Природный и ресурсный потенциал как России, так и других стран мира, достаточно обширен, однако не бесконечен. Вместе с тем, в современных условиях мы всё чаще наблюдаем серьёзные экологические проблемы, возникающие по техногенным причинам. Вот почему вопросы бережного использования ресурсов приобретают сегодня особую актуальность, и, в первую очередь, это касается рационального обращения с промышленными отходами. Причём здесь на передний план выступает не столько утилизация, сколько рециклинг и другие возможные варианты решения проблемы. В этом смысле немало головной боли экологам и руководителям производств доставляет шлам. Его уровень в промышленных резервуарах подлежит обязательному постоянному мониторингу с помощью специального контрольно-измерительного оборудования. Что же такое шлам? Как «удержать планку» его содержания в жидкости, с тем, чтобы сохранить экологическое равновесие и не попасть под санкции со стороны проверяющих органов? Какие измерители шлама лучше всего использовать на современных производствах и в специализированных шламовых хозяйствах? Расскажем в этом материале.
Что такое шлам и чем он характеризуется?
Слово «шлам» вовсе не случайно созвучно слову «шлак», которым люди, далёкие от металлургии и других производств, называют вредные вещества из пищи и окружающей среды, накапливаемые в организме. Ведь шлам представляет собой мелкие твёрдые частицы, осаждаемые в процессе фильтрации либо отстаивании той или иной жидкости. Кроме того, шлам появляется при дроблении или бурении горных пород. И, наконец, шламом называют образуемый в результате электролиза порошок, обычно содержащий микроскопические частички благородных металлов. То есть, всё это, по сути своей, является ненужными и даже вредными отходами – шлаками, но только в более широком смысле.
К счастью, отходы, возникновение которых является неизбежным в ходе любых производственных процессов, за редким исключением, либо легко утилизируются либо находят применение в качестве сырья для изготовления побочной продукции. И даже такой «неутилизуемый» шлам, как, например, нефелиновый, представляющий собой белитовый шлам, который является отходом производства оксида алюминия из различных горных пород, можно «победить». Пути утилизации этого продукта предполагают его использование в качестве одного из компонентов современных строительных материалов, дорожных покрытий и др. А если нефелиновый шлам подвергнуть вспомогательной обработке – промыть его водой, максимально измельчить, отжать и просушить – то в результате этих манипуляций он превращается в нефелиновый шлак. Для внедрения этих и других новаторских решений, равно как и для повышения общей эффективности производственных предприятий, и требуется надёжный мониторинг уровня шлама в воде (жидкостях). За нежелательными отложениями продуктов и их отходов бдительно следят измерители шлама – важные и обязательные составляющие масштабных систем экологического контроля на предприятиях.
Где и для чего следует измерять уровень шлама?
Одним из наиболее ярких примеров использования приборов для контроля уровня шлама можно назвать работу водоочистных сооружений. Очистные предприятия содержат в себе ряд объектов, оборудованных дозаторными баками, сетчатыми гравитационными сгустителями и т. д. Проходя через них, твёрдая фаза жидкости осаждается, а затем устраняется, становясь шламом. Уровень шлама на очистных необходимо контролировать с тем, чтобы предотвратить его частичное удаление из жидкости. Не случайно уровнемеры шлама зачастую также называют датчиками контроля раздела фаз (сред).
Среди других областей деятельности человека, в которых необходимо определение границ раздела сред, можно также выделить пищевое производство, сельское хозяйство, энергетическую и нефтяную отрасли, ЖКХ. При этом, шламомеры применяют не только для обычного регулирования осадков в воде, но и для сигнализации предельных уровней шлама и других отходов. И, конечно же, измерители уровня шлама принимают важное участие в организации и функционировании автоматизированных систем управления очисткой.
Некоторые конструктивные особенности и предпосылки эволюции уровнемеров шлама
Итак, как мы уже выяснили, шлам хранят в различных ёмкостях (резервуарах), и для решения задач мониторинга и измерения его уровня широко используют уровнемеры, которые производят контроль шлама с помощью выходных сигналов, передаваемых затем на специализированный контроллер или же любой другой прибор вторичного предназначения. Уровень шлама будет отображаться на этом контроллере в режиме реального времени, а для визуальной передачи данных можно использовать такие дополнительные модули, как видеографические регистраторы, щитовые индикаторы и т. д.
Впрочем, анализаторы шлама, как и любое другое контрольно-измерительное оборудование, непрерывно совершенствуются, с тем, чтобы полностью удовлетворять требованиям современного рынка. Разберём для примера конструкцию типового измерителя уровня цементного шлама. Данный прибор имеет в своём составе поплавок, который посредством тросса соединяется через специальные направляющие с подъёмным механизмом. Также устройство наделено электроприводом, коромыслом, дополненным контргрузом, системой отсчёта уровня, ограничителями, путевыми переключателями и успокоителем. И всё бы хорошо, но подобные приборы нельзя назвать в достаточной степени информативными. Ведь, к примеру, резкие всплески и волнения шлама неизбежно повлекут за собой и резкие вертикальные колебания поплавка с троссом, что безусловно скажется на качестве мониторинга. К счастью, разработчики подобных устройств уже выяснили, что проблему можно решить с помощью некоторой коррекции работы электрической цепи уровнемера. Аналогичным образом конструкторы из года в год устраняют и другие несовершенства оборудования, входящего в системы измерения уровня шлама.
Лотовые датчики контроля раздела сред
Контрольно-измерительное оборудование, предназначенное для определения уровня шламов и прочих твёрдых материалов в жидкости, зачастую принадлежит к лотовому типу. Лотовые устройства удобно применять для непрерывных замеров. Их ключевыми преимуществами выступают высокая точность измерений, надёжность и долговечность, а также простота в наладке и эксплуатации. Среди недостатков можно отметить ограничения по давлению и среде использования.
Типовые лотовые датчики контроля раздела сред и датчики межфазного контроля сред снабжены чувствительными грузами и измеряют уровень шлама, погружаясь в резервуары-отстойники. Разберём принцип работы этих устройств более подробно. Чувствительный груз, опущенный в ёмкость, проходит через жидкость и в конечном счёте упирается в отложения шлама на дне. Затем расстояние, которое прошёл датчик, замеряется с помощью электроники прибора, переводится в выходной сигнал и поступает на уже упомянутый специализированный контроллер.
В некоторых случаях практикуют бесконтактное измерение уровня шлама: подобный метод анализа реализуется с помощью специализированных датчиков, их располагают над рабочей жидкостью и соприкосновения со шламом не происходит.
Сигнализаторы уровня шлама
Рассмотрим ещё один распространённый вариант оборудования – сигнализатор уровня шлама. За редким исключением, он представляет собой стационарный агрегат, размещаемый в отстойниках водоочистительных систем на химических, энергетических и других предприятиях. Этот прибор осуществляет контроль за выбросами и мониторинг прозрачности среды в условиях прозрачной трубки с помощью погружного фотореле. Погружной датчик способен опускаться на глубину до 10 и более метров и работает в обширном диапазоне внешних температур. Кроме того, сигнализатор уровня шлама может обнаруживать шлам или песок в резервуарах нефтемаслосепараторов и других систем сортировки на нефтеперерабатывающих предприятиях. При попадании шлама или песка на чувствительные элементы датчика прибор подаёт тревожный сигнал.
Использование сигнализаторов уровня шлама также характерно для повседневной деятельности теплоэлектростанций: с помощью этих приборов удобно определять мутность воды, поэтому их размещают не только в фильтрах-отстойниках, но и в открытых водоёмах – причём на достаточной глубине.
Промышленный онлайн-измеритель взвешенных частиц AQUA-LAB AQ-CONC150
Если речь идёт о промышленных масштабах, чрезвычайно удобно, чтобы приборы, используемые для онлайн-мониторинга, обладали определённой универсальностью – то есть, могли выполнять замеры нескольких параметров жидкости одновременно. Подобный подход использует в разработке и производстве оборудования и компания Аква-Лаб. Ярким примером тому служит промышленный онлайн-измеритель AQ-CONC150, выпущенный под брендом AQUA-LAB. Его специализацией является не только определение уровня шлама, но и анализ концентрации других загрязняющих воду частиц. Таким образом, данный промышленный мутномер частиц, способный функционировать в режиме 24/7, находит широкое применение в химической и пищевой промышленности, фармакологии, металлургии, на очистных предприятиях и везде, где требуется выстроить систему высокоточного и непрерывного мониторинга уровня осадков – как, собственно, шлама, так и многих других.
Важной отличительной особенностью промышленного анализатора-контроллера шлама AQUA-LAB AQ-CONC150 является его полная готовность к эксплуатации, так как в комплекте с прибором идёт высокочувствительный погружной датчик AQ-CONC2-EL3, разработанный специально для измерения уровня шлама. Дополнительную точность измерений поможет обеспечить встроенная система удаления пузырьков воздуха. Кроме того, данный контроллер, так же как и вышеупомянутый типовой сигнализатор уровня шлама, способен выдерживать достаточно жёсткие условия внешней среды. Корпус модели выполнен в соответствии с международным стандартом пыле- и водозащиты IP65, при этом, вес и габариты контроллера таковы, что его монтаж будет быстрым, простым и надёжным. А для связи прибора AQ-CONC150 с остальными элементами и узлами системы экологического контроля послужит типовой интерфейс RS-485.