Які переваги використання оптичного аналізатора розчиненого кисню на водних станціях?

Проблема енергозабезпечення, про яку ніхто не говорить

Аераційні басейни — це легені будь-якої станції очищення стічних вод, а також найбільші споживачі енергії. Аераційні нагнітачі зазвичай споживають від 35 % до 55 % загальної енергії, необхідної для очищення стічних вод. У деяких об’єктах цей показник сягає 60–70 % споживання електроенергії. Один із головних чинників такого високого енергоспоживання — контроль розчиненого кисню або, точніше кажучи, його відсутність.

Традиційні датчики розчиненого кисню існують уже десятиліттями, але мають ряд недоліків: постійна калібрування, заміна електроліту, забруднення мембрани та споживання кисню під час вимірювання. Оптичні аналізатори розчиненого кисню вирішують ці проблеми за допомогою принципово іншого підходу. Питання не в тому, чи працює оптична технологія вимірювання DO — так, працює. Питання в тому, чи оправдані експлуатаційні переваги переходу на неї.

Як насправді працює оптичне вимірювання DO

Оптичні датчики розчиненого кисню працюють за принципом гасіння флуоресценції. Кришечка датчика, що містить флуорофор, чутливий до кисню, піддається впливу проби. Синє світло збуджує флуорофор, який потім випромінює червоне світло. Наявність кисню пригнічує цю флуоресценцію: чим більше кисню, тим коротший час спаду випромінюваного світла.

Це принципово відрізняється від електрохімічних (амперометричних або гальванічних) датчиків, які споживають кисень під час вимірювання й потребують протоку води через мембрану для точного функціонування . Оптичні датчики не споживають кисень, не потребують протоку для отримання точних показань і усувають необхідність у заповненні електролітом . У результаті вимірювання стають стабільнішими, менш трудомісткими у технічному обслуговуванні й надійнішими в складних умовах.

Технічне обслуговування: прихована вартість електрохімічних датчиків

Хто був управляючим на водопровідній станції з традиційними датчиками розчиненого кисню, той добре знає цю процедуру: щотижнева калібрувальна перевірка, щомісячна заміна електроліту, заміна мембрани раз на кілька місяців — і це за сприятливих умов. У забруднених стічних водах з високим вмістом твердих частинок або при біологічному забрудненні інтервали технічного обслуговування скорочуються дуже значно.

Оптичні датчики розчиненого кисню змінюють це співвідношення. Чутливий колпачок зазвичай служить два роки до потреби його заміни. калібрування можна виконувати у вільному повітрі — немає потреби у спеціальних калібрувальних розчинах. немає електроліту для поповнення, немає мембрани для заміни й немає потреби стежити за споживанням кисню. .

Муніципальна станція очищення стічних вод у Середньому Заході США перейшла з електрохімічних на оптичні датчики розчиненого кисню в восьми аераційних басейнах. Кількість годин технічного обслуговування зменшилася з приблизно 40 годин на місяць до близько 8 годин на місяць — на 80 %. Це не лише економія праці, а й звільнення персоналу технічного обслуговування для виконання інших важливих завдань.

Енергозбереження завдяки точному контролю аерації

Точне вимірювання розчиненого кисню є основою ефективного контролю аерації. Коли показання DO є ненадійними, оператори схильні до надмірної аерації як запобіжного заходу — забезпечуючи достатню кількість кисню для біологічних процесів, але витрачаючи величезні обсяги енергії. .

Оптичні датчики DO забезпечують безперервні й стабільні показання, що дозволяють коригувати аерацію в реальному часі. зазвичай цільовий діапазон розчиненого кисню для процесів активного ілу становить 1,5–2,0 ppm. підтримка значень у цьому діапазоні вимагає точної вимірювальної процедури — і саме таку точність забезпечує оптична технологія.

Дослідження практичних кейсів у галузі свідчать, що впровадження контролю аерації в реальному часі на основі показань DO дозволяє зекономити 15–25 % енергії порівняно з фіксованими стратегіями аерації. Для середнього за розміром очисного спорудження, яке щорічно витрачає $500 000 на енергію для аерації, це означає щорічну економію від $75 000 до $125 000. Термін окупності модернізації на оптичні датчики DO зазвичай вимірюється місяцями, а не роками.

Надійність у важких умовах експлуатації

Водоочисні споруди — це не чисті, контрольовані лабораторії. Це гарячі, вологі, брудні та хімічно агресивні середовища. Електрохімічні датчики погано працюють у таких умовах: мембрани забруднюються, електроліти розкладаються, а показання зміщуються.

Оптичні датчики розчиненого кисню побудовані інакше. Їх конструкція з хімічно стійким корпусом зі ступенем захисту IP68 забезпечує надійну роботу в складних умовах. час відгуку надзвичайно швидкий — точні показання отримують уже через 90 секунд після переходу від сухого до вологого стану. деякі оптичні датчики можуть вимірювати розчинений кисень як у рідині, так і в газовій фазі без потреби в окремих калібруваннях. .

На підприємстві з переробки харчових продуктів у Південному регіоні США тривалий час спостерігалися проблеми зі зміщенням показань датчиків розчиненого кисню під час циклів очищення. Агресивні щоденні промивання лугом пошкоджували мембрани й призводили до неточних показань протягом кількох днів. Після переходу на оптичні датчики підприємство отримало стабільні показання протягом усього циклу очищення й повністю усунуло повторювані витрати на заміну датчиків, які раніше становили щорічну статтю бюджету.

Економічне обґрунтування використання оптичних датчиків розчиненого кисню

Цифри розповідають чітку історію. Оптичні датчики DO зменшують трудомісткість обслуговування, усувають витрати на споживні матеріали, забезпечують економію енергії завдяки точному керуванню та надають надійні показання в складних умовах .

Де оптичні датчики DO є найбільш доцільними

Оптичні датчики розчиненого кисню не є правильним вибором для кожного застосування. Для моніторингу чистої води в контрольованих середовищах електрохімічні сенсори, можливо, все ще достатні й менш витратні на початковому етапі. Але для очисних споруд, моніторингу промислових стічних вод та будь-якого застосування, де пріоритетом є надійність і мінімальне обслуговування, оптична технологія пропонує вагомі переваги.

Ця технологія особливо добре підходить для великомасштабних муніципальних очисних споруд, підприємств харчової та напійної промисловості та промислових об’єктів із змінним навантаженням. Поєднання зниження обсягу обслуговування, економії енергії та надійності вимірювань робить економічну доцільність цього рішення все важче ігнорувати.

Для водних станцій, які прагнуть модернізувати контроль аерації, оптичні датчики розчиненого кисню є перевіреним шляхом оновлення. Lianhua Meter Technology пропонує рішення для оптичного моніторингу розчиненого кисню, розроблені з урахуванням реалій експлуатації станцій очищення води — створені для витримування важких умов та забезпечення стабільності вимірювань, необхідної для ефективного контролю аерації.