Спосіб керування процесом біологічного очищення стічних вод в аеротенках і вторинних відстійниках і система для його реалізації

1 Спосіб керування процесом біологічного очищення стічних вод в системах аеротенки - вторинні ВІДСТІЙНИКИ з груповим розподілом стічної води, повітря і зворотного мулу, який включає вимірювання та регулювання тиску повітря в збірному трубопроводі, вимірювання витрати мулової суміші з кожного аеротенка та зміну витрат стічної води, повітря та зворотного мулу на основі аналізів очищеної води, який відрізняється тим, що додатково вимірюють витрати зворотного мулу в кожний аеротенк, рівень мулу у верхньому муловому каналі, концентрацію розчиненого кисню на виході кожного аеротенка, густину зворотного мулу та рівень мулу в кожному вторинному відстійнику і на основі одержаної інформації оперативно регулюють співвідношення "стічна вода зворотний мул - повітря" шляхом відповідної зміни витрати повітря і активного мулу в кожний аеротенк і здійснюють корекцію одержаного співвідношення при ЗМІНІ концентрації та складу забруднень стічної води трубопроводі, витрати повітря в кожний аеротенк, мулової суміші з кожного аеротенка, паралельно працюючі повітродувки з приводом, виконавчі органи верхнього мулового каналу і мулового колодязю з ВІДПОВІДНИМИ приводами, насоси відводу надлишкового мулу і подачі зворотного мулу з приводами, яка відрізняється тим, що додатково встановлені - вимірювачі витрати зворотного мулу, виходи яких зв'язані з входами регуляторів співвідношення "стічна вода - зворотний мул" і регулятором витрати стічної води, вихід останнього з'єднаний з входами регуляторів співвідношення "стічна вода повітря" і "стічна вода - зворотний мул", вимірювачі концентрації розчиненого кисню на виході аеротенка, вихід якого через регулятор концентрації підключається до входу регулятора співвідношення "стічна вода - повітря", вимірювачі рівня мулу в кожному вторинному відстійнику, вихід яких через регулятор з'єднаний з виконуючим органом, вимірювач рівня мулу у верхньому каналі, вихід якого зв'язаний з регулятором рівня, 2 Система керування процесом біологічного очищення стічних вод в аеротенках з вторинними відстійниками з груповим розподілом матеріальних потоків, яка містить вимірювачі тиску в збірному - керуючі органи, входи яких ВІДПОВІДНО з'єднані з виходами регулятора тиску повітря і регулятора рівня у верхньому муловому каналі, а виходи підключені до електродвигунів повітродувок та мулових насосів, - блок керування, входи якого з'єднані з інформаційними виходами вимірювачів температури мулової суміші в аеротенку, густини зворотного мулу, концентрації мулу і розчиненого кисню в аеротенку, даними лабораторних аналізів, а виходи - ВІДПОВІДНО з регулятором концентрації розчиненого кисню, регулятором співвідношення "стічна вода зворотний мул" і пристроєм плавного пуску насоса надлишкового мулу З Система за п 2, яка відрізняється тим, що керуючі органи виконані у вигляді частотних перетворювачів Винахід відноситься до галузі автоматизації технологічних процесів і призначений для використання у комунальному господарстві для здійснен ня якісного очищення стічних вод від забруднень побутового та промислового характеру в кожному із паралельно працюючих аеротенків, що гарантує ю (О ю ю 55615 спуск в природні водоймища очищеної води у ВІДщо витікає з аеротенків, мають різні значення ПОВІДНОСТІ до існуючих норм і зменшує витрати - перед надходженням рідини з аеротенків у електроенергії на одиницю об'єму обробленої рівторинні ВІДСТІЙНИКИ не відбувається її усереднендини ня, що приводить до різних значень дози активноВідомий спосіб очищення стічних вод в систего і, як наслідок, концентрації надлишкового мулу мі аеротенки-вторинні ВІДСТІЙНИКИ І система для для різних вторинних ВІДСТІЙНИКІВ, його реалізації (див проспекти фірми Orther (Авс- зворотний (активний) мул, що надходить із трія), згідно з яким здійснюється індивідуальне вторинних ВІДСТІЙНИКІВ в верхній і нижній мулові регулювання співвідношення "стічна вода - повітря канали, в в'язку з недосконалістю конструкції пе- активний мул" на кожному з працюючих аеротенремішується недостатньо (тобто не відбувається ків Для цього кожний із паралельно працюючих усереднення концентрації), що посилює ВІДМІНаеротенків оснащений індивідуальними повітродуНІСТЬ біохімічних процесів в різних аеротенках вкою і муловим насосом На практиці вказані недоліки приводять до значних відхилень показників технологічних параНедоліками відомого способу і системи є те, метрів Так, ЗВІТНІ дані роботи Бортничіської станщо вони розраховані на аеротенки, конструкція ції аерації показують, що на протязі року має місце яких і, в певній мірі, технологія очистки відрізнявідхилення від середньодобового значення КІЛЬються від тих, що працюють в Україні, де працюКІСТЬ стічних вод, що поступають на очищення на ють одноступінчаті аеротенки Крім того, реаліза33% (незалежний параметр), витрати повітря на ція вказаного способу і системи на очисних 43%, періоду аерації на 84%, дози активного мулу спорудах, де передбачений груповий розподіл по на 41%, знятої БКГІ5 - 45%, концентрації розчинеаеротенкам стічної води, повітря і активного мулу, ного кисню - 99% Наведені відхилення не співпапов'язано з великими фінансовими витратами на дають в часі реконструкцію, які майже дорівнюють витратам на будівництво нових споруд Одним із узагальнених показників якості очищення стічних вод є концентрація кисню на виході Найбільш близьким за технічною сутністю та із аеротенку Вважається, що при концентрації технічним результатом до запропонованого винарозчиненого кисню 2мл/л швидкість окислення ходу є спосіб керування паралельно працюючими органічних сполук не лімітується недостачею кисагрегатами очисних споруд (див В С Яковлев и ню др Канализация, М , Стройиздат, 1975, с 356, Раздел «Основные схемы очистки сточных вод в Наведене вище значення відхилення концентаэротенках») Вказаний спосіб ґрунтується на грурації розчиненого кисню засвідчує, що в аеротенки повому розподілі всіх потоків, що потрапляють в подається надлишкове повітря, усунення яких є аеротенки повітря, стічної води і зворотного мулу джерелом енергозбереження При цьому всі ці потоки гідравлічне зв'язані Зміна Запропонований винахід вирішує задачу індивитрати якого не будь із перелічених компонентів відуального автоматичного керування головним на вході одного агрегату впливає на витрати цього параметром біологічного очищення стічних вод в компоненту в ІНШІ паралельно працюючі аеротенаеротенках з груповим розподілом стічної води, ки повітря і зворотного мулу, що гарантує від проскоків недоочищеної води в природні водоймища Система для реалізації вказаного способу містить вимірювач тиску в збірному трубопроводі, Суть винаходу пояснюється кресленням, де вимірювачі витрати повітря в кожний аеротенк та наведена схема системи керування, запропоновамулової суміші з кожного аеротенка ної авторами Недоліками вказаних способу і системи є те, На фіг 1 (лист 1) показана система автоматичщо має місце розповсюдження збурень при ЗМІНІ ного керування процесом біологічного очищення подачі повітря або зворотного мулу в один аеростічних вод в аеротенках і вторинних відстійниках, тенк на всі працюючі аеротенки, що обумовлено яка містить в собі аеротенк 1, збірний повітропронедоліками технологічного обладнання і майже від 2, верхній 3 та нижній 4 мулові канали, мулоповною відсутністю засобів автоматики на очисних вий колодязь 5, вторинний ВІДСТІЙНИК 6, мулові спорудах України та інших країн СНД, побудованасоси 7 та 8, частотні перетворювачі них за часів СРСР Це зумовлює 9,повітродувки 10, виконуючі органи 11, 12 та 13, регулятори співвідношення "стічна вода - повітря" - приблизне витримування на існуючих в Укра14, пропорційної витрати стічної води 15, співвідїні очисних спорудах найбільш важливого параменошення "стічна вода - зворотний мул" 16, концентра, що забезпечує якісну роботу аеротенків, співтрації розчиненого кисню 17, тиску повітря 18, ріввідношення "стічна вода-повітря-активний мул" ня мулу 19 та 20, густини мулу 21, блока корекції через відсутність автоматичних приладів, що вимі22, непрямого вимірювача концентрації 23, блок рюють концентрацію кисню, рівень мулу у вторинданих лабораторних аналізів 24 (лист 2), пристрій них відстійниках, витрату зворотного мулу, плавплавного пуску 25 та вимірювач температури вихіного керування продуктивністю повітродувок та дної суміші 26 та вимірювач рівня зворотного мулу мулових насосів 27 в кожному муловому каналі 4 - відсутність точного розподілу стічних вод, що підлягають очищенню, по паралельно працюючим Поставлена задача по способу вирішується аеротенкам, що призводить до коливань співвідтим, що в способі керування процесом біологічноношення "стічна вода - активний мул - повітря" в го очищення стічних вод в системах аеротенки розташованих поруч аеротенках, а це впливає на вторинні ВІДСТІЙНИКИ з груповим розподілом стічної процеси біохімічного очищення стічних вод - конводи, повітря і зворотного мулу, який включає вицентрації залишкового забруднення і мулу в рідині, мірювання та регулювання тиску повітря в збірно 55615 дом регулятора тиску повітря 18, а вихід останнього підключено до частотного перетворювача 9, з'єднаного з електродвигуном повітродувки 10 Регулятор рівня мулу 19, вхід якого з'єднаний з виходом вимірювача рівня мулу у верхньому муловому каналі 19а, підключений до частотного перетворювача, зв'язаного з електродвигуном мулового насоса 8 При ЗМІНІ сигналів, що поступають від регулятора тиску повітря і регулятора рівня мулу, частотні перетворювачі зміною частоти струму, що споживають електродвигуни, плавно регулюють продуктивність ВІДПОВІДНО повітродувок і мулових насосів Вихід вимірювача рівня мулу у вторинному відстійнику 20а підключений до входу регулятора рівня мулу 20, вихід якого з'єднаний з виконуючим На відміну від існуючого в Україні ручного споорганом 11 мулового колодязя 5 В свою чергу собу управління процесом очищення стічних вод, вихід вимірювача рівня 27 в нижньому муловому де, наприклад, концентрація кисню визначається каналі зв'язаний з регулятором рівня 20 раз на добу, у запропонованого способу набагато вища оперативність управління, бо ряд важливих Входи блока корегування 22 зв'язані з вимірюпараметрів процесу визначається не періодично, а вачем густини зворотного мулу 21, непрямим вибезперервно, крім того, при збуджені відбувається мірювачем концентрації мулу на виході із аеротенодночасна посилка керуючих команд на всі викока 23, даними лабораторних аналізів (рН, нуючі органи концентрація завислих речовин та ін), вимірювачем концентрації розчиненого кисню 17а, а виходи Для здійснення необхідних процесів очищення з'єднані з регулятором співвідношення "стічна вов аеротенк 1 подається повітря із збірного повітрода - зворотний мул" 16 і пристроєм плавного пуску проводу 2 по розподільчій системі трубопроводів з 25, що включає в роботу або виключає з роботи перфорованими отворами, що прокладена по дну насос надлишкового мулу 7 аеротенка, а також активний (зворотний) мул із верхнього мулового каналу З Водночас вимірюється температура вихідної Надходження повітря в збірний трубопровід суміші із аеротенка вимірювачем температури 26 здійснюється паралельно працюючими повітродуСистема автоматичного керування процесом вками 10 біологічного очищення стічних вод в аеротенках і вторинних відстійниках працює таким чином Зворотний мул із вторинного відстійника 6 під дією гідростатичного тиску стовпа рідини надхоВ запропонованій схемі автоматизації розглядить через муловий колодязь 5 в нижній муловий дається об'ємне співвідношення потоків, що надканал 4, звідки насосом 8 подається у верхній муходять в аеротенк, що означає те, що коливання ловий канал 3 Надлишковий мул насосом 7 вивоконцентрації забруднень в стічних водах (в певних диться із нижнього мулового каналу на станцію межах) компенсується підвищенням приросту мулу аеробної стабілізації осаду (АСО) Регулювання і ВІДПОВІДНИМ підвищенням його концентрації в подачі зворотного мулу здійснюється періодичним аеротенках при збереженні постійного навантавключенням і вимиканням мулових насосів 7, 8 і ження на мул ручним переміщенням щитових затворів 11 та 12, При ЗМІНІ витрати стічної води, що поступає в а регулювання подачі повітря включенням і вимиаеротенки, регулятор 15 посилає сигнали на вхід канням повітродувок 10 і ручним переміщенням регуляторам співвідношення "стічна вода - повітклапану 13 ря" 14 і "стічна вода - зворотний мул" 16, які змінюють витрату повітря і зворотного мулу ВІДПОВІДВитрата стічної води, що потрапляє в аеротеНО виконуючими органами 13та 12 нки, визначається за допомогою вимірювачів 15а і 16а По існуючій технології витрата рідини, що Зміни витрати повітря і зворотного мулу вивиходить з аеротенка, має значення (1+a)Q, де Q кликає ВІДПОВІДНО дію регуляторів тиску повітря 18 витрата стічної води, а- КІЛЬКІСТЬ зворотного мулу і регулятора рівня мулу у верхньому муловому в долях від витрати стічної води Сигнал на виході каналі 19, які через частотні перетворювачі 9 здійрегулятора 15 пропорційний витраті стічної води снюють плавну зміну продуктивності повітродувок (як різниця між зазначеними витратами) поступає 10 і мулових насосів 8, компенсуючи тим самим на вхід регуляторам співвідношення "стічна вода відхилення тиску і рівня мулу у вторинному привоповітря" 14 і "стічна вода - зворотний мул" 16 Видить до зміни положень виконуючого органа 11 ходи вимірювачів витрати повітря 14а і зворотного регулятором рівня мулу 20, що призводить до змімулу 16а зв'язані з ВІДПОВІДНИМИ входами регуляни витрати мулу в нижній муловий канал 4 При торів 14 і 16, а виходи останніх з'єднані з виконуюЗМІННІЙ витраті стічної води, що поступає на очисні чими органами 13 і 12 споруди на протязі доби, у випадку різкого збільшення витрати стічної води існуюча система не Вимірювач концентрації розчиненого в суміші зможе забезпечити необхідну подачу зворотного кисню 17а, зв'язаний через регулятор 17 з регулямулу (на протязі певного терміну співвідношення тором, забезпечуючим оптимальне співвідношен"стічна вода - активний мул" може відрізнятися від ня "стічна вода - повітря" 14 заданого) Для виключення цього випадку передВихід вимірювача тиску 18а з'єднаний з вхому трубопроводі, вимірювання витрати мулової суміші з кожного аеротенката зміну витрат стічної води, повітря та зворотного мулу на основі аналізів очищеної води, згідно з запропонованим винаходом додатково вимірюють витрати зворотного мулу в кожний аеротенк, рівень мулу в верхньому муловому каналі, концентрацію розчиненого кисню на виході/кожного аеротенка, густину зворотного мулу та рівень мулу в кожному вторинному відстійнику і на основі одержаної інформації оперативно регулюють співвідношення "стічна вода - зворотний мул - повітря" шляхом відповідної зміни витрати повітря і активного мулу в кожний аеротенк і здійснюють корекцію одержаного співвідношення при ЗМІНІ концентрації та складу забруднень стічної води 55615 бачається автоматична корекція регулятора рівня 20 таким чином, що при зменшенні витрати стічної води КІЛЬКІСТЬ мулу у вторинному відстійнику збільшується, а при збільшенні витрати - зменшується і досягає певного значення при максимально допустимій витраті стічної води При відсутності різких змін витрати стічної води система забезпечує необхідний процес очищення за рахунок самовирівнювання Згідно теорії Грац - Джейсона самовирівнювання системи аеротенки - вторинні ВІДСТІЙНИКИ досягається підтримкою постійного віку мулу, що забезпечується видаленням із системи необхідної КІЛЬКОСТІ надлишкового мулу V .а аби + (V аби V ВІД + V 1а К/ ЗВ /И \ де Vaep, VBifl, VK - об'єми ВІДПОВІДНО аеротенка, ВІДСТІЙНИХ зон вторинних ВІДСТІЙНИКІВ, каналів, м3, ( а о - концентрація активного мулу в аеротенХе ку, кг/м , а зв - концентрація активного мулу у ВІДСТІЙНІЙ ЗОНІ вторинного відстійника каналах кг/м3, Q - витрата стічної води, м3/доба, Пр- приріст активного мулу, кг/м3 Концентрацію мулу в аеротенку можна визначити по формулі аер Q+g а+1 де д- витрати зворотного мулу, м /доба, Q Розробка алгоритмів корекції віку мулу і часу роботи насосу надлишкового мулу 7 дасть змогу за рахунок включення насосу 7 через пристрій плавного пуску 25 підтримувати зазначений параметр на необхідному під час роботи рівні Реалізація запропонованої системи керування на базі сучасної мікропроцесорної техніки дасть змогу врахувати зміну концентрації забруднень та їх склад протягом року Блок корекції 22 (з застосуванням мікропроцесорних контролерів TSX 37 "Micro", TSX 57 "Premium" або їх аналогів) на основі інформації, що 8 надходить від вимірювача концентрації розчиненого кисню 17а в суміші на виході з аеротенка, непрямого вимірювача концентрації мулу 23 в аеротенку, густини зворотного мулу 21, блоку даних лабораторних аналізів 24 і температури вихідної суміші 26 із аеротенка визначає - корекцію співвідношення "стічна вода - активний мул" регулятору 16, - корекцію завдання регулятору концентрації розчиненого кисню 17, - проміжок часу роботи насоса надлишкового мулу, видаючи сигнал пристрою плавного пуску Суть винаходу полягає в тому, що за рахунок автоматичного регулювання співвідношення "стічна вода - повітря - активний мул" оптимізується подача в аеротенки повітря і зворотного мулу, що дає суттєву економію електроенергії, яка залежить від коливань надходження стічних вод в аеротенки на протязі доби Індивідуальне регулювання співвідношення "стічна вода - активний мул - повітря " забезпечить однакову концентрацію забруднень і мулу на виході кожного аеротенка при ЗМІННІЙ витраті стічних вод і концентрації в ній забруднень Це гарантує від проникнення в природні водоймища недостатньо очищених стічних вод, якість яких не задовольняє санітарним нормам Автоматизація процесу очистки в аеротенках виключає явище набухання мулу, що має місце при різних навантаженнях або недовантаженнях мулу, різкій ЗМІНІ температури, складу стоків та інш Такий мул погано осаджується у вторинних відстійниках і виноситься з очищеною водою із споруди, внаслідок чого знижується загальний ефект очистки і зменшується концентрація мулу в аеротенку Техніко -економічний ефект від запропонованого способу автоматизації очищення стічних вод визначається суттєвим скороченням розбіжності в роботі паралельно працюючих аеротенків (в межах похибок приладів, що вимірюють технологічні параметри) і зменшенням надмірної витрати повітря і зворотного мулу в аеротенки, а також значного дроселювання повітря, що забезпечить значну економію електроенергії 55615 10 стічно зо да з nepsHf А Б /іист£ листЗ. лист£ ФІГ.1 £4 Б листі г ЛИСТІ К ЛИСТІ В ЛИСТІ — ФІГ.2 Підписано до друку 05 05 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24