Pomiary przepływu w instalacjach (1) Wszystko płynie-Ścieki też

                                     artykuł w wersji pdf pdfpdf 

Techniczne aspekty doboru, zabudowy i warunków pracy wodomierzy są szczegółowo opisane w szeregu norm i przepisów [1].
Pomiary przepływu wody dokonywane są najczęściej w ciśnieniowych rurociągach (zamkniętych, całkowicie wypełnionych), a warunki hydrauliczne są – w
porównaniu do kanałów ściekowych -w miarę stałe.
Podstawy prawne
Kiedy i dlaczego w takim razie potrzebny jest pomiar ilości ścieków?
Czy nie można by przyjąć, że ilość zrzucanych ścieków równa jest pobranej ilości wody? Takie rozwiązanie zna każdy z Państwa osobiście – co
miesiąc płacimy za pobraną w mieszkaniach wodę, a na podstawie ilości zużytej wody naliczana jest opłata za ścieki. Sprawa komplikuje się, gdy chodzi np. o zakłady przemysłowe, gdzie ilość ścieków może się znacznie różnić od ilości pobranej wody. W świetle obowiązujących przepisów każdy obiekt gospodarki wodno-ściekowej (np. oczyszczalnie ścieków, przepompownie) zobligowany jest do rozliczania się z ilości odprowadzanych ścieków. Problematyka tego typu rozliczeń i związanych z nimi układów pomiarowych wymieniana jest w kilku obowiązujących aktach prawnych:
● Prawo ochrony środowiska z dnia 27 kwietnia 2001 r. (Dz. U. 62, poz. 627, z późniejszymi zmianami)
● Prawo wodne z dnia 18 lipca 2001 r. (Dz. U. nr 115, poz. 1229, z późniejszymi zmianami)
● Rozporządzenie RM w sprawie opłat za korzystanie ze środowiska (Dz. U. nr 130/01 poz. 1453).
W praktyce inżynierskiej znajomość rzeczywistej ilości powstających ścieków oraz nierównomierności ich spływu są podstawowymi danymi, decydującymi o możliwości prawidłowego zaprojektowania obiektów gospodarki wodno-ściekowej. Najczęściej pomiary przepływu ścieków stosowane są do stworzenia
bilansu tego, co wpływa i wypływa z danego obiektu i określania ilości zrzucanych ścieków. Bilanse takie są niezbędne zarówno w obiektach komunalnych, jak i w zakładach przemysłowych.
Kolejne zastosowanie rzeczywistych pomiarów przepływu ścieków to kalibracja hydrodynamicznych modeli obliczeniowych sieci kanalizacyjnych.
Na podstawie analiz symulacyjnych takich modeli możliwa jest m.in. kontrola poprawności struktury sieci, wyznaczanie przepustowości kanałów, określenie wysokości napełnień ściekami i prędkości przepływu, sygnalizacja przepełnienia poszczególnych elementów sieci. Symulacja komputerowa spływu ścieków może być przydatna do analizy sieci już istniejących, modernizowanych lub przy projektowaniu nowych [2].
Przy znanej sytuacji hydraulicznej i obciążeniu kanałów możliwe jest sterowanie i regulacja spływów w kanale, co pozwala na lepsze wykorzystanie istniejących już pojemności retencyjnych.

Jednym z bardziej spektakularnych projektów w tej dziedzinie jest stworzony w Wiedniu system do całościowego gospodarowania i sterowania siecią kanalizacji (niem. Kanalnetzbewirtchaftung, ang. Real Time Control). Ważną cześć tego systemu stanowią dane pomiarowe z ponad 40 punktów po-miarowych ilości przepływu i ponad 20 deszczomierzy [3]. Konieczność pomiarów przepływu
może być również uwarunkowana prawnie, np. przy wnioskowaniu o pozwolenie wodno-prawne, określaniu klucza opłat dla jednostek wprowadzających ścieki do kanalizacji, czy prowadzeniu monitoringu środowiska (w znaczeniu kontroli zawartości sub-stancji szkodliwych przy bezpośrednim i pośrednim wprowadzaniu ścieków do kanalizacji), którego zasady i koordynację określają przepisy ustawy o Inspekcji Ochrony Środowiska [4].

Po stwierdzeniu konieczności pomiaru przepływu ścieków nasuwa się od razu pytanie – jak i gdzie to mierzyć. Temat ten jest bardzo obszerny, gdyż mierzone ścieki to materia o zadziwiająco czasem złożonym sposobie zachowania się, która wymaga specyficznego podejścia do problemu pomiaru. Każde miejsce pomiarowe jest inne, a wybór metody pomiarowej zależy od zdefiniowania celu i żądanej dokładności pomiaru.
Pomiar przepływu w kanalizacji zawsze niesie ze sobą utrudnienia. Niesione przez ścieki zanieczyszczenia powodują tworzenie się osadów i filmów na ścianach kanałów i sprzęcie pomiarowym, które prowadzą do problemów w pomiarach, błędów i w ekstremalnych przypadkach do przerwy w pomiarach. Ze względu na sytuację budowlaną w kanalizacji (np. łuki, zwężenia przekroju) pojawiają się często skomplikowane hydraulicznie warunki przepływu. Nieznajomość zależności między warunkami hydraulicznymi panującymi w wy-branym miejscu pomiarowym i odpowiednim urządzeniem pomiarowym
prowadzi często do złej decyzji co do miejsca pomiarowego i metody pomiaru. W śle wybranych punktach nawet najlepsze technologie pomiarowe będą dostarczały złe i nieprzydatne wyniki.
Kolejnym problemem są oczekiwane zakresy pomiarowe urządzeń. W jednym punkcie pomiarowym mogą występować zarówno niewielkie spływy w czasie pogody bezdeszczowej, z niewielkim wypełnieniem i prędkościami przepływu, które mogą być nawet bliskie zera, jak i spływy w czasie deszczu, z dużymi wypełnieniami, a nawet pełnym wypełnieniem i spływem ciśnieniowym oraz związanymi z nimi dużymi prędkościami przepływu. Niektóre z technologii pomiarowych nie są w stanie mierzyć z taką samą dokładnością w całym oczekiwanym zakresie przepływów.

Kolejnym problemem, często spotykanym w praktyce, są duże wypełnienia z niewielkimi prędkościami przepływu, które powstają w przypadku cofek (podpiętrzeń). Powodują one odkładanie się sedymentów na dnie kanałów oraz eliminują niektóre z metod pomiarowych [5].
Obecnie znanych jest kilkadziesiąt metod dokonywania pomiarów natężenia przepływu w obiektach go-spodarki wodno-ściekowej. Od lat najpopularniejsze są przepływomierze elektromagnetyczne oraz ze względu na swą prostotę – koryta po-miarowe (zwężki) [6]. W ostatnich
latach dynamicznie wzrasta udział przepływomierzy ultradźwiękowych stosujących różne metody (Dopplera, transit time, rozpoznawania wzoru echa, tzw. korelacja krzyżowa). Po-jawiły się również przepływomierze radarowe. Przy tak dużej ofercie systemów pomiarowych ważne jest, by dopasować właściwą metodę pomiaru do warunków w przewidzianym miejscu pomiarowym.

Podsumowanie
Konieczność pomiaru ilości przepływu ścieków jest faktem, czy to ze względu na uwarunkowania prawnie, czy jako podstawa do regulacji i optymalizacji procesów w obiektach go-spodarki wodno-ściekowej. By uniknąć chybionych inwestycji w drogie urządzenia, należy zdefiniować cele pomiarowe wynikające z uregulowań prawnych i wymagań eksploatacyjnych. Na tej podstawie można dokonać wyboru odpowiedniej metody pomiaru, a potem konkretnego urządzenia. Ze względu na różnorodność aplikacji, rodzaju mierzonego medium i niejednolite warunki w miejscach pomiarowych nie jest to zadanie łatwe.
W kolejnych częściach tego artykułu opisane zostaną najczęściej spotykane metody pomiarowe oraz warunki, jakie ma spełniać dobre miejsce pomiarowe.

dr inż. Renata Woźniak

Literatura:
1. Tuz, P. K. (2007): Zabudowa wodomierzy (1). Pomiar zawirowany „MI” 2(102)/2007, s. 56-58.
2. Zeman, E. (2006). Informatyczne narzędzia do modelowania i zarządzania sieci kanalizacji deszczowej jako nowoczesne
metody planowania i eksploatacji sieci deszczowych na terenach zurbanizowanych. Materiały konferencyjne „Wody opa-dowe, status prawny, opłaty, technologie”, Gdańska Fundacja Wody, Gdańsk – Sobieszewo, 25-27 kwietnia 2006.
3. www.wien.gv.at
4. Sawicka-Siarkiewicz, H. (2006). Ograniczanie zanieczyszczeń w spływach wód
opadowych w kontekście wymagań określonych w polskich uregulowaniach prawnych. Materiały konferencyjne „Wody opadowe, status prawny, opłaty, technologie”, Gdańska Fundacja Wody, Gdańsk – Sobieszewo, 25-27 kwietnia 2006.
5. Lucas, S. (2001). Durchflussmesstechnik im Abwasserbereich, 2. Auflage, NI-VUS GmbH 2001.
6. Jezierska, A. (2007): Przepływomierze na rynku polskim. Control Engineering Polska maj 2007, s. 32-46.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij