提高效率的钥匙--自动化技术决定了污水处理设备的效率

作者:Sabine Mühlenkamp 文章来源:PROCESS杂志德文版 发布时间:2013-05-27


自动化技术是污水处理设备效率提高的关键

污水处理设备在自动化技术方面的投资相对来说非常少;但自动化技术却能明显提高污水处理设备的经济效益。实践告诉我们:污水处理领域也有值得挖潜的节能潜力。

在新的污水处理设备中电气元器件的投资额仅占1%~2%,最高比率的投资额也只在8%~10%左右。西门子公司污水处理领域的负责人,德国机床和设备制造协会VDMA的污水处理设备部门的领导人Andreas Pirsing博士说道:“这些投资额包括了安装的电气元器件所占的费用,也包括了像设计、安装、调试和维护保养在内的费用。除了自动化控制之外,也包括了污水处理的能源技术领域的电气控制投资。尽管这一部分的投资额所占比例很小,但却对污水处理设备的性能和经济性有着决定性的影响。”

雷达传感器自动化升级

一般情况下,污水处理设备的投资都集中在机械设备的更新和补充方面。工业生产领域中得出的合同数据也表明:对新设备的投资相对较少;大多数投资都集中在现有污水处理设备的技术改造领域中了。

大多数使用10~12年的污水处理设备都采取了现代化技术改造措施。Vega公司的人们认为:“人们对仪器设备的可靠性提出了很高的要求。为了降低使用运行费用,所使用的传感器应更加可靠,免维修。”Vega公司的超声波传感器、雷达传感器生产经理Jürgen Skowaisa先生认为:在液位检测领域中雷达传感器有着明显的优点,而许多用户不知道恶劣的天气也会对超声波传感器的检测精度带来严重的影响。对此就需要对污水处理设备进行现代化技术改造,因此,在技术改造时要很好地进行技术咨询,使用性能可靠的技术,提高长期的经济性。


图1 “尤其是现代化的在线分析检测技术,它提出的调节战略为节能优化提出了新的商机。”
——Endress+Hauser公司的Heidrun Tippe博士

自动化技术有助于提高能源利用率

在污水处理领域中,能源利用率也有着越来越重要的意义。因为除了机场之外,污水处理厂是最大的耗能用户了。在提高能源利用率方面,高效节能的动力驱动技术和自动化解决方案对于污水处理有着重要的意义。除了高效节能电动机、电动机软启动技术和变频调节技术之外,智能化的自动化控制管理也是保证污水处理最佳运行的有效措施。

“污水水处理设备的元器件在自动化技术改造过程中都达到了现代技术水平的标准。另外,像曝气设备那样的自动化控制元器件在合适的调节技术帮助下也能够提高、改善能源利用率。”ABB公司的污水处理设备产品生产经理Uwe Pohl先生说道。其中,没有压力损失的热学质量流量检测仪能够在控制调节回路中提供准确的检测实际值。在设备的能源利用优化中,Pohl先生认为老式的设备有着很大的节能潜力。而要充分挖掘老式设备的潜力则需要有目的地汇总检测数据、对实际工况做出准确的评判;只有这样才有可能做到优化。

在线分析检测技术挖掘节能潜力

“尤其是现代化的在线分析检测技术,它的调节为节能优化提出了新的商机。”Endress+Hauser公司负责全球工业环境管理的Heidrun Tippe博士说道。她还列举了沉淀剂和凝絮剂定量控制的实例来证明自己的观点:按照真实的流量需求定量添加沉淀剂和凝絮剂,如此,多加或少加沉淀剂、凝絮剂的现象都可以避免。其他的实例还有:污水处理设备中的磷酸盐沉淀、污水排放前的除沫剂的定量控制等等。

在线分析检测技术能源优化也可在污水处理设备的曝气控制中体现其优点。Tippe女士说道:“借助于新的、更加简单、更加坚固耐用和检测速度更快的ISE传感技术使得曝气设备可以按照污水流量情况进行曝气控制。”并同时也把能源消耗优化作为最高目的。她说:“采用这一技术之后能够保证排出的污水充分稳定不变。而且也保证曝气池中营养物质的含量不变,即使是在污水输入量上下波动变化的情况下,污水的含氧量也始终稳定在最合适的水平中。”这也就保证了足够的曝气,最大程度的挖掘和利用了现有的节能潜力。

除此,还可以在污水净化处理设备的其他方面充分地利用好能源;例如:沼气。Tippe女士说:“在这里,沼气管理技术开辟了高效、均衡生产沼气、生物可燃气、改善能源利用效率的新途径。”


图2 “越来越多的客户需要在污水处理现场使用数字式的通信设备;例如:直接利用光纤/光缆传送信号,以最快的速度避免发生故障。”
——Krohn公司的Michael Rumpf先生

自动化程度提高

Krohne公司为其客户提供了把物理检测技术与分析检测技术结合在一起的综合性解决方案,例如:光学污泥悬浮液位检测仪,一种能够看透池中各个层次污泥状况的检测仪;或者流量质量检测仪,一种同时能够对流经液体导电性进行测定的检测仪。“另一个问题是:越来越多的客户需要在污水处理现场使用数字式的通信设备;例如:直接利用光纤/光缆传送信号,以最快的速度避免发生故障。我们密切关注这一要求的发展,以便能够及时提供客户所需的产品。”Rumpf先生说道。

不仅仅在水处理领域,就连污水处理领域也都在谈论着水资源中日益增多的激素问题。因此,在污水处理中有目的地清除激素是一件非常有意义的事情。“臭氧氧化和活性炭过滤是目前两种主要的工艺技术。像总有机碳TOC这样的参数可以是重要的指标参数。将来,可能需要对一个或者一组激素的参数进行分析。”Heidrun Tippe博士在介绍新的工作领域时说道。

在这样的工作情况下,污水处理所使用的原材料是非常重要的。“在具有剥蚀性活性炭悬浮液的流量检测过程中,对流量检测仪的使用寿命、也就是它所用材料的耐磨蚀性能提出了很高的要求。”Pohl先生解释说道,并列举了涂有陶瓷碳化物涂层的ProcxessMaster电磁感应式的流量检测仪为例:这是一种可能有着很长使用寿命的流量检测仪。

关注整个系统

新的挑战期待着一个整体性的解决方案。“东南亚地区是一个关键地区,尤其是印度尼西亚。而且巴西和印度也都是正在兴起的金砖国家。”Rumpf先生认为。那里急需的是现有水处理基础设施或者分散式的供水、排水设备的泄露监控系统。同时,人们也越来越多地把管道系统、污水处理设备和地下水作为一个整体来看待了:“除了对管道系统特殊设备的监控和数据分析之外,根据水处理的实际情况对处理过程的控制方式进行调节控制和有目的地从水库、雨水集水池、塘中放水也显得更加有意义了。”曼海姆市ABB公司水处理设备德国销售部的Mattias Rabe先生说道。对此,ABB公司研发生产了基于现代通信技术标准的、把远程控制和现代化技术结合在一起的解决方案。在这一解决方案中,所有数据都会根据实际情况的变化毫不延迟的传送到污水处理厂那里。使污水处理厂能够及时得到所有的污水信息,以便及时做出反应。

除了网络管理系统以外,ABB公司还研发生产了排水控制调节的核心部件:电磁感应式的流量检测仪能够提供准确的排水节流调节的实际值检测仪。Uwe Pohl先生补充说道:“这种仪器设备可以在各种直径的管道上使用,并通过了易燃易爆安全防护Zone 1级的安全认证,使得这一仪器能够很好地控制电磁调节开启量的节流控制阀,完成水库、水塘和蓄水管渠放水量的控制和调节。”

小结

即使是使用了十几年的污水处理设备也还有很大改进空间。当然,没有现代化的自动化控制技术、合适的元器件设备以及相关的专业技术知识,是不可能提高这些污水处理设备的效率的。

水资源技术领域中的新技术

在2012年,IFAT国际会展中,ABB公司产品的主题是“高效的过程自动化”。在这届国际废水及废物处理博览会中,ABB公司展出了他们最新研发成功的新一代高科技产品:科里奥理质量流量检测仪FCB 330和FCB 350。

Endress+Hauser公司展出了新的水处理、污水处理用流量检测仪。这种以电磁感应为原理的流量检测仪已经经受十几年的实践考验了;但仍然不断的有创新产品问世。创新产品中采用的新技术包括了便于设备调试的Web服务器技术;新型的防锈技术以及在MID电池中的更大投资。另外,Endress+Hauser公司还为沼气检测提供了新的专用检测仪Prosonic Flow B 200。

Krohne公司展出的重点是Waterflux水表。这一水表的安全防护等级达到了IP 68,可在强降雨或者不时被洪水淹没的潮湿环境中使用。Krohne公司开发的水资源规范设计软件“Planungshilfe Wasser”为全球的水资源设计师们在水资源回收、水资源准备、水资源清洁、存储、分配和泄露监控方面提供了全新的工具。在分析技术领域中,他们展出了全新设计的水处理、污水净化处理所需的产品。

Vega公司研发生产的高科技雷达传感器Vegapuls WL 61是技术和经济性都非常符合水资源管理要求的产品。这种雷达传感器适合于在水资源准备、泵站或者水库放水时的液位检测中使用,适用于在开放式水渠中的流量检测和水位波动的监控。用户可以从雷达传感器很高的可靠性和经济性中、从其不受环境气候的影响、不受强日光照射或者水面泡沫影响的优点中受益。

展会中,西门子公司介绍了他们利用整体性节能优化方案降低水处理、污水净化企业的生产运行费用的方法。他们展示的产品适合于在许多不同的应用领域中使用:膜过滤器、纯净水处理、消毒、污水净化、清除泡沫、智能化的设备设计和控制以及水流的检测、控制和调节元器件。利用他们的这些产品可以建造出高效节能的污水净化、水处理设备,可以设计出智能化的控制系统,降低设备设计制造成本,提高生产效率。

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