Toepassingen van ultrasone niveausensoren in waterzuiveringsprocessen: van ruw water tot gerecycled water, het aanpakken van uitdagingen in de volledige procesbewaking

De waterzuiveringsindustrie omvat vier kernfasen: "ruw waterinname - gezuiverde waterzuivering - afvalwaterzuivering - hergebruik van teruggewonnen water".Bewaking van het niveau in elke fase heeft een directe invloed op de processtabiliteit, de kwaliteit van het afvalwater en de operationele kosten.Traditionele niveaumetingsinrichtingen (zoals drijvende en onderzeese) falen vaak in waterbehandelingsscenario's als gevolg van problemen zoals verontreiniging van het medium (sediment)., ophangende vaste stoffen), milieuinterferentie (schuim, corrosie) en frequente onderhoudsbehoeften.en lage onderhoudsvereistenIn de afgelopen jaren zijn ultrasone niveauzenders uitgegroeid tot kernapparatuur voor de volledige monitoring van het procesniveau in de waterbehandeling.De toepassing ervan vereist een aangepast ontwerp op basis van de werkingskenmerken van elke fase.

I. Invoerfase van ruw water: niveaubewaking voor troebel en extreem water

De opname van rauw water is het startpunt van de waterbehandeling, met gemeenschappelijke scenario's zoals reservoirs, rivieren en grondwaterinvoerpunten.De kernvereiste van de monitoring is het real-time volgen van de opslag van ruw water om procesfluctuaties te voorkomen die worden veroorzaakt door onvoldoende of overmatige waterinname.Hieronder worden de operationele pijnpunten van deze fase en de aanpassingsoplossingen voor ultrasone niveau zenders beschreven:

(I) Operatieve pijnpunten

Verwarmd medium: ruw water bevat grote hoeveelheden sediment en algen (bijvoorbeeld rivieren met een troebelheid van meer dan 500 NTU tijdens het overstromingsseizoen).die tot significante meetverschuiving leidt.
Extreme weersomstandigheden: Weersymptomen zoals zware regens en tyfoons veroorzaken plotselinge stijgingen en dalingen van het watergehalte.
Harde buitenomgeving: Inlaatpunten bevinden zich meestal buiten, met temperatuurvariaties van -20°C tot 40°C, hoge luchtvochtigheid en bliksemrisico's.De apparatuur moet een hoge bescherming en weerstand tegen bliksem hebben..

(II) Technische aanpassingsoplossingen voor ultrasoonniveauzenders

Keuze van de hardware

Kies voor modellen met een leegladingsbereik van 30% hoger dan de werkelijke waterinlaaddiepte (bijv.een bereik van 15 meter voor een opvangpunt van 10 meter) om redundantie te reserveren voor signaalafzwakking door golven en sediment.
Gebruik sondes van roestvrij staal van 316L (weerstand tegen buitencorrosie) met een beschermingscategorie IP68.5 standaard) om weerstand te bieden aan weerliginterferentie.
Een 24 V gelijkstroom breedspanningsstroomvoorziening moeten worden ontworpen om zich aan te passen aan spanningsschommelingen van buitengeneratoren of zonne-energiesystemen.

Algoritme-optimalisatie

Het "golffilteralgoritme" wordt ingeschakeld: door middel van het gemiddeld maken van 10 datasets binnen 10 seconden worden door golven veroorzaakte vloeiende niveauschommelingen geminimaliseerd, waardoor het gegevensfluctuatiebereik van ±10 cm tot ±2 cm wordt verkleind.
Dynamische drempelregeling: de echodetectiedrempel wordt aangepast op basis van de troebelheid van ruw water (verbonden met troebelheidsmeters ter plaatse op het inlaatpunt).De drempel wordt automatisch verhoogd wanneer de troebelheid stijgt om misvattingen te voorkomen die worden veroorzaakt door in het sediment verspreide signalen.

Installatieontwerp

Installeer de sonde op een plaats van het inlaatpunt die verwijderd is van de impact van de waterstroom (bijv. het platform van de inlaattoren).en voeg een golfschild (gemaakt van metaal of PVC) hieronder toe om de impact van waterstroomverstoringen op de geluidsgolfstraal te verminderen.
Voor diepe putinvoerpunten moet een combinatie "sonde + golfgeleiderbuis" worden gebruikt.met de controle van de fout binnen ± 1 cm voor een bereik van 10 meter.

(III) Toepassingsgeval: Bewaking van het niveau op een inlaatpunt van ruw water in een reservoir

Werkomstandigheden: De inlaatdiepte van het reservoir is 8 meter, de troebelheid bereikt 800 NTU tijdens het overstromingsseizoen en de minimumtemperatuur in de winter is -15°C.Traditionele zenders voor het zweven vereisen tweemaal per maand schoonmaak vanwege verwarring van sediment, met een meetfout van ± 15 cm bij hevige regenval.
De oplossing: Selecteer een ultrasone niveauzender met een bereik van 12 meter, IP68-bescherming en een bliksembeschermingsmodule, gecombineerd met een golfschild en golffilteralgoritme.
Resultaten: De meetnauwkeurigheid wordt stabiel gehandhaafd op ±2 cm, met 18 maanden onderhoudsvrije werking.en het apparaat werkt normaal bij lage temperaturen in de winter, waardoor de onderhoudskosten met 90% worden verlaagd.

II. Fase van zuiveringswaterbehandeling: zorg voor nauwkeurige beheersing van het niveau van sedimentatietanken en filtertanks

De zuivere waterbehandeling is de kernfase van het zuiveren van ruw water in kraanwater.De kernvereiste is het garanderen van een stabiel sedimentatie-efficiënt.Hieronder worden de operationele pijnpunten en aanpassingsoplossingen voor deze fase weergegeven:

(I) Typische scenario's, pijnpunten bij operaties en problemen met traditionele apparatuur

Scenario	Kernpijnpunten	Problemen met traditionele apparatuur
Sedimentatietank	Drijvende slakken op het oppervlak van de vloeistof, afzetting van sedimenten op de bodem van de tank en de noodzaak van een stabiele controle van het niveau	Float-type apparaten zijn gevoelig voor verstrengeling door drijvende slakken; onderwater-type apparaten zijn gemakkelijk geblokkeerd door sediment
Filtertank	Plotselinge daling van het niveau tijdens het terugwassen, waardoor het terugwasproces nauwkeurig moet worden geactiveerd	Contactapparatuur wordt gemakkelijk beschadigd door terugspoeling van de waterstroom
Duidelijke watertank	Monitoring van het waterniveau in realtime om onvoldoende watervoorziening of overstromingen te voorkomen	Sommige apparatuur is niet voldoende nauwkeurig om aan de behoeften van de watervoorziening te voldoen

(II) Op maat gemaakte toepassing van ultrasone niveau zenders

1. Niveaubewaking van sedimentatievaten

Technische aanpassing: Use a 25kHz low-frequency probe (with strong penetration to pass through thin floating slag layers) and enable the "floating slag filtering algorithm" — automatically eliminate floating slag interference by identifying differences between floating slag echoes (weak amplitude, lange duur) en echo's van het vloeistofoppervlak (sterke amplitude, steil stijgende rand).
Praktische resultaten: Na toepassing in een sedimentatietank van 8 meter van een waterbedrijf wordt de meetfout nog steeds binnen ± 1 cm gecontroleerd, zelfs wanneer de dikte van de drijvende slak 10 cm bereikt.De sedimentatie is stabiel, en de troebelheid van het afvalwater wordt verlaagd van 0,5 NTU naar 0,3 NTU.

2. Niveaucontrole voor het terugwassen van filtertanks

Technische aanpassing: gebruik maken van de modus "tweepuntsniveau-activering" activeren van het terugspoelproces wanneer het niveau van de filterbak daalt tot 1 meter (toegenomen filtratieresistentie);stop met het terugspoelen wanneer het niveau na voltooiing van het terugspoelen tot 3 meter stijgtHet gehele proces wordt in real-time door de ultrasoon niveau zender gevoed.
Praktische resultaten: na toepassing in de filtertanks van een waterzuiveringsinstallatie wordt de reactietijd van de terugspoelprong van 10 tot 1 seconde verkort, het waterverbruik bij terugspoelen wordt met 15% verminderd,en de levensduur van filtermedia wordt met 2 jaar verlengd.

3. Niveaubewaking van zuivere watertanks

Technische aanpassing: Selecteer hoge-precisie modellen (nauwkeurigheid ±0,2% FS) die Modbus-RTU-communicatie ondersteunen voor integratie in het watervoorzieningsplanningssysteem.Real-time niveaugegevens worden verzonden naar verbinding met waterpompen, waardoor automatische besturing mogelijk is van "wateropvulling bij lage niveaus en stopzetting van de pomp bij hoge niveaus".
Praktische resultaten: na toepassing in een 15 meter lange zuivere watertank van een graafschap wordt de drukfluctuatie van de watervoorziening verlaagd van ±0,2 MPa tot ±0,05 MPa,aanzienlijk verbeteren van de ervaring van de bewoners met het watergebruik, en het aantal overstromingsongevallen daalt van 3 keer per jaar tot nul.

III. Afvalwaterzuiveringsfase: het overwinnen van de monitoringproblemen van schuim, corrosie en ophangende vaste stoffen

De behandeling van rioolwater is een belangrijke fase in de watercyclus.De bedrijfsomstandigheden zijn ingewikkeld en hard., die hoge verontreinigings-, corrosie- en interferentiebeperkende capaciteiten van niveauzenders vereisen.

(I) Technische doorbraken in kernscenario's

1. Oplossing van schuiminterferentie in beluchtingstanks

Pijnpunt: een stabiele schuimlaag van 20-30 cm wordt gevormd op het vloeibare oppervlak tijdens de beluchting.resulterend in een fout van ± 15 cm.
De oplossing:
- Hardware: Gebruik een 15 W hoogvermogende zender (om de penetratie van geluidsgolven te verbeteren), waarbij het oppervlak van de sonde is bekleed met polytetrafluoroethyleen (PTFE) om schuimadhesie te voorkomen.
- Algorithme: Inzetten van de "verbeterde schuimfiltermodus" verleng de echo-detectietijd tot 100 ms om de echte echo van het vloeistofoppervlak onder het schuim vast te leggen,en corrigeert de geluidssnelheid door middel van temperatuurscompensatie (de temperatuur van de beluchtingsvat fluctueert met 5-10°C).
Resultaten: na toepassing in een 10 meter hoge beluchtingsvat van een afvalwaterzuiveringsinstallatie van een chemisch industrieel park wordt de meetfout verlaagd van ±15 cm tot ±2 cm,volledig voldoet aan de vereiste van de procescontrole van ±5 cm.

2. Corrosiebescherming voor industriële afvalwatertanks

Pijnpunt: Industrieel afvalwater (bijv. afvalwater van galvanisatie, afvalwater van pickelen) bevat sterke zuren en alkalis (pH=1-13) en zware metalen ionen.Traditionele metalen sondes corroderen binnen 3-6 maanden.
De oplossing:
- Proefmateriaal: Gebruik volledig PTFE-gecoate sondes (inclusief behuizingen en kabelinterfaces) met een corrosiebestendigheid die voldoet aan de norm ISO 10289 en die bestand zijn tegen extreme omstandigheden met een pH van 1 tot 14.
- Ontwerp tegen explosie: Voor de explosiebestendige eisen in chemische industriële parken, selecteer ultrasone niveauzenders met een explosiebestendige beoordeling Ex d IIC T6 om veiligheidsongevallen veroorzaakt door olie-gasmengsels te voorkomen.
Resultaten: Na aanbrengen in een 5 meter grote pickelwatertank van een galvaniseringsfabriek werkt de sonde 24 maanden zonder corrosiebeschadiging.De levensduur ervan is 4 keer langer dan die van traditionele apparatuur, en de onderhoudskosten worden met 80% verlaagd.

3. Oplossing van opgeschortte vaste interferentie in slorverdickingstanks

Pijnpunt: de slibconcentratie is hoger dan 10 000 mg/l en de vaste stoffen in suspensie verspreiden gemakkelijk geluidsgolven, wat resulteert in zwakke echosignalen en het falen van de meting.
De oplossing:
- Ondersteuning van de golfleiding: Installeer een 316L-golfgeleiderbuis van roestvrij staal (interne diameter 120 mm) onder de sonde.
- Dynamische vermogensregeling: Automatisch verhogen van het zendvermogen op basis van de slibconcentratie (verbonden met concentratiemeters ter plaatse).hoe groter het vermogen (tot 20 W) om de sterkte van echosignalen te garanderen.
Resultaten: na toepassing in een 8 meter grote slibverdikkingsvat van een gemeentelijke zuiveringsinstallatie wordt de effectieve meetwaarde verhoogd van 60% tot 99,8%, de fout wordt binnen ±3 cm gecontroleerd,en het afwateringseffect van het slib wordt met 10% verbeterd.

(II) Toepassingsgeval: volledige procesbewaking in een afvalwaterzuiveringsinstallatie van een industriepark

Gesproken scenario's: 5 meter evenwichtingsvat, 10 meter beluchtingsvat, 8 meter secundaire sedimentatievat, 6 meter slibverdikkingsvat.
Een gemeenschappelijke oplossing: Gebruik ultrasone niveauzenders van hetzelfde merk, geïntegreerd in het SCADA-systeem van het park via het Modbus-RTU-protocol om volledige procesniveau-gegevensvisualisatie en gekoppelde besturing te bereiken.
Alomvattende resultaten:
- De meetnauwkeurigheid van elke fase is ≤ ± 2 cm en de processtabiliteit wordt met 30% verbeterd.
- De gemiddelde gemiddelde tijd tussen storingen (MTBF) van de apparatuur bereikt 18 maanden en de onderhoudskosten worden met 92% verlaagd.
- Door verbinding te maken met watertoevoer-, beluchtings- en drainagesystemen wordt de afvalwaterzuiveringscapaciteit met 20% verhoogd en wordt het conformiteitspercentage van het afvalwater verhoogd van 95% naar 100%.

IV. Fase van hergebruik van hergebruikt water: het realiseren van intelligent niveaubeheer voor wateropslag en -voorziening

Het hergebruik van hergebruikt water is een belangrijke maatregel voor waterbesparing en vermindering van emissies.Het vereiste is om door nauwkeurige monitoring van het niveau voldoende teruggewonnen water op te slaan en op aanvraag te leveren., waardoor verspilling of onvoldoende watervoorziening wordt vermeden.