Устройство для автоматического управления процессом биологической очистки сточных вод

 

Изобретение относится к очистке сточных вод и может быть использовано в системах автоматического управления на сооружениях биологической очистки. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение эффективности очистки сточных вод переменного состава. В устройстве предусмотрено измерение расходов поступающей сточной воды и возвратного активного ила, концентрации поступающих загрязнений, концентрации активного ила и скорости потребления кислорода в аэротенке. В зависимости от полученных результатов вырабатываются управляющие воздействия по потокам поступающей сточной воды и возвратного активного ила для поддержания заданного режима очистки. На чертеже показаны позиции: 1 - накопитель, 2 - аэротенк, 3 - отстойник, 4 - насос-дозатор возвратного активного ила, 5 и 6 - дозирующие элементы, 7 и 8 - расходомеры соответственно сточной воды и возвратного активного ила, 9 - блок вычисления коэффициентов математической модели, 10 - измеритель концентрации органических загрязнений, 11 - измеритель скорости потребления кислорода, 12 - измеритель концентрации активного ила, 13 - блок фильтрации результатов измерений, 14 - двухканальный регулятор, 15 - дискриминатор, 16 - уровнемер. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОцИАлисти4есних

РЕСПУБЛИН

1 А1 (19) (111

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫ 1 НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (2 1) 4338922/23 — 26 (22) 09.12.87 (46) 07.07,89. Бюл. М - 25 (71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (72) В.Ю. Юодис, Ю.-К.Ю. Станишкис, Г,Б ° Кутас и В.M. Патеюк (53) 66.012-52(088 ° 8) (56) Смирнов Д,Н., Дмитриев А.С.

Автоматизация процессов очистки сточных вод химической промышленности.—

Л.: Химия, 1981, с. 189, рис.83.

Авторское свидетельство СССР

11 861343, кл. С 02 F 3/34, G 05 D 27/00, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО

УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ БИОЛОГИЧЕСКОЙ

ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД (57) Изобретение относится к очистке сточных вод и может быть использовано в системах автоматического управления на сооружениях биологической очистки. Цель изобретения — расшире,ние функциональных воэможностей и повышение эффективности очистки сточньм вод переменного состава. В устд11 4 С 02 F 3/02, 3/34, С 05 D 27/00

2 ройстве предусмотрено измерение расходов поступающей сточной воды и возвратного активного ила, концентрации поступающих загрязнений, концентрации активного ила и скорости потребления кислорода в аэротенке.

В зависимости от полученных реэультатон вырабатываются управляющие воздействия по потокам поступающей сточной воды и возвратного активного ила для поддержания заданного режима очистки. На чертеже показаны позиции:

1 — накопитель, 2 — аэротенк, 3 отстойник, 4 — насос-дозатор возвратного активного ила, 5 и 6 — доэирующие элементы, 7 и 8 — раск водомеры соответственно сточной воды и возвратного акТивного ила, 9 - блок вычисления коэффициентов математической модели, 10 — измеритель концентрации органических загрязнений, 11 измеритель скорости потребления кислорода, 12 — измеритель концентрации активного ила, 13 — блок фильтрации результатов измерений, 14 - двухканальный регулятор, 15 — дискриминатор, 16 — уровнемер. 1 ил.

1491817

Изобретение относится к очистке сточных вод и может быть использовано в системах автоматического управления на сооружениях биологической очистки.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей и повышение эффективности очистки сточных вод переменного состава. 10

На чертеже показана схема устройства для автоматического управления гроцессом биологической очистки сточных вод.

Устройство содержит накопитель 1, аэротенк 2, отстойник 3, насос-дозатор 4 возвратного активного ила, дозирующие элементы 5 и 6 на входе и выходе накопителя 1, расходомеры

7 и 8 сточной воды и возвратного

20 активного ила, подключенные к блоку

9 вычисления коэффициентов математической модели аэротенка 9, измеритель 10 концентрации органических загрязнений, измеритель 11 скорости 25 потребления кислорода и измеритель

12 концентрации активного ила, соединенные с блоками 9 вычисления коэффициентов математической модели аэротенка и блоком 13 фильтрации результатов измерений. Выход блока 9 вычисления коэффициентов математической модели аэротенка подключен к блоку 13 фильтрации результатов измерений и к двухканальному регулятору 14, а выход блока 13 фильтрации результатов измерений соединен с входом двухканального регулятора 14, выходы которого подключены к насосудозатору 4 возвратного активного ила, дискриминатору 15, к входам блока 9.

К другому входу дискриминатора 15 подключен уровнемер 16 сточной воды в накопителе 1 ° Выходы дискриминатора 15 связаны с дозирующими элементами 5 и 6.

Блок 9 вычисления коэффициентов математической модели аэротенка представляет собой специализированное вычислительное устройство, реализующее алгоритм скользящего допуска.

Устройство работает следующим образом.

Аналоговые выходные сигналы расходомеров 7 и 8 сточной воды и возвратного активного ила, измерителя 55

10 концентрации органических загрязнений, измерителя 11 скорости потребления кислорода и измерителя 12 конк= +

Хоп= K

R = KgP где S S

Х +К Х i соответственно концентра" ция орга йческих загряз нений в аэ роте нке, определяемая по скорости потребления кислорода в аэротенке, мг/л, и скорость ее изменения, мг/л ч; расход сточной воды, м /ч. обьем аэротенка, м, концентрация органических загрязнений в поступающей сточной воде, мг/л, соответственно максимальная и текущая удельные скорости деструкции органических загрязнений в аэротенке, мг/ч г; коэффициент полунасыщения по органическим веществам, мг/л; соответственно концентрация активного ила в аэротенке, г/л, и скорость ее изменения, г/л ч; расход возвратного активного ила, м /ч, концентрация возвратного активного ила, г/л1 расход избыточного ила, м /ч; коэффициент прироста ила, г/мг, скорость отмирания активного ила, ч ; оптическая плотность активного ила, скорость потребления кислорода, мг/луч, коэффициенты пропорциональности.

V

Pm. P

Кз

XiX

Хая

К,К,К центрации активного ила поступают на входы блока 9 вычисления коэффициентов математической модели, в который введена математическая модель процесса биологической очистки сточных вод и измерений в виде ! . F

s = — (s -s)-p

=ч н

Fà F

Х = - (Х -Х)- --x+×P — Х

Я, sx р

Kg+ S

1491817 6 локе 9 вы числения коэффициен- шумов измерения и моделирования. При тов математической модели аэротенка этом используются коэффициенты матеформируется билинейная форма ошибки матической модели и параметры стаидентификации и производных величин ционарного режима So и Хо> полученS и Х. В режиме идентификации, пери- ные в предыдущем цикле идентификаодичность которого зависит от кон- ции ° кретных условий процесса: состава и Программа блока 13 основана на алконцентра и сточн ц р ци очн rx вод, активного горитме нелинейной расширенной фильила, цикличности колебаний нагрузки 10 трации Кальмана. Выходными сигналапо органическим веществам и т.п., ми блока 13 являются отфильтрованпроизводится измерение установивших- ные значения 1 и Х основных переменся значений S и Х

Х при заданных вели- ных процесса S и Х соотве ственно. чинах F F и Б и S . Результаты изиере- Отфильтрованные значения I н а лоний испольэ тся л ую я для решения задачи ступают на входы двухканального регу15 расчета кинетических коэффициентов лятора 14. математической модели — I1 Кз,р11р Двухканальный регулятор 14 сравметодом скользящего допуска. Величи- нивает величины 1 и Х, рассчитанные ны коэффициентов К . .. K> в уравне- в блоке 13, с заданиями So и Х рас° и юр ниях измерении определяется сопостав- считанными в блоке 9 ф

20 и формирует на лением показа ний измерителей 11 и 12 выходах управлякицие сигналы и обесскорости потребления кислорода и кон- печивающие стабилизацию концентрации центрации активного ила с реэультата- эагряэнений в очищенной воде путем ми лабораторных анализов. изменения соответственно расходов

Например, при очистке сточных вод д 2S сточной воды и возвратного активного заводов синтетических спиртов в режиме Ч = 7000 м, F = 1400 м /ч, F

11 = При расчете ве ичины оп имальной

0 м /ч, Х = 8 г/л, S = 1050 мг/л

l -р < w — / нагрузки на активный ил учитываются в результате идентификации пол чены ф ци олучены количественные и качественные покаследующие величины кинетических комг/г ч, К,- в аэротенк 2, концентрация органических загрязнений в сточной воде, кон=0,0005 г/мг, К,=0,48; К =0 95 мг/мг

=о 0005 у р центрация активного ила в аэротенке, К = 5 4 мг/г ч.

/ ч. биокисляемость сточной воды и актив13няи

Длительность цикла идентификации

35 ность ила. Два последних параметра дня, причем 99Х времени идет на учитываются в виде комплексного посбор информации и только 17 на расчет казателя, характеризующего активвеличин кинетических коэффициентов. ность ила и соответствие видового

После расчета величин кинетических состава микроорганизмов или составу коэффициентов по той же математичес- 40 органических загрязнений поступающей кой модели в блоке 9 вычисления коэф- сточной воды. Величина этого показацифиентов математической модели аэро- теля рассчитывается по измерениям тенка производится расчет величин Р, расхода сточной воды, концентрации и Х вЂ” заданий для двухканального ре- органических загрязнений в ней, скорости потребления кислорода и кон-, Выходные сигналы измерителя 10 центрации активного ила в аэротенке. концентрации органических эагряэне- Чем меньше удельная (на 1 кг ила) нии, измерителя 11 скорости потреб- скорость потребления кислорода прн ления кислорода н измерителя 12 кон- одном и том же количестве постулаюцентрации активного ила поступают щих органических загрязнений, тем также на входы блока 13 фильтрации меньше соответствие составов воды результатов измерений. Последний и ила, его активность и рассчитанная представляет собой вычислительное величина оптимальной нагрузки на ил устройство, в котором производится Двухканальный регулятор 14 расоценка основных переменных процесса . считан на основе алгоритма линейноЯиХн а основе априорной информа- го пропорционального регулятора по

55 ции в виде той же самой математнчес- квадратичному функционалу. кой модели процесса, уравнений изме- При регулировании подачи сточной рений, статистических характеристик воды в аэротенк 2 работает либо до