Контролируемые параметры и экономический эффект
Снижение потребления электроэнергии, повышение качества очистки воды и стоков, а также снижение потерь воды в сетях водоснабжения - три основные проблемы, решаемые большинством российских водоканалов в рамках программ по повышению энергетической эффективности и требованиям по качеству очистки воды и стоков.
Первой и основной затратной статьей в технологии очистки сточных вод является электроэнергия.
На сегодняшний день эффективным инструментом снижения энергопотребления на объектах водоотведения считается применение воздуходувок с частотно-регулируемым приводом, при помощи которого можно снизить расход энергии за счет регулирования мощности воздуходувки в зависимости от реальной загруженности очистных сооружений.
Однако при помощи одних только компрессоров с частотно-регулируемым приводом добиться снижения энергопотребления без потери качества очистки стоков невозможно, поскольку автоматизацию подачи воздуха в аэротенк следует осуществлять, поддерживая в аэротенке оптимальную концентрацию растворенного кислорода.
Оперативный мониторинг содержания растворенного кислорода в аэротенке силами химической лаборатории водоканала, к сожалению, невозможен, так как может осуществляться не чаще 1-2 раза в сутки, в то время как концентрация кислорода зависит от многих параметров и постоянно меняется.
Таким образом, для контроля подачи воздуха в аэротенк по содержанию растворенного кислорода необходимо использовать стационарные поточные датчики кислорода. При помощи этих датчиков можно не только осуществлять непрерывный мониторинг содержания растворенного кислорода в аэротенках, но и осуществить автоматизацию процесса регулирования воздуходувки с применением контроллеров. Экономия электроэнергии при внедрении этого решения может достигать 30%.
Прямое внедрение описанного выше решения на практике обычно не представляется возможным. Как правило, на очистных сооружениях несколько компрессоров нагнетают воздух в одну линию, которая затем расходится по нескольким аэротенкам. В этом случае регулирование подачи воздуха в каждый аэротенк осуществляется автоматическими задвижками на подводящих воздуховодах по показаниям датчиков растворенного кислорода, а управление производительностью воздуходувок - по изменению давления в общем воздуховоде.
Осуществляя комплексную автоматизацию биологических очистных сооружений, следует также предусмотреть систему учета расходов воздуха на каждом аэротенке. Это позволяет осуществлять мониторинг пропускной способности системы аэрации, изменение которой приводит к нарушению технологического процесса и неоправданному увеличению энергопотребления.
Выбор контрольно-измерительных приборов
Выбор контрольно-измерительных приборов для решения указанных задач следует осуществлять с учетом специфики технологического процесса биологических очистных сооружений. При подборе датчиков растворенного кислорода это, прежде всего, уровень загрязнения сточной воды в аэротенке, при котором датчики должны обеспечивать надеж-ные измерения при минимуме технического обслуживания.
Наибольшее распространение получили датчики растворенного кислорода двух типов: амперометрические и оптические. Амперометрические датчики привлекательны по цене, однако при применении в условиях водоканала у них есть серьезный недостаток - необходимость регулярного и трудоемкого обслуживания.
Оптические датчики кислорода несколько дороже и позволяют не только повысить надежность и точность измерений, но и отказаться от расходных материалов, а также свести к минимуму техническое обслуживание.
рис.1 Поточный датчик растворенного кислорода, установка на бортик аэротенка.
Для определения растворенного кислорода в аэрационных системах компания Endress+Hauser предлагает использовать оптический датчик Oxymax COS61D совместно с вторичным преобразователем Liquiline CM44x. К одному преобразователю Liquiline CM44x может быть одновременно подключено до восьми датчиков кислорода, что позволяет снизить стоимость автоматизации нескольких точек измерения.
Необходимо специально отметить русскоязычное меню прибора, а также возможность архивации данных на флэш-карту и совместимость форматов выходных сигналов системы со всеми распространенными со-временными системами автоматизации.
Выбор оптимальных приборов для контроля расхода воздуха в трубах аэрации - не менее важная задача. Скорости потока воздуха в системе аэрации зачастую меняются в широком диапазоне, в связи с чем оснащенная датчиком дифференциального давления измерительная диафрагма для решения этой задачи неэффективна. При больших расходах воздуха она создает большую потерю давления, на преодоление которой затрачивается дополнительная энергия, а при малых расходах «слепнет».
Требованиям процесса аэрации наиболее точно удовлетворяют расходомеры термально-массового принципа действия, определяющие расход по эффекту охлаждения нагреваемого электрода набегающим потоком газа. Такие расходомеры имеют диапазон изменения расходов до 100:1 и практические не создают в системе аэрации дополнительных потерь.
рис.2 Термально-массовый расходомер на подводящем трубопроводе.
Для контроля расхода воздуха в трубах аэрации Endress+Hauser предлагает термально-массовые расходомеры серии t-mass. Установку и демонтаж этих приборов в погружном исполнении можно осуществлять без остановки технологического процесса. Кроме того, для t-mass разработана и утверждена методика беспроливной поверки, благодаря которой можно сократить затраты на их эксплуатацию.
Компании Endress+Hauser как комплексные поставщик средств измерений для систем водоснабжения и водоотведения
Помимо описанных выше задач компания Endress+Hauser предлагает измерительные приборы и для решения многих других задач по автоматизации технологии водоподготовки и водоотведения на водоканалах.
Например, анализаторы для автоматического определения содержания алюминия и железа в питьевой воде, аммония и нитратов в аэротенках, фосфатов и нитритов; приборы для измерения уровня песка в песколовках, специализированные приборы для непрерывного измерения уровня осадка в первичных и вторичных отстойниках, пробоотборники.
Среди продуктов, специально разработанных Endress+Hauser для систем водоснабжения и водоотведения, - электромагнитные расходомеры для измерения питьевой, сточной и технической воды диаметром до 2400 мм. Для данных расходомеров разработана беспроливная методика поверки без демонтажа с трубопровода, благодаря чему применение данных расходомеров диаметром более 300 мм в России становится принципиально возможным.
Помимо средств измерений, компания Endress+Hauser предлагает комплексные решения для автоматизации мониторинга качества питьевой воды и очистки стоков «под ключ», сервисные услуги по обслуживанию датчиков и комплексных измерительных систем. Таким образом, в партнерстве с Endress+Hauser возможно решение различных задач по автоматизации измерений в системах водоснабжения и водоотведения, от стандартных до самых амбициозных.
Международный холдинг Endress+Hauser является одной из крупнейших компаний на рынке средств промышленной автоматизации. Штаб-квартира холдинга находится в г. Райнах (Швейцария). Компания ООО «Эндресс+Хаузер» является 100% дочерним предприятием холдинга, осуществляющим поставки оборудования, услуг и решений Endress+Hauser на территории Российской Федерации. За 10 лет своего существования ООО «Эндресс+Хаузер» имеет успешный опыт работы на таких предприятиях как МГУП «Мосводоканал» Москвы, ГУП «Водоканал» Санкт-Петербурга, МУП «Горводоканал» Новосибирска, «Юг-Водоканал» очистные сооружения г. Сочи и многих др.
