Управление процессами очистки сточных вод и обработки осадков

В условиях возрастающих требо­ваний к качеству очистки сточных вод и утилизации осадков раз­работаны и внедряются мероприя­тия, позволяющие снизить воздей­ствие систем водоотведения на ок­ружающую среду. К ним можно отнести два комплекса работ.

Пер­вый - включает работы по внедре­нию современных технологических схем очистки сточных вод, обезвоживания и сжи­гания осадков, внедрению совре­менного оборудования для перекач­ки необезвоженных осадков и кека.

Второй - предусматривает соз­дание систем управления техноло­гическими схемами очистки сточ­ных вод и обработки осадков на ос­нове внедрения систем автоматизи­рованного управления технологиче­скими процессами.

Особенности реализации второ­го комплекса работ рассмотрим на примере управления технологичес­ким процессом Центральной стан­ции аэрации (ЦСА) г. Санкт

-Петербурга (рис. 7.15), на которой, так же как и на других станциях аэрации, вырабо­тан подход, предусматривающий два уровня управления (5).

Первый уровень - технологический. Управ­ленческие воздействия, принимае­мые на этом уровне, относятся к разряду «стратегических», так как ­ими определяется режим работы станции в течение относительно продолжительного периода време­ни, например, в течение суток, не­дели. На этом уровне принимаются управленческие решения о пределах изменения технологических пара­метров: расход циркуляционного ила, режимы откачки осадков из первичных отстойников и т. п.

Вто­рой уровень - оперативный. Управ­ление на этом уровне возможно только с применением АСУ ТП, так как оперативное управление техно­логическим процессом должно быть непрерывным.

Первая ступень предусматривает предвари­тельную обработку осадков двух технологических потоков: сырого осадка - его откачку из первичных отстойников (в соответствии с за­данным режимом), механическую очистку на решетках каскадного типа и транспортировку; избыточ­ного ила - его удаления из системы «аэротенк - вторичный отстойник», уплотнение и транспортировку. Кроме того, на первой ступени тех­нологической схемой предусмотре­на очистка на решетках каскадного типа смеси указанных потоков.

На первом - технологическом уровне управления принимаются решения по определению объемов потоков сырого осадка и избыточ­ного ила, т. е. решения по управле­нию параметрами технологического процесса.

Решение на данном уров­не принимает технолог на основа­нии всестороннего анализа сложив­шейся технологической ситуации с учетом неравномерностей концент­раций и объемов поступления на очистку сточных вод, концентрации ила в аэротенке, уровней осадка в первичных отстойниках, текущей концентрации загрязнений в очи­щенной воде поразличным ингре­диентам и т. п.

Для принятия точно­го решения на этом уровне требует­ся проведение сложных расчетов, включая баланс веществ, по прогно­зированию изменения параметров технологического процесса. В этих условиях наиболее эффективным яв­ляется принятие решений на осно­вании результатов имитационного моделирования сложившейся техно­логической ситуации с применением специального программного обеспе­чения.

Периодичность корректиров­ки управленческих решений на пер­вом уровне зависит от степени ста­ционарности технологического про­цесса и может меняться в пределах от одной до нескольких смен.

Между периодическим приняти­ем решений технологом на первом уровне управления, на втором - ав­томатизированном уровне - реше­ния принимаются автоматизирован­ной системой в непрерывном режи­ме. Организационная структура АСУ первой ступени обработки осадков представлена на рис. 7.16 и 7.17. Она построена на основании АСУ сле­дующих участков технологического процесса: трех насосных станций сырого осадка; участка механичес­кой очистки сырого осадка на ре­шетках; иловой станции (уплотне­ния и перекачки избыточного ила). Каждая из этих АСУ обеспечивает определенную степень автоматиза­ции конкретных объектов.

Автоматизированная система управления участками насосных станций сырого осадка создана для управления комплексом объек­тов насосных станцийоткачки осадков из первичных отстойников. Онапозволяет:

обеспечить возможность равномерной откачки осадков из приям­ков всех первичных отстойников. Для этого система выполняет сле­дующие операции: непрерывно ин­тегрирует значение расхода осадка при откачке из каждого приямка;

прекращает ее после того, как этот интеграл становится равным значе­нию, заданному оператором, или уровень осадка опуститсяниже ми­нимально допустимого; закрывает задвижку данного приямка и откры­вает задвижку следующего приямка в соответствии с графиком откачки;

автоматически вводить в работу резервный насос откачки осадка из первичных отстойников при отказе рабочего;

плавно регулировать (за счет из­менения числа оборотов электро­приводов) производительность на­сосных станций откачки осадков из первичных отстойников.

Автоматизированная система управления механической очист­кой сырого осадка на решетках создана для управления комплексом объектов: механизированных реше­ток каскадного типа; резервуара очищенного осадка; насосной стан­цией перекачки осадков. Она позво­ляет:

обеспечить автоматическое уп­равление всеми элементами данного участка;

автоматически вводить в работу резервный насос перекачки очищен­ных осадков при отказе рабочего;

автоматически направлять сырой осадок в цех его обработки, минуя участок механической очистки (при отказе блока решеток или насосной станции);

плавно регулировать (за счет из­менения числа оборотов электро­приводов) производительность на­сосной станции очищенного осадка;

непрерывно измерять и анализи­ровать уровень в баке очищенного осадка.

Автоматизированная система управления участком иловой станции создана для управления комплексом объектов: уплотнителя­ми избыточного ила; резервуаром и насосной станцией уплотненного ила [2]. Она позволяет: осуществ­лять автоматическое управление как производительностью насосной станции, так и подачей и отбором ила на каждый уплотнитель; непре­рывно отслеживать концентрации в резервуарах активного и уплотнен­ного ила.

Характеристика АСУ первой сту­пени обработки осадков ЦСА С.-Пе­тербурга и взаимосвязи ее элемен­тов представлена в таблице 4.

Вторая ступень обработки осад­ков предусматривает их механиче­ское обезвоживание на центрифугах. В соответствии с принятым подходом на первом - технологиче­ском уровне управления принима­ются решения по выбору режимов ведения процесса (обеспечение по­стояннойили максимально возмож­ной концентрации кека), параметра регулирования и определения до­пустимых пределов его изменений (дозы флокулянтов и т. п.).

На второй ступени обработки осадков учитывается, что прямое измерение одного из сложных параметров - влажности кека, характеризующего эффективность центрифугирования, невозможно или связано с больши­ми трудностями. Поэтому прини­маются управленческие решения по пределам изменения дифференциа­ла d.N (разницы в скоростях враще­ния ротора и шнека центрифуги) и ограничиваются эти пределы значения комплексного, приведенного параметра – величиной крутящего момента М на валу шнека, измерение которого отработано.

Кроме ус­тановки дозы флокулянтов, управ­ленческое решение на технологиче­ском уровне управления выражается в виде зависимости d.V = f ı (М), при которой обеспечивается тре­буемая концентрация кека на посто­янном уровне.

Для принятия точного решения на этом уровне требуется проведе­ние сложных расчетов, включая об­работку статистической информа­ции о работе центрифуг, по прогно­зированию изменения параметров технологического процесса.

В этих условиях наиболее эффективным является принятие решений на ос­новании систем для ускоренной на­ладки центрифуг с применением специального программного обес­печения. Периодичность корректи­ровки управленческих решений на первом уровне зависит от степени стационарности технологического процесса и в зависимости от пределов изменения зольности, влагоотдающих свойств осадков может меняться в пределах от не­скольких смен до нескольких меся­цев.

Между периодическим приняти­ем решений технологом на первом уровне управления, на втором - ав­томатизированном уровне решения принимаются автоматизированной системой в режиме, близком к непрерывному. Организационная структура АСУ второй ступени об­работки осадков - ступени обезво­живания построена на основании АСУ следующих участков технологиче­ского процесса: подготовки осадков к обезвоживанию; обезвоживания осадков на центрифугах. Каждая из этих АСУ обеспечивает определен­ную степень автоматизации кон­кретных объектов (табл.7.4).