Czujniki w oczyszczalniach ścieków

Wyposażenie oczyszczalni ścieków

Oczyszczalnie ścieków są przeważnie rozległymi kompleksami i składa się na nie wiele oddzielnych instalacji. Dlatego, aby móc transportować ścieki między kolejnymi etapami ich obróbki, potrzebne są pompy. Ze względu na specyfikę środowiska pracy oczyszczalni są one dobierane, głównie w zakresie materiałów wykorzystywanych do ich budowy, z uwzględnieniem właściwości ścieków oraz substancji chemicznych używanych w danym obiekcie do ich oczyszczania.

Kolejnymi elementami instalacji oczyszczania ścieków są systemy regulacji parametrów przepływu wykorzystujące zawory. Zabezpieczają one na przykład instalacje zakładu przed nadmiernym ciśnieniem, które może wzrosnąć m.in. w wyniku zbyt szybkiego lub błędnego zamknięcia/ otwarcia innych zaworów, załączenia/ wyłączenia pomp lub awarii zasilania. Zawory używane są również do odpowietrzania, odgazowywania i napowietrzania rurociągów ściekowych. Ponadto, razem z pompami, stanowią one kluczowy element systemów dozowania różnych substancji dodawanych do ścieków – na przykład chloru na etapie dezynfekcji i tlenu przyspieszającego proces rozkładu zanieczyszczeń organicznych w zbiornikach z osadem czynnym. Zawory, które są wykorzystane w oczyszczalniach ścieków – podobnie jak pompy – wykonywane są z materiałów charakteryzujących się odpornością na kontakt z substancjami agresywnymi chemicznie i trudne warunki otoczenia. Przykłady to stal nierdzewna i żeliwo, dodatkowo pokrywane powłokami zabezpieczającymi i kauczuk, z którego wykonuje się uszczelnienia.

Czujniki w oczyszczalniach ścieków

Praktycznie wszystkie instalacje oczyszczalni są też opomiarowane. Do sensorów najpowszechniej wykorzystywanych w zakładach tego typu zalicza się czujniki mierzące parametry fizyczne – m.in. poziom cieczy, wilgotność powietrza, parametry przepływu cieczy i gazów, ciśnienie i temperaturę. Sensory pierwszej wielkości znajdują zastosowanie m.in. w kontroli stanu napełnienia zbiorników ze ściekami na etapie oczyszczania wstępnego. Jej celem jest detekcja wystąpienia przepełnienia, które może oznaczać, że zatkanie krat większą przeszkodą zablokowało przepływ. Uwzględniając wyniki pomiarów ciśnienia wylotowego pomp i parametrów przepływu ścieków, wody i osadów, można na przykład w razie nagłego wzrostu ilości tych cieczy efektywniej je zagospodarować, część przesyłając do zbiorników wyrównawczych.

Ponadto niezbędne są sensory parametrów chemicznych i biochemicznych. Na podstawie wskazań m.in. czujników pH, stężenia zawiesin, osadów i różnych substancji chemicznych i ich przewodności można ocenić postęp i efektywność zachodzących reakcji chemicznych oraz zjawisk biologicznych występujących na poszczególnych etapach oczyszczania ścieków. Dane te są również niezbędne do określenia wymaganej dawki środków chemicznych oraz innych substancji – na przykład przyspieszających dany proces, jak tlen w zbiornikach z osadem czynnym.

Oprócz czujników monitorujących przebieg procesów w oczyszczalniach ścieków, wymagane są też pomiary (lub inspekcja) stanu instalacji. Powinna ona być kontrolowana na przykład pod kątem występowania korozji. Oprócz tego monitoring pracy instalacji powinien także obejmować detekcję kumulacji różnych zanieczyszczeń, które mogą uniemożliwić prawidłowe funkcjonowanie oczyszczalni i pomiar stężenia gazów wybuchowych (patrz: ramka).

Zagrożenia i pomiary stężenia gazów w branży wod-kan

Infrastruktura kanalizacyjna i oczyszczalnie ścieków stanowią niebezpieczne środowisko pracy. Wynika to z warunków, jakie panują w tych obiektach – są to często zamknięte przestrzenie (na przykład kanały, studzienki, wieże ciśnień i zbiorniki ściekowe), których efektywna wentylacja jest trudna. To w połączeniu z procesami fermentacji i innymi reakcjami chemicznymi, które w nich mogą zachodzić, prowadzi do gromadzenia się łatwopalnych oraz wybuchowych gazów w niebezpiecznych stężeniach i tych toksycznych, które nawet w niewielkiej ilości są groźne dla ludzkiego organizmu. Ponadto wiele reakcji chemicznych oraz biologicznych towarzyszących składowaniu i obróbce ścieków może zmniejszać ilość tlenu w powietrzu. To jeszcze utrudnia oddychanie. Szkodliwe dla układu oddechowego są także środki używane do dezynfekcji. W związku z tym, aby chronić personel, wymagane jest kompleksowe podejście, które obejmuje: wyposażanie obiektów wod-kan w detektory niebezpiecznych gazów, pracowników w środki ochrony osobistej, w tym sprzęt do ochrony dróg oddechowych z właściwymi filtrami i klasą ochrony oraz zapewnienie personelowi możliwości szybkiej ewakuacji w przypadku eskalacji zagrożenia.

Czujniki do monitorowania stężeń gazu powinny mierzyć przede wszystkim: ozon, nadtlenek wodoru, podchloryn sodu i dwutlenek chloru (używane do dezynfekcji wody), siarkowodór i metan (występujące w osadach ściekowych), a także kwas solny i dwutlenek siarki (używane do odchlorowywania). Podstawową rolą systemu wykrywania gazów jest sygnalizacja zagrożenia i uruchamianie zabezpieczeń. Detektory powinny być więc wyposażone w obsługiwane w danym systemie sterowania interfejsy komunikacyjne oraz wyraźnie sygnalizować zagrożenie obsłudze, która znajduje się w pomieszczeniu (dźwiękowo, optycznie). Ich konstrukcja powinna być także dostosowana do trudnych warunków pracy – typowo minimalny wymagany stopień ochrony to IP66.

Ochronę w czasie czyszczenia zbiorników, prac konserwacyjnych i napraw, transportu substancji chemicznych, sprzątania zapewniają: kombinezony ochrony przeciwchemicznej, półmaski, maski pełnotwarzowe, maski z filtrami oraz aparaty oddechowe. Jeżeli chodzi o sprzęt ratunkowy, który powinien znajdować się w zasięgu ręki pracowników na stanowiskach, na których może dojść do sytuacji niebezpiecznych, są to m.in.: kaptury ucieczkowe z systemami nadciśnieniowymi, które zapewniają stały dopływ powietrza, chroniąc przed kontaktem z substancjami niebezpiecznymi i ucieczkowe aparaty regeneracyjne zapewniające powietrze oddechowe wystarczające na nawet kilkadziesiąt minut.

Monika Jaworowska
źródła zdjęć: Fraunhofer IGB, Emerson Proces Management