Су Тамшауы Басқаруында Ультразвук Технологиясының Қаһармаша Шешімдері

Ультрадыбыстық технология су өңдеу процестерін қалай жақсартады

Ультрадыбыстық су тазалауда кавитацияның рөлі

Ультрадыбыстық технология кавитация деп аталатын нәрсе арқылы жұмыс істейді, бұл негізінен суды тазарту жүйелерінде пайда болатын кішкентай көпіршіктердің тез жарылуын білдіреді. 20-ден 100 кГц-ге дейінгі жоғары жиілікті дыбыс толқындары суға түскенде, қысымы жоғары және төмен аймақтар пайда болады. Бұл кішкентай будың үңгірлерінің пайда болуына және үлкен күшпен қирауына әкеледі. Кейінгі қадам өте таңғажайып: осы шағын жарылыстар 4500 градус Цельсийден жоғары температураға және қалыпты атмосфералық қысымнан 1000 есе жоғары қысымға жетеді. Осы қатаң энергия судағы органикалық ластағыштар мен ауру тудыратын организмдердің бәрін ыдыратады. Өткен жылы жасалған кейбір зерттеулер бұл әдістің қалалық өндірістік сулардан микропластикалық заттардың шамамен 92%-ын алып тастайтынын, бұл кәдімгі сүзгілерден шамамен 34%-ға артық екенін көрсетті. Сонымен қатар химикаттарды пайдаланған кезде болатындай, кавитация жұмысын аяқтағаннан кейін ешқандай зиянды қалдық қалмайды, сондықтан бұл судың қауіпсіздігін қамтамасыз ету үшін EPA ұстанатын тиімді практикаға сәйкес келетін әлдеқайда таза нұсқа.

Зиянды заттарды ыдырату үшін соножарықты және соно-Фентон гибридтік процестері

Біз ультрадыбыстық толқындарды АОП деп аталатын күрделі тотықтыру процестерімен қосқан кезде, ластанған заттарды ыдырату нәтижесі өте елеулі болады. Мысалы, соножарықты жүйелерді алайық. Дыбыс тербелісі шынында да ультракүлгін сәулеге судың тереңіне дейін таралуына көмектеседі, бұл дәрілік препараттар мен пестицидтерді тек қана УК сәулесін қолданғаннан 40% жылдамырақ ыдыратуға мүмкіндік береді. Тағы бір бағыт бар. Соно-Фентон гибридтері темір катализаторының шамамен 30% аз қажеттілігін қамтамасыз етеді, бірақ фенолдық қосылыстардың шамамен 99% дейінгі тиімділікпен жойылуын қамтамасыз етеді. Бұл комбинациялардың тартымдылығы неде? Олар жалпы алғанда химикаттарды азырақ пайдаланады. Бұл қазір өте маңызды, себебі химикаттардың бағасы үнемі өсуде, сондықтан реттеушілерден бастап қондырғы жетекшілеріне дейін барлық адам су қорын тазартуға не қосылатынын бұрынғыдан гөрі мұқият қарап отыр.

Зерттеу жағдайы: Ультрадыбыстық жүйелерді пайдаланып, ластағыш заттарды жоғары тиімділікпен алу

Сингапурдағы Чанги су қалпына келтіру құрылғысында 12 айлық өндірістік сынақ өткізілді, онда ультрадыбыстық реакторлар бар мембраналы биореакторларға енгізіліп, мынадай нәтижеге қол жеткізілді:

• 85% азайтылды энергияны пайдалануда (кері осмос үшін 8 кВт·сағ/м³-ге қарсы 1,2 кВт·сағ/м³)
• 99,9% жойылуы антибиотикке төзімді гендердің
• Шырыштың алдын алу үшін химиялық қоспалардың мүлдем болмауы шырыштың алдын алу үшін

Бұл жоба басылымдардағы зерттеулерде құжатталған, жылына 2,8 миллион доллар шығындарды қысқартып, SG-NEWater стандарттарының қатаң талаптарына сай келді.

Ультрадыбыстық су тазарту саласындағы тұрақты даму бағыттары

Бүгінгі ультрадыбыстық жүйелер пьезоэлектрлік трансформаторларды қолданады, олар энергияны түрлендіру сапасын шамамен 90 пайызға жеткізеді, бұл 2020 жылдардағы модельдермен салыстырғанда қуаттың шамамен 30 пайызға азаюын қамтамасыз етеді. Осындай жүйелер негізгі желіге қосылмаған аудандарда да күн энергиясымен жұмыс істейтін микрожелілермен жақсы жұмыс істейді, осылайша қоғамдастықтар өз суларын жергілікті деңгейде тазарту мүмкіндігіне ие болады. Мұндай орталықтандырылмаған тәсіл Біріккен Ұлттар Ұйымы 2030 жылға қойған мақсаттары бойынша жүргізіп жатқан Су іс-шарасы бағдарламасына тығыз сәйкес келеді. Кеңінен қарағанда, ультрадыбыстық өңдеу қаржылық тұрғыдан да алда болып табылады. Озондық аналогтармен салыстырғанда циклдық құны шамамен 40 пайызға арзан болып шығады. Саланың талдаушылары бұл технология келесі он жыл ішінде 56 миллиард долларлық дамыған су тазарту нарығының шамамен 25 пайызын құрауы мүмкін деп болжайды.

Ультрадыбыстық су санауыштар: Қалалық су басқарудағы дәлдік пен тиімділік

Транзиттік уақытты өлшеу принципі және оның дәлдік артықшылықтары

Ультрадыбыстық су санауыштары су арқылы дыбыс толқындарының екі бағытта жүру уақытын өлшеу арқылы жұмыс істейді. Санауыш су ағысына қарсы және ағыспен импульстер жібергенде, жүру уақытындағы нәзік айырмашылықтар негізінде ағыс жылдамдығын есептейді. Бұл санауыштар өте дәл жұмыс істейді, судың жоғары немесе төменгі ағысы кезінде де шамамен 1% дәлдікпен көрсетеді. Механикалық санауыштар осындай дәлдікке жете алмайды, әсіресе көптеген жүйелерде жиі кездесетін өте төменгі ағын кезінде. Ультрадыбыстық санауыштардың ерекшелігі — олардың қозғалатын бөлшектерінің болмауы. Тозуға ұшырайтын тістегіштер жоқ, регулярлы түрде қайта калибрлеу қажет емес. Бұл қаланың су жүйелерінде түрлі аймақтар уақыттың әр сәтінде әртүрлі мөлшерде су тартқан кезде қысым өзгеріп отырғанымен, санауыштардың дәлдігі сақталады дегенді білдіреді.

Қозғалатын бөлшектерінің болмауы: Сенімділіктің артуы, энергияның азырақ пайдаланылуы

Турбиналар мен тісті дөңгелектерді басқа компоненттермен ауыстыру арқылы ультрадыбыстық санағыштар энергия тұтынуды 30%-ға дейін азайтады. Ішкі үйкелістің болмауы механикалық санағыштарда жиі кездесетін минералдық қабыршақтану мен коррозияны болдырмауға мүмкіндік береді және өрістегі сынақтар нәтижесінде құрылғылардың жұмыс істеу мерзімі 12 жылдан асады.

Интервенциясыз орнату және ең аз техникалық қызмет көрсету қажеттілігі

Ультрадыбыстық санағыштар қалалық жүйелерді жаңарту кезінде орнату уақытын 60% қысқартатын, түтіктерді кесу немесе пісіру талап етпейтін, бар түтіктерге сырттай орнатылады. Кеңістік шектеулі орындарда вертикальды, горизонтальды немесе бұрышталған түрде орнатуға мүмкіндік беретін бағытқа тәуелсіз конструкциясы бар. Техникалық қызмет көрсету механикалық аналогтар үшін тоқсандық жұмыстарға қарсы екі жылда бір рет калибрлеу тексеруінен тұрады.

Ақылды интеграция: Нақты уақытта бақылау және Жасанды интеллект негізіндегі желі оптимизациясы

Ақылды қалалар үшін Advanced Metering Infrastructure (AMI) жүйесімен интеграция

Алдын ала өлшеу инфрақұрылымы (AMI) ультрадыбысты су өлшеуіштерді осындай ақылды IoT-сезгіштермен біріктіріп, қанша су ағып жатқаны, қандай қысым деңгейлері бар және жалпы тұтыну үлгілері туралы нақты уақыт режимінде ақпарат жинауға мүмкіндік береді. Осындай жүйенің көмегімен су компаниялары уақытылы су қашыруларды анықтай алады және өз тарату жүйелерін ең жақсы түрде басқара алады. Өткен жылы әртүрлі қалалардағы ақылды коммуналдық желілерге қатысты жарияланған зерттеулерге сәйкес, AMI енгізген компаниялар есепке алынбай жоғалып жатқан судың шығынын жарты жыл ішінде шамамен 18 пайызға төмендеткен. Ультрадыбыстық технологияның ерекшелігі – оның механикалық бөлшектері уақыт өте келе тозбауы. Бұл дегеніміз, судың лайланған жағдайларында да оқылулар дәл болып қалады, ал дәстүрлі өлшеуіштер қиындықтарға тап болуы мүмкін.

Тұрақты су жүйелері үшін жасанды интеллект негізіндегі алдын ала техникалық қызмет көрсету

Машинаның үйрену моделі жабдықтардың істен шығуын алдын ала 7–14 күн бұрын болжау үшін тарихи және нақты уақыттағы сенсорлық деректерді талдау жасайды. Мысалы, сорғының тозуын болжайтын жасанды интеллект жүйелері қолданбалы шығындарды 30% азайтып, орташа көлемдегі коммуналдық қызмет көрсетушілерге жылына орташа есеппен 740 000 доллар үнемдетеді. Бұл құралдар жөндеуді қауіп-қатердің ауырлығы негізінде басымдық ретінде жүргізеді, осылайша жүйенің төзімділігі мен ресурстарды бөлу тиімділігін арттырады.

Зерттеу жағдайы: Нақты уақыттағы деректер арқылы қалалық су пайдаланудың тиімділігін арттыру

Солтүстік Америкадағы бір қала 12 000 қызмет көрсету нүктесінде ультрадыбыстық сенсорлар мен жасанды интеллект талдауын орнатып, бір қаржылық жыл ішінде өлшенетін нәтижелерге қол жеткізді:

Метрика	Жақсарту	Өнімдік
Сорғыны анықтау жылдамдығы	65% жылдамырақ	судың 22% жоғалуын азайту
Сорғының энергия тұтынуы	18% азайту	жылдық 290 мың доллар шығындарды үнемдеу
Санауышты оқу дәлдігі	99.8%	1 200 шағым талас жағдайларын жойып тастады

Жүйенің 15 минуттық деректер аралығы талаптың ең жоғарғы деңгейінде динамикалық қысымды реттеуге мүмкіндік берді, бұл құбырлардың жарылуын 40% -ға қысқартты.

Ультрадыбыстық сенсорларды қолданып, уақыттың алдын ала анықтауын және өнеркәсіптік ағынды бақылау

Ультрадыбыстық технологияны қолданып, тарату желілеріндегі уақыттың алдын ала анықтауы

Ультрадыбыстық сенсорлар кәдімгі акустикалық әдістерге қарағанда құбырлардың саңылауларын шамамен 40 пайызға тезірек анықтай алады. Олар адамның құлағы естимейтін 25 пен 100 кГц аралығындағы жоғары жиілікті дыбыстарды тіркеу арқылы жұмыс істейді. 2024 жылы су қызметін көрсететін мекемелер жүргізген соңғы зерттеулерге сәйкес, бұл жүйелер қысымды су жүйелеріндегі шамамен 0,003 CFM-ге дейінгі өте кішкентай саңылауларды уақытылы анықтай алады. Бұл қалалардың коммуналдық желілері бойынша әр жылы шамамен 7,5 миллион галлон су үнемдеуіне мүмкіндік береді. Олардың басты артықшылығы неде? Бұл жүйелер фондық дыбыстарды блоктау үшін ақылды сүзгілеу технологиясымен жабдықталған. Сондықтан шулы зауыт алаңында немесе тұрақты түрде дыбыс туындайтын сыртқы ортада болса да, бұл детекторлар жасырын саңылауларды шатастырмай-ақ таба береді.

Өнеркәсіптік Масштабта Ағынды Бақылау және Өлшенетін Су Үнемдеу

Кішкентай жарты дюймдықтан бастап 120 дюймге дейінгі құбырларда нақты уақыт режимінде бақылау мүмкіндігіне байланысты, ультрадыбыстық шығын өлшеуіштерді орнататын зауыттар табиғи суға шығындарын әдетте 12-ден 18 пайызға дейін үнемдейді. Бұл құрылғыларды орнату үшін арнайы енгізу қажет болмайды, сондықтан қысымның төмендеуі немесе дәстүрлі механикалық өлшеуіштермен кездесетін қаңықтыратын техникалық қызмет көрсету проблемалары болмайды. Халықаралық су ассоциациясының 2023 жылы жариялаған зерттеуіне сәйкес, судың ағыны қаншалықты тұрақсыз болса да, бұл құрылғылардың дәлдік көрсеткіші шамамен 92,6 пайызға жетеді. Нарықтағы тенденцияларды қарастырсақ, қызықты нәтижелерге кезігеміз. Мысалы, химиялық өңдеу кешендері осы ультрадыбыстық бақылау құрылғыларын ақылды басқару клапандарымен үйлестіру арқылы, алған заттарына қарай автоматты түрде реттелетін, жылдық су қолданысын 25 миллион галлонға дейін азайтты.

Жиі қойылатын сұрақтар

Су араластыруда ультрадыбыстық технология не үшін қолданылады?

Су аралығын тазартуда ультрадыбыстық технология кавитация процесі арқылы судағы ластағыш заттар мен микробиологиялық организмдердің ыдырауын жақсарту үшін қолданылады. Сонымен қатар, ластанған заттарды тиімді ыдырату үшін оны кешенді тотықтыру процестерімен біріктіретін гибридтік процестерде де пайдаланылады.

Ультрадыбыстық су санағыштары қалай жұмыс істейді?

Ультрадыбыстық су санағыштары судағы дыбыс толқындарының жүру уақытын өлшеу арқылы ағысты өлшейді. Олар дыбыс толқындарын әртүрлі бағытта — ағыспен және ағысқа қарсы жіберген кезде берілген уақыт айырмашылығы негізінде ағыс жылдамдығын есептейді.

Су құбырының сорғылуын анықтауда ультрадыбыстық датчиктердің қандай артықшылықтары бар?

Ультрадыбыстық датчиктер традициялық әдістерге қарағанда жоғары жиілікті дыбыстарды қауып алу арқылы су құбырының сорғылуын тезірек анықтайды. Фондық шуылдарды сүзу қабілеті кішкентай сорғылуды дәл анықтауға мүмкіндік береді және суды үнемдеуге, шығындарды азайтуға көмектеседі.