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

Дозаторы конструкции ВНИИ ВОДГЕО, получившие название ДИМБА (дозатор известкового молока бункер­ ный автоматический), могут быть изготовлены в механи­ ческих цехах или монтажных организациях по типовым проектам ГПИ Союзводоканалпроект. Имеются проекты дозаторов пяти типоразмеров: ДИМБА-1, ДИМБА-3, ДИМБА-10, ДИМБА-20, ДИМБА-30 (число в названии дозатора указывает верхний предел производительности в м2]ч, соответствующий наибольшей дозе реагента).

Описанный дозатор выгодно отличается от бункерных дозаторов, применяемых за рубежом. Например, доза­ тор фирмы «Дегремон» (Франция) не приспособлен для непрерывного регулирования дозы и не может служить в качестве расходомера. Применявшиеся ранее у нас до­ заторы других конструкций (черпаковые, со съемными калиброванными шайбами и т. п.) обладают меньшей на­ дежностью в эксплуатации или неудобны для автомати­ зации.

Клапаны как регулирующие органы расходов реаген­ тов до сих пор находили применение лишь для работы на неагрессивных чистых растворах и газах. Однако за последнее время промышленность освоила целый ряд конструкций, хорошо приспособленных для работы на агрессивных и загрязненных жидкостях. Применяемые шланговые клапаны имеют недостатки, заключающиеся в нелинейности расходной характеристики и в необходи­ мости иметь в трубопроводе противодавление для от­ крывания клапана. В конструкции шлангового клапана института Казмеханобр эти недостатки устранены: спе­ циально подобранная форма нажимного кулачка и креп­ ление приводного штока к стенке шланга обеспечивают линейную расходную характеристику и открывание кла­ пана без противодавления.

Для дозирования загрязненного раствора сернокис­ лого алюминия наиболее удобны импульсные клапаныпитатели ПРИ-1, входящие в комплект дозатора флотореагентов, разработанного КБ Цветметавтоматика [61].

Дозатор состоит из клапана-питателя ПРИ-1 и им­ пульсного электронного регулятора РИ-1. Питатель представляет собой электромагнитный клапан, который управляется импульсами постоянного тока, поступающи­ ми от регулятора. Частота импульсов и длительность открывания задаются регулятору вручную либо устрой-

26

ствами, измеряющими технологические параметры. При напоре 1,5—2 м вод. ст. расход через питатель достигает 1 —1,5 м3[ч; он может быть значительно снижен заменой проходного съемного ниппеля. Присоединением несколь­ ких питателей к одному регулятору можно наращивать производительность дозировочной установки или осуще­ ствлять дозирование нескольких реагентов от одного ре­ гулирующего устройства. Системы регулирования пода­ чи реагента, построенные на базе импульсных дозаторов, приведены в главе V I I .

Большое распространение получили поршневые насо­

этих насосов выполнена из стали марки Х18Н9Т, что поз­ воляет использовать их для перекачки различных аг­ рессивных растворов. Подача раствора регулируется из­ менением длины хода плунжера. Автоматическое непре­ рывное регулирование подачи раствора на ходу возмож­ но только насосами-дозаторами НД-0,5Э номинальной производительностью 2,5—100 л/ч (или насосными агре­ гатами ДА-0.5Э, скомплектованными из шести отдель­ ных насосов). Автоматическое регулирование подачи растворов остальными насосами типа Н Д осуществля­ ется приводом, работающим в импульсном режиме, ко­

с содержанием механических абразивных частиц до 6% по весу. Одновинтовой насос представляет собой корпус в виде металлической трубы с обоймой, выполненной из химически стойкой резины. Внутри обоймы имеется вин­ товая прорезь, в которой вращается винт, изготовленный из стали Х17Н12МЗТ. Зависимость между скоростью вращения винта и подачей насоса линейная. На базе од­ новинтовых насосов типа 1В/Х завод «Ливгидромаш» выпускает насосные агрегаты, укомплектованные цеп­ ным вариатором типа ВЦД и электромагнитной муфтой скольжения серии ПМУМ. Оборудование средствами автоматики позволяет плавно изменять производитель­ ность этих агрегатов и использовать их в САР очистки сточных и природных вод.

Для дозирования известковой пульпы и раствора

27

сернокислого алюминия применяют агрегаты 1В6-5/5 производительностью 0,2—1 мъ\ч с приводом ВЦД и ПМУМ. Для дозирования сернокислого алюминия при­ меняют и агрегаты 1В12-10/5 производительностью 3—

10 м3/ч.

Г л а в а I I

МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ И РАСЧЕТА СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ РЕАГЕНТНОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

щих для большинства объектов позиций, раскрывающих их регулировочные свойства. Основными показателями таких свойств являются емкость, способность к самовы­

вуют различные возмущающие факторы, вызывающие изменения выходного (регулируемого) параметра.

Мерой самовыравнивающей способности объекта ре­ гулирования является отношение величины возмущения

Емкостные свойства объекта и величина коэффициента

28

самовыравнивания служат его статическими характери­ стиками.

Процессы реагентной очистки производственных стоков могут регулироваться как по качественным пара­ метрам (рН, электропроводность, окислительно-восста­ новительный потенциал, концентрация), так и по коли­ чественным (расход, уровень, объем). Статическая характеристика объекта, регулируемого по количествен­ ным параметрам, бывает, как правило, линейной, т. е. величина коэффициента самовыравнивания не зависит от значения параметра и остается постоянной. При ис­ пользовании же в качестве параметра регулирования величины рН или электропроводности в САР дозы ре­ агентов весовое содержание загрязнений в сточной воде характеризуется существенно нелинейной функцией, как это показано в главе I . Статической характеристикой объекта, регулируемого по величине рН, служит кривая потенциометрического титрования (например, кривая / на рис. 4). Одному и тому же возмущению, выраженно­ му в весовых единицах концентрации обезвреживаемого компонента (так же, как и требуемому регулирующему воздействию, выраженному в тех же единицах), будут соответствовать совершенно различные приращения ве­

и при регулировании по электропроводности. Непостоян­ ство коэффициента самовыравнивания осложняет зада­ чу синтеза САР, поэтому определению границ его вариа­ ций и формы статической характеристики необходимо уделять большое внимание.

Под динамическими свойствами объекта регулирова­ ния подразумевается характер изменений параметра ре­ гулирования в переходном режиме работы объекта. Ди­ намические характеристики определяются кинетикой ре­ гулируемой реакции, свойствами используемых реакци­ онных аппаратов и технологической схемой процесса. Важную роль в динамике объекта при проведении гете­ рогенных реакций играют особенности нейтрализующе­ го реагента.

Необходимость получения динамических характери­ стик диктуется требованиями устойчивости САР. С этой же целью при синтезе САР должны быть изучены различ­ ные внешние факторы, способные нарушить регулируе­ мый процесс. Необходимо определить каналы их воздей-

29

ствия, глубину влияния на параметр регулирования и частоту возникновения. В рассматриваемых объектах основными возмущениями могут быть колебания расхо­ да сточной воды, концентрации обезвреживаемых и вто­ ростепенных загрязнений, концентрации рабочих раство­ ров реагентов и реже температуры сточной воды.

Регулированию процессов, происходящих в химиче­ ских реакторах, посвящено довольно много работ [22, 26, 39, 68]. В то же время проблема регулирования про­ цессов реагентной очистки сточных вод, имеющая в основе аналогичные принципиальные решения, но ослож­ ненная рядом специфических особенностей, таких, как нелинейность параметров регулирования, интенсивность возмущений, сложность химического состава и др., не привлекла еще внимания большого числа специалистов.

2. Методы экспериментального изучения объектов регулирования

Коэффициент самовыравнивания объекта, регулиру­ емого по количественным параметрам, можно получить несложным расчетом. Примеры таких расчетов приводят­ ся в литературе по автоматическому регулированию [28, 62]. Для решения задач построения САР процессов ре­ агентной очистки сточных вод наибольший интерес пред­ ставляют способы получения нелинейных статических характеристик.

Кривые потенциометрического титрования, приведен­ ные в главе I , являются статическими характеристиками процесса регулирования по величине рН. Лабораторные методы определения кислотности и щелочности сточных вод изложены в работе Ю. Ю. Лурье и А. И. Рыбни­ ковой [42]. Для получения статических характеристик, с достаточной точностью отражающих изменение коэф­ фициента самовыравнивания во всем диапазоне возмож­ ных изменений величины рН, титрование кислоты или щелочи следует производить тем реагентом, который ис­ пользуется для обработки сточных вод.

Другим важным фактором, предопределяющим структуру САР, является время переходного процесса реакции в условиях, близких к оптимальным, т. е. ди­ намическая характеристика процесса. Методика ее по­ лучения также несложна. Проба сточной воды при ин­ тенсивном перемешивании подвергается воздействию зал­ повой дозы реагента, рассчитанной на проведение иссле-

30

дуемой реакции до заданного уровня. Кривая переходно­ го процесса во времени, выраженная в единицах рН или электропроводности, служит динамической характе­ ристикой процесса.

В основу расчета устойчивости САР положены дина­ мические характеристики объекта регулирования. Наи­ более наглядное представление о переходном процессе в

пространенных на очистных сооружениях объектов регу­ лирования — ершового смесителя, в котором происходит нейтрализация содержащихся в сточной воде кислот из­ вестковым молоком. Параметром регулирования а слу­ жит величина рН, измеренная на выходе из смесителя и преобразованная в напряжение UBX на входе в регулятор; возмущающим воздействием ко — изменение расхода ре­ агента. Расход сточной воды и ее химический состав не­ изменны.

Из графика определяются время запаздывания т и постоянная объекта Т0. Запаздывание х есть сумма транспортного т т и переходного т п запаздывания. Тан­ генс угла наклона касательной к кривой в точке переги­ ба, определенный для единичного возмущения, характе­

Рис. 8. Временная характеристика ершового смесителя

31