В связи с тем, что в ближайшие годы значительно возрастут объемы сточных вод, требующих очистки, операторы все чаще обращаются за внедрением технологий улучшенная производительность и больший экономическая эффективность.
По оценкам Организации Объединенных Наций (ООН), в глобальном масштабе чуть менее 4000 триллионов литров сточных вод производится ежегодно. Чтобы попытаться поместить это число в более понятный контекст, каждый день британские коллекторы собирают почти 3000 миллиардов литров очистки сточных вод из домов, офисов и промышленных помещений. Цифра также включает сток с дорог и других непроницаемых поверхностей. Сельскохозяйственные стоки почти никогда не собираются и не обрабатываются, поэтому данные по этому вопросу, мягко говоря, отрывочны.
Сточные воды определяются как вода, которая больше не имеет ценности для целей, для которых она использовалась, и ее очистка стала главным приоритетом как с точки зрения здоровья, так и с точки зрения окружающей среды. Неочищенные сточные воды часто рассматриваются как упущенная возможность, но они также могут быть убийцей.
Хотя точное функционирование очистных сооружений может отличаться в зависимости от источника сточных вод, например, промышленных и канализационных, основные принципы обеззараживание являются одними и теми же: а именно механическими, биологическими и химическими.
Более богатые страны относятся к гораздо более высокая доля их сточных вод по сравнению с более бедными странами; например, 70% промышленных сточных вод очищается в Европе и Северной Америке по сравнению только с 8% во многих странах Центральной Африки с низким уровнем дохода.
Какова бы ни была мотивация – и многое зависит от нормативных требований – очистка сточных вод является обширной и расширяющейся проблемой, и операторы вынуждены повышать экономическую эффективность и производительность в то время, когда экологическое законодательство требует очистки больших объемов.
Приводы играют ключевую роль в решении этой проблемы не только в странах с «высоким уровнем дохода», где очистка сточных вод является нормой, но и в тех частях мира, где это является спасатель Современные технологии являются решением большинства проблем, но многие операторы испытывают отвращение из-за высокой стоимости замены существующего оборудования. Ключ заключается во внедрении технологии, которая может интегрировать, по крайней мере частично, с учетом того, что это уже сделано: насосы и воздуходувки находятся на переднем плане процесса обработки., приводы с регулируемой скоростью вращения (VSD) может играть важную роль на каждом этапе.
Исследование на примере очистной установки в Южной Каролине, перерабатывающей 50 миллионов литров воды в день, показало преимущества замены двигателя с постоянной частотой вращения на VFD переменного тока при сохранении старой последовательности откачки и системы управления. Это включало прямое соединение рамного двигателя (447Т / 460 вольт) с валом насоса – фильтр гармоник не требовался из-за 3% линейного реактора, встроенного в привод для защита от скачков напряжения.
При новой компоновке энергия не терялась из–за проскальзывания, а снижение частоты вращения двигателя до 80% привело к снижение энергопотребления почти на 50%. Другие преимущества, включенные снижение вибрации и времени простоя.
Засорение насоса, называемое «неровностями» (засорение рабочих колес насоса), также является проблемой при очистке сточных вод, и очистка от него может быть дорогостоящей. VFD теперь доступны с функцией ‘снятия помех’, которая изменяет скорость насоса и в некоторых случаях может даже заставить насос работать в обратном направлении.
Примером VSD, позволяющего преодолевать засоры насосов, является установка по очистке шлюзов Ситон компании Northumbrian Water недалеко от залива Уитли. Рамочный подрядчик компании, Byzak Limited, работал с Control Techniques – частью Nidec Group – над программированием VSD для автоматически уменьшает проблему ‘неровностей’ (засорение рабочих колес насоса) и устраните необходимость в человеческом вмешательстве.
Регулирующий поток в ответ на раннее выявление часть проблемы была определена как фундаментальная. Приводы переменного тока Unidrive были выбраны по двум основным причинам: приводы измеряют истинный крутящий момент нагрузки в режиме реального времени и имеют мощный внутренний ПЛК, время реакции которого измеряется в микросекундах.
Когда ПЛК распознает изменение крутящего момента, свидетельствующее о ‘неровностях’ (он чувствителен к изменениям на 1-2%), процедуры для очистите крыльчатку инициированы. Если проблема не устранена, срабатывает аварийный сигнал, чтобы получить доступ к приводу с помощью специального программного обеспечения для компьютерной томографии для оценки и выполнения ручных операций. За первые шесть месяцев мониторинга больше никаких блокировок не было.
Воздуходувки, как и насосы, играют важную роль на очистных сооружениях сточных вод, причем аэрационные воздуходувки являются крупнейшим потребителем энергии. Бактерии являются необходимым компонентом очистки сточных вод, и скорость, с которой они размножаются, определяется потоком воздуха. Слишком мало воздуха чрезмерно замедляет процесс, и наоборот. Используя правильно запрограммированный ЧРП контролировать скорость воздушного потока в нужное время оптимизирует скорость роста бактерий и обеспечивает значительную экономию.
По словам Шейди Йехиа из блога Control, точно так же, как перекачка воды, правильно запрограммированное программное обеспечение может обеспечить экономия энергии почти на 50% когда расход воздуха уменьшается на 20%. Другие преимущества аэрации с ЧРП включают лучшее управление технологическим процессом и сокращение трудозатрат.
По мнению Международной водной ассоциации, очистка сточных вод и их повторное использование должны быть включены в более широкие рамки планирования, которые позиционируют управление водным циклом как ключевой связующий элемент и стимулирующий фактор. Он считает, что значительные выгоды – экологические, экономические и социальные – которые можно извлечь из такого подхода, могут быть реализованы только после значительного увеличения инвестиций правительства и частного сектора.
Вода — это ограниченный ресурс. Если мы хотим, чтобы мир стал более здоровым и экологически ответственным местом, то управление водными запасами будет иметь приоритетное значение выше большинства. Проблема будет определяться не только поведением нынешнего населения и последующих поколений, но и тем, как инженерные ноу-хау могут быть применены для решения этой задачи. То, что в последующие годы потребуется очищать значительно больше сточных вод, является несомненным фактом: и столь же несомненно, что технология станет ключом к тому, чтобы сделать это возможным.