تكنولوجيا حساسات المواد الصلبة العالقة لتحسين عملية معالجة مياه الصرف الصحي

النقاط الرئيسية

• المواد الصلبة المعلقة (TSS) و طلب الأكسجين الكيميائي (COD) تتبعان بعضهما عن كثب في مياه الصرف الصحي البلدية — على الرغم من أن النسبة الدقيقة تتغير مع منطقة التجميع.
• يسمح مراقبة TSS عبر الإنترنت للمشغلين بتشديد التحكم في أحواض الترسيب بدلاً من تشغيل هوامش محافظة.
• تحتفظ أجهزة استشعار الانعكاس الضوئي بدقة ±5% عبر نطاقات 0-5000 ملغم/لتر.
• يقلل التحكم في الوقت الحقيقي في كيمياء إزالة الماء من استهلاك البوليمر بشكل ملحوظ — حيث يتوقف الإفراط في الجر عن كونه سياسة تأمين افتراضية.

يوفر قياس المواد الصلبة المعلقة معلومات أساسية للتحكم في العمليات لمعالجة مياه الصرف الصحي البلدية وإدارة النفايات الصناعية. المشغلون الذين يمكنهم رؤية تحميل المواد الصلبة في الوقت الحقيقي — عبر المعالجة الأولية، والبيولوجيا، والتعامل مع المواد الصلبة — يديرون منشآت أكثر كفاءة وأقل تكلفة من أولئك الذين يعملون من عينات مختبر يومية. تعتبر مراقبة TSS المستمرة أساسًا لتحسين المعالجة البيولوجية، وجرعات المواد الكيميائية، والتعامل مع المواد الصلبة.

تقنيات القياس

الطريقة المرجعية الجاذبية

طرق قياسية 2540D تحدد المرجع لتحديد TSS:
– مرشح الألياف الزجاجية للاحتفاظ بالجسيمات >1.2 ميكرومتر
– تجفيف عند 103-105°C حتى الوزن الثابت
– يتم التعبير عن النتائج كـ ملغم/لتر من المواد الصلبة المعلقة
– دقة المختبر في حدود ±2%

يوفر التحليل الجاذبي في المختبر قياسات حاسمة ولكنه لا يمكنه دعم التحكم في العمليات في الوقت الحقيقي — بحلول الوقت الذي يتم فيه تجفيف الفلتر ووزنه، تكون المياه التي صنعت العينة قد اختفت. ومن هنا جاءت الحاجة إلى المراقبة عبر الإنترنت.

تقنية الانعكاس الضوئي

أجهزة استشعار الانعكاس الضوئي بالأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR) تضيء الجسيمات وتقيس شدة الضوء المنعكس:

مبدأ العمل:
– المصدر: LED بالأشعة تحت الحمراء 880 نانومتر
– الكاشف: كشف الانعكاس بزاوية 90°
– الإشارة ترتبط بـ تركيز الجسيمات و توزيع الحجم

المواصفات:
– النطاق: 0-5000 ملغم/لتر (قابل للتكوين)
– الدقة: ±5% من القراءة أو ±10 ملغم/لتر
– زمن الاستجابة: <2 ثوانٍ
– خيارات ممسحة ذاتية التنظيف متاحة

أجهزة استشعار ChiMay SS التي تستخدم تقنية الانعكاس الضوئي توفر قياسًا مستمرًا مناسبًا لتطبيقات المصففات الأولية، وأحواض الحمأة المنشطة، والترشيح الثانوي.

الانخفاض فوق الصوتي

الأشعة فوق الصوتية عالية التردد تقيس تركيز المواد الصلبة من خلال انخفاض الإشارة:

المزايا:
– غير حساسة للون والتداخلات الضوئية
– تقيس جميع أحجام الجسيمات بما في ذلك ما دون الميكرون
– أداء أفضل في التيارات الداكنة أو الملونة

القيود:
– تكلفة أعلى من الطرق الضوئية
– متطلبات معايرة أكثر تعقيدًا
– حساسة لدرجة الحرارة مما يتطلب تعويضًا

تقييم التكنولوجيا المقارن

التكنولوجيا	النطاق (ملغم/لتر)	التداخل	الدقة	الصيانة	التكلفة
الانعكاس الضوئي	0-5000	لون عالي، فقاعات هواء	±5%	تنظيف أسبوعي	منخفض
الانخفاض فوق الصوتي	0-10000	منخفض	±3%	معايرة شهرية	متوسط
الانخفاض الميكروويفي	0-50000	منخفض (معادن)	±4%	ربع سنوي	مرتفع
السعة	100-50000	عالي (موصلية)	±10%	شهري	منخفض

يتبع تقسيم التكنولوجيا التطبيق: الانعكاس الضوئي هو العملة الأساسية لمياه الصرف الصحي البلدية، حيث تكون التيارات نسبياً غير ضارة وتكون التكلفة مهمة؛ بينما تكسب الطرق فوق الصوتية والميكروويفية قيمتها المضافة في التيارات الصناعية ذات اللون الثقيل أو تحميل المواد الصلبة الشديد الذي قد يعمي جهاز استشعار ضوئي.

تطبيقات مياه الصرف الصحي البلدية

تحسين المصفاة الأولية

تزيل المصفاة الأولية 40-60% من TSS المدخلة من خلال الترسيب بالجاذبية. تتيح المراقبة عبر الإنترنت:

معايير التحكم:
– مراقبة TSS المدخلة لتتبع الحمل
– تركيز المواد الصلبة في التدفق السفلي لتحسين الهاضم
– عتامة التدفق الزائد لضمان جودة النفايات
– كشف طبقة الحمأة في قاع المصفاة

تقوم المنشآت التي تتبع المواد الصلبة في المصفاة الأولية في الوقت الحقيقي بجرع المواد المجمعة بناءً على الحمل الفعلي بدلاً من الافتراضات الأسوأ — وتكون المدخرات الكيميائية حقيقية، لأن الإفراط في جرع المواد المجمعة “للتأكد” هو أحد أكبر مصادر استنزاف الميزانية في المنشأة.

تحكم عملية الحمأة المنشطة

تركيز المواد الصلبة المعلقة في السائل المختلط (MLSS) يؤثر مباشرة على كفاءة المعالجة البيولوجية:

النطاقات المثلى:
– الحمأة المنشطة التقليدية: 2000-4000 ملغم/لتر MLSS
– التهوية الممتدة: 3000-6000 ملغم/لتر MLSS
– المفاعلات الحيوية الغشائية (MBR): 8000-15000 ملغم/لتر MLSS

يمكن أن يتيح التحكم في MLSS في الوقت الحقيقي:
– تحسين نسبة الغذاء إلى الكائنات الدقيقة (F/M)
– تقليل طاقة التهوية بنسبة 10-20% من خلال استهداف MLSS المناسب
– تحسين قابلية ترسيب الحمأة من خلال تنسيق MLSS/DO

تعتبر التهوية أكبر فاتورة طاقة في منشأة الحمأة المنشطة. إن تشغيل MLSS عند نقطة الضبط الصحيحة بدلاً من “مرتفع، فقط في حالة” هو أحد التغييرات القليلة التي تقلل الطاقة دون التأثير على جودة النفايات.

تطبيقات مياه الصرف الصناعي

معالجة الأغذية والمشروبات

مياه الصرف من معالجة الأغذية تحمل مواد صلبة معلقة عالية من المواد العضوية:

الخصائص النموذجية:
– TSS: 500-5000 ملغم/لتر نفايات خام
– نسبة BOD:COD عالية (0.4-0.6)
– pH ودرجة حرارة متغيرة

فوائد المراقبة:
– تحكم في حوض التساوي بناءً على تحميل TSS
– تحسين DAF (الطفو بالهواء المذاب)
– توازن تحميل المعالجة البيولوجية
– التحقق من الامتثال للنفايات

صناعة اللب والورق

مياه الصرف من مطحنة اللب تقدم تحديات مراقبة فريدة:

التداخلات المعالجة:
– لون عالي (مركبات اللجنين)
– محتوى ألياف متغير
– راتنج الخشب والمستخلصات

عادةً ما تتضمن شبكة مراقبة TSS عبر الم mill:
– مياه الصرف من الشاشة (0-2000 ملغم/لتر)
– تدفق زائد من المصفاة الأولية (50-200 ملغم/لتر)
– تدفق المفاعل الحيوي/النفايات
– النفايات النهائية (نقطة الامتثال)

تقوم المصانع التي تجهز هذه النقاط بتشغيل استرداد الألياف ومعالجة النفايات بناءً على قياسات فعلية — وهو أمر مهم في صناعة حيث تؤثر كل من الألياف المفقودة إلى النفايات وتكاليف النفايات على نفس الميزانية.

إرشادات التركيب والصيانة

تحديد مواقع المستشعرات

اعتبارات حاسمة:
– موقع العينة التمثيلية (تجنب المناطق الميتة)
– السرعة الدنيا: 0.3 م/ث لتجنب الترسيب
– تجنب إدخال الهواء (أسفل الهياكل الساقطة)
– الحماية من الأضرار (تدفقات مضطربة، حطام عائم)

بالنسبة لتركيبات المصفاة الأولية، فإن الخلايا المتدفقة تحتفظ بالمستشعر في اتجاه ثابت وتمنع فقاعات الهواء من تلوث البصريات — مما يستحق الإضافات في الأنابيب في معظم التركيبات.

التحقق من المعايرة

جدول المعايرة:
– أسبوعي: تحقق من نقطة واحدة مقابل عينة سريعة
– شهري: تحقق من معايرة نقطتين
– ربع سنوي: معايرة كاملة مع مقارنة مختبرية
– سنوي: شهادة من طرف ثالث

ارتباط عينة سريعة:
تأسس مقارنة عينة سريعة منتظمة (بحد أدنى أسبوعي) ارتباطًا بين قراءات المستشعر عبر الإنترنت و القيم المرجعية الجاذبية. يؤدي انحراف الارتباط إلى ما بعد ±10% إلى إعادة المعايرة — المختبر دائمًا على حق، والمستشعر يعمل من أجله.

---

المقال #858 | مستشعر ChiMay SS | مستشعر ChiMay للمواد الصلبة المعلقة لمراقبة مياه الصرف الصحي