Ứng dụng công nghệ làm sạch siêu âm cho cảm biến đo độ đục tại nhà máy xử lý nước thải BASF Ludwigshafen

Giới thiệu về nhà máy xử lý nước thải BASF

Nhà máy xử lý nước thải BASF tại Ludwigshafen, Đức, là một trong những nhà máy lớn nhất châu Âu, với khả năng xử lý tương đương 6 triệu dân. Mỗi năm, nhà máy xử lý khoảng 120 triệu mét khối nước thải, chủ yếu từ các hoạt động sản xuất của BASF, cùng một phần nhỏ nước thải sinh hoạt từ các khu vực lân cận như Ludwigshafen, Frankenthal và Bobenheim-Roxheim.

Do đặc tính của nước thải, nước thải đầu vào từ nhà máy này có cấu tạo phức tạp hơn so với nhà máy chỉ xử lý nước thải sinh hoạt, điều này làm cho việc xử lý trở nên khó khăn hơn. Các yêu cầu về giới hạn chất lượng nước thải phải đáp ứng rất nghiêm ngặt, cả về hoạt động của nhà máy và các thiết bị đo đạc, nhằm kiểm soát và giám sát quá trình.

Vấn đề trong việc đo độ đục của nước thải

Nhiệm vụ đo lường: Nhà máy cần sử dụng thiết bị đo độ đục với những mục đích chính sau:

• Đảm bảo quá trình xử lý nước thải đạt hiệu quả tối ưu.

• Phát hiện kịp thời các vấn đề như quá tải thủy lực hoặc sự mất ổn định sinh học (chẳng hạn như sự phân hủy sinh học bất thường).

• Cung cấp dữ liệu chính xác, hỗ trợ quá trình giám sát và kiểm soát chất lượng nước thải một cách hiệu quả.

Vị trí đo: Cảm biến được lắp đặt tại khu vực nước thải cuối cùng, sau khi trải qua giai đoạn lắng cơ học thứ cấp, và được đặt trong một hố sâu 6 mét để đảm bảo đo đạc chính xác.

Khó khăn gặp phải:

Bám bẩn sinh học: Nước thải tại nhà máy BASF có thành phần đặc biệt, tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật phát triển mạnh mẽ. Điều này dẫn đến sự hình thành lớp màng sinh học bám trên bề mặt cảm biến. Lớp màng này làm che khuất cửa sổ quang học của cảm biến, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến độ chính xác của phép đo.

Kết tủa vôi: Nước thải chứa một lượng vôi cao, kết hợp với lớp màng sinh học, tạo thành cặn bám cứng khó làm sạch. Những cặn bám này không chỉ làm giảm hiệu quả của cảm biến mà còn gây thêm khó khăn trong quá trình bảo trì.

Hệ thống lau cơ học không hiệu quả: Các cảm biến sử dụng cơ chế lau chùi cơ học (wiper) không thể loại bỏ hoàn toàn cặn bám lâu dài. Hệ quả là:

• • Cảm biến nhanh chóng bị bẩn và cần được vệ sinh thủ công gần như hàng ngày.

  • Công việc bảo trì trở nên tốn kém và dữ liệu thu được không đáng tin cậy.

Giải pháp: Cảm biến đo độ đục với công nghệ làm sạch siêu âm

Để giải quyết vấn đề trên, BASF đã thử nghiệm hai loại cảm biến tiên tiến từ thương hiệu WTW (thuộc Xylem):

• VisoTurb® 700 IQ: Đo độ đục theo tiêu chuẩn ISO EN DIN 7027.
• ViSolid® 700 IQ: Đo tổng chất rắn lơ lửng (TSS) với góc đo nhạy hơn tiêu chuẩn DIN.

Điểm nổi bật của công nghệ:
Cả hai cảm biến đều được tích hợp hệ thống làm sạch siêu âm. Công nghệ này sử dụng sóng siêu âm tần số cao để:

• Ngăn chặn sự hình thành của màng sinh học và cặn bám ngay từ đầu.
• Loại bỏ bụi bẩn mà không cần sử dụng các bộ phận chuyển động cơ học như cần gạt (wiper).

Ưu điểm:

• Không cần bảo trì thường xuyên, giảm thiểu công việc bảo dưỡng.

• Giảm nguy cơ hỏng hóc do sự mài mòn của các bộ phận cơ học.

• Đảm bảo cửa sổ quang học của cảm biến luôn sạch sẽ, từ đó giúp cải thiện độ chính xác của dữ liệu đo.

Kết quả thử nghiệm tại BASF

Hiệu quả vượt trội so với hệ thống lau cơ học:

• Cảm biến VisoTurb® 700 IQ: Có thể hoạt động liên tục hơn 4 tuần mà không cần vệ sinh thủ công, trong khi cảm biến sử dụng cần gạt phải làm sạch hàng ngày.
• Cảm biến ViSolid® 700 IQ: Thậm chí còn ấn tượng hơn, hoạt động ổn định hơn 6 tuần mà cửa sổ quang học vẫn sạch, không cần can thiệp bảo dưỡng.

Lợi ích thực tế:

• Tiết kiệm chi phí bảo trì: Giảm đáng kể thời gian và nhân lực cần thiết để vệ sinh cảm biến.
• Dữ liệu đáng tin cậy: Cảm biến cung cấp kết quả đo chính xác, giúp nhà máy kiểm soát quá trình xử lý nước thải hiệu quả hơn.
• Tăng tuổi thọ thiết bị: Công nghệ siêu âm không sử dụng bộ phận cơ học, giúp giảm hao mòn và kéo dài thời gian sử dụng.