Как выбрать измеритель концентрации ила? 

Знаешь, когда впервые сталкиваешься с задачей подбора измерителя концентрации ила, кажется, что главное — найти прибор с подходящим диапазоном. Но на практике всё упирается в то, что именно ты меришь и в каких условиях. Частая ошибка — брать что-то универсальное, ?на все случаи?, а потом мучиться с дрейфом показаний или постоянными засорами. Сам через это проходил.

С чего начать: не диапазоном единым

Первое, что спрашивают у нас технологов — ?а какой у вас диапазон??. Это важно, конечно. Но если не копнуть глубже, можно промахнуться. Допустим, у тебя активный ил во вторичных отстойниках. Концентрация вроде бы стабильная, 2-5 г/л. Но сам ил — структура живая, волокнистая, с хлопьями. И вот тут уже смотришь не на цифры в паспорте, а на принцип действия. Оптический датчик может быстро ?ослепнуть? от налипаний, а ультразвуковой — начать чудить из-за пузырьков, которые в том же иле всегда есть.

Поэтому мой первый совет — иди от среды. Густой, плотный шлам из первичных отстойников или тот же активный ил — это две большие разницы. Для плотного, однородного шлама иногда и погружной датчик с вибрационной вилкой подойдет — простой и надежный. Но для активного ила с его изменчивой структурой я бы уже смотрел в сторону приборов, которые измеряют не напрямую, а через какой-то опосредованный параметр, вроде рассеяния ультразвука или корреляции сигналов. У нас на одной из станций аэрации ставили такой, кажется, от ООО Шанхай Кэньчуань Прибор. Не самый раскрученный бренд, но для конкретно наших условий подошел — главное, что смогли договориться о доработке входного фильтра под наши загрязнения.

И вот еще что. Часто забывают про температуру. Казалось бы, сточные воды — не кипяток. Но летом в закрытых помещениях резервуаров температура может подскакивать, а зимой — падать. И некоторые сенсоры, особенно оптические, очень чувствительны к температурному дрейфу. Прибор вроде бы откалиброван при +20, а работает при +5. И все, погрешность вылезает. Всегда смотрю в техданные на температурную компенсацию. Если её нет или она слабая — сразу красный флаг.

Принцип действия: главный выбор

Тут, по сути, три лагеря: оптические, ультразвуковые и вибрационные (реже — радиоизотопные, но это уже для особых случаев с разрешениями). У каждого свои ?тараканы?. Оптические — самые точные в лабораторных условиях. Поставил такой в идеально чистую прозрачную пробу — и получил эталон. Но в реальном резервуаре на сенсорной головке через неделю образуется биопленка, налипают волокна. Автоматическая очистка помогает, но не всегда. На одном из пищевых производств ставили оптический датчик в линию с жирными стоками — так его приходилось чистить вручную чуть ли не каждый день. Отказались.

Ультразвуковые более живучие. Принцип в том, что скорость и затухание ультразвука зависят от плотности и взвесей в среде. Хорошо подходят для сред с относительно постоянным размером частиц. Но если в иле вдруг появляется много песка (скажем, из-за проблем с песколовками), показания начинают прыгать. Калибровка под конкретную среду — обязательна. И нужно следить, чтобы на пути луча не появлялись крупные постоянные помехи, вроде оборвавшегося троса или отколовшейся плитки.

Вибрационные, или вилочные, датчики — это, как правило, датчики предельного уровня, а не непрерывного измерения. Но есть и модели для концентрации. Они измеряют изменение резонансной частоты вилки, погруженной в среду. Надежные, без движущихся частей. Но для очень вязких или волокнистых сред могут быть проблемы — ил может ?наматываться? на вилку, меняя её массу и искажая показания. Тут нужно смотреть на конструкцию, иногда помогает специальное покрытие.

Монтаж и обслуживание: о чем думать заранее

Это та часть, где теория разбивается о реальность. Ты можешь выбрать самый совершенный прибор, но если неправильно его установить, толку не будет. Первое — точка отбора. Нельзя ставить датчик в ?мертвую зону?, где нет движения потока или где ил оседает. Нужно место с репрезентативной концентрацией, желательно на восходящем потоке или в зоне активного перемешивания. Часто грешат тем, что монтируют датчик куда проще, а не куда нужно. Потом удивляются, почему показания не сходятся с лабораторными пробами.

Второе — доступ для обслуживания. Датчик нужно будет периодически проверять, чистить, калибровать. Если он установлен на дне глубокого резервуара без площадки или лестницы, обслуживание превратится в подвиг. Один раз видел, как для простой поверки датчика приходилось останавливать секцию и спускать человека в изолирующем противогазе. Это нерационально и опасно. Лучше сразу заложить возможность демонтажа с помощью цепной тали или предусмотреть монтаж в байпасную линию.

Третье — защита от среды. Корпус, степень защиты IP, материал измерительного элемента. Для канализационных сооружений стандарт — IP68 и коррозионностойкие материалы, нержавейка или специальные пластики. Но бывают нюансы. Например, в среде с высоким содержанием сероводорода некоторые марки нержавейки могут корродировать. Стоит уточнять у производителя. На сайте kenchuang.ru, к примеру, у ООО Уху Кэньчуань Прибор можно посмотреть не только общие характеристики, но и уточнить по совместимости материалов для агрессивных сред. Это полезно.

Интеграция и калибровка: где кроются подводные камни

Купил датчик, установил — и это только полдела. Его нужно ?вписать? в систему. Стандартные выходные сигналы — 4-20 мА, HART, Modbus. С этим обычно проблем нет. Сложнее с настройкой и калибровкой. Заводская калибровка — это хорошо, но она часто сделана на эталонных суспензиях. Твой ил — уникален. Поэтому полевая калибровка обязательна.

Как мы делаем? Берем прибор, ставим в рабочее положение. Параллельно отбираем несколько проб ила из той же точки, где стоит датчик, и отправляем в лабораторию на гравиметрический анализ (высушивание и взвешивание осадка). Получаем реальные значения концентрации. Затем настраиваем датчик так, чтобы его показания соответствовали лабораторным. Важно делать это при разных режимах работы станции — при пиковой нагрузке и при минимальной. Иногда зависимость нелинейная.

И вот еще момент — ?обучение? прибора. Некоторые современные модели с микропроцессорами позволяют вносить несколько калибровочных точек и строить свою кривую. Это золотая функция. Потому что через месяц состав ила может немного измениться (скажем, из-за смены реагента), и ты сможешь быстро подкорректировать показания, сделав одну контрольную пробу, а не заново проходя всю процедуру.

Опыт и альтернативы: а если не покупать?

Иногда задача измерения концентрации ила решается не напрямую. Особенно если бюджет ограничен или условия совсем экстремальные. Можно ли обойтись без специализированного измерителя концентрации ила? Иногда — да.

Например, на небольших объектах иногда используют косвенные методы. Измеряют мутность оптическим датчиком, а потом по эмпирической зависимости пересчитывают её в приблизительную концентрацию. Точность, конечно, ниже, особенно если меняется цветность или размер частиц, но для грубого контроля иногда хватает. Или еще вариант — использовать датчик расхода в сочетании с датчиком давления (для вычисления плотности). Но это уже для напорных трубопроводов, а не для открытых резервуаров.

Был у нас случай, когда нужно было контролировать сгущение избыточного ила. Специализированный датчик концентрации не вписывался в смету. Выкрутились, установив простой вибрационный сигнализатор уровня, но настроили его очень чувствительно. Он не показывал нам цифру в г/л, но четко сигнализировал, когда плотность шлама достигала заданного порога для включения шнекового обезвоживателя. Работает до сих пор. Это к вопросу о том, что иногда нужно отталкиваться от технологической задачи, а не от желания поставить ?крутой гаджет?.

В конце концов, выбор всегда сводится к компромиссу между точностью, надежностью, стоимостью и трудозатратами на обслуживание. Нет идеального прибора для всех ситуаций. Есть тот, который оптимально подходит под твою конкретную воду, твой ил, твой процесс и твой бюджет. Главное — не лениться изучать среду, консультироваться с коллегами, у которых похожие условия, и не бояться запрашивать у производителей тестовые испытания или рекомендации по уже реализованным проектам. Как те, что можно найти у компании ООО Шанхай Кэньчуань Прибор и ООО Уху Кэньчуань Прибор, которая, помимо прочего, выпускает и сопутствующее оборудование вроде радарных уровнемеров и электромагнитных расходомеров — всё это часто работает в одной связке на очистных сооружениях. Смотри на проблему в комплексе, и тогда выбор будет осознанным.