Сооружение и способ его управления для аэробной очистки

Группа изобретений относится к очистному сооружению и способу управления очистным сооружением, пригодным для очистки сточных вод. Очистное сооружение включает циркуляционный канал (2) для размещения жидкости, устройство аэрации (5) для подачи потока газа Q, содержащего кислород, в жидкость, по меньшей мере одну генерирующую поток машину (10), расположенную в циркуляционном канале (2) для генерации потока жидкости вдоль циркуляционного канала (2), и блок управления (11). Способ управления очистным сооружением включает этапы подачи газового потока Q в жидкость посредством устройства аэрации (5); эксплуатации генерирующей поток машины (10) при эксплуатационной скорости f для генерации потока жидкости; измерения по меньшей мере одного параметра процесса, который прямо или косвенно обеспечивает индикацию скорости перехода кислорода в жидкость в очистном сооружении (1); сравнения измеренного значения указанного параметра процесса с заданным значением; корректировки скорости перехода кислорода в жидкость в очистном сооружении (1), если определена разница между измеренным значением параметра процесса и заданным значением. При этом скорость перехода кислорода в жидкость регулируется посредством управления газовым потоком Q, подаваемым устройством аэрации (5), а также управления эксплуатационной скоростью f генерирующей поток машины (10), чтобы изменять значение указанного параметра процесса в сторону указанного заданного значения. Группа изобретений обеспечивает уменьшение общего потребления энергии при достижении заданной скорости перехода кислорода в жидкость или поддержании заданного уровня растворенного кислорода в жидкости. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Область техники

Настоящее изобретение, в общем, относится к очистному сооружению и способу для поддержания очистного сооружения подходящим для биологической очистки жидкости, такой как сточная вода. В частности, настоящее изобретение относится к очистному сооружению и способу для поддержания очистного сооружения пригодным для очистки жидкости, такой как сточная вода; очистному сооружению, включающему циркуляционный канал для размещения жидкости, устройство аэрации для подачи потока газа Q, содержащего кислород, в жидкость и, по меньшей мере, одну генерирующую поток машину, расположенную в циркуляционном канале и предназначенную для генерирования потока жидкости вдоль циркуляционного канала.

Уровень техники

Циркуляционный канал, или беговая дорожка, как правило, является восходящим, открытым, бесконечным бассейном, использующимся для биологической очистки, или окисления, особенно сточных вод. Сточную воду пропускают потоком вдоль циркуляционного канала и, посредством чего, дают ей пройти различные зоны в циркуляционном канале.

Во время такой биологической очистки сточная вода, как правило, очищается от азота и биологического материала посредством наличия микроорганизмов, разлагающих биологический материал в диоксид углерода и воду, а также посредством наличия бактерий, трансформирующих связанный с водой азот в азот, связанный с воздухом. Очищенную сточную воду высвобождают в природу и, в случае если связанный с водой азот не удален из воды, существует риск этерификации в природном водотоке; а также ввиду факта, что биологический материал потребляет значительное количество кислорода, в случае если высвобождается недостаточно очищенная вода, генерируются водотоки с дефицитом кислорода. Распад биологического материала стимулируется добавлением большого количества кислорода в сточные воды посредством одного или более аэрационных секторов; и элиминирование связанного с водой азота принимает участие в циркуляционном канале в местах без добавленного кислорода в отдельных бассейнах без добавленного кислорода и/или в местах/бассейнах, в которых уровень растворенного кислорода достаточно низок. Вдоль циркуляционного канала найдена, по меньшей мере, одна, так называемая, аэрационная зона и по меньшей мере одна, так называемая, деаэрационная зона. Таким образом, указанный выше аэрационный сектор расположен в зоне аэрации.

В одной или нескольких аэрационных зонах вдоль циркуляционного канала кислород подают в сточную воду посредством потока газа, в форме большого количества газовых пузырьков, которые подают в сточную воду посредством аэрационных секторов, расположенных на дне циркуляционного канала. Преимуществом является подача газового потока так близко ко дну циркуляционного канала, насколько это возможно для того, чтобы максимально увеличить время пребывания газа в жидкости, что промотирует переход кислорода из газа в жидкость. Микроорганизмы в, так называемом, активированном иле потребляют кислород, чтобы разложить биологический материал, присутствующий в сточной воде; возможно, также и для нитрификации, в частности, нитрата аммония.

Таким образом, для очистки жидкости требуется определенное количество кислорода в очищаемой жидкости и/или определенная скорость перехода кислорода, наблюдаемая в отдельном месте конкретного очистного сооружения; уровень кислорода выбирают таким образом, чтобы обеспечить наилучшие условия для разложения биологического материала активированным илом. Когда количество биологического материала велико требуется большое количество переведенного кислорода и очистное сооружение работает на максимальном уровне; а когда количество биологического материала меньше, меньшее количество переведенного кислорода требуется и очистное сооружение эксплуатируют на среднем уровне, т.е. потребность в переведенном кислороде или в скорости переведения кислорода в жидкость, меняется в зависимости от изменения количества кислорода, потребляемого биологическим материалом в жидкости.

Генерирующие поток машины/миксеры используются в циркуляционных каналах для того, чтобы смешивать жидкость/сточные воды для получения настолько гомогенной жидкой смеси, насколько это возможно, поддерживая биологический материал суспендированным, а также для генерирования потока жидкости, циркулирующего/протекающего вдоль циркуляционного канала.

Потребляемая мощность и, таким образом, стоимость работы такого очистного сооружения, действительно высоки; и, помимо всего, работа как устройства аэрации, так и генерирующей поток машины является выходящей из ряда вон по потреблению энергии при очистке сточных вод. Потребляемая мощность устройства аэрации около десяти раз выше, чем потребляемая мощность генерирующей поток машины в известных очистных сооружениях.

В силу того факта, что устройство аэрации, в соответствии с известным уровнем техники, например, регулировали, основываясь непосредственно на уровне растворенного кислорода в жидкости; потребляемую мощность очистного сооружения минимизировали, когда поток газа/количество газа, т.е. количество кислорода, подаваемого в жидкость посредством устройства аэрации, устанавливали на таком низком уровне, насколько это возможно, т.е. на минимальный газовый поток. Это достигается посредством минимизации эксплуатационной скорости/ об в мин дутевой машины/компрессора устройства аэрации или посредством клапана в газовой трубе, подведенной к устройству аэрации; дросселирование потока газа, вместо использования потока газа в другом аэрационном секторе/бассейне.

В связи с тем не менее все же большой потребляемой мощностью, каждое дополнительное снижение потребляемой мощности/стоимости для очистки жидкости все еще представляет значительный интерес с экономической точки зрения, так же, как и с экологической точки зрения.

Цель изобретения

Настоящее изобретение направлено на усовершенствование ранее известных способов регулирования очистных сооружений с целью снижения стоимости эксплуатации очистного сооружения и, посредством чего, обеспечение усовершенствованного способа для регулирования очистного сооружения. Основной задачей изобретения является создание усовершенствованного способа изначально заданного типа, который подразумевает, что общее потребление энергии и, таким образом, стоимость, уменьшается по сравнению с известными способами регулирования очистного сооружения, в тоже время, при достижении/поддержании требующейся скорости перехода кислорода в жидкость или уровня растворенного кислорода в жидкости.

Краткое описание изобретения

В соответствии с изобретением, по меньшей мере, основная цель достигается посредством изначально определенного способа, имеющего характеристики, изложенные в независимом пункте формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения настоящего изобретения дополнительно определены в зависимых пунктах формулы изобретения.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения, предлагается способ изначально заданного типа, причем способ характеризуется этапами подачи потока газа Q в жидкость посредством устройства аэрации, работы генерирующей поток машины при эксплуатационной скорости f для генерирования потока жидкости, имеющего скорость потока v вдоль циркуляционного канала, измерения, по меньшей мере, одного параметра процесса в по меньшей мере одном месте в циркуляционном канале, такой параметр процесса, прямо или косвенно, предоставляет индикацию скорости перехода кислорода в жидкость в очистном сооружении, сравнения измеренного значения указанного, по меньшей мере, одного параметра процесса с заданным значением, корректировка скорости перехода кислорода в жидкость в очистном сооружении, если разница между измеренным значением параметра процесса и заданным значением определена, скорость перехода кислорода очистного сооружения, корректируется посредством регулирования потока газа Q, обеспечиваемого устройством аэрации, а также корректировка эксплуатационной скорости f генерирующей поток машины и, посредством чего, скорости потока v потока жидкости, для того чтобы направлять значение указанного, по меньшей мере, одного параметра процесса в направлении заданного значения.

В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения, предлагается очистное сооружение изначально заданного типа, причем очистное сооружение характеризуется тем, что генерирующая поток машина предназначена для работы при регулируемой эксплуатационной скорости f для генерации потока жидкости, имеющего скорость потока v вдоль циркуляционного канала, в котором очистное сооружение включает устройства для измерения по меньшей мере одного параметра процесса в, по меньшей мере, одном месте циркуляционного канала, такой параметр процесса, прямо или косвенно, дает индикацию скорости перехода кислорода в жидкость в очистном сооружении, и также тем, что блок управления предназначен для регулирования скорости перехода кислорода очистного сооружения посредством регулируемого газового потока Q, подаваемого посредством устройства аэрации, также как и корректировка эксплуатационной скорости f генерирующей поток машины и, тем самым, скорости потока v потока жидкости, для того, чтобы направлять значение указанного по меньшей мере одного параметра процесса в направлении заданного значения.

Таким образом, настоящее изобретение основано на понимание того, что посредством регулирования эксплуатационной скорости, генерирующей поток машины, т.е. без непрерывной работы на максимальной эксплуатационной скорости, потребляемая мощность для достижения требуемой скорости перехода кислорода в жидкость или уровня растворенного кислорода в жидкости минимизируется в дальнейшем, если только отрегулирован поток газа из устройства аэрации.

В соответствии с предпочтительным вариантом выполнения настоящего изобретения, способ включает этапы измерения потребляемой мощности PC_A для устройства аэрации для подачи указанного потока газа Q в жидкость, измерение потребляемой мощности PC_M для генерирующей поток машины при указанной эксплуатационной скорости f и корректировка газового потока Q, подаваемого устройством аэрации и эксплуатационной скорости f генерирующей поток машины для минимизации суммы потребляемой мощности PC_A устройства аэрации и потребляемой мощности PC_M генерирующей поток машины, в то время как значение указанного по меньшей мере одного параметра направляется в направлении заданного значения.

В соответствии с предпочтительным вариантом выполнения изобретения взаимосвязь между эксплуатационной скоростью f генерирующей поток машины и потоком газа Q, подаваемого устройством аэрации, в то время, когда значение указанного, по меньшей мере, одного параметра процесса равно заданному значению, определяют по формуле:

,

где Q₀ равно максимальному газовому потоку, f₀ равно эксплуатационной скорости, генерирующей поток машины при максимальном газовом потоке Q₀, и a и b являются константами, зависящими от характеристик очистного сооружения.

В соответствии с альтернативным вариантом выполнения изобретения, эксплуатационная скорость f генерирующей поток машины определяется посредством таблицы, имеющей предварительно определенные пары коэффициентов C_i и d_i и на основе потока газа Q, подаваемого устройством аэрации, с помощью соотношения:

f/f₀=d_i, где c_i-1<Q/Q₀<c_i

при условии, что c_i<1 и c_i>c_i-1,

где Q₀ равно максимальному потоку газа, f₀ равно эксплуатационной скорости, генерирующей поток машины при максимальном потоке газа Q₀, i является положительным целым числом; и C_i и d_i являются коэффициентами, зависящими от характеристик очистного сооружения.

В соответствии c предпочтительным вариантом выполнения изобретения, указанный, по меньшей мере, один параметр процесса соответствует уровню растворенного кислорода в жидкости.

В соответствии с предварительным вариантом выполнения изобретения эксплуатационная скорость f генерирующей поток машины всегда должна быть выше, чем заданная, минимальная, дозволенная эксплуатационная скорость f_min, например, для поддержания биологического материала суспендированием в жидкости и для поддержания потока жидкости вдоль циркуляционного канала.

Другие преимущества и характеристики настоящего изобретения будут очевидны из остальных зависимых пунктов формулы изобретения, а также из следующего подробного описания предпочтительных вариантов выполнения изобретения.

ДАЛЬНЕЙШИЕ РАЗЬЯСНЕНИЕ УРОВНЯ ТЕХНИКИ

Патентная заявка США 2013/0256225 раскрывает орбитальную систему очистки сточных вод, содержащую беговую дорожку, предназначенную для размещения сточных вод и диффузионный комплекс, установленный на дне беговой дорожки и сконфигурированный для подачи находящегося под давлением воздуха в сточные воды. Кроме того, система очистки сточных вод включает поверхностный аэратор, включающий в себя аэрационный импеллер. Скорость ротации и степень погружения в воду аэрационного импеллера регулируемы и меняют скорость аэрации аэрационного иммпеллера; диффузионный комплекс также регулируем для баланса и компенсации таких изменений.

Краткое описание чертежей

Более полное понимание вышеуказанных и других характеристик и преимуществ настоящего изобретения будут очевидны из приведенного ниже подробного описания предпочтительных вариантов выполнения со ссылкой на прилагаемым чертежи, на которых Фиг. 1 является схематическим изображением предлагаемого в изобретении очистного сооружения, контролируемого в соответствии со способом изобретения, и Фиг. 2 является схематическим изображением очистного сооружения, в соответствии с альтернативным вариантом выполнения изобретения.

Подробное описание изобретения

Ссылка изначально относится к Фиг.1. Настоящее изобретение относится к очистному сооружению, в целом, обозначенному 1, пригодной для очистки жидкости, такой как сточная вода, содержащая биологический материал.

Очистное сооружение 1, включает бесконечный циркуляционный канал 2, или беговую дорожку, предназначенную для размещения требующей очистки жидкости. В раскрытом варианте выполнения изобретения циркуляционный канал 2 образован продолговатым бассейном, имеющим сферическое днище, и содержащим локализованный по центру продольный разделитель 3а; циркуляционный канал 2 образуется из двух параллельных прямых сегментов канала, которые соединены друг с другом посредством двух меняющих направление/полукруглых сегментов канала. Изменяющие направление сегменты канала включают в себя, в раскрытом варианте выполнения изобретения, направляющие стенки 3b, которые позволяют изменять направление потока жидкости. Необходимо отметить, что циркуляционные каналы могут присутствовать в любой другой возможной форме, например, кольцевой форме или серпантинной форме и, таким образом, циркуляционный канал может содержать несколько прямых и меняющих направление канальных сегментов, соответственно, или может иметь место полностью круговую/эллиптическая форма трака.

Циркуляционный канал 2 предназначен для размещения жидкости/сточных вод до определенной высоты заполнения/уровня жидкости, при этом даже актуальный уровень жидкости во время работы может быть ниже, так же, как и выше указанной высоты заполнения без влияния на настоящее изобретение. Сточную воду очищают либо непрерывно, либо партиями в очистном сооружении 1, согласно изобретению; и, посредством достижения объема сточных вод указанной высоты заполнения достигается оптимальное эксплуатация очистного сооружения. Типичная высота заполнения составляет 3-8 метра. Во время непрерывной очистки жидкость подается непрерывно в циркуляционный канал 2, в тоже время жидкость выводится непрерывно из циркуляционного канала 2. Ввод и вывод во время непрерывной очистки является фракцией циркуляционного потока, как правило, это около 1/30-1/20 циркуляционного потока. Циркуляционный канал 2 сконструирован так, чтобы создавать определенное направление потока, схематически изображенное посредством стрелки 4, вдоль которой жидкость предназначена течь.

Кроме того, очистное сооружение 1, согласно изобретению, содержит устройство аэрации, как правило, имеющее дизайн 5 для подачи газового потока Q, содержащего кислород, в жидкость. Устройство аэрации 5 предпочтительно включает, по меньшей мере, один аэрационный сектор 6, который установлен в аэрационной зоне циркуляционного канала 2. Эти секторы циркуляционного канала 2, которые не содержат аэрационные секторы являются, так называемыми, не аэрированными зонами. Аэрационный сектор 6 раскрытого варианта выполнения изобретения располагается в среднем прямом канале сегмента, однако, также возможны и другие места размещения, так, предпочтительно, в начале прямого сегмента канала или вдоль всей длины прямого канала сегмента и/или в меняющим направлении сегменте канала.

Указанный, по меньшей мере, один аэрационный сектор 6 предпочтительно установлен на дне циркуляционного канала 2 и приспособлен для обеспечения газового потока Q из устройства аэрации 5 в жидкость, для перехода кислорода (O₂) из газа в сточную воду/жидкость. Поток газа Q состоит из кислородсодержащего газа, такого как воздух, другой кислородсодержащей газовой смеси или чистого кислорода. Аэрационный сектор 6, например, образован большим числом диффузоров и аэраторных элементов 7, предпочтительно, из, так называемых, мелкопузырьковых аэраторов, которые вместе покрывают целую или главную часть ширины циркуляционного канала 2. Длина аэрационного сектора 6 вдоль циркуляционного канала 2, обычно составляет около 5-25% всей длины циркуляционного канала 2, однако, длина аэрационного сектора 6 может составлять 50% или более от полной длины циркуляционного канала 2. Устройство аэрации предпочтительно содержит два или более аэрационных секторов 6, которые предпочтительно взаимно эквидистантны вдоль циркуляционного канала 2, См. Фиг 2.

Устройство аэрации 5, кроме того, включает, по меньшей мере, одну дутевую машину 8, которая подает газ в аэрационный сектор 6 посредством системы труб 9. Очистные сооружения 1 могут содержать систему дутевых машин 8, которые совместно обслуживают систему труб, которая, в свою очередь, протянута к одному или более аэрационному сектору одного или более циркуляционных каналов 2. В таких установках, имеющих несколько дутевых машин и несколько аэрационных секторов подвод газа к каждому аэрационному сектору 6 контролируется посредством кранов и/или регулированием эксплуатационной скорости/об в мин дутевой машины.

Кроме того, очистное сооружение 1, согласно изобретению, содержит, по меньшей мере, одну генерирующую поток машину 10, установленную в циркуляционном канале 2, положение генерирующей поток машины здесь и далее определяется как расположенная выше указанного по меньшей мере одного аэрационного сектора 6. Генерирующая поток машина 10 предназначена для генерации потока жидкости, протекающего вдоль указанного циркуляционного канала 2, и может быть образована из одного или более глубинных миксеров, часто, так называемых, медленно работающих миксеров, имеющих пропеллер, вращающийся при об в мин в области менее 100 об в мин, как правило, в области 20-50 об в мин. Другими подходящими генерирующими поток машинами являются нагнетающие миксеры, такие как аксиальный насос или, так называемые, миксеры в форме рыбьего хвоста и т.д. Предпочтительно, очистное сооружение 1 содержит генерирующие поток машины 10 в двух и более местах, которые, предпочтительно, взаимно эквидистантно расположены вдоль циркуляционного канала 2, См. Фиг. 2. Предпочтительно, расстояние между аэрационным сектором 6 и генерирующей поток машиной 10 является, по меньшей мере, настолько большим, что расстояние между генерирующей поток машиной 10 и аэрационным сектором 6 просматривается, если смотреть вдоль направления потока 4, так что на работу аэрационного сектора 6 не должна негативно влиять работа генерирующей поток машины 10. В оптимальном варианте выполнения изобретения поток гомогенной и однородной жидкости достигает аэрационного сектора 6; и поток жидкости, достигающий генерирующую поток машину 10, свободны от пузырьков газа и токов, индуцированных потоком газа. Генерирующая поток машина 10 должна, предпочтительно, находится на расстоянии от меняющего направления сегмента циркуляционного канала 2 таким образом, что противодействующая сила не возникает от стенок циркуляционного канала 2, которая действует против генерирующей поток машины 10 и это действие имеет негативное влияние на генерацию потока жидкости.

Форма устройства аэрации 5, т.е. тип аэрационного элемента 7, длина и ширина аэрационного сектора 6, трубопровод, и т.д. и положение аэрационного сектора 6, существенно влияют на поток жидкости и, вследствие этого, на способности кислорода к переходу. Кроме того, предпочтительно, чтобы аэрационный сектор 6 не располагался близко к выпускному отверстию циркуляционного канала 2, для того, чтобы предотвратить переход пузырьков газа или большого количества растворенного кислорода в следующий этап способа очистного сооружения 1.

Для настоящего изобретения важно, чтобы способ регулирования очистного сооружения 1 включал этапы подачи потока газа Q в жидкость посредством устройства аэрации 5, работу генерирующей поток машины 10 при эксплуатационной скорости f для генерирования потока жидкости, имеющей скорость потока v вдоль циркуляционного канала 2; измерение, по меньшей мере, одного параметра процесса в по меньшей мере одном месте циркуляционного канала 2; такой параметр процесса, прямо или косвенно, дает индикацию скорости перехода кислорода в жидкость в очистном сооружении 1; сравнение измеренного значения указанного, по меньшей мере, одного параметра процесса с заданным значением; корректировку скорости перехода кислорода в жидкость в очистном сооружении 1, если определена разница между измеренным значением параметра процесса и заданным значением; скорость перехода кислорода очистного сооружения 1, корректируется посредством регулирования потока газа Q, подаваемого устройством аэрации 5, а также регулированием эксплуатационной скорости f генерирующей поток машины 10 и, посредством чего, скорости потока v потока жидкости, для того, чтобы направлять значение указанного, по меньшей мере, одного параметра процесса в направлении заданного значения.

Очистное сооружение также включает блок управления 11, который предназначен для контроля параметра процесса и, тем самым, скорости перехода кислорода в жидкость в направлении заданного значения. Блок управления 11 функционально соединен с устройством аэрации 5 и генерирующей поток машиной 10.

Предпочтительно, эксплуатационная скорость f генерирующей поток машины 10 всегда должна быть выше, чем заранее заданная минимальная допустимая эксплуатационная скорость f_min. При эксплуатационной скорости ниже, чем минимальная допустимая эксплуатационная скорость f_min, существует риск того, что поток жидкости будет не достаточно гомогенным, и твердые вещества будут осаждаться на дне циркуляционного канала 2; в тоже время, существует риск того, что скорость потока v потока жидкости будет слишком низкой для достижения требуемого результата процесса отдельного очистного сооружения 1. Кроме того, предпочтительно, чтобы эксплуатационная скорость f генерирующей поток машины 10 всегда была ниже, чем заранее заданная максимальная допустимая эксплуатационная скорость fmax, для избегания риска перегрузки генерирующей поток машины 10.

Предпочтительно, чтобы способ также включал этапы измерения потребляемой мощности PC_A устройства аэрации 5 для подачи указанного потока газа Q в жидкость, измерения потребляемой мощности PC_M генерирующей поток машины 10 при указанной эксплуатационной скорости f; и корректировку газового потока Q, подаваемого устройством аэрации 5 и эксплуатационной скорости f генерирующей поток машины 10 для того, чтобы минимизировать сумму потребляемой мощности PC_A устройства аэрации 5 и потребляемой мощности PC_M генерирующей поток машины 10, в то время как значение указанного, по меньшей мере, одного параметра процесса направляют в направлении заданного значения и, тем самым, изменяют скорость перехода кислорода в жидкость.

Для того, чтобы корректировать газовый поток Q, подаваемый устройством аэрации 5, эксплуатационную скорость/об в мин дутевой машины 8 предпочтительно изменяют, в альтернативном варианте, изменяют количество газа, который может проходить от дутевой машины 8 до аэрационного сектора 6 посредством крана (не показан), расположенного в системе труб 9.

Важно, чтобы указанный, по меньше мере, один параметр процесса, который измеряют, прямо или косвенно, представлял/предоставлял индикацию скорости перехода кислорода в жидкость и/или уровень растворенного кислорода в жидкости, и, тем самым, индикацию если необходимо снизить или увеличить скорость перехода кислорода. В соответствии с наиболее предпочтительным вариантом выполнения изобретения уровень растворенного кислорода измеряют прямо; и, в альтернативном варианте выполнения изобретения, уровень растворенного кислорода измеряют косвенно, например, посредством измерения редокс потенциала процесса, который показывает, есть ли необходимость для увеличения/снижения скорости перехода кислорода, или посредством диагноза условий/статуса процесса, который показывает есть ли необходимость в снижении/увеличении скорости перехода кислорода. Увеличение скорости перехода кислорода под вопросом, когда уровень растворенного кислорода в жидкости слишком низок; и снижение скорости перехода кислорода под вопросом, когда уровень растворенного кислорода в жидкости слишком высок. Необходимо понимать, что несколько параметров процесса могут измеряться и направляться в направлении надежных заданных значений, такие параметры процесса вместе или по отдельности, прямо или косвенно, представляют/предоставляют индикацию скорости перехода кислорода в жидкость и/или уровня растворенного кислорода в жидкости. К примеру, необходимо указание систем, в которых имеет место мгновенное полное потребление всего переходящего кислорода, т.е. уровень кислорода не поддается измерению/около нуля, несмотря на факт, что только определенный кислород переходит в жидкость. В таких случаях уровень растворенного кислорода не может быть измерен прямо, но диагноз процесса должен иметь место, чтобы определить если есть необходимость в корректировки скорости перехода кислорода.

Для того, чтобы измерить/определить уровень растворенного кислорода в жидкости очистное сооружение 1 предпочтительно включает датчик кислорода 12, расположенный в заранее определенной области в циркуляционном канале 2. Описание положения датчика кислорода также справедливо и для других датчиков параметров процесса, если не указано иное. Датчик кислорода 12 функционально соединен с блоком управления 11. Датчик кислорода 12 предпочтительно расположен в месте окончания аэрационного сектора 6 если смотреть по направлению потока 4 вдоль циркуляционного канала 2; в альтернативном варианте, в области непосредственно ниже по потоку от аэрационного сектора 6. Другие возможные места расположения датчика кислорода 12 находятся где-то прямо над аэрационным сектором 6. Например, датчик кислорода может быть расположен в области непосредственно вверху по потоку перед аэрационным сектором, с целью получения информации из области, где уровень растворенного кислорода в жидкости минимален. Кроме того, несколько датчиков кислорода может быть установлено на более значительном расстоянии вниз по потоку после аэрационного сектора 6, для того, чтобы получать информацию о процессе, чтобы разложение органического материала в жидкости продолжалось вдоль направления потока 4.

Каждое очистное сооружение 1 имеет свои собственные характеристики/требования, например, статус и содержание поступающей жидкости, подлежащей обработке, желаемое состояние жидкости, выходящей из циркуляционного канала, и т.д. и, тем самым, имеет различные условия, например, уровень растворенного кислорода и его профиль вдоль циркуляционного канала 2. В некоторых процессах, специалисты предпочитают, чтобы весь или почти весь кислород должен расходоваться перед тем как жидкость достигает следующего аэрационного сектора, и в некоторых процессах, специалисты предпочитают, чтобы уровень растворенного кислорода в полном объеме жидкости был относительно высоким. Типичные значения уровня растворенного кислорода в привязке к терминальному концу аэрационного сектора 6 составляют 1-3 мг кислорода (O₂) на литр жидкости, однако, уровень жидкости может для некоторых сооружений составлять до 6 мг кислорода на литр жидкости. Чаще всего специалисты предпочитают иметь не аэрированные зоны, в которых уровень растворенного кислорода ниже 0,5 мг кислорода на литр жидкости, для того чтобы приняли участие другие процессы водоочистки.

Вдоль циркуляционного канала, может быть вкратце описано, что уровень растворенного кислорода повышается вверх от аэрационного сектора, в аэрированной зоне, в силу того, что подается кислород; и снижается в деаэрированной зоне в силу того, что кислород потребляется. Скорость потока вдоль циркуляционного канала влияет на скорость, при которой уровень растворенного кислорода снижается в деаэрированной зоне, так же, как и скорость при которой уровень растворенного кислорода повышается в аэрированной зоне, при определенном количестве биологического материала. Более высокая скорость потока в области над аэрационным сектором подразумевает, что пузырьки газа более маленькие и, тем самым, контактная площадь между газом и жидкостью увеличивается, что промотирует скорость перехода кислорода (кг кислорода в час), и, кроме того, больше турбулентного потока генерируется, что также промотирует скорость перехода кислорода. Более высокая скорость потока также подразумевает, что время пребывания газовых пузырьков в жидкости увеличивается, что также промотирует скорость перехода кислорода.

Уровень растворенного кислорода самый высокий в привязке к терминальному концу аэрационного сектора 6, и наименьший в месте непосредственно перед аэрационным сектором 6. Значение предопределенного, или зависящего от процесса, заданного значения уровня растворенного кислорода в жидкости, что также справедливо для других параметров процесса, таким образом, зависит от того, в какой области циркуляционного канала происходило измерение. Кроме того, заданное значение может корректироваться со временем, например, в зависимости от измененного состояния и содержания входящей жидкости, измененного требуемого состояние выходящей жидкости и т.д. Заданное значение может быть установлено/отрегулировано вручную или автоматически.

Более того, очистное сооружение 1 может содержать другие датчикы/пробы, которые вместе с, или вместо, датчиком кислорода 12 осуществляют/показывают если скорость перехода кислорода должна быть увеличена или уменьшена, для поддержания правильного значения уровня растворенного кислорода в жидкости и/или другого параметра процесса. Например, может быть использован не описанный аммониевый датчик, значение которого показывает скорость расхода кислорода в жидкости, после чего блок управления 11, основываясь на показаниях аммониевого датчика, регулирует заданное значение уровня растворенного кислорода в жидкости и для параметра процесса, который, в свою очередь, вместе с измеренным значением уровня растворенного кислорода в жидкости, или другим параметром процесса, определяет есть ли необходимость в регулировании газового потока Q устройства аэрации 5 и/или эксплуатационной скорости f генерирующей поток машины 10. Также другим альтернативным вариантом является система, которая измеряет уровень кислорода в газе, выходящим из жидкости и сравнивает его с уровнем кислорода в газе, подающемуся в жидкость, так называемый измеритель ʺотработавшего газаʺ. Измерение ʺотработавшего газаʺ, которое проводится в течении некоторого времени, предоставляет прямое измерение скорости перехода кислорода очистного сооружения. Измерение ʺотработавшего газаʺ также имеет преимущество, такое, что датчики не расположены в жидкости и, таким образом, не могут быть подвержены воздействию/разрушены жидкостью. Регулировка дутевой машины также может включать ВКЛ/ВЫКЛ - контроль.

Очистное сооружение предпочтительно содержит по меньшей мере один датчик 13 для измерения скорости потока v потока жидкости. Датчик скорости 13 функционально подсоединен к блоку управления 11. Датчик скорости 13, в соответствии с одним вариантом выполнения изобретения, погружен в жидкость в циркуляционном канале 2, и, предпочтительно, датчик скорости 13 должен быть локализован в месте циркуляционного канала 2, в котором поток жидкости свободен от пузырьков газа из аэрационного сектора 6, поскольку пузырьки газа оказывают влияние/разрушают датчик скорости 13 так, что существует риск того, что датчик будет давать ложные значения, касательно скорости потока. В альтернативном варианте выполнения изобретения датчик скорости расположен над жидкостью и измеряет скорость потока жидкости, используя бесконтактное измерение, для того чтобы исключить риск того, что твердые вещества в жидкости разрушат/собьют датчик скорости 13.

Датчик скорости, предпочтительно, должен быть расположен в таком месте циркуляционного канала 2, в котором развивается максимальная скорость. Другими словами, в таком месте в циркуляционном канале 2, в котором оборудование, аэрационные секторы 6, генерирующие поток машины 10, и т.д. не оказывает влияние на профиль потока жидкости. Вниз по потоку, после генерирующей поток машины 10 и около аэрационного сектора 6 поток жидкости нестабилен и турбулентен; и измерение скорости потока в таких положениях опасно подачей ложных значений скорости потока. Таким образом, Датчик скорости 13, предпочтительно, должен быть расположен в прямом сегменте канала циркуляционного канала 2 вверх по потоку перед генерирующей поток машиной 10, более предпочтительно, в месте непосредственно перед генерирующей поток машиной 10. Скорость потока необходимо поддерживать в рамках одобренного интервала для отдельного очистного сооружения 1, такой интервал должен обеспечить то, что поток жидкости достаточно гомогенен и что достигнуты требования процесса водоочистки.

Соотношение между эксплуатационной скоростью f генерирующей поток машины 10 и газовым потоком Q, подаваемым устройством аэрации 5, в то время, когда значение указанного по меньшей мере одного параметра процесса равно заданному значению, предпочтительно определяются посредством одного из следующих двух способов.

В соответствии с первым способом соотношение определяется по формуле:

,

где Q₀ равно максимальному газовому потоку, f₀ равно эксплуатационной скорости генерирующей поток машины 5 при максимальной скорости потока, и a и b являются константами, зависящими от характеристик очистного сооружения 1, такого как одного или более дизайна циркуляционного канала 2, предполагаемого уровня высоты заполнения/жидкости в циркуляционном канале 2, дизайна устройства аэрации 5 и его положения в циркуляционном канале 2, емкости генерирующей поток машины 10 и ее положение в циркуляционном канале 2, эффективности устройства аэрации 5, эффективности генерирующей поток машины 10, требуемого интервала уровня растворенного кислорода в жидкости, и т.д.

Значения констант a и b, как правило, определяются, но не обязательно, во время первоначальной настройки отдельного очистного сооружения 1. В альтернативном варианте, константы a и b могут определяться посредством моделирования данных до того, как очистное сооружение 1 ставят на эксплуатацию в соответствии со способом по изобретению.

На практике множество пробегов выполняется при различной эксплуатационной скорости f генерирующей поток машины 10, после чего получают соответствующий поток газа Q из устройства аэрации 5. Из множества повторений могут быть определены константы f и Q для отдельного очистного сооружения 1.

В соответствии с другим способом, соотношение определяют на основании таблицы с предварительно определенными значениями. Более точно, эксплуатационную скорость f генерирующей поток машины 10 определяют посредством таблицы, имеющей предварительно определенные коэффициенты C_i и d_i, и на основе потока газа Q, подаваемого устройством аэрации 5, т.е. для каждого значения Q/Q₀ существует предварительно определенное значение f/f₀. При [c_i-1<Q/Q₀<c_i], то [f/f₀=d_i], при условии, что [c_i<1] и [c_i>c_i-1], где i=1,2,3…, Q₀ равно максимальной скорости потока, f₀ равно эксплуатационной скорости, генерирующей поток машины 10 при максимальной скорости потока Q₀, и C_i и d_i являются коэффициентами, зависящими от характеристик очистного сооружения 1.

Значения c_i и d_i, как правило, определяются, но не обязательно, во время первоначальной настройки отдельного очистного сооружения 1. В альтернативном варианте, c_i и d_i могут быть определены посредством моделирования данных перед тем, как очистное сооружение 1 ставят на эксплуатацию в соответствии со способом по изобретению.

c_i и d_i зависят от характеристик очистного сооружения 1, таких как одного или более дизайна циркуляционного канала 2, предполагаемой высоты заполнения/уровня жидкости в циркуляционном канале 2, дизайна устройства аэрации 5 и его положения в циркуляционном канале 2, емкости генерирующей поток машины 10 и ее положения в циркуляционном канале 2, эффективности устройства аэрации 5, эффективности генерирующей поток машины 10, требуемого интервала уровня растворенного кислорода в жидкости, и т.д.

Необходимо отметить, что эксплуатационная скорость генерирующей поток машины 10, в альтернативном, полностью равном, варианте может быть выражена как эксплуатационная об/мин генерирующей поток машины 10 или эксплуатационная электрическая частота, без эффекта на настоящее изобретения. Это относится ко всему документу, если не указано иное.

Сейчас ссылка делается на Фиг.2. В данном варианте выполнения, очистное сооружение 1 включает два набора аэрационных секторов 6 и, по меньшей мере, одну генерирующую поток машину 10, где каждый из наборов расположен в одном прямом канальном сегменте. Кроме того, очистное сооружение включает два датчика кислорода 12, или другой датчик параметра процесса, по одному в каждом аэрационном секторе 6. Очистное сооружение 1 включает датчик скорости 13. Однако, возможно, что очистное сооружение 1 включает один или более датчик скорости 13 и один или более датчик кислорода 12. Блок управления 11 функционально подсоединен к каждому датчику кислорода 12, каждому датчику скорости 13, каждой генерирующей поток машине 10 и устройству аэрации 5. Аэрационные секторы 6 могут быть отрегулированы для подачи взаимно различающихся газовых потоков. Также, необходимо отметить, что возможна комбинация вариантов выполнения изобретения, раскрытых на Фиг.1 и 2, где аэрационный сектор 6 и генерирующая поток машина 10 расположены в том же прямом канальном сегменте.

Возможные модификации изобретения

Настоящее изобретение не ограничивается только вариантами выполнения, описанными выше и показанными на чертежах, которые, в первую очередь, имеют иллюстративную и пояснительную цель. Данная патентная заявка предназначена для охвата всех адаптаций и вариантов предпочтительных вариантов выполнения, описанных здесь; таким образом, настоящее изобретение определяется формулировкой прилагаемой формулы изобретения; и, таким образом, устройство может быть модифицировано всеми возможными путями в пределах прилагаемых пунктов формулы изобретения.

Также, необходимо отметить, что вся информация о/касательно условий таких как над, под, выше, ниже и т.д., должна быть интерпретирована/прочитана, как имеющая расположение устройств, в соответствии с рисунками, имеющими такое расположение чертежей, что ссылки могут быть правильно прочитаны. Таким образом, такие условия указывают только на взаимоотношения в продемонстрированных вариантах выполнения, такие взаимоотношения могут быть изменены, если оборудование, по изобретению, имеет другую структуру/дизайн.

Также, необходимо отметить, что даже если четко не указано, что характеристики от отдельного варианта выполнения могут комбинироваться с характеристиками из другого варианта выполнения изобретения, такое сочетание должно считаться очевидным, если данная комбинация возможна.

1. Способ для управления очистным сооружением, пригодным для очистки жидкости, такой как сточные воды, при этом очистное сооружение (1) включает:

- циркуляционный канал (2) для размещения жидкости,

- устройство аэрации (5) для подачи газового потока Q, содержащего кислород, в жидкость, и

- по меньшей мере одну генерирующую поток машину (10), расположенную в циркуляционном канале (2), для генерации потока жидкости вдоль циркуляционного канала (2), причем по меньшей мере одна генерирующая поток машина (10) образована погружным миксером,

при этом способ характеризуется этапами:

- подачи газового потока Q в жидкость посредством устройства аэрации (5),

- эксплуатации генерирующей поток машины (10) при эксплуатационной скорости f для генерации потока жидкости, имеющего скорость потока v вдоль канала циркуляции (2),

- измерения по меньшей мере одного параметра процесса в по меньшей мере одном месте циркуляционного канала (2), который прямо или косвенно обеспечивает индикацию скорости перехода кислорода в жидкость в очистном сооружении (1),

- сравнивания измеренного значения указанного по меньшей мере одного параметра процесса с заданным значением,

- регулирования скорости перехода кислорода в жидкость в очистном сооружении (1), если определена разница между измеренным значением параметра процесса и заданным значением; причем скорость перехода кислорода очистного сооружения (1) регулируется путем управления газовым потоком Q, подаваемым устройством аэрации (5), а также управления эксплуатационной скоростью f генерирующей поток машины (10) и, тем самым, скоростью потока v жидкости для того, чтобы изменять значение указанного по меньшей мере одного параметра процесса в сторону указанного заданного значения.

2. Способ по п.1, включающий этапы:

- измерения потребляемой мощности PC_A устройства аэрации (5) для подачи указанного потока газа Q в жидкость,

- измерения потребляемой мощности PC_M генерирующей поток машины (10) при указанной эксплуатационной скорости f, и

- регулирования газового потока Q, подаваемого устройством аэрации (5), и эксплуатационной скорости f генерирующей поток машины (10) для того, чтобы минимизировать сумму потребляемой мощности PC_A устройства аэрации (5) и потребляемой мощности PC_M генерирующей поток машины (10), в то же время, когда значение указанного по меньшей мере одного параметра процесса изменяют в сторону заданного значения.

3. Способ по п.1 или 2, в котором указанный по меньшей мере один параметр процесса представляет собой уровень растворенного кислорода в жидкости.

4. Способ по п.3, в котором очистное сооружение (1) включает датчик (12) для измерения уровня растворенного кислорода в жидкости.

5. Способ по п.4, в котором устройство аэрации (5) включает по меньшей мере один аэрационный сектор (6), расположенный в циркуляционном канале (2); датчик кислорода (12), расположенный в конце аэрационного сектора (6), если смотреть по направлению потока (4) потока жидкости вдоль циркуляционного канала (2).

6. Способ по любому из пп.1-5, в котором эксплуатационная скорость f генерирующей поток машины (10) всегда должна быть выше, чем заданная минимальная допустимая эксплуатационная скорость f_min.

7. Способ по любому из пп.1-6, в котором эксплуатационная скорость f генерирующей поток машины (10) всегда должна быть ниже, чем заданная максимальная допустимая эксплуатационная скорость f_max.

8. Способ по любому из пп.1-7, в котором устройство аэрации (5) включает по меньшей мере один аэрационный сектор (6), расположенный в циркуляционном канале (2).

9. Способ по п.8, в котором устройство аэрации (5) включает по меньшей мере одну дутьевую машину (8), которая подсоединена и обеспечивает подачу газа под давлением в аэрационный сектор (6).

10. Способ по п.9, в котором газовый поток Q регулируют посредством управления эксплуатационной скоростью дутьевой машины (8).

11. Способ по любому из пп.7-10, в котором расстояние между аэрационным сектором (6) и генерирующей поток машиной (10) по меньшей мере равно расстоянию между генерирующей поток машиной (10) и аэрационным сектором (6), если смотреть по направлению течения (4) потока жидкости вдоль циркуляционного канала (2).

12. Способ по любому из пп. 1-11, в котором очистное сооружение (1) включает датчик (13) для измерения скорости потока v жидкости.

13. Способ по п.12, в котором датчик скорости (13) расположен по потоку перед генерирующей поток машиной (10), если смотреть по направлению потока (4) потока жидкости.

14. Очистное сооружение, пригодное для очистки жидкости, такой как сточные воды, включающее:

- циркуляционный канал (2) для размещения жидкости,

- устройство аэрации (5) для подачи потока газа Q, содержащего кислород, в жидкость,

- по меньшей мере одну генерирующую поток машину (10), расположенную в циркуляционном канале (2), для генерации потока жидкости вдоль циркуляционного канала (2), по меньшей мере одна генерирующая поток машина (10) образована погружным миксером, и

- блок управления (11),

отличающееся тем, что

генерирующая поток машина (10) выполнена с возможностью работы при регулируемой эксплуатационной скорости f для генерации потока жидкости, имеющего скорость потока v вдоль циркуляционного канала (2); очистное сооружение (1) включает устройства для измерения по меньшей мере одного параметра процесса в по меньшей мере одном месте циркуляционного канала (2); причем этот параметр процесса прямо или косвенно обеспечивает индикацию скорости перехода кислорода в жидкость в очистном сооружении (1); блок управления (11) выполнен с возможностью регулирования скорости перехода кислорода очистного сооружения (1) посредством управления потоком газа Q, подаваемым устройством аэрации (5), а также управления эксплуатационной скоростью f генерирующей поток машины (10) и, тем самым, скоростью потока v жидкости, для того, чтобы изменять значение указанного по меньшей мере одного параметра процесса в сторону заданного значения.