовами експлуатації ілів, у галузі були розроблені дві перевірені технології вимірювання швидкості потоку. Кожна технологія має свої сфери застосування, і вибір оптимального варіанту має ґрунтуватися на конкретних вимогах до технологічного процесу на очисній споруді. (1) Електромагнітний витратомір (магнітний витратомір)
Принцип роботи: На основі закону Фарадея електромагнітної індукції стабільне магнітне поле застосовується до обох сторін вимірювальної трубки лічильника. Коли провідна пульпа стічних вод протікає через магнітне поле, вона перетинає лінії магнітного потоку й генерує індуковану електрорушійну силу. Величина цієї ЕРС лінійно прямо пропорційна швидкості потоку пульпи. Вимірюючи цю електрорушійну силу, можна обчислити поточну швидкість потоку.
Основні переваги:
a. Конструкція без рухомих частин: Вимірювальна трубка не містить механічних рухомих частин, що принципово усуває засмічення та знос, спричинені твердими домішками в пульпі, що призводить до надзвичайно низького рівня відмов.
b. Універсальність у широкому діапазоні: Точне вимірювання різноманітних видів пульпи з вмістом твердих речовин від 0,5% до 30%, забезпечуючи точність ±0,5% як для рідкої, так і для в’язкої пульпи.
c. Стійкість до корозії та зносу: вимірювальну трубу можна футерувати матеріалами, стійкими до корозії та зносу, такими як ПТЕФ (політетрафторетилен) і гума, тоді як зовнішній корпус виготовлений із нержавіючої сталі 316L, що забезпечує тривалу стійкість до корозійних та абразивних властивостей шламу.
d. Висока продуктивність у реальному часі: швидкий час відгуку та виведення витрати в реальному часі, що дозволяє легко інтегрувати пристрій у розподілену систему керування підприємством (DCS) для замкненого регулювання процесу.
Типові застосування: підходить для вимірювання в трубопроводах на всьому шляху процесу обробки шламу, особливо в ключових точках, таких як виходи ущільнювачів, труби подачі на обезводнення та впускні й випускні труби метантенків. На даний момент це найпоширеніший пристрій для вимірювання витрати шламу. (II) Доплерівський ультразвуковий витратомір
Принцип роботи: Використовує «ефект Доплера» для безконтактного вимірювання. Ультразвуковий датчик встановлюється на зовнішній стінці труби та передає ультразвукові хвилі фіксованої частоти всередину труби. Коли ультразвукові хвилі потрапляють на завислі тверді частинки або бульбашки в шламі, вони відбиваються. Частота відбитої хвилі змінюється через рух частинок (який відповідає швидкості потоку шламу). Швидкість потоку шламу можна визначити шляхом обчислення зсуву частоти.
Основні переваги:
Безконтактне встановлення: Датчик виключає прямий контакт із шламом, повністю усуваючи відкладення, корозію та знос. Для встановлення та обслуговування не потрібно переривати технологічний процес, що значно знижує експлуатаційні витрати.
Адаптивність до складних режимів течії: Точне вимірювання можливе не лише в повних трубах, але й у частково заповнених (наприклад, відкриті каналізаційні колектори та частково заповнені труби), що забезпечує значно вищу адаптивність у порівнянні з традиційними витратомірами.
Сильна завадостійкість: нечутливий до високих концентрацій твердих частинок і бульбашок у слизі, датчик може посилювати сигнал за рахунок відбиття від частинок, забезпечуючи стабільне вимірювання при високому вмісті твердих речовин (наприклад, обезводнений слиз), де традиційні лічильники витрату працюють із труднощами. Типові сфери застосування: зазвичай використовується в відкритих каналах, відстійних жолобах та частково заповнених трубопроводах для слизу на очисних спорудах. Особливо підходить для модернізації старих очисних споруд (не потрібно розрізати труби, що полегшує монтаж) або для спеціалізованих технологічних ділянок із надзвичайно високим вмістом твердих речовин у слизі та схильних до відкладення накипу.
IV. Висновок: Точне вимірювання сприяє покращенню якості та ефективності обробки слизу
Вимірювання швидкості потоку стічних ілів — це більше, ніж просто «збирання даних»; це «основа процесу» на всьому шляху очищення відходів — воно безпосередньо впливає на ефективність обробки, витрати на дотримання норм та стабільність роботи. Електромагнітні витратоміри завдяки високій точності та надійності є найкращим вибором для основних трубопровідних застосувань. Ультразвукові витратоміри Доплера, які мають переваги безінвазивного методу, демонструють унікальну цінність у складних режимах потоку та при проектах модернізації.
Вибір відповідної технології вимірювання допомагає очисним спорудам досягти точного контролю процесу обробки ілів, зменшити експлуатаційні витрати за рахунок оптимізації споживання хімікатів та енергії, а також забезпечити міцну базу даних для дотримання екологічних вимог. На тлі досягнення цілей «подвійного вуглецю» та посилення вимог щодо охорони довкілля точне вимірювання швидкості потоку стічних ілів стане важливою складовою.
