Файл: Смирнов, Д. Н. Автоматическое регулирование процессов очистки сточных и природных вод.pdf

си заданной концентрации растворенного кислорода, из­ меряемой датчиком 14.

САР нагрузки на активный ил действует таким об­ разом, чтобы соотношение между количеством загрязне­ ний, поступающих в аэротенки, и количеством возврат­ ного ила оставалось постоянным. Сигнал от датчиков концентрации органических загрязнений 10 и расхода сточной воды / / перемножается блоком умножения 9 и подается на вход в регулятор соотношения 2. Сюда же подаются сигналы от датчиков концентрации активного ила 5 и расхода возвратного ила 6, перемноженные бло­ ком умножения 4. Заданная величина органической на­ грузки для обеспечения нормального режима работы вторичных отстойников корректируется по величине кон­ центрации активного ила функциональным преобразова­ телем 3. Регулятор соотношения воздействует на насос 7 возвратного ила.

САР возврата ила действует таким образом, чтобы общая масса ила в аэротенках и отстойниках 16 остава­ лась постоянной. Сигналы от датчиков расходов сточной воды 11 и избыточного ила 8, концентрации активного ила 5 и блоков умножения 4 и 9 поступают в вычисли­ тельное устройство /, которое рассчитывает массу актив­ ного ила, находящегося в системе очистки. Вычислитель­ ное устройство воздействует на насос 7 избыточного ила. Предусмотрена блокировка, запрещающая сброс избы­ точного ила при поступлении концентрированных сточ­ ных вод.

2. Синтез систем автоматического регулирования

кислородного режима аэротенков

Для нормальной работы САР концентрации раство­ ренного кислорода необходимо правильно выбрать точ­ ки измерения этого параметра и место установки датчи­ ка-анализатора растворенного кислорода. Согласно про­ веденным исследованиям рациональнее всего устанав­ ливать датчик в иловой смеси со стороны аэротенка, не имеющей аэраторов. При установке датчика над аэрато­ рами на измеряемый сигнал (концентрацию растворен­ ного кислорода) накладываются шумы, вызванные виб­ рацией датчика и колебаниями скорости восходящего по­ тока иловой смеси. Шумы обусловливают колебания

158

измеряемого значения концентрации Относительно истин­ ной величины и могут вызвать неправильное срабатыва­ ние САР. При установке датчика в проточной кювете, например для последовательного контроля одним датчи­ ком концентрации растворенного кислорода в несколь­ ких аэротенках, надо избегать длинных трубопроводов, чтобы исключить снижение концентрации вследствие по­ требления растворенного кислорода активным илом. Место установки датчика следует выбирать также с уче­ том распределения концентрации растворенного кисло­ рода по длине аэротенка, которое зависит в основном от количества и химического состава сточных вод, расхо­ да воздуха, изменения интенсивности аэрации по длине аэротенка и технологической схемы процесса.

Процесс очистки сточных вод аэрацией с активным илом можно разделить на четыре основных вида: 1) в аэротенках-вытеснителях без регенераторов; 2) в аэро- тенках-вытеснителях с регенераторами; 3) в аэротенкахсмесителях; 4) в аэротенках с рассредоточенным впус­ ком сточных вод.

Изменение скорости потребления кислорода по длине аэротенка и соответствующее изменение концентрации растворенного кислорода может быть выявлено расчетом (при известных законе и скорости окисления сточной во­ ды и известной гидродинамической модели потоков) или экспериментально (на основе усреднения концентраций растворенного кислорода, измеренных в разных аэротен­ ках). Очевидно, что в аэротенках с полным смешением приборы можно располагать в любом месте. В аэротен­ ках с продольным движением иловой смеси нагрузки возникают в первой трети (половине) аэротенка, следо­ вательно в этой части и наблюдаются наибольшие коле­ бания концентраций растворенного кислорода.

Экспериментальные наблюдения распределения кон­ центрации растворенного кислорода по длине аэротенка при различных нагрузках предопределяют надежный выбор точек измерения.

Проведенные автором экспериментальные исследова­ ния аэротенков-вытеснителей с убывающей интенсивно­ стью аэрации показали, что датчик-анализатор концент­ рации растворенного кислорода необходимо устанавли­ вать на глубине около 0,5 м от поверхности воды и на расстоянии примерно 0,2 полной длины от начала аэро­ тенка. Продольные и поперечные профили концентрации

159

растворенного кислорода исследованного аэротенка для разных режимов работы приведены на рис. 66 и 67.

Таким же образом были исследованы аэротенки с рассредоточенным впуском сточных вод (см. рис. 69).

'О 5 10 15 № 25 и

Рис. 66. Распределение концентра­

Рис. 67. Изменение концентрации раство­

бинат)

/—3 — при разных режимах работы по нагрузке

При достаточно равномерном распределении сточных вод по отдельным впускам датчик может быть установлен между двумя любыми впусками на расстоянии 2 /з от первого по ходу потока иловой смеси. При неравномер­ ном распределении сточных вод датчик следует устанав-

160

ливать после наиболее нагруженного впуска также на расстоянии 2/з от этого впуска. Менее предпочтительна установка датчика на расстоянии нескольких метров пос­ ле последнего (по ходу иловой смеси) впуска. Подобную схему можно применять при резких суточных колебани­ ях расхода сточной воды, а также при наличии в сточ­ ной воде большого количества токсичных (для активно­ го ила) веществ.

Хотя место установки датчика по длине аэротенка может быть определено вполне достоверно заранее, при проектировании и строительстве следует обеспечить воз­ можность перестановки датчика. Подобная необходи­ мость может возникнуть при изменении нагрузки на ак­ тивный ил, а также при изменении химического состава сточных вод. Особенно это относится к аэротенкам с рас­ средоточенным впуском, в которых распределение сточ­ ных вод по длине может быть легко изменено по требованиям технологии. Кроме того, при установке дат­ чика-анализатора растворенного кислорода следует об­ ратить внимание на гидравлический режим в месте уста­ новки и направление течения потока. Датчик следует устанавливать с таким расчетом, чтобы поверхность мембраны была примерно параллельна оси потока воды. Гидравлический режим в месте установки датчика дол­ жен иметь относительно спокойный характер, так как колебания скорости напора жидкости могут исказить за­ пись контролируемого параметра.

Конструкция крепления датчика концентрации раст­ воренного кислорода в аэротенке должна обеспечивать возможность легкого извлечения его для осмотра, чист­ ки или замены гальванической ячейки. Наиболее рацио­ нально устанавливать датчик на поворотной штанге из газопроводной трубы диаметром 3 Д дюйма (рис. 68).

При проектировании САР концентрации растворенно­ го кислорода необходимо оценить инерционность аэро­ тенка по управляющему воздействию во всем диапазоне регулирования производительности аэраторов. Этот диа­ пазон при любой системе аэрации достаточно широк, чтобы согласовать подачу кислорода с колебаниями его потребления, возникающими при изменении количества и состава поступающих загрязнений. Производитель­ ность пневматических аэраторов регулируется изменени­ ем подачи воздуха, производительность механических аэраторов — изменением числа оборотов и глубины по-

Рис. 68. Установка датчика прибора ЭГ-152-003

/ — датчик в рабочем положении; 2—шкаф с преобразователем; 3—датчик в поднятом положении; 4 — поворотный шарнир; 5—штанга; 6—ограждение

гружения. Диапазон регулирования ограничен условием поддержания ила во взвешенном состоянии: для пнев­ матических аэраторов снизу — минимально допустимой интенсивностью аэрации, для механических аэраторов снизу — минимально допустимой скоростью вращения и сверху — максимальной высотой надводной части у тур­ бинных аэраторов и минимальной глубиной погружения у щеточных. Кроме того, диапазон регулирования при пневматической аэрации ограничен снизу минимально допустимой производительностью воздуходувок (по тре­ бованиям противопомпажной защиты).

Оценка длительности переходного процесса по кон­ центрации растворенного кислорода должна выполнять­ ся расчетом во всем ожидаемом диапазоне изменения использованных параметров. Расчеты, а также исследо­ вания, проведенные на аэротенках Филевской и Люблин­ ской станций аэрации (г. Москва) и Невинномысского химического комбината, показали, что при поддержании концентрации растворенного кислорода (2-^-4) ±0,5 мг/л переходные процессы, с учетом динамических характе­ ристик прибора ЭГ-152-003, заканчиваются в течение 15—20 мин.

Для определения динамических характеристик аэротенка в иловую смесь (рис. 69) были опущены дат-

162

чики ЭГ-152-003. Аэротенк возмущали скачкообразными изменениями расхода воздуха или расхода сточной воды (через отдельные окна). Осциллограммы колебания кон­ центрации растворенного кислорода при изменении рас­ хода воздуха и неизменной подаче сточной воды (рис. 70) характерны для апериодического звена первого по-

Ш

смесь

С, Ml/л

/

/

У

Рис. 70. Изменение концентрации кислорода в точке А1 (см. рис. 69) аэротенка при скачкообразном из­ менении расхода воздуха

/ — от 13 до 45%; 2 — от 45 до 29%