You probably do not come from: Poland.  If necessary, change to: United States
  1. Strona startowa
  2. Wodociągi i kanalizacja
  3. Kompaktowa instalacja do odwadniania biomasy
  4. Raporty aplikacyjne

Osiągnięto dokładną separację

Kompaktowa instalacja do odwadniania biomasy

Miejska oczyszczalnia ścieków w Diepholz jest jednym z klientów firmy ISV-Umwelt.

Osady ściekowe są przygotowywane do obróbki termicznej za pomocą wirówki. Bogaty zestaw czujników umożliwia precyzyjne monitorowanie instalacji, zarówno na miejscu, jak i zdalnie. Ponadto, dzięki IO-Link , procesy instalacji, uruchomienia i serwisowania przebiegają szczególnie sprawnie.

W około 10 000 oczyszczalniach ścieków w Niemczech powstaje rocznie prawie 2 miliony ton osadów ściekowych. Chociaż wcześniej większość osadów ściekowych była wykorzystywana jako nawóz w rolnictwie, obecnie coraz więcej osadów jest poddawanych recyklingowi termicznemu ze względów ekologicznych. Przepisy prawne w Niemczech wymagają, aby najpóźniej od 2029 r. wszystkie osady ściekowe były wykorzystywane do odzysku fosforu w monospalarniach.

Zanim jednak osady ściekowe zostaną wykorzystane jako paliwo, należy oddzielić ich stałą zawartość od dużej ilości wody, która stanowi ponad 97 procent masy.

Tutaj do gry wkracza firma ISV-Umwelt z Langelsheim w Dolnej Saksonii. Założyciel i dyrektor zarządzający Sven Penkwitt wyjaśnia: „Budujemy mobilne instalacje do odwadniania biomasy i wynajmujemy je naszym klientom na czas określony lub nieokreślony.

Jednym z tych klientów jest miejska oczyszczalnia ścieków w Diepholz, gdzie ISV-Umwelt ustawia jedną ze swoich instalacji na okres jednego tygodnia około cztery razy w roku. „W tym czasie z około 2400 metrów sześciennych przefermentowanego osadu, który gromadzi się w dużych zbiornikach w okresie trzech miesięcy, oddziela się około 72 ton suchej masy, którą można następnie wykorzystać do utylizacji termicznej”.

Separacja za pomocą wirówki

Instalacja separatora jest systemem samowystarczalnym i mieści się w mobilnym kontenerze o długości 12 metrów. Centralnym jego elementem jest wirówka dekantacyjna. Jej bęben obraca się z prędkością 3200 obrotów na minutę, generując siły odśrodkowe równe 3000-krotności przyspieszenia grawitacyjnego. Gdy ścieki są podawane ze zbiorników za pomocą pompy i węża, ciężkie ciała stałe są wypychane na zewnątrz. Stamtąd, za pomocą przenośników ślimakowych, są one kierowane na zewnątrz, podczas gdy lżejsza woda pozostaje w środku bębna i odpływa. Następnie taśma przenośnika transportuje je do kontenera zbiorczego w celu przetransportowania do elektrociepłowni. W celu optymalizacji separacji dodawany jest flokulant. Rodzaj i dawkowanie jest dostosowane do składu osadów ściekowych.

Aby osiągnąć optymalny wynik odwadniania, musi istnieć możliwość dostosowania procesu w różnych jego punktach i tu właśnie wkracza ifm: Jako specjalista w dziedzinie automatyki, firma ifm oferuje szeroką gamę czujników i rozwiązań automatyzacji, które można wykorzystać do precyzyjnej regulacji i przejrzystej wizualizacji operacji procesowych w najdrobniejszych szczegółach.

Monitorowanie wirówki

Dwa główne łożyska wirówki poddawane są ekstremalnym siłom, gdy ciężki bęben obraca niejednorodny często osad ściekowy z ogromną prędkością. Dlatego też w każde łożysko zostały wkręcone dwa czujniki drgań VVB. Stale monitorują one zachowanie wibracyjne.

Odbiegający od normy wzorzec drgań pozwala szybko wykryć, czy masa nie może być prawidłowo przetworzona, tzn. oddzielona, ponieważ np. konsystencja lub lepkość jest niewłaściwa lub do wirówki dostają się grube bryły. Wtedy personel serwisowy może interweniować i np. zmniejszyć prędkość wirówki, aby zapobiec uszkodzeniu.
Zużycie łożysk bębna jest również wykrywane na wczesnym etapie poprzez rosnącą amplitudę drgań i zgłaszane jako sygnał do konserwacji. Co więcej, czujnik drgań posiada zintegrowany czujnik temperatury. Rosnące wartości temperatury wskazują na zwiększone tarcie spowodowane zużyciem.   „Czujnik drgań pozwala nam wcześnie wykryć, kiedy łożysko wymaga wymiany. Możemy ocenić pilność i w najlepszym przypadku zaplanować prace konserwacyjne na uszkodzonej instalacji tak, aby odbyły się pomiędzy dwoma zleceniami u klienta. W każdym razie jesteśmy zawsze na bieżąco. Możemy niezawodnie zapobiec lub przynajmniej zredukować do minimum wszelkie nieprzewidziane szkody związane z przestojami u klienta”, mówi Sven Penkwitt.

Agregat hydrauliczny

W osi środkowej wirówki umieszczony jest napędzany hydraulicznie przenośnik ślimakowy o wysokim momencie obrotowym, który zagęszcza cząstki stałe i odprowadza je na zewnątrz. Ciśnienie jest wytwarzane przez agregat hydrauliczny o napędzie elektrycznym.  Przełącznik ciśnienia PV8 o zakresie pomiaru od 0 do 250 bar mierzy ciśnienie hydrauliczne w celu sterowania silnikiem pompy elektrycznej za pomocą falownika. Ciśnienie jest zatem wykorzystywane do sterowania napędem ślimaka i ostatecznie do wyładunku cząstek stałych z instalacji.

Agregat jest również wyposażony w czujnik poziomu z serii LI5. Wykrywa on poziom oleju oraz temperaturę oleju i ostrzega o przekroczeniu lub niedostatecznym poziomie dopuszczalnych wartości.

Monitorowanie agregatu hydraulicznego pod względem ciśnienia, poziomu oleju i temperatury.

Monitorowanie przepływu podawania

Precyzyjnie dozowany dopływ osadów ściekowych do wirówki ma decydujące znaczenie dla efektywnego procesu separacji. W tym celu na dopływie instalowany jest magnetyczno-indukcyjny czujnik przepływu. Czujnik ten niezawodnie wykrywa przepływ różnorodnych mediów płynnych lepkich, w tym przypadku ilość dodawanej biomasy lub osadów ściekowych, która wynosi typowo od 15 do maksymalnie 56 metrów sześciennych na godzinę. Zmierzona wartość jest łączona z regulacją pompy zasilającej i wirówki w sterowniku instalacji. Czujnik działa na zasadzie pomiaru magnetyczno-indukcyjnego. Oferuje on następujące korzyści: odcinek pomiarowy jest wolny od wszelkich elementów pomiarowych lub innych elementów, do których mogłyby przylgnąć stałe składniki osadu ściekowego, blokując rurę.

Ponadto czujnik mierzy również temperaturę transportowanego osadu ściekowego. Lepkość tego osadu jest wyższa w zimnych porach roku – jest to decydujący czynnik, który należy wziąć pod uwagę przy zasilaniu wirówki.

Wszystko zależy od mieszanki

Aby osiągnąć optymalną separację faz (termin ten jest używany przez specjalistów do oddzielania cieczy od ciał stałych), do osadu ściekowego dodawany jest flokulant. Flokulant jest indywidualnie dopasowany do rodzaju osadu ściekowego, tzn. receptura jest inna w zależności od oczyszczalni ścieków. Flokulant składa się z wody i koncentratu polimerowego. Oba składniki są przygotowywane indywidualnie, zapewniając dokładne proporcje mieszania. Do tego celu wykorzystywany jest przepływomierz wirowy vortex. Precyzyjnie mierzy on ilość wody doprowadzanej do zbiornika przygotowawczego i w ten sposób reguluje recepturę flokulantu.

Sam zbiornik preparatu jest monitorowany za pomocą czujnika poziomu LR7000, który posiada sondę z falowodem mikrofalowym do pomiaru poziomu. Ta zasada pomiaru ma tę zaletę, że nie ma na nią wpływu pienienie się flokulantu. Ponadto sondę można łatwo skrócić i w ten sposób dopasować do wysokości zbiornika.

Gotowy flokulant jest podawany do wirówki razem z osadem ściekowym. Przepływomierz elektromagnetyczny SM8020 precyzyjnie monitoruje podawaną ilość. W przeciwieństwie do czujnika wirowego przepływomierz ten może nie tylko wykrywać wodę, ale także inne media ciekłe, w tym flokulanty polimerowe o dużej lepkości.

Pomiar w zbiorniku magazynowym

Zbiornik magazynowy z koncentratem polimerowym jest monitorowany za pomocą czujnika poziomu KQ1000. Czujnik ten montowany jest na zewnątrz zbiornika i wykrywa poziom napełnienia poprzez ścianę zbiornika. Trzy sygnały przełączające o różnych priorytetach przypominają o konieczności uzupełnienia zbiornika. Sven Penkwitt znalazł tu szczególnie pragmatyczne rozwiązanie: „W zależności od czasu dostawy i wymaganej ilości produktu, pozycja montażu czujnika na zbiorniku zasilającym może być wyższa lub niższa, co daje nam elastyczność w zakresie czasu realizacji zamówienia”.

Prosto i łatwo dzięki IO-Link

Wszystkie czujniki w tej instalacji wykorzystują protokół komunikacyjny IO-Link. Sven Penkwitt wyjaśnia korzyści dla swojej firmy: „IO-Link zmniejsza nakłady na okablowanie i pozwala na znacznie łatwiejsze uruchomienie. Okablowanie strukturalne polega zasadniczo na przykręceniu złącz kabli do czujników i modułów. Eliminowane są źródła błędów, takie jak nieprawidłowo podłączone kable. Nasze pierwsze instalacje były okablowane konwencjonalnie i potrzebowaliśmy na to około 2½ dnia. Dzisiaj, dzięki IO-Link, można to zrobić w 2 godziny”.

Według Penkwitta jedną z istotnych zalet IO-Link jest serwis: „Nie potrzebuję już elektryka do wymiany uszkodzonego czujnika; dzięki prostemu złączu M12, w zasadzie każdy może wymienić czujnik”. Po założeniu nowego czujnika otrzymuje on automatycznie swoje parametry z mastera IO-Link: w ten sposób wartości graniczne lub wskazania licznika są po prostu przenoszone ze starego czujnika do nowego. „Można więc powiedzieć, że IO-Link minimalizuje czas przestoju sprzętu na miejscu u klienta”.

Chociaż konwencjonalne czujniki posiadają tylko wyjścia przełączające lub analogowe, czujniki IO-Link oferują również komunikację bezpośrednio w czujniku. Na przykład, kompletna parametryzacja czujnika może być przeprowadzona zdalnie – ręcznie przez operatora za pomocą oprogramowania lub automatycznie przez sterownik, na przykład przy zmianie receptury. Ułatwia to zdalną optymalizację procesu aż do poziomu czujników.

Ponadto czujniki IO-Link oferują dodatkowe funkcje diagnostyczne poza rzeczywistą wartością mierzoną, np. licznik godzin pracy, pamięć wartości min. i maks. lub wartości dotyczące jakości mierzonego sygnału.

  „Wszystkie czynności związane z kontrolą i monitorowaniem naszych instalacji mogą odbywać się zdalnie. W tym miejscu IO-Link jest bardzo przydatny, ponieważ daje nam maksymalną przejrzystość aż do poziomu czujnika. Dzięki temu możemy optymalnie dostosować proces i szybko zlokalizować źródło błędu w przypadku wystąpienia usterki”, mówi Sven Penkwitt.

Cała instalacja może być zdalnie sterowana i przeglądana. I wreszcie IO-Link zapewnia maksymalną przejrzystość.

Wniosek

 

Jest to możliwe dzięki szerokiej ofercie produktów: dzięki technologii czujników firmy ifm i wszystkim zaletom IO-Link można całkowicie zautomatyzować nawet skomplikowaną instalację z wieloma zmiennymi, które należy uwzględnić w celu uzyskania maksymalnej efektywności. Jednak nie tylko „sprzęt” robi różnicę, liczy się również serwis. Tak podsumowuje to Sven Penkwitt: „Ludzie w ifm rozumieją, o co chodzi. Rozumieją i wspierają Cię, zarówno przez telefon, jak i na miejscu. Dostępność jest również doskonała: Dzwonię do 15:00 i mam czujnik następnego dnia. Ma to dla nas duże znaczenie w utrzymaniu ruchu i konserwacji, ponieważ ostatecznie jestem odpowiedzialny wobec moich klientów. Nie znam prawie żadnego dostawcy z branży elektrotechnicznej, który byłby w stanie choćby zbliżyć się do tego poziomu. Dlatego właśnie polegamy na ifm wszędzie tam, gdzie jest to możliwe. Ponieważ dostajemy od nich wszystko, czego potrzebujemy: kompetencje, niezawodność i szybkość działania”.