超声波法工作原理

我们的地球是一个蓝色的星球，水资源似乎非常丰富。然而，只有2.5%的水是可用的淡水。与此同时，全球人口的增加和工业化的快速发展对自然水资源提出了巨大的需求。 将来可用的淡水越来越少了。在这种前提下，高效、高容量的清水供应、对地球和整个地区的发展进行生态友好的污水处理日益重要。

淡水供应领域日益严峻的形势迫使制水者，不仅要始终如一地追求过程测量的确定性和实用性，而且要比过去更密切地控制效益。

在每座市政自来水厂和污水处理厂，比如自来水厂的沉淀池、污水处理厂的初沉池、二沉池，都有需要测量水池内泥位高度的测量需求，来达到刮泥耙的合理启停，保证排出的污泥含水率最低，以降低后续浓缩池的絮凝剂投放和污泥脱水的耗电量，以及减少污泥浓缩的体积，达到优化水厂控制，节能减排，节省费用的目的。

以往，测量污泥沉淀界面的方法是原始的超声波法，且时至今日，国内九成以上的水厂仍然沿用此法，但此法受局限于池底污泥分层渐变不清晰，或者有水下漂浮物的干扰。

超声波法工作原理

欧洲二十世纪末期，欧洲开始出现一种光学式的污泥界面仪，称为第二代污泥界面仪。

光学式污泥界面仪与市场上用于沉淀池的传统方法超声波原理相比，它克服了传统超声波法的缺点，即使在泥水分层渐变或者不清，甚至有悬浮污泥漂浮层的工况，都能准确测量，从而为现场的沉淀工序提供更明晰的掌握，便于很好地实现污泥沉淀和排泥的自动控制。

仪器由主机和探头二部分组成。

光学探头移动式测量法与传统使用的超声波物位测量不同， 仪器使用一个光学传感器沉入到介质，穿透沉淀池所有层面，自水面到池底上下走动，测量上下每个深度位置的污泥浓度状况，从而详细获得水池内各点污泥浓度，获得所需的准确泥水分界面参数。因此，可以测量到水中不同深度的悬浮固体浓度。 悬浮物浓度的测量是于液体内光学透射的独特方法，这种测量原理利用悬浮物颗粒吸收和散射近红外光谱（近红外）光来实现测量，可以精确地测量，且不受污泥颜色的影响，也不会因池壁反射会回波或漂浮层及不同层面浮动污泥信号反射造成的误差。

直接的测量原理排除了因墙面或区域界面反射声波，及被绒毛层（混液层）或漂浮污泥所阻尼的信号而带来的

另外，传感器配有自动清洗装置，可以避免探头上的污泥粘附。

工作过程中，传感器可深入池底，监测所有污泥状态，提供准确的浓度和液位测量。通过区域跟踪功能，用户可以跟踪某个具体浓度（如：污泥界面），从而连续监控某个特定“区域”，如在抽污泥时控制泵。客户甚至可以选择记录污泥剖面情况的功能，便于更早的探测到沉淀的问题和预防污泥被冲入下一个工段。

由于考虑到实际工况的复杂性，探头可能附着污泥、探头挂冰等现场不确定因素，传感器的供电由一个感应耦合系统来提供。主机的外壳由不锈钢或者工程塑料制造，带一体化的加热器，防止双冻结并，传感器和缆绳配有自动喷水式清洗，以满足仪器用于户外安装的水厂工况条件。

这样的一套设备，直接功能是测量沉淀池的污泥界面，而给水厂带来的真正实际经济效益是这一种资源费用的节省。通过改进了的沉淀过程，在回流污泥和废弃污泥中固体悬浮物含量明显提高，这样操作起来就更佳，在后续工段可以节省更多的能源。

无论国内外，此测量手段已渐渐为各家水厂和污水厂采用。

澳大利亚一家大型采用标准污水工艺的处理厂处理污水：除砂、细隔栅过滤、初沉和终沉污泥消化。该工厂位于地下40米的大型洞室中，洞室由坚硬岩石开挖而成。污水泵送至2.2km外的外海。沉淀过程中产生的未经处理的污泥和浮渣被泵送至四个大型钢铁厌氧消化罐。消化后的污泥在离心机中转化为污泥饼，用于生产生物固体。

污泥含量的监测是消化过程优化的关键。客户必须寻找一种好的测量控制方案来代替性能较差的传统超声波原理测量方法。

经过调研，最后在八个初级沉淀池的每个料斗上安装了OPTISYS SLM 2100污泥液位测量系统， 得以实现通过自动泥位测量仪器同时直接测量污泥浓度和污泥泥位，获得了满意的效果。
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