В фармацевтической и химической промышленности большие количества кислот, щелочей, неорганических солей и органических растворителей используются в процессах синтеза, экстракции, кристаллизации, промывки, нейтрализации и концентрирования. В результате сточные воды, образующиеся в результате этих процессов, часто имеют высокую минерализацию, высокий уровень ХПК, сильную токсичность, сложный состав, большие колебания и плохую биоразлагаемость. Для экологических инженерных компаний, системных интеграторов, поставщиков решений Интернета вещей и подрядчиков проектов задача проектов по очистке сточных вод с высокой соленостью заключается не только в выборе подходящего процесса очистки, но и в создании стабильной, непрерывной и отслеживаемой системы онлайн-мониторинга качества воды.

В фармацевтических и химических проектах по очистке сточных вод с высоким содержанием солей монитор качества воды не следует рассматривать как единственное испытательное устройство. Его следует позиционировать как основной уровень восприятия системы очистки сточных вод. Благодаря непрерывному мониторингу ключевых параметров, таких как pH, ОВП, проводимость, TDS, ХПК, аммиачный азот, мутность, растворенный кислород, температура, уровень жидкости и расход, системные интеграторы могут добиться оценки процесса, автоматического дозирования, регулировки нагрузки, аварийной сигнализации, сохранения данных, а также дистанционного управления и технического обслуживания, тем самым улучшая стабильность всей системы очистки и качество инженерных работ.

Типичные характеристики высокоминерализованных сточных вод фармацевтических и химических предприятий

Фармацевтические и химические сточные воды с высокой минерализацией обычно поступают в результате производства API, промежуточного синтеза, тонких химических реакций, очистки оборудования, разделения маточного раствора, кислотно-щелочной нейтрализации и обработки концентрата обратного осмоса. К основным характеристикам качества воды относятся:

1. Высокая концентрация соли

TDS некоторых сточных вод может достигать десятков тысяч и более ста тысяч мг/л, а проводимость значительно выше, чем у обычных промышленных сточных вод.

2. Высокая концентрация ХПК

Сточные воды часто содержат тугоплавкие органические вещества, ароматические соединения, гетероциклические соединения и остатки растворителей. ХПК может достигать от нескольких тысяч до десятков тысяч мг/л.

3. Большие колебания качества воды.

Различные партии продукта, реакционные секции и циклы очистки могут вызвать быстрые изменения качества сточных вод.

4. Плохая биоразлагаемость.

Среда с высоким содержанием соли подавляет микробную активность, что приводит к медленному запуску и слабой удароустойчивости традиционных систем биологической очистки.

5. Сильная коррозионная активность и токсичность.

Колебания кислотно-щелочного баланса, ионы хлора, сульфаты и токсичные органические вещества могут влиять на работу оборудования, трубопроводов, датчиков и биологических систем.

Поэтому на этапе разработки проекта системным интеграторам необходимо одновременно учитывать процесс очистки, точки мониторинга, материалы датчиков, протоколы связи, логику управления и последующее обслуживание.

Анализ технологических маршрутов очистки высокоминерализованных сточных вод

Фармацевтические и химические сточные воды с высокой минерализацией обычно трудно очистить стабильно с помощью одного процесса. В инженерных проектах чаще применяется комбинированный технологический маршрут «предварительная обработка + опреснение концентрирование + предварительное окисление + биологическая очистка + усовершенствованная очистка».

Блок предварительной обработки

Целью предварительной обработки является снижение содержания взвешенных веществ, корректировка pH, уменьшение части ХПК, удаление нефти и улучшение условий притока последующих систем. Общие процессы включают просеивание, седиментацию, воздушную флотацию, коагуляцию, кислотно-щелочную нейтрализацию, железо-углеродный микроэлектролиз и окисление Фентона.

Для фармацевтических и химических сточных вод с высоким содержанием ХПК, высокой цветностью, бензольными кольцами или тугоплавкими органическими веществами для предварительной улучшенной очистки часто используются железо-углеродный микроэлектролиз и реакция Фентона. Такие процессы могут разрушить часть макромолекулярной органической структуры, улучшить соотношение B/C и создать лучшие условия для последующей биологической очистки.

Установка опреснения и обогащения

Основой очистки сточных вод с высокой минерализацией является отделение солей. Общие технологии включают обратный осмос, нанофильтрацию, многоступенчатое испарение, MVR-испарение, мембранную дистилляцию и электродиализ.

Многокорпусное выпаривание и выпаривание MVR подходят для обработки концентратов с высокой минерализацией. Они могут восстанавливать часть пресной воды и дополнительно концентрировать соли. Технология мембранной дистилляции подходит для дальнейшего разделения растворов с высоким содержанием солей и высокой концентрации. К его преимуществам относятся относительно низкое рабочее давление и хорошая адаптируемость к системам с высоким содержанием солей.

В инженерных приложениях системы опреснения и концентрации в значительной степени зависят от проводимости, TDS, температуры, pH, давления, расхода и других параметров. Данные онлайн-мониторинга можно напрямую использовать для оценки загрязнения мембраны, испарительной нагрузки, соотношения концентраций и нарушений в системе.

Усовершенствованная установка окисления

Для тугоплавких органических загрязнителей ускоренное окисление может использоваться в качестве важного метода улучшенной очистки. Общие методы включают окисление Фентона, окисление озоном, каталитическое окисление и электрохимическое окисление.

Для этого устройства обычно требуется контроль pH, ОВП, ХПК, температуры и количества дозировки. Без онлайн-мониторинга система может легко пострадать от чрезмерного дозирования, недостаточной реакции, увеличения эксплуатационных расходов или нестабильного качества сточных вод.

Отделение биологической очистки

После предварительной очистки и соответствующего опреснения часть сточных вод может поступать в систему биологической очистки. Общие процессы включают A/O, A2/O, SBR, MBR, системы биологической очистки, устойчивые к соли, и системы очистки фотосинтетических бактерий PSB.

Прежде чем фармацевтические и химические сточные воды с высокой минерализацией попадут в биологическую систему, необходимо тщательно контролировать соленость, ХПК, pH, температуру, растворенный кислород и аммиачный азот. Если соленость поступающей воды слишком высока или ударная нагрузка слишком велика, микробная система может стать нестабильной. Таким образом, система онлайн-мониторинга должна участвовать в отводе притока, регулировке байпаса, контроле аэрации и аварийной сигнализации.

Ценность интеграции мониторов качества воды YexSensor в проекты по очистке сточных вод с высокой соленостью

YexSensor предлагает датчики и инструменты качества воды, подходящие для интеграции систем онлайн-мониторинга в промышленной очистке воды, экологической инженерии, интеллектуальном управлении водными ресурсами и проектах Интернета вещей. Для фармацевтических и химических проектов по очистке сточных вод с высокой соленостью устройства YexSensor могут служить в качестве интерфейсного сенсорного оборудования для ПЛК, SCADA, сборщиков данных, облачных платформ или пограничных шлюзов.

Типичные параметры мониторинга и места применения

Связь и совместимость систем

В инженерных проектах B2B совместимость устройств часто напрямую влияет на эффективность системной интеграции. Мониторы качества воды YexSensor могут поддерживать RS485 Modbus RTU, 4–20 мА и другие широко используемые методы промышленных сигналов в соответствии с требованиями проекта, что упрощает их подключение к ПЛК, RTU, DTU, устройствам сбора данных, сенсорным панелям HMI, системам SCADA и облачным платформам.

Для системных интеграторов RS485 Modbus RTU предлагает такие преимущества, как простота подключения, надежная защита от помех, высокая универсальность протокола и пригодность для многоточечного доступа. Если в проекте уже развернуты ПЛК или SCADA, многопараметрические датчики качества воды можно быстро включить в существующую систему управления посредством унифицированного управления адресами, сбора опросов и картирования данных.

Руководство по выбору фармацевтических и химических проектов по очистке сточных вод с высокой соленостью

1. Выберите материалы датчика в соответствии с коррозионной активностью воды.

Высокоминерализованные сточные воды могут содержать хлорид-ионы, кислоты, щелочи, растворители и сильные окислители. Поэтому корпус датчика, электрод, уплотнительные компоненты и монтажные принадлежности должны иметь хорошую коррозионную стойкость. Во время выбора проекта должны быть подтверждены диапазон pH сточных вод, температура, соленость, содержание нефти, содержание сильных окислителей и риск кристаллизации.

2. Выберите параметры мониторинга в соответствии с положением процесса.

Уравнительный бак подходит для контроля pH, проводимости, ХПК, уровня жидкости и температуры. Секция расширенного окисления подходит для мониторинга pH, ОВП и ХПК. Биологическая секция подходит для мониторинга растворенного кислорода, pH, температуры и аммиачного азота. Секция опреснения и концентрации подходит для мониторинга сигналов проводимости, TDS, температуры, расхода и давления.

3. Выберите метод связи в соответствии с архитектурой системы.

Если на месте используется управление ПЛК, рекомендуется использовать RS485 Modbus RTU или сигнал 4–20 мА. Если используется удаленная облачная платформа, данные можно загрузить через сборщик данных или шлюз 4G. Для проектов с несколькими точками мониторинга следует заранее спланировать адреса оборудования, расстояние связи, режим электропитания, молниезащиту и заземление.

4. Выберите метод очистки в соответствии с условиями обслуживания.

Фармацевтические и химические сточные воды склонны к образованию накипи, образованию биопленок, осаждению и прилипанию загрязняющих веществ. Для точек долгосрочного онлайн-мониторинга, таких как ХПК, мутность, растворенное вещество и аммиачный азот, следует отдавать приоритет датчикам с самоочищающимися конструкциями или удобными конструкциями обслуживания, чтобы сократить частоту ручного обслуживания.

5. Настройка систем данных в соответствии с требованиями приемки проекта.

Некоторые проекты экологической инженерии требуют сохранения данных, экспорта отчетов, кривых трендов, записей сигналов тревоги и функций удаленного доступа. Системные интеграторы могут подключать датчики YexSensor к локальным SCADA или облачным платформам для реализации визуального управления данными о работе проекта.

Меры предосторожности при интеграции

Во-первых, в месте установки датчика следует избегать сильных пузырьков, сильных мертвых зон смешивания, зон седиментации и точек прямого дозирования химикатов, чтобы предотвратить чрезмерные колебания данных.

Во-вторых, сточные воды с высоким содержанием солей обладают высокой проводимостью. При проводке на объекте следует уделять внимание экранированию, заземлению и разделению сильных и слабых токов, чтобы уменьшить помехи сигнала.

В-третьих, электроды pH и ОВП нуждаются в регулярной калибровке. Такие параметры, как ХПК и аммиачный азот, следует поддерживать через разумные промежутки времени в соответствии с требованиями проекта.

В-четвертых, если сточные воды содержат большое количество взвешенных твердых частиц или масла, перед датчиком следует рассмотреть возможность установки байпасной проточной ячейки, защиты от фильтрации или регулярной очистной конструкции.

В-пятых, в системе ПЛК или SCADA должны быть настроены верхние и нижние пределы данных, фильтрация аномальных значений, сигнализация о прерывании связи и напоминания о техническом обслуживании оборудования.

В-шестых, во время ввода проекта в эксплуатацию рекомендуется вести записи сравнения данных лабораторных испытаний и данных онлайн-инструментов, которые могут способствовать созданию корректирующей модели и принятию проекта.

Типичные сценарии применения проекта

Станция очистки производственных сточных вод API

Сточные воды API обычно имеют высокий уровень ХПК, высокую соленость и сильную токсичность. Системные интеграторы могут настроить мониторинг pH, проводимости, ХПК и уровня жидкости в уравнительном резервуаре; мониторинг pH, ОВП и ХПК в секциях железоуглеродного микроэлектролиза и реакции Фентона; и мониторинг содержания растворенного кислорода, pH, температуры и аммиачного азота в биологической системе, образуя полную цепочку мониторинга от предварительной предварительной обработки до окончательного сброса.

Концентрат обратного осмоса и система испарения MVR

В системах испарения RO-концентрата и MVR ключевыми рабочими параметрами являются проводимость, TDS, температура и расход. Отслеживая в режиме онлайн соотношение концентрации и изменения воды на входе и выходе, инжиниринговые компании могут судить о состоянии работы системы, риске образования накипи и цикле технического обслуживания.

Проект централизованной очистки сточных вод в фармацевтических и химических промышленных парках

В проектах промышленных парков обычно используются смешанные сточные воды от нескольких предприятий, что делает колебания качества воды более очевидными. Онлайн-мониторы качества воды можно использовать на сливных отверстиях предприятия, в уравнительных резервуарах, секциях предварительной очистки, биологических секциях и на выпускных отверстиях окончательного сброса, чтобы помочь операторам создать системы секретного управления, отслеживания отклонений и дистанционного контроля.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос 1: Почему фармацевтическим и химическим проектам по очистке сточных вод с высокой соленостью необходимы онлайн-мониторы качества воды?

Поскольку уровень сточных вод с высокой минерализацией сильно колеблется, отбор проб вручную затрудняет своевременное обнаружение ударных нагрузок. Онлайн-мониторы качества воды могут непрерывно отслеживать ключевые параметры, такие как pH, проводимость, ХПК, растворенное вещество и аммиачный азот, предоставляя данные в реальном времени для управления ПЛК, регулировки дозирования, связи с сигналами тревоги и оптимизации работы.

Вопрос 2: Каковы наиболее часто отслеживаемые параметры в проектах по очистке сточных вод с высокой соленостью?

Общие параметры включают pH, ОВП, проводимость, TDS, COD, аммиачный азот, растворенный кислород, мутность, температуру, уровень жидкости и расход. Конкретная конфигурация должна определяться в соответствии с разделом процесса и целью проекта.

Вопрос 3: Можно ли подключить датчики YexSensor к системам ПЛК или SCADA?

Да. Промышленные датчики качества воды YexSensor могут поддерживать RS485 Modbus RTU, 4–20 мА и другие методы связи в соответствии с требованиями проекта. Они подходят для подключения к ПЛК, RTU, сборщикам данных, системам SCADA и облачным платформам.

Вопрос 4. Повлияют ли сточные воды с высоким содержанием солей на срок службы датчика?

Сточные воды с высокой соленостью, высоким содержанием ХПК, сильной кислотной основой или коррозионно-активные сточные воды увеличивают давление обслуживания датчика. Поэтому при выборе необходимо подтвердить материал, ассортимент, метод установки, структуру очистки и цикл технического обслуживания.

Вопрос 5: Какую роль играют проводимость и TDS при очистке сточных вод с высокой соленостью?

Проводимость и TDS можно использовать для оценки изменений солености, эффекта опреснения, соотношения концентраций и рабочего состояния мембранных систем или систем испарения. Они являются основными параметрами мониторинга в проектах по очистке сточных вод с высоким содержанием солей.

Вопрос 6: Где подходит для установки онлайн-мониторинг COD?

Онлайн-мониторинг ХПК может быть установлен в уравнительном резервуаре, стоках предварительной очистки, биологических стоках или выпускном отверстии для окончательного сброса. Если используется для управления процессом, рекомендуется размещать его до и после основных установок обработки. Если он используется для контроля за сбросом, его можно установить на конечном выпускном отверстии.

В7: Какую информацию системные интеграторы должны подтвердить у клиентов во время отбора?

Им необходимо подтвердить источник сточных вод, диапазон pH, соленость, диапазон ХПК, температуру, содержание взвешенных твердых частиц, содержание масла, содержание сильных окислителей, метод установки, протокол связи, условия электроснабжения, требования к платформе данных и стандарты приемки проекта.

Вопрос 8: Должна ли система онлайн-мониторинга сточных вод с высокой соленостью быть оснащена облачной платформой?

Не обязательно. Если проект требует только локального управления, его можно подключить к ПЛК или SCADA. Если требуются удаленное управление и обслуживание, отчеты о данных, анализ тенденций и управление несколькими площадками, рекомендуется подключиться к облачной платформе через шлюз 4G или сборщик данных.

Заключение

Фармацевтическая и химическая очистка сточных вод с высоким содержанием солей представляет собой сложную задачу очистки промышленных сточных вод. Один процесс очистки часто не может обеспечить долгосрочную стабильную работу. Системным интеграторам и инжиниринговым компаниям необходимо разработать разумную комбинацию процессов вместе с надежной системой онлайн-мониторинга.

Мониторы качества воды YexSensor могут предоставить многопараметрические решения для фармацевтических и химических проектов по очистке сточных вод с высокой соленостью, включая предварительную очистку, концентрацию опреснения, расширенное окисление, биологическую очистку и мониторинг конечного сброса. Благодаря таким методам промышленной связи, как RS485 Modbus RTU и 4–20 мА, оборудование можно гибко подключать к ПЛК, SCADA, сборщикам данных и облачным платформам, помогая проектам обеспечить мониторинг в реальном времени, автоматическое управление, аварийные сигналы тревоги и отслеживаемость данных.

Для сценариев с высоким содержанием солей, высоким содержанием ХПК, высокой коррозией и сложным качеством воды ценность мониторов качества воды является не только измерением данных, но и важной основой для повышения стабильности системы, снижения рисков эксплуатации и технического обслуживания, а также оптимизации результатов инженерных работ. YexSensor может предоставить продукты для мониторинга качества воды промышленного уровня и техническую поддержку, подходящую для интеграции проектов для экологических инженерных компаний, системных интеграторов и поставщиков промышленных решений IoT.