Пилипенко Дмитрий Вадимович

Факультет компьютерных информационных технологий и автоматики
Кафедра электронной техники
Специальность: Электронные системы
Тема работы: Обоснование и исследование структуры электронной системы контроля растворенного кислорода аэротенка очистных сооружений
Руководитель: доцент Коренев Валентин Дмитриевич

УПРАВЛЕНИЕ СИСТЕМОЙ "АЭРОТЕНК - ВТОРИЧНЫЙ ОТСТОЙНИК"

О. Б. КУРНИЛОВИЧ, О. А. КОЛЕСНИЧЕНКО, инженеры (ПУВКХ , г. Кривой Рог)

Источник: Водоснабжение и сан.техника.1995. № 12 http://www.ecopolymer.com

Существенное влияние на процессы, протекающие в биосистеме аэротенков, оказывает нестационарность и многофакторность состава входного потока по количественным и качественным параметрам. Поэтому построить точную математическую модель процесса невозможно.

На Криворожской станции аэрации разработан метод решения практических задач управления системой «аэротенк - вторичный отстойник» с использованием математической модели, описывающей механизм управления.

Механизм совместного функционирования аэротенков и вторичных отстойников можно в общем виде описать двумя функциональными зависимостями:

для аэротенков

Q_a= K_ta a_i, (1)

для вторичных отстойников

Q₂= K(_t2 (1/a_i), (2)

где Q_a, Q₂ - предельная производительность аэротенков и вторичных отстойников, м³/ч;
K_ta - технологический коэффициент, определяющий условия функционирования аэротенков;
К_t2 - технологический коэффициент, определяющий условия функционирования вторичных отстойников;
а_i - доза ила в иловой смеси, поступающей из аэротенков на вторичные отстойники, г/л.

Величина технологического коэффициента аэротенков зависит от концентрации органических загрязнений в поступающей воде, объема аэротенков, процента регенерации, степени рециркуляции, температуры иловой смеси в аэротенке, параметров, определяющих меру активности биомассы ила (зольность, коэффициент ингибирования).

Технологический коэффициент вторичного отстаивания зависит от объема вторичных отстойников, конструктивных особенностей, определяющих коэффициент использования объема, илового индекса, общего коэффициента неравномерности притока сточных вод.

Если изобразить графически зависимость производительности аэротенков Q_a и вторичных отстойников Q₂ от дозы активного ила в потоке иловой смеси, поступающей из аэротенков на вторичные отстойники, предположив, что условия, определяющие коэффициенты K_is и K_it, на определенном отрезке времени практически остаются неизменными, то на графике получим изображение области допустимых значений (ОДЗ) технологических параметров для конкретной управляемой системы «аэротенк - вторичный отстойник» (рис.1).

Область допустимых значений технологических параметров системы "аэротенк - вторичный отстойник"

На рисунке кривая 1 изображает границу значений производительности аэротенков для заданного коэффициента K_ta, а кривая 2 - границу величины производительности вторичных отстойников при заданном коэффициенте К_t2. Кривые 1 и 2 ограничивают с двух сторон зону S_A допустимых значений производительности системы и соответствующие этим производительностям дозы ила в смеси, поступающей из аэротенков на вторичные отстойники.

Решение некоторых практических задач рассмотрим на примере, показанном на рисунке. При притоке сточных вод Q, равном 4500 м ³/сут, и дозе активного ила в смеси после аэротенков 1,75 г/л точка, соответствующая этим параметрам (точка А), принадлежит ОДЗ, следовательно, заданная эффективность системы будет обеспечена.

При дозе активного ила 1 г/л (точка А') аэротенки не обеспечат заданного процесса окисления, а при дозе 4 г/л (точка А') узким местом системы окажутся вторичные отстойники, хотя биологический процесс будет обеспечен на необходимом уровне.

Диапазон допустимых значений дозы ила находится в пределах от 1,25 (минимальная доза) до 3,2 г/л (максимальная доза). Если приток сточных вод составляет свыше 7000 м³/сут, то система окажется перегруженной.

Если в процессе диагностики будет установлено, что точка, соответствующая фактическому притоку и дозе ила, ранее принадлежавшая ОДЗ, оказалась за пределами этой области, проводят изучение причин, вызвавших перемещение границ ОДЗ и уменьшение этой области. Такими причинами могут быть: увеличение БПК₅ в поступающей воде, отключение одного из аэротенков или вторичных отстойников, возрастание илового индекса, увеличение коэффициента неравномерности притока.

На Криворожской станции аэрации в основу модели управления аэротенком положена такая зависимость:

где r - объем регенераторов;
R_i - степень рециркуляции;
s - зольность ила;
W¹_a - объем одной секции аэротенков, м³;
n_a - количество секций аэротенков;
Т_w - температура иловой смеси в аэротенках, ⁰С;
q_i - предельная нагрузка по БПК₅, мг/(г.сут);
L _sвх, L _sвых - БПК₅ органических веществ в поступающей на аэротенки и биологически очищенной воде, мг/л;
j- коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила, л/г.

Для описания процесса осветления сточных вод во вторичных отстойниках используется формула (67) СНиП 2.04.03-85, п. 6.161 после некоторой корректировки входящих в нее коэффициентов.

Для определения требуемого расхода воздуха используется формула (49) СНиП 2.04.03-85, п. 6.157, дополненная параметрами, учитывающими дополнительный расход кислорода на окисление аммонийных соединений.

При этом особого внимания требует коэффициент К₁ в формуле (49) СНиП, который следует корректировать в случае применения фильтросных аэраторов в связи с изменением их технического состояния во времени.

Среди новых типов аэраторов одним из самых технологичных и надежных, устойчивых к гидропневматическим воздействиям, удобных в монтаже и демонтаже являются полиэтиленовые аэраторы фирмы «Экополимер», которые внедрены на Криворожской станции аэрации. Опыт показал, что для этих аэраторов величину коэффициента К₁ можно принимать постоянной в течение длительного периода. Используемая на Криворожской станции аэрации модель управления создавалась с учетом местных условий, однако изложенные в настоящей статье принципы и построения могут быть использованы и для других станций аэрации.