Automatizace čistíren odpadních vod

Rozsah automatizačních prací v každém konkrétním případě musí být potvrzen ekonomická účinnost a hygienický účinek.

V čistírnách lze automatizovat:

1. zařízení a nástroje, které zaznamenávají změny podmínek procesu během normálního provozu;
2. zařízení a nástroje, které zajišťují lokalizaci nehod a zajišťují rychlé přepínání;
3. pomocné procesy při provozu staveb, zejména pro čerpací stanice (napouštění čerpadel, odčerpávání drenážní vody, větrání atd.);
4. zařízení na dezinfekci odpadních vod, která prošla čištěním.

Spolu s komplexním řešením automatizace je vhodné automatizovat jednotlivé technologické procesy: distribuci odpadní voda o stavbách, regulaci srážek a hladin bahna.

Částečná automatizace by v budoucnu měla zahrnovat možnost přechodu na komplexní automatizace celý technologický cyklus.

Relativně malá realizace instalací automatické ovládání v technologii čištění odpadních vod v podnicích potravinářský průmysl se vysvětluje tím, že většina čistíren má málo resp průměrný výkon, díky čemuž jsou kapitálové náklady na automatizaci často vyjádřeny ve značných částkách a nelze je kompenzovat odpovídajícími úsporami provozních nákladů. V budoucnu bude na čistírnách odpadních vod široce využíváno automatické dávkování činidel a sledování účinnosti čištění odpadních vod.

Technické požadavky na automatizaci procesů čištění odpadních vod lze shrnout následovně:

1. jakýkoli automatický řídicí systém musí umožňovat místní ovládání jednotlivých mechanismů při jejich kontrole a opravách;
2. musí být vyloučena možnost ovládání dvou metod současně (například automatické a místní);
3. přechod systému z ručního ovládání na automatické řízení by neměl být doprovázen odstavením mechanismů v provozu;
4. automatický řídicí obvod musí zajistit normální provoz technologický postup a zajistit spolehlivost a přesnost instalace;
5. při běžném odstavení jednotky musí být automatizační okruh připraven na další automatický start;
6. poskytnuté zamykání musí vyloučit možnost automatického nebo dálkového spuštění po nouzovém vypnutí jednotky;
7. ve všech případech narušení normálního provozu automatizované instalace musí být vyslán poplachový signál do stanice s nepřetržitým provozem.

1. čerpací stanice - hlavní jednotky a drenážní čerpadla; zapínání a vypínání v závislosti na hladině kapaliny v nádržích a jímkách, automatické spínání při výpadku jednoho čerpadla na záložní; vydávání zvukového signálu v případě poruchy čerpacích jednotek nebo přetečení hladiny v přijímací nádrži;
2. odvodňovací jímky - nouzový alarm hladiny;
3. tlakové ventily čerpacích jednotek (při spouštění jednotky na uzavřeném ventilu) - otevírání a zavírání, propojené s provozem čerpadel;
4. mechanické hrábě - pracují v souladu s daným programem;
5. elektrická topná zařízení - zapínání a vypínání elektrických topných zařízení v závislosti na teplotě v místnosti;
6. přijímací nádrže kalových čerpacích stanic - resuspenze odpadní kapaliny;
7. tlaková potrubí kalových čerpacích stanic - vyprázdnění po zastavení čerpadel;
8. budování roštů s mechanickým čištěním - zapínání a vypínání mechanických hrábí v závislosti na rozdílu úrovní před a za roštem (zanášení roštu) nebo dle časového plánu;
9. lapače písku - zapnutí hydraulického výtahu k odčerpání písku podle časového plánu nebo v závislosti na výšce písku, automatická údržba konstantní průtok;
10. usazovací nádrže, kontaktní nádrže - odčerpávání (čerpání) kalu (sedimentu) dle časového plánu nebo v závislosti na hladině kalu; provoz stíracích mechanismů podle časového plánu nebo v závislosti na hladině kalu; otevření hydraulického ventilu při spouštění pohyblivého stěrače;
11. neutralizační stanice odpadních vod, chlorační stanice na bázi trnitého vápna - dávkování činidla v závislosti na průtoku odpadních vod.

Charakteristickým rysem odpadních vod z potravinářských podniků je nedostatek norem dusíku a fosforu pro biochemické procesy.

Proto je potřeba doplnit chybějící prvky ve formě živin.

Aplikace aditiv je spojena s obtížností úpravy množství aditiv v závislosti na velikosti přítoku odpadních vod a nečistot. S ohledem na měnící se průtok odpadních vod je dávkování živin obzvláště obtížné, proto pro měření průtoku odpadních vod institut Soyuzvodokanalproekt vyvinul automatizační schéma, ve kterém jsou membrány a plováky indikující diferenční tlakoměry typu DEMP-280 s indukcí používají se senzory.

Impulzy z diferenčního tlakoměru jsou přenášeny do elektronického poměrového regulátoru ERS-67, který pomocí elektrického pohonu typu MG působícího na regulační ventil uvádí spotřebu živin do souladu s velikostí přítoku odpadních vod. V tomto případě je regulátoru nastaven potřebný vypočtený poměr mezi spotřebou odpadních vod a živin v závislosti na změně koncentrace škodlivin v odpadních vodách vstupujících do čistírny.

Zavedení

1. Struktura systémů automatického řízení

2. Dispečerské řízení

3. Monitorování provozu zpracovatelských zařízení

Bibliografie

Zavedení

Automatizace biologického čištění odpadních vod - aplikace technické prostředky, ekonomické a matematické metody, systémy řízení a řízení, částečně nebo úplně osvobozující lidi od účasti na procesech probíhajících v lapačích písku, primárních a sekundárních usazovacích nádržích, provzdušňovacích nádržích, volských nádržích a dalších objektech biologické čistírny odpadních vod.

Hlavními cíli automatizace systémů a staveb odpadních vod je zlepšení kvality odvádění a čištění odpadních vod (nepřerušované vypouštění a čerpání odpadních vod, kvalita čištění odpadních vod atd.); snížení provozních nákladů; zlepšení pracovních podmínek.

Hlavní funkcí systémů a konstrukcí pro biologické čištění odpadních vod je zvýšení spolehlivosti konstrukcí monitorováním stavu zařízení a automatickou kontrolou spolehlivosti informací a stability konstrukcí. To vše přispívá k automatické stabilizaci parametrů technologického procesu a ukazatelů kvality čištění odpadních vod, rychlé reakci na rušivé vlivy (změny množství vypouštěných odpadních vod, změny kvality vyčištěných odpadních vod). Rychlá detekce pomáhá lokalizovat a eliminovat nehody a provozní poruchy technologické vybavení. Zajištění uložení a rychlého zpracování dat a jejich prezentace v co nejinformativnější podobě na všech úrovních řízení; analýza dat a vývoj kontrolních opatření a doporučení výrobní personál koordinuje řízení technologických procesů a automatizace přípravy a zpracování dokumentů umožňuje zrychlit tok dokumentů. Konečným cílem automatizace je zvýšení efektivity řídících činností.

1 Struktura systémů automatického řízení

V rámci každého systému existují tyto struktury: funkční, organizační, informační, softwarová, technická.

Základem pro vytvoření systému je funkční struktura, zatímco zbývající struktury jsou určeny samotnou funkční strukturou.

Na základě své funkčnosti je každý řídicí systém rozdělen do tří subsystémů:

· operativní řízení a řízení technologických procesů;

· operativní plánování technologických procesů;

· výpočet technicko-ekonomických ukazatelů, analýza a plánování odvodňovacího systému.

Subsystémy lze navíc rozdělit podle kritéria účinnosti (doby trvání funkcí) do hierarchických úrovní. Skupiny podobných funkcí stejné úrovně jsou spojeny do bloků.

Funkční struktura Automatizovaný řídicí systém pro práci s čistírnami odpadních vod je na obrázku 1.

Obr. 1 Funkční struktura automatizovaného řídicího systému pro čistírny odpadních vod

2 Dispečerské řízení

Hlavní technologické procesy řízené a řízené dispečerem na biologických čistírnách odpadních vod jsou:

· vykládání písku z lapačů písku a surového sedimentu z primárních usazovacích nádrží;

· stabilizace hodnoty pH vody vstupující do provzdušňovacích nádrží na optimální úrovni;

· vypouštění toxických odpadních vod do havarijní nádoby a jejich následné postupné přivádění do aeračních nádrží;

· vypouštění části vodního proudu do akumulační nádrže nebo čerpání vody z ní;

· rozvod odpadních vod mezi paralelně pracující provzdušňovací nádrže;

· rozvod odpadní vody po délce aerační nádrže pro dynamické přerozdělení pracovního objemu mezi okysličovadlo a regenerátor za účelem akumulace kalu a zvýšení průměrné denní kvality čištěné vody;

přívod vzduchu pro udržení celého objemu provzdušňovací nádrže optimální koncentrace rozpuštěný kyslík;

· přívod vratného aktivovaného kalu pro udržení konstantního zatížení kalu organickou hmotou;

· vyložení kalu ze sekundárních usazovacích nádrží;

· odstranění přebytečného aktivovaného kalu z provzdušňovacích nádrží pro udržení jeho optimálního stáří;

· zapínání a vypínání čerpadel a dmychadel pro minimalizaci energetických nákladů na čerpání vody, kalů, sedimentů a vzduchu.

Kromě toho jsou z řízených objektů do řídicích center přenášeny následující signály: nouzové odstavení zařízení; narušení technologického procesu; maximální úrovně odpadních vod v nádržích; maximální koncentrace výbušných plynů v výrobní prostory; maximální koncentrace chloru v prostorách chlorovacího zařízení.

Prostory dispečinku by měly být umístěny pokud možno v blízkosti technologických objektů (čerpací stanice, ofukovací stanice, laboratoře atd.), protože ovládací akce jsou vydávány na různé elektronické a pneumatické regulátory nebo přímo na akční členy. Velíny budou poskytovat pomocné prostory (odpočívadla, sociální zařízení, sklady a opravny).

3 Sledování provozu zpracovatelských zařízení

Na základě technologických dat řízení a řízení procesů se předpokládá minimalizace harmonogramu průtoku odpadních vod, jejich kvality a spotřeby energie celkové náklady pro úpravu vody. Sledování a řízení těchto procesů je prováděno pomocí počítačového systému pracujícího v režimu buď dispečerského poradce nebo automatického řízení.

Kvalitní řízení procesu a jeho optimalizované řízení lze zajistit měřením parametrů, jako je stupeň toxicity odpadních vod pro mikroorganismy aktivovaného kalu, intenzita biooxidace, BSK přiváděné a čištěné vody, aktivita kalu a další, které nelze určit přímým měřením. Tyto parametry lze stanovit výpočtem na základě měření rychlosti spotřeby kyslíku v maloobjemových technologických nádobách s zvláštní režim zatížení. Rychlost spotřeby kyslíku je dána dobou poklesu koncentrace rozpuštěného kyslíku z maximálních na minimální stanovené hodnoty při vypnutém provzdušňování nebo poklesem koncentrace rozpuštěného kyslíku za danou dobu za stejných podmínek. Měření probíhá v cyklické instalaci, která se skládá z technologického celku a mikroprocesorového regulátoru, který řídí komponenty měřiče a vypočítává míru spotřeby kyslíku. Doba jednoho cyklu měření je 10-20 minut v závislosti na rychlosti. Technologický celek lze instalovat na obslužný můstek aerační nádrže nebo aerobního stabilizátoru. Konstrukce umožňuje provoz měřiče venku uvnitř zimní čas. Rychlost spotřeby kyslíku může být stanovena kontinuálně ve velkoobjemových reaktorech při konstantní hodnotě. dodávky aktivovaného kalu, odpadních vod a vzduchu. Systém je vybaven plochými tryskovými dávkovači s kapacitou 0,5-2 a 1 hodina. Jednoduchost konstrukce a vysoký průtok vody zajišťují vysokou spolehlivost měření v výrobní podmínky. Měřiče lze použít pro nepřetržité sledování organických zátěží. Větší přesnost a citlivost při měření rychlosti spotřeby kyslíku poskytují manometrické měřicí systémy vybavené hermeticky uzavřenými reaktory, v nichž je tlak udržován přidáváním kyslíku. Zdrojem kyslíku je obvykle elektrolyzér řízený pulzním nebo kontinuálním systémem stabilizace tlaku. Množství dodávaného kyslíku je měřítkem rychlosti, jakou je spotřebováván. Měřiče tohoto typu jsou určeny pro laboratorní výzkum a systémy měření BSK.

Hlavním účelem systému řízení přívodu vzduchu je udržovat stanovené koncentrace rozpuštěného kyslíku v celém objemu provzdušňovací nádrže Stabilní provoz těchto systémů lze zajistit, pokud je k řízení využíván nejen signál kyslíkoměru průtok odpadní vody nebo rychlost spotřeby kyslíku v aktivní zóně provzdušňovací nádrže.

Regulace aeračních systémů umožňuje stabilizovat režim technologického čištění a snížit průměrné roční náklady na energii o 10-20%. Podíl spotřeby energie na provzdušňování je 30-50 % nákladů na biologické čištění a měrná spotřeba energie na provzdušňování se pohybuje od 0,008 do 2,3 kWh/m.

Typické řídicí systémy uvolňování kalu udržují předem stanovenou úroveň rozhraní kal-voda. Fotosenzor úrovně rozhraní je instalován na straně usazovací nádrže v zóně stagnace. Kvalitu regulace takových systémů lze zlepšit použitím detektoru úrovně ultrazvukového rozhraní. Více vysoká kvalita vyčištěnou vodu lze získat, pokud se k regulaci použije sledovací hladinoměr rozhraní kal-voda.

Pro stabilizaci kalového režimu nejen v dosazovacích nádržích, ale i v celém systému provzdušňovací nádrž - čerpací stanice vratného kalu - sekundární dosazovací nádrž, je nutné udržovat daný koeficient recirkulace, to znamená, aby průtok vypouštěných kal je úměrný průtoku přiváděné odpadní vody. Hladina kalu se měří za účelem nepřímého sledování změn v kalovém indexu nebo nesprávné funkce systému řízení toku kalové směsi.

Při regulaci vypouštění přebytečného kalu je nutné vypočítat množství kalu, které během dne narostlo, aby se ze systému odstranil pouze narostlý kal a stabilizovalo se stáří kalu. To zajišťuje vysokou kvalitu kalu a optimální rychlost biooxidace. Vzhledem k nedostatku měřičů koncentrace aktivovaného kalu lze tento problém vyřešit pomocí měřičů spotřeby kyslíku, protože rychlost růstu kalu a rychlost spotřeby kyslíku spolu souvisí. Výpočetní jednotka systému integruje množství spotřeby kyslíku a množství odebraného kalu a jednou denně upravuje zadanou spotřebu přebytečného kalu. Systém lze použít pro kontinuální i periodické vypouštění přebytečného kalu.

Kyslíků je přítomno více vysoké nároky na kvalitu udržování kyslíkového režimu z důvodu nebezpečí intoxikace kalu při vysokých koncentracích rozpuštěného kyslíku a prudkého poklesu rychlosti čištění při nízkých koncentracích. Při provozu kyslíkových nádrží je nutné kontrolovat jak přívod kyslíku, tak odvod odpadních plynů. Přísun kyslíku je řízen buď tlakem plynné fáze nebo koncentrací rozpuštěného kyslíku v aktivní zóně. Vypouštění odpadních plynů je regulováno buď úměrně průtoku odpadní vody nebo podle koncentrace kyslíku ve zpracovávaném plynu.

Bibliografie

1. Voronov Yu.V., Jakovlev S.V. Likvidace vod a čištění odpadních vod / učebnice pro vysoké školy: – M.: Nakladatelství Svazu stavebních vysokých škol, 2006 – 704 s.

Plná automatizace procesů úpravy vody

Jednou z klíčových výhod zařízení Osmotix je kompletní automatizace čisticích procesů.

Plná automatizace procesů čištění odpadních vod – lidská účast je snížena na minimum.

Čistící zařízení je řízeno průmyslovým regulátorem a pracuje v automatickém režimu. Všechny probíhající procesy jsou řízeny a řízeny automaticky. Účast člověka na provozu systému je minimalizována.

Pro automatizaci čištění odpadních vod Osmotix se používají moderní průmyslové programovatelné logické automaty od Schneider Electric a Omron. Na základě těchto systémů je vybudován řídicí systém odolný proti poruchám, který zajišťuje zpracování nouzové situace, duplikace řídicích signálů a také blokování, která nedovolují procesu opustit mez hodnoty, která je bezpečná pro servisní personál a provoz zařízení.

Ovladač podle algoritmu určeného programátory vysílá řídicí signály do řídicích jednotek zařízení: regulátory frekvence, stykače, relé a vlastní řídicí jednotky zařízení.

Provozovatel je odpovědný pouze za ta nejdůležitější rozhodnutí. Pro práci operátora je k dispozici pohodlný řídicí systém instalace, který umožňuje konfigurovat jeho provoz, měnit parametry procesu a sledovat jeho stav.

Všechny parametry jsou zobrazeny na ovládací obrazovce a jsou obsluze kdykoli k dispozici, i když v automatickém režimu není vyžadován jeho zásah.

Ovládací obrazovka zobrazuje všechny hlavní indikátory procesu a také varovné a výstražné signály. Když jsou spuštěny kritické alarmy, řídicí jednotka automaticky upraví provozní režim instalace, aby zabránil nouzové situaci.

Zpětná vazba k instalaci probíhá pomocí signálů o provozu nebo poruše vrácených řídicími jednotkami zařízení a také pomocí údajů ze snímačů přenášených do řídicí jednotky pomocí elektrických signálů.

Automatizační systémy, které vytváříme, umožňují pomocí různých rozhraní, jako je RS-233, ModBus nebo jednotlivé elektrické signály, poskytovat data o provozním stavu instalace do řídicích systémů zákazníka.
Existuje také schopnost přenášet data přes GPRS kanál na vzdálené vzdálenosti. Tyto nástroje umožňují vzdálené monitorování a archivaci provozních režimů instalace po dlouhou dobu.

Provádí se také automatické hlášení všech provozních parametrů čistíren Osmotix jsou k dispozici ve formě deníku a v případě potřeby je lze vytisknout, což je výhodné pro sledování změn ve složení odpadních vod a analýzu provozu zařízení; .

Odeslání vaší dobré práce do znalostní báze je snadné. Použijte níže uvedený formulář

Studenti, postgraduální studenti, mladí vědci, kteří využívají znalostní základnu ve svém studiu a práci, vám budou velmi vděční.

Zveřejněno na http://www.allbest.ru/

Zavedení

Automatizace technologických procesů a výroby, at moderní jeviště, se zavádí do všech průmyslových odvětví. Jednou z hlavních výhod automatizovaných systémů řízení procesů je snížení, až úplná eliminace vlivu lidského faktoru na řízený proces, redukce personálu, minimalizace nákladů na suroviny, zlepšení kvality vyráběného produktu, popř. v konečném důsledku výrazné zvýšení efektivity výroby. Mezi hlavní funkce, které takové systémy vykonávají, patří monitorování a řízení, výměna dat, zpracování, shromažďování a ukládání informací, generování alarmů, generování grafů a zpráv.

1. Charakteristickýodpadních vod do podniků

Odpadní voda - jakákoli voda a srážky vypouštěné do nádrží z území průmyslové podniky a obydlené oblasti kanalizací nebo gravitací, jejichž vlastnosti se zhoršily v důsledku lidské činnosti.

Odpadní voda je:

Průmyslové (průmyslové) odpadní vody (vznikající v technologických procesech při výrobě nebo těžbě) jsou vypouštěny průmyslovou nebo obecnou kanalizací

Domovní (domácí a fekální) odpadní voda (vytvářená v obytných prostorách, stejně jako v domácích prostorách ve výrobě, například sprchy, toalety) je vypouštěna přes domovní nebo obecnou kanalizaci

Povrchová odpadní voda (rozdělená na dešťovou vodu a vodu z tání, to znamená, že se tvoří při tání sněhu, ledu a krup) je obvykle vypouštěna dešťovou kanalizací.

Průmyslové odpadní vody lze separovat:

Podle složení škodlivin:

Kontaminované především minerálními nečistotami;

Kontaminované primárně organickými nečistotami;

Znečištěné minerálními i organickými nečistotami;

Podle koncentrace škodlivin.

V odpadních vodách existují dvě hlavní skupiny škodlivin – konzervativní, tzn. ty, které obtížně vstupují do chemických reakcí a prakticky nejsou biologicky odbouratelné (příkladem takových škodlivin jsou soli těžkých kovů, fenoly, pesticidy) a nekonzervativní, tzn. kteří mohou, vč. procházejí procesy samočištění nádrží.

Složení odpadních vod zahrnuje jak anorganické (částice půdy, rudy a odpadní horniny, strusky, anorganické soli, kyseliny, zásady); a organické (ropné produkty, organické kyseliny), vč. biologické předměty (houby, bakterie, kvasinky včetně patogenů).

Technologický postup objektu

Celá venkovní instalace je opatřena betonovou krytinou se sklonem směrem k odtokovým vanám pro zachycení srážek a případných úniků zpracovávaných produktů.

Sběr z odtokových van se posílá do zakopaných nádob E-314/1.2, umístěných na různých koncích instalace (schéma procesu). Voda zachycená v nádobách je odčerpávána čerpadly N-314/1,2 do chemicky znečištěné kanalizace (CPS) na ČOV, po uspokojivém výsledku rozboru jímané vody a získání povolení k čerpání od směnového mistra hl. ČOV. Během čerpání je monitorována přítomnost olejové vrstvy a pokud je detekována, čerpání je zastaveno.

Pokud je voda výrazně znečištěná, ředí se pokud možno recyklovanou vodou nebo se odváží kalovým vozem do skladovací nádrže kalu čistírny odpadních vod.

Pokud je detekována olejová vrstva, je odeslána k recyklaci přes kontejner O-23 pomocí nákladního automobilu. Hladina v nádrži E-314/1 je řízena zařízením LIA - 540.

Vývojový diagram procesu

Nevýhody stávajícího systému:

- neexistuje způsob, jak sledovat a analyzovat hladinu olejové vrstvy odebrané ze snímače, což nám zase neumožňuje řídit celý technologický proces.

- neexistuje žádný automatizovaný systém řízení a řízení procesů.

- jednou z hlavních výhod automatizovaných systémů řízení procesů, která se u tohoto systému nedodržuje, je snížení vlivu tzv. lidského faktoru na řízený proces, snížení personálu, minimalizace nákladů na suroviny, zlepšení kvality finální produktu a v konečném důsledku výrazné zvýšení efektivity výroby.

- stávající zařízení vestavěná do systému jsou ovlivněna prostředí.

Obecné zásady pro konstrukci automatizovaných monitorovacích a řídicích systémů technologických procesů

Existují různé principy pro budování systémů řízení technologického procesu, které jsou určeny: 1) místem operátora v řídicím řetězci a 2) územním umístěním technologických zařízení.

Na základě prvního principu jsou možné následující možnosti konstrukce systémů.

Informační systém umožňuje řídícím pracovníkům sledovat průběh probíhajícího procesu pomocí sekundárních měřicích přístrojů, v závislosti na odečtených hodnotách činit jedno či druhé rozhodnutí o regulaci průběhu procesu a v případě potřeby provádět úpravy pomocí ručně ovládaných zařízení.

V závislosti na technické základně měřicích přístrojů jsou možné následující způsoby realizace měřicích systémů:

V prvním případě se jako sekundární měřicí zařízení používají indikační přístroje. Tato metoda umožňuje obsluze sledovat průběh procesu pomocí odečtů ukazatelů nebo digitálních přístrojů, zadávat data do účetního deníku, rozhodovat o regulaci průběhu procesu a provádět jej. Navzdory archaické povaze této metody je stále široce používán, zejména proto, že je možné doplnit měřicí přístroje o různé signalizační a dálkové ovládací prostředky;

Ve druhém případě se jako sekundární měřicí přístroje používají záznamová zařízení: automatické záznamníky, potenciometry a další podobná zařízení, která zaznamenávají na papír grafu. Tato metoda také vyžaduje neustálé monitorování procesu ze strany operátora, ale zbavuje jej rutinního postupu zaznamenávání odečtů. Výše uvedené případy se vyznačují obtížným nalezením potřebných hodnot zaznamenaných v různých časových intervalech a určitou složitostí statistického zpracování dat, protože vyžadují ruční zpracování nebo ruční zadávání do počítače, obtížnost vytvoření řídicího systému s uzavřenou smyčkou;

Ve třetím případě implementace informačního systému zahrnuje kombinaci prostředků pro měření, zpracování a ukládání informací na bázi elektronického počítače. Využití výpočetní techniky umožňuje vytvořit automatický systém pro komplexní zpracování informací o technologickém procesu. Takový systém umožňuje flexibilní přístup ke zpracování dat v závislosti na jejich obsahu, navíc je zajištěno požadované statistické zpracování přijatých dat, jejich uložení a prezentace v požadované podobě na displeji a pevných médiích a informace; snadno přenosné na velké vzdálenosti. To umožňuje organizovat automatizovaný systém pro shromažďování, zpracování, ukládání, přenos a prezentaci informací.

Informační a řídicí systémy postavené na bázi číslicové výpočetní techniky slouží v současné fázi vývoje technologií jako základ pro automatizované a automatizované systémy pro sledování a řízení technologických procesů a výroby obecně.

Jedním z typů automatizovaných řídicích systémů je informační a poradenský systém, jinak nazývaný systém podpory rozhodování nebo expertní systém. Tento typ systému implementuje automatický sběr technologických dat ze zařízení, nezbytné zpracování, ukládání a přenos informací. Zpracování informací umožňuje převést je do formátu vhodného pro uložení v databázi, extrahovat z nich požadovaná data, na kterých je možná syntéza doporučujících informací.

Vývojem informačních a poradenských systémů je automatický řídicí systém (ACS). Konstrukce samohybných děl je možná na bázi analogových i digitálních prvků. Nejslibnějším základem jsou v této fázi technologického vývoje mikroprocesorové blokově modulární systémy pro sběr informací, další zpracování informací pomocí průmyslových počítačů, syntézu řídicích akcí a přenos řídicích signálů do řídicího objektu pomocí přenosových modulů blokového modulární systém pro sběr a přenos informací.

Využití moderní výpočetní techniky také umožňuje organizovat přenos informací mezi různé systémy automatické řízení, za přítomnosti komunikačních linek a příslušných protokolů přenosu informací. Automatický řídicí systém postavený na podobném principu tak poskytuje řešení problému řízení a monitorování technologického objektu a možnost integrace systému s ostatními úrovněmi hierarchie.

Monitorovací a řídicí systémy se podle teritoriálního umístění dělí na centralizované a distribuované systémy.

Centralizované systémy se vyznačují tím, že řídicí objekty jsou geograficky rozptýleny a řízeny z centrálního řídicího bodu implementovaného na digitálním řídicím stroji. I přes výhodu, že veškeré informace o stavu technologického procesu jsou soustředěny do jednoho řídicího bodu a probíhá řízení, je takový systém výrazně závislý na stavu a spolehlivosti komunikačních linek.

Distribuované řídicí systémy umožňují spravovat rozptýlené objekty, které jsou ovlivněny řídicími jednotkami autonomního řízení. Komunikace s centrálním bodem probíhá tzv. supervizním řízením nad celým průběhem technologického procesu, dále jsou generovány potřebné korekční signály a přenášeny do regulátorů autonomního řízení.

Kromě analýzy obecných principů konstrukce automatizovaných systémů řízení a řízení a požadavků na státní normy Při návrhu takových systémů byly zohledněny požadavky zákazníka na automatizovaný systém řízení procesů.

Především je dnes nutné spojit automatizovaný systém řízení technologických procesů a centrální dispečink do jediného informačního systému. Stejně důležité je automatizovat potrubí. To vám umožní přesně a rychle získat důležité technologické informace: tlak, teplotu, spotřebu přepravované látky.

Tento druh informací potřebují technologové k provádění preventivních a opravárenské práce, posuzování stability technologického procesu. Měření množství přepravovaného oxidu uhličitého je nezbytné pro technologické účetnictví. V konečném důsledku se objevuje rychlý přístup k informacím, což zlepšuje kvalitu rozhodování managementu.

V práci byly stanoveny a vyřešeny následující úkoly:

1) Důkladná studie celého technologického procesu a zdůvodnění nutnosti implementace automatizovaného systému.

2) Výběr senzorů a zařízení pro realizaci úkolu.

3) Výběr hardwaru systému.

4) Vypracování funkčního diagramu zohledňujícího zavedení prvků automatizace procesů.

5) Vývoj softwaru a hardwaru pro automatizovaný systém řízení a řízení procesů.

6) Popis funkčnosti a technických možností implementovaného automatizovaného systému.

Funkční schéma objektu s integrovaným automatizovaným systémem A téma

Popis funkčního schématu automatizovaného systému

Funkční schéma automatizace technologického zařízení je na Obr. (2). Schéma ukazuje umístění primárních měřicích převodníků technologického řízení. Systémové snímače jsou vyrobeny z materiálů, které jsou odolné vůči vlivům prostředí a mají nevýbušné provedení a také tlakovou odolnost do 10,0 MPa. Automatizované čerpání odpadních vod z nádrže E-314/1 se provádí pomocí regulačního ventilu pozice LV 540/1, pracujícího s vlnovým radarovým snímačem hladiny LIDC 540 Rosemount 5300 (při fázovém oddělení). Když hladina vody dosáhne 100 %, otevře se regulační ventil FV 540/1. Která díky hydrostatické síle dodává do nádoby cirkulující vodu. Po dosažení olejové vrstvy, kterou detekuje snímač hladiny LIDC 540 (na fázovém rozhraní), se ventil uzavře.

2. Seznam použitých zařízení

1) ÚroveňLIDA- 540: Rosemount 5300

Rosemount 5300 je dvouvodičový řízený vlnový vysílač pro měření hladiny, rozhraní a pevných látek. Rosemount 5300 poskytuje vysokou spolehlivost, pokročilá bezpečnostní opatření, snadné použití a neomezenou konektivitu a integraci do systémů řízení procesů.

Princip fungování Měřič hladiny naváděné vlny:

Rosemount 5300 je založen na technologii Time Domain Reflectometry (TDR). Nízkovýkonné mikrovlnné nanosekundové radarové pulsy jsou směrovány dolů sondou ponořenou do procesní tekutiny. Když radarový puls dosáhne média s jinou dielektrickou konstantou, část energie pulsu se odrazí v opačném směru. Časový rozdíl mezi okamžikem přenosu radarového pulsu a okamžikem příjmu echo signálu je úměrný vzdálenosti, podle které se počítá hladina kapaliny nebo hladina rozhraní dvou médií. Intenzita odraženého echo signálu závisí na dielektrické konstantě prostředí. Čím vyšší je dielektrická konstanta, tím vyšší je intenzita odraženého signálu. Technologie řízených vln má oproti jiným metodám měření hladiny řadu výhod, protože radarové pulsy jsou prakticky imunní vůči složení média, atmosféře nádrže, teplotě a tlaku. Vzhledem k tomu, že radarové pulsy jsou vedeny podél sondy spíše než aby se volně šířily po nádrži, lze technologii řízených vln úspěšně použít v malých a úzkých nádržích, stejně jako v nádržích s úzkými tryskami. Pro snadné použití a údržbu v různých podmínkách používají snímače hladiny 5300 následující principy a konstrukční řešení:

Modularita návrhů;

Pokročilé zpracování analogového a digitálního signálu;

Možnost použití více typů sond v závislosti na podmínkách použití hladinoměru;

Připojení pomocí dvouvodičového kabelu (napájení je přiváděno přes signálový obvod);

Podporuje digitální komunikační protokol HART, který poskytuje digitální výstup dat a možnost vzdálené konfigurace zařízení pomocí ručního komunikátoru 375 nebo 475 nebo osobního počítače s nainstalovaným software Mistr radarů Rosemount.

2) F.V.540 -uzavírací regulační ventil

Uzavírací a regulační ventil je určen k automatické regulaci průtoku kapalných a plynných médií včetně agresivních a požárně nebezpečných a také k uzavírání potrubí.

Principem činnosti regulačního ventilu je změna hydraulického odporu a následně i průchodnosti ventilu změnou průtokové plochy škrticí klapky. Pohyb plunžru je řízen pohonem. Když se táhlo pohonu pohybuje pod vlivem řídicího signálu, plunžr ventilu vykonává vratný pohyb v objímce. V závislosti na požadované podmíněné průchodnosti a průtokových charakteristikách se na válcové ploše průchodky vytvoří sada otvorů nebo profilovaných okének. Oblast otvorů, kterými se škrtí pracovní prostředí, závisí na výšce zdvihu pístu.

Přímo nebo zpětně působící pohon membránové pružiny převádí změny tlaku stlačeného vzduchu přiváděného do pracovní dutiny na pohyb tyče. Při nepřítomnosti tlaku stlačeného vzduchu v pracovní dutině pohonu je plunžr pod vlivem síly vyvinuté pružinou instalován v nejnižší poloze v pohonu NC (verze - normálně zavřená).

Polohovadlo je navrženo tak, aby zlepšilo přesnost polohování dříku pohonu a k němu připojeného dříku ventilu.

3) Technograf-160 mil

Přístroje indikující a zaznamenávající TECHNOGRAPH 160M jsou určeny pro měření a záznam prostřednictvím dvanácti kanálů (K1-K9, KA, HF, KS) napětí a stejnosměrného proudu, jakož i neelektrických veličin převedených na stejnosměrné elektrické signály nebo činný odpor.

Zařízení lze využít v různých průmyslových odvětvích pro řízení a evidenci výrobních a technologických procesů.

Zařízení vám umožňují:

Řízení polohy;

Zobrazení čísla kanálu na jednomístném displeji a hodnoty měřené hodnoty na čtyřmístném displeji;

Analogová, digitální nebo kombinovaná registrace na pásku s mapou;

Výměna dat přes RS-232 nebo RS-485 kanál z PC;

Měření a záznam okamžitého průtoku (extrakce kořenů), stejně jako záznam průměrného nebo celkového průtoku za hodinu.

Registraci provádí šestibarevná tisková hlava fixu, záznamový zdroj je jeden milion bodů pro každou barvu.

Parametry rozhraní: přenosová rychlost 2400 bps, 8 datových bitů, 2 stop bity, žádná parita a žádné připravené signály.

4) Univerzálníprůmyslový regulátor KR5500

Univerzální průmyslové regulátory řady KR 5500 jsou určeny pro měření, indikaci a regulaci stejnosměrného výkonu a napětí nebo činného odporu ze snímačů tlaku, průtoku, hladiny, teploty atd.

Regulátory najdou uplatnění v hutním, petrochemickém, energetickém a jiném průmyslu pro řízení a regulaci výrobních a technologických procesů. Nepochybnou výhodou těchto zařízení je rozšířený rozsah klimatických podmínek pro jejich použití: mohou pracovat v rozsahu teplot -5...+55°C a vlhkosti 10...80%.

Univerzální průmyslové regulátory řady KR 5500 jsou vysoce přesná a spolehlivá zařízení nejmodernější úrovně, s uživatelsky programovatelným zákonem řízení (P, PI, PID) a s 1 nebo 2 výstupy různé typy. Výměna dat s PC probíhá přes rozhraní RS 422 nebo RS 485 Funkce rooting a kvadratura umožňují řídit nejen teplotu, ale i další parametry technologických procesů - tlak, průtok, hladinu v jednotkách měřené hodnoty. Výsledky měření se zobrazují na LED displeji.

Účel

Regulátory s digitálním displejem a programovatelným typem regulačního zákona - PID, PD, P - jsou určeny k měření a regulaci teploty a dalších neelektrických veličin (tlak, průtok, hladina atd.), převedených na elektrické signály stejnosměrného výkonu a napětí .

Závěr

automatizované technologické řízení odpadu

V této práci byla zvažována problematika automatizace technologického procesu shromažďování odpadních vod.

Zpočátku bylo stanoveno, jaké parametry potřebujeme ovládat a regulovat. Poté jsou vybrány objekty regulace a zařízení, kterými lze dosáhnout stanoveného cíle.

Vysoká efektivita využití automatizovaného řízení parametrů a optimalizace provozu různých technologických systémů s mechanismy pracujícími ve variabilních režimech je potvrzena mnohaletými světovými zkušenostmi. Využití automatizace umožňuje optimalizovat provoz technologických zařízení a zlepšovat kvalitu výrobků.

Reference

1. Projektová dokumentace pro dílnu IF - 9. OJSC "Uralorgsintez" 2010

2. Návod k obsluze snímačů hladiny s řízenými vlnami Rosemount 5300.

3. Katalog výrobků „Moderní prostředky řízení, regulace a evidence technologických procesů v průmyslu“ NFP „Sensorika“ Jekatěrinburg.

4. Automatizace výrobní procesy PROTI chemický průmysl/ Lapshenkov G.I., Polotsky L.M. Ed. 3., revidovaný a doplňkové - M.: Chemie, 1988, 288 s.

5. Katalog produktů a aplikací Teplopribor OJSC, Čeljabinsk

Publikováno na Allbest.ru

Podobné dokumenty

Přehled hlavních funkcí automatizovaných systémů řízení procesů (APCS), způsoby jejich implementace. Typy podpory automatizovaných systémů řízení procesů: informační, hardwarová, matematická, softwarová, organizační, metrologická, ergonomická.

prezentace, přidáno 2.10.2014


Odůvodnění potřeby čištění odpadních vod od zbytkových ropných produktů a mechanických nečistot. Tři standardní velikosti jednotek pro automatické čištění bloků. Kvalita úpravy vody flotační metodou. Schéma čištění vody v úpravně ropy Chernovskoye.

práce v kurzu, přidáno 04.07.2015


Studium technologického postupu sušení těstovin. Blokové schéma systému automatizace řízení procesů. Přístroje a automatizační zařízení. Transformace strukturních diagramů (základní pravidla). Typy připojení dynamických vazeb.

práce v kurzu, přidáno 22.12.2010


Stanovení koncentrace kontaminantů v odpadních vodách před čistírenskými zařízeními. Požadované ukazatele kvality vyčištěných odpadních vod. Horizontální lapače písku s kruhovým pohybem vody. Hydromechanizovaný sběr písku. Schéma úpravy domácí vody.

test, přidáno 11.3.2014


Systém regulace a řízení teploty v autoklávovém reaktoru při výrobě polyvinylchloridu. Blokové schéma automatizace technologického procesu filtrace. Princip činnosti zařízení řídicího systému. Konstrukce hadicového ventilu.

práce v kurzu, přidáno 02.01.2014


Metrologické charakteristiky a chyby měření a měřicích přístrojů. Technická data, účel, provedení a princip činnosti poměrových měřičů. Hlavní typy, principy činnosti a oblasti použití mechanických a hydrostatických hladinoměrů.

test, přidáno 11.2.2010


Problémy automatizace chemického průmyslu. Možnosti moderní systémy automatizované ovládání technologické postupy podniků chemického průmyslu. Hlavní znaky technologického vybavení chemických podniků.

abstrakt, přidáno 12.05.2010


Klasifikace odpadních vod a způsoby jejich čištění. Hlavní činnosti podniku Mosvodokanal. Technologické schéma procesu mytí aut a filtrace vody. Blokové schéma řízení systému čištění vody, operátory programu CoDeSys.

zpráva z praxe, přidáno 03.06.2014


Analýza možností automatizace procesů čištění odpadních vod. Sestavení blokového schématu hladiny vody pro plnění nádrže. Vývoj algoritmu pro fungování automatizačního systému a rozhraní pro vizuální zobrazení naměřených informací.

práce, přidáno 03.06.2014


Studium technologického postupu systémů zásobování teplem a vodou v podniku a charakteristik technologických zařízení. Hodnocení řídicího systému a regulačních parametrů. Výběr automatizovaného řídicího systému pro monitorování a účtování elektřiny.

Epov A.N. Ch. technický specialista

Kanunniková M.A. Ph.D. tech. vědy,
Ředitel pro zásobování vodou
a likvidace vody" LLC "Domkopstroy"

Nejkomplexnějším řídicím systémem v čištění odpadních vod je řízení biosanačních zařízení pro odstraňování dusíku a fosforu. Na rozdíl od začátku zavádění těchto technologií v Rusku v polovině 90. let, nyní pro implementaci tohoto systému existuje široký výběr spolehlivých senzorů a regulátorů, které umožňují realizaci téměř jakýchkoli nápadů pro automatizaci řízení procesů. Díky modernímu vybavení byly z velké části vyřešeny hlavní problémy při vytváření řídicích systémů pro proces biologického čištění s kombinovaným odstraňováním dusíku a fosforu. Na druhou stranu určení konfigurace automatizovaného systému řízení procesů pro takové technologie v projekční praxi je stále problémem a předmětem společné kreativity konstruktéra-technologa, projektanta automatizovaného systému řízení a zákaznických specialistů. Rozhodnutí o konfiguraci a objemu systému řízení procesu pro moderní zařízení biologického čištění se provádí individuálně pro každý konkrétní projekt. Analýza projektů ukazuje, že řídicí systémy jsou navrženy jak s nadměrnou složitostí, tak s nedostatečným vybavením pro podporu technologického procesu.

V prvních vydáních SNiP pro technologie přijaté v těchto letech existovala základní doporučení týkající se objemu a konfigurace automatizovaných systémů řízení procesů. Pro automatizaci biorafinérských procesů jsou samozřejmě nyní značně zastaralé. Je možné stanovit standardní skladbu systému řízení procesů pro moderní čistírny odpadních vod a vyhnout se tak chybám již v počáteční fázi vývoje projektu? V zahraniční praxi jsou k realizaci takových rozhodnutí využívány zkušenosti desítek provozních stanic. Tento přístup vyžaduje značné investice do vědecké analýzy při provozování čistíren odpadních vod s biologickým odstraňováním dusíku a fosforu. V Rusku je počet staveb postavených podle moderní technologie bioremediace, výrazně méně než v Evropě a řadě dalších zemí. Na studium jejich práce nejsou cílené finance, což nás nutí hledat jiné cesty k vývoji optimálních řešení.

Nejlepší možností pro realizaci takových úloh je matematické modelování procesů čištění odpadních vod a automatizované systémy řízení procesů. Použití této konstrukční metody založené na softwarovém balíku GPS-X pro společný provoz automatizačního systému a objektů čistírny odpadních vod při realizaci projektů umožňuje detailní rozvoj systému, zkracuje dobu uvádění do provozu a zvyšuje výkon systému řízení procesů. . Jedná se o nejprogresivnější a účinná metoda, s jehož pomocí můžete analyzovat výkon a dostatečnost navrhovaných řešení, určit umístění senzorů pomocí simulačního modelu, vybrat optimální variantu obvodu a nainstalovat řídicí algoritmus.

Matematické modelování bylo v Rusku v posledních 10 letech široce používáno. Pomocí softwarového balíku GPS-X za účasti autorů byly provedeny práce na návrhu a analýze provozu více než 20 čistíren odpadních vod o celkové kapacitě více než 6 milionů m3/den.

Nashromážděné zkušenosti s aplikací těchto metod pro výpočty struktur pomocí matematického modelování a analýzy jeho výsledků nám umožňují určit složení a preferovaná kontrolní schémata pro procesy biologického čištění a čištění kalů.

Účel, způsob a základní pravidla řízení

Během vývoje standardní řešení Systémy řízení procesů biologického čištění by měly oddělovat cíle řízení a metody implementace.

Cílem managementu je udržet určitý ukazatel na dané úrovni nebo v daném rozmezí. Cíl je dán biologií procesu, požadavky na čištěnou vodu a její ekonomikou.

Způsob implementace je, jak a kde měřit danou hodnotu a jaké technologické vlivy podporovat. Metoda je určena návrhem procesu.

Základní cíle řízení pro podporu kombinovaného procesu biologického odstraňování dusíku a fosforu byly plně uvedeny v Průvodci projektováním a provozem závodu na odstraňování biologického fosforu z roku 2002. Tato doporučení byla použita jako základ pro matematické modelování řídicích systémů pro stanice s biologickým odstraňováním dusíku a fosforu. Analýza dokončených modelovacích prací nám umožňuje stanovit základní pravidla, jejichž dodržení zajišťuje výrobu konfigurovatelně optimálních systémů řízení procesů.

Pravidlo č. 1 - pro stabilní odstraňování fosforu je nutná kontrola procesu odstraňování dusíku. Cíle kontroly:

chránit anaerobní zónu před dusičnany;

co nejvíce odstranit dusičnanový dusík a zajistit kombinovanou denitrifikaci a defosfatizaci.

Toto pravidlo je založeno na použití snadno oxidovatelné organické hmoty mikroorganismy akumulujícími fosfáty (PAO) a heterotrofy za anaerobních a anoxických podmínek.

Moderní představy o biochemii procesu využití snadno oxidovatelné organické hmoty a energie polyfosfátových vazeb za anaerobních a anoxických podmínek, používané v moderních matematických modelech, jsou uvedeny na Obr. 1.

Fermentovatelné, snadno oxidovatelné látky (rozpuštěné bio-oxidovatelné CHSK) za anaerobních podmínek jsou hydrolyzovány za vzniku těkavých mastných kyselin (VFA), zatímco fakultativní aerobní mikroorganismy rostou hydrolýzou a acidifikací. VFA (acetát a propionát) produkované jako výsledek hydrolýzy a přítomné ve vodě využívá FAO k akumulaci vnitřní zásoby živin ve formě biopolymerů PHA. K vyrovnání stupně oxidace použitých VFA a skladovaných substrátů se používá glykogen. Jako zdroj energie - makroenergetické vazby v polyfosfátech. V tomto procesu se využívá maximum VFA, akumuluje se maximum PHA a uvolňuje se maximum polyfosfátů.

V přítomnosti vázaného kyslíku v dusitanech a dusičnanech jsou fermentovatelné organické látky a část VFA využívány heterotrofními mikroorganismy v procesu denitrifikace. Mikroorganismy FAO také interagují s VFA, ale místo využití energie glykogenu a polyfosfátu jsou některé VFA oxidovány pomocí vázaného kyslíku.

V důsledku toho se prudce snižuje akumulace uložených biopolymerů mikroorganismy FAO a uvolňování fosforu v anaerobní zóně. Z toho důvodu výrazně klesá účinnost odstraňování fosforu – za přítomnosti kyslíku je méně substrátu pro růst FAO a není potřeba obnovovat koncentraci polyfosfátů v jejich buňkách.

Při vstupu dusičnanů a dusitanů do anaerobní zóny dochází nejprve k procesům charakteristickým pro anoxické podmínky a poté, když koncentrace vázaného kyslíku klesne na minimum, dochází k procesům charakteristickým pro anaerobní podmínky. Účinnost akumulace uložených biopolymerů a uvolňování fosforu tedy závisí na poměru hmoty přicházející snadno oxidovatelné
látek a hmotnosti příchozího vázaného kyslíku.

Dobře to potvrzují data získaná při zkoumání a modelování městských čistíren odpadních vod v Jakutsku (obr. 2). Hmotnost přiváděného vázaného kyslíku je úměrná koncentraci dusičnanů na konci denitrifikační zóny, odkud je kal recyklován do anaerobní zóny. Omezení koncentrace dusičnanů vstupujících do anaerobní zóny na úroveň cca 1 mg/l umožňuje dosáhnout vysokého uvolňování fosforu v ní. Je třeba také poznamenat, že denitrifikace na tuto úroveň probíhá bez snížení rychlosti procesu.

Pravidlo č. 2 - kontrola kvality čištěné vody se provádí podle koncentrace amoniakálního dusíku. Pro řízení nitrifikace jsou nezbytné optimální podmínky kyslíku a stáří kalu.

Koncentrace rozpuštěného kyslíku a koncentrace amonného dusíku spolu s organickými a anorganickými inhibitory mají rozhodující vliv na rychlost růstu nitrifikačních mikroorganismů v první i druhé fázi nitrifikace.
Sledování koncentrace rozpuštěného kyslíku je nejčastějším parametrem při konstrukci systémů řízení procesů. Cíle kontroly:

zajistit požadovanou hloubku čištění pro BSK a amonný dusík;

zamezte plýtvání energií na provzdušňování.

Optimální koncentrace rozpuštěného kyslíku pro proces nitrifikace byla stanovena jak z literárních údajů, tak experimentálně - Obr. 3. Ve všech případech zvýšení koncentrace kyslíku nad optimální nevede ke zlepšení nitrifikace, ale způsobuje pouze nadměrnou spotřebu vzduchu.

Stáří kalu je klíčovým faktorem při všech metodách projektování zařízení na biologické odstraňování dusíku a fosforu a při provozu zařízení.

V moderních modelech existují následující ukazatele stáří kalu:

Aerobní stáří kalu - tato hodnota určuje přípustné rychlosti růstu mikroorganismů nitrifikace první a druhé fáze.
Je definován jako poměr hmotnosti kalu za aerobních podmínek k hmotnosti kalu odstraněného ze staveb. Nižší hodnoty stáří jsou akceptovány při koncentracích amonného dusíku 1 mg/l bez přísné standardizace pro dusitany. Pro dosažení hlubší nitrifikace jsou akceptovány vyšší hodnoty stáří kalu. Také zvýšení nebo snížení stáří kalu je spojeno se změnami teploty odtoku a přítomností inhibitorů nitrifikace. Na Obr. Obrázek 4 ukazuje závislost aerobního stáří kalu na teplotě během úplné nitrifikace a také stáří kalu potřebného k zahájení procesu nitrifikace v aeračních nádržích.

Anaerobní stáří kalu je zodpovědné za růst hydrolýzních a acidifikačních mikroorganismů, které se vyskytují za anaerobních podmínek. V závislosti na potřebě získat další VFA v anaerobní zóně se stáří anaerobního kalu pohybuje od 1 do 3 dnů. Je definován jako poměr hmotnosti kalu v anaerobní zóně k celkové hmotnosti odstraněného kalu.

Obecné stáří kalu určuje poměr druhů biomasy v biocenóze a hloubku samooxidace kalu. Celkové stáří kalu se stanoví jako poměr hmotnosti kalu ve všech zónách provzdušňovací nádrže (anaerobní, anoxické a aerobní) k hmotnosti kalu odstraněného s růstem. V každém případě je v procesu optimální stáří kalu. Snížení celkového stáří kalu neumožňuje dosažení optimálního aerobního a anaerobního stáří kalu a provádění denitrifikačních procesů. Zvyšující se stáří vede k rozvoji procesů autolýzy kalu a snížení účinnosti odstraňování fosforu (obr. 5 a obr. 6).

Priorita cílů managementu

Vzhledem k tomu, že uvažované cíle řízení mohou být během provozu konkrétního závodu ve vzájemném rozporu, musí být při navrhování systému řízení stanoveny priority.

Priorita cílů managementu je znázorněna na Obr. 7 a je vysvětleno takto:

. obnovení nitrifikace je spojeno s růstem nitrifikátorů a může trvat až dva týdny. Činnosti systému řízení by za žádných okolností neměly vést ke ztrátě nitrifikačních mikroorganismů. V zahraniční praxi včetně doporučení pro výpočet aeračních nádrží ATV za nepříznivých podmínek (například sezónní pokles teploty odpadních vod) se doporučuje počítat s možností zvýšení aerobního objemu aeračních nádrží vlivem denitrifikační zóny;
. obnovení denitrifikace je spojeno s restrukturalizací enzymatického systému a trvá několik minut (přechod na jiný enzym v dýchacím řetězci) až několik hodin (syntéza enzymu). Je třeba vzít v úvahu, že pokud je denitrifikace narušena nebo doba je nedostatečná, zvyšuje se koncentrace dusičnanů ve vyčištěné vodě.
Koncentraci dusíku a dusičnanů ve vyčištěné vodě lze technologicky upravit pouze za přítomnosti speciálních dočišťovacích zařízení. Proto je možné v případě potřeby za nepříznivých podmínek využít k denitrifikaci část nebo celou anaerobní zónu aerační nádrže;
. obnovení odstraňování fosforu je spojeno jak s restrukturalizací enzymatického systému, tak s růstem FAO. Obnova procesu trvá od několika minut (přepnutí enzymatického systému) do jednoho dne (zvýšení koncentrace PAO v biocenóze). Koncentrace fosforu je činidlem snadno upravována jak ve fázi biologického čištění, tak během následného čištění, takže dočasná ztráta účinnosti defosfatizace při kontrole dávkování činidla nevede ke zhoršení kvality čištěné vody.

Způsoby implementace kontroly

Uvažujme, jakými metodami lze na příkladu schématu biologického čištění odpadních vod pomocí procesu UCT zavést řídicí systém dosahující stanovených cílů.

Na Obr. 8 ukazuje schematický diagram procesu UCT v jeho nejúplnější realizaci, včetně anaerobní zóny, anoxické zóny, zóny s proměnným režimem (lze udržovat různé podmínky - aerobní, anoxické nebo periodické provzdušňování), aerobní zóny a sekundární usazovací nádrž. Prvním cílem je omezit hmotnost dusíkatých dusičnanů (a dusitanů) Q2CNO3 tak, aby byla výrazně menší než hmotnost přicházející organické hmoty Q1C1. Hlavním problémem v tomto případě je otázka, jak tento poměr měřit. Zde se na první pohled nabízejí dvě možnosti:
1) Změřte koncentrace přiváděného dusíku, dusičnanů a rozpuštěných organických látek nebo rozpuštěných biologicky oxidovatelných látek. Pro implementaci tohoto přístupu bude nutné měřit dva průtoky, koncentraci dusičnanového dusíku a koncentraci rozpuštěné organické hmoty, chemickými nebo biochemickými metodami. Takové měření je možné, ale systém bude poměrně složitý a drahý.
2) Jelikož omezujeme vliv dusíku a dusičnanů, měřte jejich koncentraci v anaerobní zóně. Zde je třeba vzít v úvahu, že při nízkých koncentracích dusičnanového dusíku je limitujícím faktorem procesu denitrifikace (jako akceptor elektronů, podobně jako kyslík v aerobních procesech). V důsledku toho se zbytková koncentrace dusičnanového dusíku bude řídit Monodovou rovnicí. Tito. při nízkých koncentracích dusíku se dusičnany v důsledku snížení rychlosti reakce prakticky neodstraňují. V důsledku toho jsou při nízkých koncentracích (podle výsledků modelování - méně než 0,1 mg/l) dusičnanového dusíku v anaerobní zóně možné dvě možnosti:
. nízké koncentrace bylo dosaženo v důsledku vstupu malého množství dusičnanů dusíku do anaerobní zóny;
. nízké koncentrace je dosaženo v důsledku odstranění dusíku a dusičnanů v anaerobních podmínkách.

Měření tedy bude necitlivé.

Pokyny pro návrh a provoz zařízení na biologické odstraňování fosforu uvádí, že při monitorování odstraňování dusíku je jedním z užitečných měření měření redoxního potenciálu Eh. Hodnota Eh (při konstantním pH) je dána rovnováhou oxidačních činidel a redukčních činidel v roztoku, tzn. schopnost přijímat nebo darovat elektrony, stejně jako povaha oxidačního činidla a redukčního činidla. Hodnota Eh výrazně klesá, když se oxidační činidla mění v pořadí - rozpuštěný kyslík - dusitany a dusičnany - sírany. Použití Eh senzoru tak umožňuje vyhodnotit roli dusitanů a dusičnanů v procesech probíhajících v anaerobní zóně a poměr oxidantu a organické hmoty.

Proto je použití Eh k ovládání anaerobní zóny poměrně jednoduchá a spolehlivá metoda.

Pro udržení optimální hodnoty Eh je v uvažované technologii možné řídit průtok Q2 a koncentraci dusičnanů CNO3.

Řízení průtoku je implementováno zcela jednoduše pomocí čerpadla využívajícího frekvenční regulátory a obecně se používá ve všech schématech s procesy založenými na UCT, nicméně to ovlivňuje regulační rozsah (omezený na ±30 %). Méně iracionální je snižovat rychlost recyklačního toku, protože to odporuje hlavnímu úkolu tohoto recyklování - dodávání aktivovaného kalu do anaerobní zóny. Jeho další navyšování je také nepraktické, protože se zvyšujícím se průtokem roste nejen hmotnost přiváděného kalu, ale také klesá doba strávená v anaerobní zóně.

Ke kontrole koncentrace dusičnanů CNO3 existuje několik možností. První možností je řídit množství přiváděného dusíku na výstupu denitrifikačního recyklu Q4CNO3 změnou průtoku Q4. Tento princip řízení je nejsnáze implementovatelný - koncentrace dusičnanů je měřena přímo na konci denitrifikační zóny a čerpadlo je regulováno frekvenčním regulátorem. Řízení tohoto recyklu se používá ve většině schémat s odstraňováním dusíku a kombinovaným odstraňováním dusíku a fosforu. Regulace tohoto recyklu je technicky omezena možnostmi společného provozu čerpadla a frekvenčního regulátoru a technologicky dosažením požadované koncentrace dusičnanů ve vyčištěné vodě.

Podobně může být řízena hmotnost přiváděného dusíku na výstupu Q3CNO3 změnou průtoku Q3. Tento typ regulace je složitější, protože průtok vratného kalu je zpravidla regulován nikoli čerpadlem, ale přepady na vratných kalových komorách a čerpadlo je sekundárně regulováno hladinou v nádrži. Také tento typ regulace je technicky omezen zvýšením hladiny kalu v sekundární dosazovací nádrži LeSL (viz obr. 8) při současném snížení průtoku recyklu. Tato regulace se uplatňuje v technologických schématech vytvořených na základě procesu MUCT4 - s vyčleněním samostatné zóny pro denitrifikaci vratného kalu. V tomto případě je žádoucí sledovat hladinu kalu v sekundárních dosazovacích nádržích.

Další možností kontroly množství dusíku vstupujícího do denitrifikátoru (Q3 + Q4)∙CNO3 na výstupu je kontrola koncentrace dusičnanového dusíku ve vyčištěné vodě. Tento způsob řízení se zpravidla používá ve spojení s regulací průtoku recyklovaného denitrifikace za přítomnosti zón s proměnlivými režimy. Průtok vzduchu Qair1 se používá k regulaci denitrifikace nitridů v zónách s proměnným režimem.

Ke snížení koncentrace rozpuštěného kyslíku na úroveň současné nitrid-denitrifikace nebo periodickému vypínání přívodu vzduchu dochází vždy se zpětnou vazbou na koncentraci amonného dusíku NH4, aby nedošlo k narušení procesu nitrifikace. V tomto případě je třeba provést úpravu výpočtu aerobního věku.

Pro zóny s periodickým provzdušňováním se aerobní stáří vypočítá takto:

kde TA/TD je poměr doby provzdušňování a denitrifikace;
W je objem zóny provzdušňovací nádrže, m3;
ai - dávka kalu, g/l;
ar je dávka kalu ve vratném kalu, g/l;
čchi - spotřeba přebytečného kalu, m3/den.

Provzdušňovací nádrže typu „kolotoč“.

V některých projektech se pro organizaci procesu nitridifikace používají provzdušňovací nádrže s principem „karuselového“ míchání. V tomto případě je třeba při organizování regulace rozlišovat mezi dvěma zásadně odlišnými případy.

Prvním případem je „krátký kolotoč“ (obr. 9). Pokud je na výstupu z provzdušňovacího systému udržována koncentrace rozpuštěného kyslíku optimální pro proces nitrifikace, pak při průchodu toku z výstupu z provzdušňovacího systému do zpátečky koncentrace rozpuštěného kyslíku nestihne čas snížit na úroveň denitrifikačních procesů. V tomto případě platí:

kde L je délka běhu od konce k začátku aeračního systému (m), v je rychlost pohybu vody v „kolotoči“ (m/s), CO2 je koncentrace
kyslík za aeračním systémem (mg/l), OUR - průměrná rychlost spotřeby kyslíku (mgO2/g DM za sekundu), ai - dávka kalu (g/l).
Průměrná cestovní vzdálenost pro ztrátu kyslíku je 50 m.
Takové struktury fungují optimálně v režimu periodického provzdušňování, který je řízen senzory rozpuštěného kyslíku a amonného dusíku. Přívod vzduchu se zapíná/vypíná na základě koncentrace amonného dusíku.

Zásadně odlišným případem je „dlouhý kolotoč“ (L/v››CO2 / (OUR∙ai), kdy doba jízdy umožňuje snížit kyslík na denitrifikační optimum a zvýraznit denitrifikační zónu v prostoru v „kolotoči“ (obr. 10).

V tomto případě je možné regulovat délku denitrifikační zóny, tzn. uspořádejte oblast s proměnným režimem v „kolotoči“. Zóna s proměnlivým režimem je řízena podle obecného principu - zapínání/vypínání přívodu vzduchu Qair1 se provádí pomocí čidla amonného dusíku. Po zapnutí provzdušňovacího systému je koncentrace kyslíku udržována na optimální nitrifikace podle kyslíkového senzoru O2(1). Vzduch je do části karuselu, která je vždy aerobní, přiváděn přes kyslíkový senzor O2(2), umístěný na konci aerobní zóny a zajišťující zahájení procesu denitrifikace v místě přívodu odpadních vod.

Udržování koncentrací rozpuštěného kyslíku v provzdušňovaných prostorách

Udržování koncentrace rozpuštěného kyslíku v provzdušňovaných zónách může probíhat pomocí různých algoritmů.
Pojďme se blíže podívat na jejich výhody a nevýhody.
Přímé ovládání proudění vzduchu je znázorněno na Obr. 11.
Toto je nejjednodušší regulační algoritmus implementovat. Takovou regulaci lze provádět přímo z vestavěných ovladačů zařízení pro stanovení koncentrace rozpuštěného kyslíku. Tato metoda má následující omezení:
. Chybí ochrana minimálního průtoku vzduchu - při snížení průtoku může dojít k narušení minimální intenzity provzdušňování s vrstvením kalové směsi a propadem kalu na dno aerační nádrže.
. Neexistuje žádná ochrana pro maximální průtok vzduchu - se zvýšením průtoku vzduchu je možné dlouhodobé přetížení provzdušňovacího systému.
. Žádný zpětná vazba pro amonný dusík.

Tento způsob se doporučuje pro dodatečnou regulaci průtoku vzduchu v jednotlivých provzdušňovacích zónách po délce aerační nádrže není použitelný pro zóny s proměnným režimem a při regulaci celého aeračního systému ventilem na hlavním vzduchovodu, protože může; vést k porušení technologie čištění a snížení životnosti provzdušňovacího systému.

Druhým způsobem řízení je jednostupňový algoritmus řízení průtoku vzduchu (obr. 12). V tomto případě se na základě výsledku porovnání zadané a aktuální koncentrace kyslíku vypočítá nová hodnota průtoku vzduchu, kterou udržuje ventil podle průtokoměru.

Tento řídicí algoritmus je mnohem spolehlivější a je hlavním algoritmem pro řízení průtoku vzduchu, včetně jedné klapky na hlavním vzduchovém kanálu.

V tomto případě je možné zachovat minimální i maximální průtok vzduchu, zajistit minimální intenzitu provzdušňování a zabránit přetížení aeračního systému. Neexistuje pouze žádná souvislost s koncentrací amonného dusíku.

Pokud je nutné použít signál z čidla amonného dusíku, použije se nejsložitější dvoustupňový řídicí algoritmus (obr. 13).

V tomto případě se kromě regulace průtoku vzduchu podle předchozího principu přidává změna „nastavené hodnoty“ pro rozpuštěný kyslík na základě výsledků měření koncentrace amonného dusíku. Jedná se o nejsložitější řídicí algoritmus a nejnákladnější z hlediska instrumentace. Doporučuje se používat v oblastech s proměnlivými režimy pro dosažení nejhlubší denitrifikace při zachování kvality čištění amoniakálního dusíku.

Kontrola stáří kalu

Řízení stáří kalu je pomalý proces, který v zásadě může provádět buď automatizační systém, nebo operátor. Při dodržení stáří je nejdůležitější tzv. „dynamický věk kalu“ vypočítaný při modelování - průměrná hodnota za poslední časový interval odpovídající vypočtenému stáří. Na mnoha provozních stanicích se kontrola stáří kalu neprovádí nebo je prováděna nesprávně, protože definice růstu se počítá pomocí různých vzorců (často zastaralých).

Koncentraci kalu v recyklu kalu ze sekundárních usazovacích nádrží na základě hmotnostní bilance lze vypočítat:

U zařízení, kde je veškerý aktivovaný kal přiváděn do hlavy provzdušňovací nádrže, lze aktuální stáří kalu vypočítat následovně:

kde SAt je celkové stáří kalu, Wat je celkový objem provzdušňovací nádrže, Qi je spotřeba přebytečného kalu, Ri je koeficient recirkulace kalu.

Pokud existuje anaerobní zóna, kam je kal přiváděn z denitrifikační zóny, je dávka kalu v ní menší a závisí na koeficientu recirkulace do anaerobní zóny. V tomto případě se vypočítá dávka kalu v anaerobní části:

kde: aan je dávka kalu v anaerobní části struktury, ai je dávka kalu v anoxické a aerobní zóně, Ra je koeficient recirkulace do anaerobní zóny.

Potom celkové stáří bahna v těchto strukturách:

Tato metoda výpočtu věku bere v úvahu pouze hodnoty nákladů a je mnohem jednodušší ji implementovat při automatizaci řízení.

Příklad regulačního schématu pro čistírnu odpadních vod

Na závěr zvážíme regulační schéma pro dvě koridorové aerační nádrže s využitím procesu UCT, vyvinuté s využitím popsaných principů pro čistírny odpadních vod ve městě Kirov (obr. 14).

Omezení množství dusičnanů vstupujících do anaerobní zóny je dosaženo regulací toku recyklu do anaerobní zóny pomocí senzoru Eh a regulací recyklace denitrifikace pomocí senzoru dusičnanového dusíku NO3 v denitrifikační zóně. Je zajištěna automatická regulace „nastavené hodnoty“ NO3, pokud není možné dosáhnout daného rozsahu hodnot Eh nastavením recyklace do anaerobní zóny. Pro použití anaerobní zóny jako denitrifikátoru za nepříznivých podmínek je provozovatel povinen zavést vyšší „nastavenou hodnotu“ Eh.

K obecné regulaci koncentrace rozpuštěného kyslíku dochází na dvoustupňovém principu z kyslíkového čidla O2 a průtokoměru vzduchu Qair pomocí společného ventilu na vzduchovém potrubí. Dosažení konstantní koncentrace kyslíku po délce aerační nádrže je zajištěno změnou hustoty aerátorů. Protože na začátku aerobního pásma jsou výkyvy proudění při udržování dané koncentrace méně výrazné, je pro úpravu proudění vzduchu v této zóně použit jednostupňový princip regulace s přídavným kyslíkovým senzorem.

Výpočet stáří kalu probíhá automaticky podle popsaného principu měřením průtoků. Úpravy hmotnosti vypouštěného kalu a optimálního stáří musí provést obsluha.

Závěry

Použití matematického modelování umožňuje stanovit základní principy návrhu systémů automatického řízení provzdušňovacích nádrží s biologickým odstraňováním dusíku a fosforu.

Pro řízení procesu odstraňování fosforu je nutné minimalizovat vliv dusičnanů vstupujících do anaerobní zóny s recirkulačními toky, u kterých je řízena hmotnost dusičnanového dusíku v recirkulačních tocích. Hlavní metodou kontroly množství dusičnanového dusíku vstupujícího do anaerobní zóny je řízení procesu denitrifikace změnou recirkulačních průtoků.
a kyslíkový režim v oblastech s proměnlivým režimem.

Je racionální sledovat proces v anaerobní zóně pomocí senzoru oxidačně-redukčního potenciálu.

Pro udržení procesu nitrifikace by měl být řízen kyslíkový režim a aerobní stáří kalu.

Při budování systému by měly být dodrženy tyto priority: zachování procesu nitrifikace, zachování procesu denitrifikace a teprve poté - biologické odstranění fosforu.