Il monitoraggio del flusso nell’ambito del trattamento delle acque: il misuratore di portata indispensabile

Nella vasta e complessa “città” del trattamento delle acque, i diversi impianti svolgono ciascuno la propria funzione, collaborando tra loro per garantire il passaggio sicuro dall’acqua grezza all’acqua pulita e dalle acque reflue all’acqua depurata. Se le pompe idrauliche sono il cuore e le condotte sono i vasi sanguigni, allora i misuratori di portata sono i “monitor del polso” (presenti in tutto il sistema). Misurano in modo continuo e preciso il “battito” del flusso d’acqua – ovvero la portata – fornendo i dati più fondamentali e cruciali per il controllo dei processi, la contabilità dei costi e la tutela ambientale.

Ma allora, in quali fasi del trattamento delle acque sono effettivamente necessari i misuratori di portata? Possiamo seguire il percorso dell’acqua per scoprirlo.

I. Controllo delle risorse idriche: fasi di prelievo e afflusso
Punti di prelievo dell’acqua grezza: sia che si attinga acqua da fiumi, laghi o bacini idrici, sui condotti di mandata delle stazioni di sollevamento di prelievo devono essere installati misuratori di portata. Gli obiettivi sono:

Misurare il prelievo idrico complessivo: si tratta della base fondamentale per i conguagli tra gli impianti idrici e le unità di gestione delle fonti idriche, nonché dei dati essenziali per il calcolo del consumo idrico complessivo a livello regionale.

Regolare il funzionamento delle pompe: i dati di portata consentono di ottimizzare l’accensione, lo spegnimento e la regolazione della velocità delle pompe, realizzando risparmi energetici e riducendo i consumi.

Ingresso dell’impianto idrico/impianto di trattamento delle acque reflue: il primo punto di accesso in cui l’acqua entra nell’impianto di trattamento. Qui, i misuratori di portata fungono da “sentinelle”.

Fondamento del controllo di processo: la portata in ingresso costituisce il valore di riferimento per la regolazione di tutti i successivi parametri del processo di trattamento (quali il dosaggio dei reagenti chimici, il volume di aerazione e lo scarico dei fanghi). Conoscere “quanta acqua sta entrando” determina “quanta sostanza chimica aggiungere”.

Avviso di sovraccarico: portate istantanee eccessivamente elevate (ad esempio, durante forti piogge) possono provocare un carico d’urto sul sistema di trattamento. I misuratori di portata possono fornire avvisi tempestivi, aiutando gli operatori a prepararsi in anticipo.

II. Precisione nei processi: fasi fondamentali di trattamento e dosaggio
È in queste fasi che i misuratori di portata trovano il loro impiego più diffuso e dove le esigenze sono particolarmente rigorose, incidendo direttamente sull’efficacia del trattamento, sulla stabilità operativa e sul contenimento dei costi.

Dosaggio chimico: Il trattamento delle acque richiede l’aggiunta di sostanze chimiche quali coagulanti, flocculanti, disinfettanti (ad esempio cloro) e agenti acidi o basici. (Per la regolazione del pH). Il dosaggio di tali sostanze chimiche deve essere strettamente proporzionale alla portata in ingresso.

Controllo in proporzione: Il segnale proveniente dal flussometro viene inviato alla pompa dosatrice, consentendo il “dosaggio in funzione del flusso”. Ciò garantisce l’efficacia del trattamento (evitando il sottodosaggio) e previene gli sprechi e l’inquinamento secondario (evitando il sovradosaggio). In questa fase si utilizzano di norma misuratori di portata elettromagnetici o a massa ad alta precisione.

Linea di trattamento dei fanghi:

Ricircolo dei fanghi: il ritorno dei fanghi attivi dal fondo del sedimentatore all’ingresso del bacino biologico è fondamentale per mantenere la concentrazione microbica. I misuratori di portata sono necessari per regolare il rapporto di ricircolo e garantire la stabilità e l’efficienza del sistema biologico.

Scarico dei fanghi in eccesso: Lo scarico periodico dei fanghi in eccesso prodottisi all’interno del sistema richiede l’impiego di misuratori di portata per controllare con precisione la quantità evacuata, evitando che uno scarico eccessivo o insufficiente comprometta l’equilibrio del sistema.

Trasporto e disidratazione dei fanghi: Sono necessari misuratori di portata prima e dopo l’ingresso dei fanghi nelle apparecchiature di disidratazione (ad es. centrifughe, filtropresse a nastro) per monitorare l’andamento del processo e calcolare la produzione.

Controllo del processo di aerazione: Nelle unità di trattamento biologico (ad es. AAO, fosse di ossidazione), la quantità d’aria o di ossigeno immessa nel refluo è di fondamentale importanza.

Flussimetri per l’aria: Installati sulla tubazione di mandata dei soffianti o sui rami dell’impianto di aerazione, i flussimetri del gas vengono utilizzati per monitorare l’intensità di aerazione, ottimizzare il consumo energetico (l’aerazione è infatti una delle principali utenze energetiche di un impianto) e garantire che i microrganismi dispongano di ossigeno sufficiente per le reazioni di degradazione.

Filtrazione e controlavaggio:

L’effluente del filtro: Monitoraggio della portata del refluo di ciascun filtro per valutarne lo stato di funzionamento e le prestazioni.

Acqua di controlavaggio: I filtri necessitano periodicamente di un controlavaggio con acqua pulita o con una miscela aria-acqua al fine di ripristinare la capacità di filtrazione. I flussimetri sono utilizzati per regolare l’intensità e la durata del controlavaggio, evitando un’insufficiente pulizia o lo spreco d’acqua.

III. Monitoraggio finale: fasi degli effluenti e della distribuzione
Uscita degli effluenti dall’impianto di trattamento: si tratta di un punto di installazione obbligatorio previsto dalla normativa, ossia la “pagella finale” del processo di trattamento delle acque.

Contabilizzazione degli scarichi conformi: le autorità ambientali calcolano il carico totale di inquinanti sulla base della portata degli effluenti e delle concentrazioni dei singoli inquinanti (ad esempio, COD, azoto ammoniacale). Questi sono dati fondamentali per il monitoraggio ambientale e la tariffazione.

Valutazione delle prestazioni: le statistiche sul volume giornaliero effettivo di acque reflue trattate dall’impianto costituiscono indicatori importanti per la valutazione dell’efficienza operativa e della capacità di trattamento.

Riutilizzo delle acque reflue riqualificate (acque riciclate): Per le acque reflue riqualificate fornite agli utenti (ad esempio per l’irrigazione, gli sciacquoni dei servizi igienici e il raffreddamento industriale) dopo un trattamento avanzato, sono necessari misuratori di portata per la fatturazione commerciale e il monitoraggio dei consumi.

Trasporto dell’acqua potabile e distribuzione in rete: Nelle reti idriche urbane, i misuratori di portata sono ampiamente installati presso le stazioni di sollevamento,

Bilancio della rete e controllo delle perdite: confrontando i flussi in entrata e in uscita nelle diverse aree, è possibile individuare e valutare rapidamente le perdite nelle condotte, riducendo così l’acqua non fatturata.

Gestione dell’approvvigionamento idrico (dispacciamento): sulla base delle variazioni del flusso in tempo reale, La capacità delle pompe e degli impianti può essere gestita in modo ottimale secondo principi scientifici, al fine di garantire una pressione di erogazione dell’acqua costante.

Come scegliere il flussometro più adatto?
Le esigenze relative ai flussometri variano a seconda delle diverse fasi. Le principali considerazioni includono:

Tipo di fluido: si tratta di acqua pulita, acque reflue, fanghi o sostanze chimiche? Quali sono la sua corrosività e la sua conducibilità?

Requisiti di precisione: È destinato alla fatturazione commerciale (alta precisione) o al controllo di processo (precisione media)?

Diametro della tubazione e campo di portata: Si tratta di un diametro elevato con bassa velocità del fluido, oppure di un diametro ridotto con alta velocità del fluido?

Condizioni di installazione: È disponibile una lunghezza sufficiente di tubazione rettilinea? Il tubo è pieno o parzialmente pieno?

I tipi più comuni di misuratori di portata includono i misuratori di portata elettromagnetici (preferiti per i liquidi conduttivi), i misuratori di portata ad ultrasuoni (pratici per l’installazione in condizioni di pressione), i misuratori di portata a vortice (per gas e liquidi puliti), i misuratori di portata di massa (per misurazioni chimiche ad alta precisione) e i misuratori di portata per canali aperti (per i canali di drenaggio degli impianti).

Conclusione
In sintesi, Dall’ingresso di una goccia di acqua grezza all’uscita di una goccia di acqua pulita, la presenza dei misuratori di portata permea l’intero ciclo di vita del trattamento delle acque. Essi sono gli “occhi” della produzione, la “bilancia” dei costi e il “metro” della protezione ambientale. Nell’era dell’acqua intelligente e della gestione raffinata, i dati di portata precisi e affidabili sono diventati sempre più cruciali, fornendo in modo continuo il più solido supporto informativo per un funzionamento efficiente, economico e stabile di questa “città dell’acqua”.

Andy Liu

lo specialista di contenuti tecnici di andy Liu is JUJEA, traducendo l'integrazione di sensori complessi e i concetti di automazione industriale in informazioni pratiche per ingegneri, integratori di sistemi, professionisti degli acquisti e creatori di scelte in tutto il mondo.