Учет сточных вод недорого

Как недорого оценить расход сточных вод до установки полноценной системы учета

Установка полноценной системы учета сточных вод — довольно дорогое мероприятие. Особенно если речь идет о существующей промышленной канализации, где сначала необходимо обследовать объект, выбрать место измерения, подобрать оборудование, разработать проект, а затем смонтировать и ввести систему в эксплуатацию.

Но иногда начинать сразу с этого просто не хочется.

Например, инженеру или службе эксплуатации сначала нужно ответить на гораздо более простой вопрос: сколько сточных вод здесь вообще проходит?

Не с метрологической точностью и не для выставления счетов водоканалом, а хотя бы приблизительно: 20 м? в сутки, 100 или 500? Как выглядит расход в течение рабочего дня? Есть ли большой ночной сток? Насколько фактические цифры отличаются от расчетных?

Для такого предварительного обследования необязательно сразу покупать дорогую стационарную систему. В некоторых случаях получить полезные данные можно с оборудованием стоимостью от нескольких десятков до нескольких сотен долларов.

Разберем несколько вариантов.

Сначала определимся: это не коммерческий учет

Все описанные ниже способы предназначены прежде всего для технической оценки расхода.

Полученные данные можно использовать для внутреннего обследования объекта, предварительного выбора расходомера, поиска пиковых сбросов или проверки проектных предположений.

Но если показания должны использоваться для расчетов с водоканалом, требования будут совершенно другими. Потребуются соответствующее средство измерения, поверка, проектное решение, соблюдение требований к монтажу и, при необходимости, согласование узла учета.

Поэтому задача этой статьи другая: потратить относительно небольшую сумму и понять реальную картину до того, как вкладываться в окончательное решение.

Самый дешевый эксперимент: измеряем уровень воды

Если канализация безнапорная и имеется доступ к поверхности потока, начать можно буквально с обычного ультразвукового датчика расстояния.

Датчик устанавливается над водой и периодически измеряет расстояние до ее поверхности. Зная положение дна трубы, мы получаем уровень заполнения.

Сам по себе уровень еще не является расходом. Но если известны диаметр трубы и приблизительная скорость движения воды, расход можно оценить по простой зависимости:

Q = A ? V

где:

A — площадь заполненной водой части сечения трубы;

V — средняя скорость потока.

Для круглой трубы площадь заполненного сечения рассчитывается по ее диаметру и текущему уровню воды. Поэтому небольшой ультразвуковой датчик с выходом 4–20 мА или Modbus уже позволяет автоматически записывать изменение заполнения трубы в течение суток.

Основная сложность остается одна — скорость.

А скорость можно хотя бы приблизительно измерить

Для предварительной оценки иногда достаточно простого натурного эксперимента.

Если имеется доступный прямой участок, можно определить, за какое время заметный плавающий предмет проходит известное расстояние. Таким способом измеряется поверхностная скорость, а не средняя скорость всего потока, поэтому считать результат точным измерением нельзя.

Но задача у нас сейчас другая.

Если предприятию необходимо понять хотя бы порядок расхода перед принятием решения о покупке оборудования, такая оценка уже может оказаться полезной.

Лучше провести несколько измерений при разном заполнении трубы и посмотреть, насколько сильно меняется скорость. Если она остается приблизительно одинаковой, уровень можно записывать непрерывно, а расход рассчитывать программно.

Получается очень дешевый эксперимент: ультразвуковой датчик устанавливается над потоком, данные несколько суток записываются в ноутбук, ПЛК или регистратор, после чего уровень пересчитывается в площадь сечения и приблизительный расход.

Простой промышленный ультразвуковой уровнемер сегодня можно найти примерно за $50–100. Для предприятия это зачастую меньше стоимости одного выезда специалиста.

Когда такой способ действительно имеет смысл

Экономить подобным образом разумно не всегда.

Метод подходит, если канализация работает без напора, у воды имеется свободная поверхность, известна геометрия трубы и можно выбрать достаточно спокойный прямой участок.

Желательно находиться подальше от поворотов, перепадов высоты, насосов, мест соединения нескольких труб и других участков, где поток сильно возмущен.

Особенно хорошо метод работает, когда заполнение трубы меняется, но характер движения воды остается относительно стабильным.

А вот при периодическом подпоре, обратном течении или резком изменении скорости ошибка может стать настолько большой, что эксперимент потеряет смысл.

Именно поэтому такой вариант стоит воспринимать как дешевое предварительное обследование, а не как замену нормальному расходомеру.

Если есть открытый канал — можно измерить значительно лучше

На очистных сооружениях, технологических каналах и некоторых выпусках существует более интересная возможность.

В поток можно установить измерительный лоток или водослив известной геометрии. Например, лоток Паршаля.

В таком случае отдельно измерять скорость уже не требуется. Конструкция лотка создает известную зависимость между уровнем воды и проходящим расходом.

Остается установить над определенной точкой ультразвуковой датчик уровня и пересчитывать его показания по характеристике конкретного лотка.

Именно по такому принципу работают многие недорогие приборы, продающиеся как Ultrasonic Open Channel Flow Meter. Электроника в них сравнительно простая: измеряется уровень, а контроллер рассчитывает расход по заложенной характеристике водослива или лотка.

Такой комплект можно найти примерно за $200–400.

Это уже гораздо более воспроизводимое измерение, чем попытка один раз определить скорость поплавком.

Проблема в другом: измерительный лоток нужно куда-то установить. В существующий подземный канализационный коллектор это зачастую сделать сложно или вообще невозможно.

Для существующей канализации интереснее Area Velocity

Если нужно обследовать обычную частично заполненную канализационную трубу, гораздо удобнее измерять сразу две величины: уровень и скорость.

Именно это делают расходомеры типа Area Velocity.

Небольшой герметичный датчик закрепляется непосредственно в потоке. Он определяет глубину воды и одновременно измеряет скорость ее движения, обычно ультразвуковым доплеровским методом.

Дальше контроллер знает геометрию трубы и выполняет тот же расчет:

расход = площадь заполненного сечения ? скорость.

Но теперь скорость не приходится считать постоянной — прибор измеряет ее непрерывно.

Это особенно важно на реальном предприятии, где утром может идти небольшой сток, днем расход возрастает в несколько раз, периодически происходят технологические сбросы, меняется заполнение коллектора или возникает подпор.

Такой прибор можно временно установить на несколько суток или недель и получить уже достаточно содержательный профиль работы канализации.

Бюджетные переносные Area Velocity расходомеры стоят ориентировочно от $700–1000.

По сравнению с ценой полноценного проекта и стационарного узла учета это все еще сравнительно небольшие деньги, особенно если прибор предполагается использовать затем и на других выпусках предприятия.

Есть, правда, очевидный недостаток: датчик находится непосредственно в сточной воде. Его необходимо правильно закрепить, а при длительной работе контролировать загрязнение илом, жиром, волокнами и мусором.

Не хочется ничего опускать в канализацию? Есть радар

Еще один вариант временного обследования — полностью бесконтактное измерение.

Такой расходомер устанавливается над потоком. Один измерительный канал определяет уровень воды, а второй с помощью доплеровского радара измеряет скорость движения ее поверхности.

По уровню и известной геометрии рассчитывается площадь сечения. Поверхностная скорость с поправочным коэффициентом пересчитывается в среднюю, после чего определяется расход.

Главное достоинство очевидно: оборудование вообще не соприкасается со сточными водами.

Его удобно временно устанавливать над каналом или подходящим колодцем, датчик не заиливается и на него ничего не наматывается.

Но требования к месту установки здесь достаточно серьезные. Радар должен видеть поверхность воды, поток должен иметь выраженное направление, а участок не должен находиться непосредственно после поворота, перепада или слияния нескольких потоков.

Кроме того, поверхностная скорость не равна средней скорости всего сечения, поэтому для хорошего результата необходима корректная настройка коэффициентов, а в идеале — контрольное измерение.

Стоимость недорогих систем такого типа начинается примерно с $1000–1700.

Сколько в итоге стоит «просто посмотреть, сколько там течет»

Получается довольно широкий диапазон.

Если условия удачные и нужна лишь грубая оценка, эксперимент можно начать с ультразвукового уровнемера примерно за $50–100.

Если имеется возможность установить измерительный лоток или водослив, комплект уровня и контроллера может обойтись приблизительно в $200–400 без учета изготовления самого измерительного участка.

Для временного обследования существующей канализации гораздо интереснее переносной Area Velocity — ориентировочно от $700–1000.

Бесконтактный радар уровня и скорости потребует уже порядка $1000–1700 и выше, зато оборудование вообще не придется погружать в стоки.

Зачем предприятию вообще заниматься такими экспериментами

Потому что иногда неизвестность обходится дороже самого измерения.

Допустим, предприятие планирует полноценный узел учета, но никто точно не знает фактический диапазон расходов. Есть только старые проектные данные, расчет по водопотреблению или очень приблизительные цифры.

Можно сразу заказывать проект и оборудование.

А можно сначала потратить несколько сотен долларов и неделю на временное измерение.

После этого уже будет понятно, какой расход проходит ночью и днем, насколько велики пики, как меняется заполнение трубы, есть ли подпор и вообще подходит ли выбранное место для будущего узла учета.

Возможно, результаты подтвердят исходные предположения.

А возможно, выяснится, что реальная картина совершенно другая и первоначально выбранное решение пришлось бы переделывать.

Именно в этом главный смысл бюджетного временного учета: он не заменяет профессиональную систему измерения, а позволяет недорого получить исходные данные перед тем, как платить за нее серьезные деньги.

Для инженера или службы эксплуатации это может быть вполне разумным первым шагом: сначала посмотреть, что действительно происходит в канализации, а уже потом решать, какой расходомер, проект и полноценная система учета нужны объекту.