Устройство для автоматического управления процессом выпуска ила из канализационных отстойников

 

О П И С Д Н И В 8Е1з42

ИЗОВРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Респубпнн (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 06.12.79 (21) 2879704/23-26 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 07-09.81 Бюллетень М 33

Дата опубликования описания t ? .09 .81 (5т)М. Кд.

С 02 F 3/34

G 05 D 27/00

Ркудауетееннм11 квинтет

СССР

se аннам неебретеннй и епрытн11 (53) УДК66.012-52(088.8) у- I

/

-з (72) Автор изобретения

В .И. Патеюк

1

/ ,М

Всесоюзный научно-исследовательский институт водоснабжения, канализации, гндро1 етенцчес сооружений и инженерной гидрогеологии "Во (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОИАТИЧЕСКОГО

УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВЦПУСКА

ИЛА ИЗ КАНАЛИЗ ЩИОННЫХ ОТСТОЙНИКОВ! .Мзобретение относится к области

;очистки сточных вод и может быть использовано для автоматического управления выпуском нла из канализационных отстойников. "

Известно устройство для автоматического регулирования уровня ила в канализационных отстойниках на очистном комплексе, включающем канализа" ционные отстойники, иловой резервуар и мловые насосы, содержащее датчик уровня нла, установленный на вращающейся фо1вте отстойника и соединенный посредством кольцевого .токосъеи" ника с измерительным блоком регулятора, к которому подключен блок синхронизации, связанный с конечныии выключателями, установленными у наружного борта отстойника, и сиСнолнительными механизмами выпуска нла (1). Устройство поочередно управляет исполнительными механизмами . выпуска ила, синхроинзируя подачу управляющего сигнала с положением датчика уровня над йриемником сбора ила соответствующего исполнительного механизма и поддерживает, таким образом, заданный уровень ила во всем объеме отстойника.

Недостатки известного устройства: — увеличение времени пребывании ила B отстойнике при снижении расхода яловой. смеси вследствие фиксированной высоты подвеса датчика уровня, что может вызвать повьененный вынос взвешенных веществ и ухудшение качества выходящего ила из-sa кислородного голодания при снижении расхода иловой смеси до 30-40Х от номинального — колебания уровня ила в отстой" нике при существен то неравномерном поступлении иловой смеси из-sa невысоких динамических свойств отстойника по каналам: расход иловой смеси -,уровень ила и расход выходящего ила - уровень ила, что в от3 86134 дельных случаях может привести к повышенному выносу взвешенных веществ, — невозможность оперативного изменения расхода выходящего ила в зависимости от потребности в нем аэротенка, что может привести к ухудшению качества очистки при работе с переменной органической нагрузкой и не позволяет использовать извест- ное устройство в комплексных систе- о мах управления станциями биологической очистки сточных вод,, - воэможность ошибочного действия устройства при облипании илом датчика уровня ипи других его отказах, 35 возможность затопления терри- . тории очистного комплекса через верх илового резервуара при аварии иловых насосов. (если высотная отметка вер":а илового резервуара ниже высот20 ной отметки очищенной воды в отстой" нике).

Известно также устройство для управления выпуском ила из канализационных отстойников на очистном

25 комплексе, включающем канализационные отстойники, нловой резервуар и иловые насосы, содержащее расходомеры очищенной воды и выходящего нла, подключенные к входам блока соотношения, выход которого через регуля36 тор выпуска ила соединен с исполнительным механизмом на линии выпуска ила (2 j.

К третьему входу блока соотношения подключен измеритель илового ии- 35 декса в поступающей иловой смеси.

Устройство оперативно управляет выпуском ила из отстойника, поддерживая заданное соотношение между расходами очищенной воды и выходящего В ила. При этом время пребывания ила в отстойнике неизменно при любых колебаниях расхода иловой смеси, что позволяет стабилизировать активность и концентрацию выпускаемого ила. 3а- 45 данная величина соотношения расходов корректируется в зависимости от способности поступающего ила. к осаждению, измеряемой измерителем. илового индекса. 56

Недостатки известного устройства: — возможность повышенного выноса взвешенных веществ прн значительном снижении расхода нловой смеси (до

10-20Х от номинального), так как при этом основная масса ила осаждается вблизи от центра отстойника, илоотсосы (илоскребы) не могут (при

2 4 уменьшенном расходе) ее удалить и уровень ила в этой зоне черезмерно sasрастает, — невысокая надежность измерителя илового индекса, вследствие отсутствия выпуска era промьппленностью, — невозможность оперативного изменения расхода выходящего ила в зависимости от потребности в нем аэротенка, что может привести к ухудшению качества отчнстки при работе с переменной органической нагрузкой и не позволяет испольэовать известное устройство в комплексных системах управления станциями биологической очистки сточных вод, — возможность повышенного выноса взвешенных веществ при значительных колебаниях илового индекса, так как коррекция соотношения расходов по величине илового индекса линейна, в то время как зависимость между скоростью осаждения и иловым индексом для большинства илов нелинейна, — возможность затопления территории очистного комплекса через верх илового резервуара нри аварии иловых насосов (если высотная отмет-. ка верха илового резервуара ниже высотной отметки очищенной воды в отстойнике).

Известно также устройство для автоматического управления процессом выпуска.ила иэ канализационных отстойников на очистном комплексе, включающем канализационные отстойники, иловой резервуар и иловые насосы, содержащее расходомеры очищенной воды и выходящего ила, подключенные к блоку регулирования соотношения расходов, соединенному с исполнительным механизмом выпуска ила f3). Блок регулирования соотношения расходов включает блок соотношения, связанный с расходомерами очищенной воды и выходящего ила и регулятором соотношения, а также эадатчик нлового индекса, регулируемый задатчик и функциональный преобразователь, подключенный к расходомеру очищенной воды, задатчику илового индекса и регулируемому задатчнку, соединенному с регулятором соотношения. Система оперативно управляет выпуском ила иэ отстойника, поддерживая заданное соотношение между расхода.ми очищенной воды и выходящего ила

861342 б и корректируя зто соотношение в зависимости от расхода очищенной воды и способности ила к осаждению.

Величина соотношения может изменяться и по команде внешних уст- 5 ройств.

Недостатки известного устройства: — возможность затопления территории очистного комплекса через верх илового резервуара при аварии ило- . 1о вых насосов (если высотная отметка верха илового резервуара ниже высоткой отметки чищенной воды в отстойнике); — возможность повышенного выноса 15 взвешенных веществ в случае нарушений режима очистки, черезмерного уменьшения заданного соотношения, расходов по требованию внешних систем управления, несвоевременного 20 отбора. избыточного ила и, следовательно, значительного увеличения концецтрации ила в поступающей иловой смеси н т.п., а также неисправности расходомеров, блока соотно- 25 щения, регулятора и/или исполнительного механизма выпуска ила. мяый регулятор 23, выход которого является выходом блока 7 контроля уровня, подключен к дискриминатору 9.

Дискриминатор 9 предназначен тахЦелью настоящего изобретения является защита очистного комплекса от затопления и уменьшение выноса взвешенных веществ при нарушении режима очистки

Это достигается тем, что устройство дополнительно содержит датчик

Э5 уровня в иловом резервуаре, датчик аварии иловых насосов н соединенный с ними дискриминатор, подключенный к исполнительному механизму выпуска ила и блоку регулирования соотношения расходов, а также блок контроля уровня ила в отстойнике, подключенный к дискриминатору.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство управления процессом выпуском ила из канализационных ьтстойников на очистном комплексе, включающем канализационный отстойник l„ иловой резервуар 2 и иловые насосы

3, содержит расходомер 4 очищенной води и расходомер 5 выходящего ила, .подключенные к блоку 6 регулирования соотношения расходов, блок 7 контроля уровня ила в отстойнике .1 с датчиком 8 уровня, соединенный с дискри-, минатором 9, который связан с нсполнительньи механизмом 1О, выпуска ила, датчиком 11 уровня в иловом резервуаре 2, датчиком 12 аварии иловьтх насосов 3 и блоком 6 регулирования соотношемия расходов. В отстойнике 1 происходит разделение иловой смеси, поступающей по трубопроводу 13, на очищенную воду и активный ил. Очищенная вода соби рается s кольцевом канале отстойника и отводится по трубопроводу 14, а осевший активный ил удаляется по трубопроводу 15.

В кольцевом канале отстойника или в трубопроводе 14 установлен расходомер 4 очищенной воды. Расход активного .ила измеряется расходомером 5 выходящего ила и регулируется исполнительньм механизмом 10. Выходы расходомеров 4 и 5 подключены.к входам блока 16 соотношения, выход которого соединен с регулятором 17 соотношения. Входы блока 16 соотношения являются входами блока б регулирования соотношения расходов.

Выход расходомера 4 очищенной воды соединен также с первым входом функционального преобразователя 18, ко второму входу которого подключен задатчик 19 илового индекса, а выход функционального преобразоватсля через первый вход регулируемого задатчика 20 соединен с регулятором .17 соотношения. Выход последнего является также выходом блока 6 регулирования соотношения расходов.

Ко второму входу регулируемого задатчика 20 могут быть подключены различные внешние устройства (например ЭЦВМ„ управляющая станцией биологической очистки сточньас вод).

Выход регулятора 17 соотношения сьединен:через дискриминатор 9 с исполиительньм механизмом 10 выпуска ила.

В отстойнике !, например, на его вращающейся ферме 21, установлен задатчик 8 уровня ила, которйй через блок 22 контроля датчика уровня соединен с программньик регулятором

23. Вход блока 22 является входом блока 7 контроля уровня кпа. Програмже для связи с внешними устройствами (например, с системами сигналнзацик и управления станцией очистки).

86) 342 8

30

45

$0

55. Устройство работает следующим образом.

При изменении расхода иловой смеси, поступающей в отстойник 1 по трубопроводу 13, изменяется расход очищенной воды, Расходомер очищенной во. ды вырабатывает сигнал, пропорциональный новому расходу очищенной во ды. Этот сигнал и сигнал от расходомера 5 выходящего ила поступают на входы блока 16 соотношения, на выходе которого образуется сигнал, пропорциональный новому отношению расхода очищенной воды и выходящего ила. Этот сигнал поступает на первый вход регулятора 17 соотношения.

В зависимости от разности этого сигнапа и сигнала, поступающего на второй вход регулятора 17 соотношений от регулируемого задатчика 20, на исполнительный механизм 10 вынуска ила передается команда увеличить или уменьшить расход ила.

Команда на исполнительный механизм выпуска ила поступает через дискриминатор 9, если выполнены условия: уровень ила в отстойнике ниже saданного, уровень в нловом резервуаре 2 ниже аварийного и работает хотя бы один иловой насос 3. . В трубопроводе 15 выпускаемого ила устанавливается новый расход ила, при котором весовое количество выпускаемого ила будет равно весовому количеству поступающего. Этим обеспечивается стабилизация времени пре" бывания нла в отстойнике, и тем самьм, поддерживание его активности и концентрации на выходе.

При уменьшении расхода яловой смеси до 80Х от номинального и ниже. (например в ночное время) скорости радиальных потоков иловой смеси су-, щественно уменьшаются и основная масса ила осаждается вблизи центра отстойника. При этом часто наблюдается кратковременное (но значительное) увеличение выноса взвешенных веществ с очищенной водой. Для ускорения этого выход расходомера 4 очищенной воды подключен. к первому входу функционального преобразователя

18. При расходах очищенной воды от

80Х до номинального и выше выходной сигнал функционального преобразователя 18 неизменен. При снижении расхода до 803 и нкже выходной сигнал функционального преобразователя 18 увеличивается по заданной йрогравяюе.

Выходной сигнал функционального преобразователя 18 воздействует на управляемый задатчик 20, который увеличивает заданную величину соотношения расходов, поступающую на второй вход регулятора 17 соотношения. Регулятор 17 соотношения воздействует на исполнительный механизм 10 и увеличивает выпуск ила иэ отстойника 1.

В зависимости от местных условий расходомер очищенной воды может быть заменен расходомером поступающей ило l5 вой смеси. При этом надо изменитьнастройку регулятора 17 соотношения.

Связи элементов устройства, их состав и действие не меняются. Подобный эквивалент предлагаемого устройства может быть использован для отстойников с подтопленным выпуском очищенной воды, когда трудно измерить ее расход.

При действии предлагаемой системы регулирования соотношения расходов уровень ила в любой точке отстойника не превышает заданного. Од" нако со временем уровень ила в отстойнике может превысить максимально допустимый, например, вследствие ухудшения илового индекса (вспухания ила). Чтобы избежать этого, заданная величина соотношения расходов корректируется в зависимости от способности поступающего ила и осаждения (илового индекса). Иловой индекс (или динамика осаждения нла) измеряется лабораторным анализом нли измерителем илового индекса. Полученная величина периодически вводится в устройство оператором с помощью.задатчика 19 илового индекса, выход которого подключен ко второму входу функционального преобразователя 18.

При увеличении илового индекса функциональный преобразователь 18 увели" чивает заданную величину соотношения расходов с помощью регулируемого задатчика 20.

При этом увеличивается расход выходящего ила, уменьшается время его пребывания в отстойнике, уровень ила в отстойнике и вынос взвешенных веществ с очищенной водой. Коррекция осуществляется с помощью функциональНого преобразователя, так как связь между иловым индексом и скоростью осаждения ила нелинейна.

8613

После разработки более надежных измерителей илового индекса, они могут быть использованы в системе управления в качестве задатчнка илового индекса. 5

На многих очистных комплексах высотные отметки бортов иловых резервуаров 2 ниже высотных отметок перелива воды из отстойников l. В этом случае при аварии иловых насосов 3 активный ил разливается по территории очистного комплекса через верх борта илового резервуара 2 и может затопить насосные станции и другие заглубленные сооружения. Подобная авария в предлагаемой системе исключается: при срабатывании датчика

11 уровня в иловом резервуаре 2 или датчика 12 аварии яловых насосов 3 дискриминатор 9 отключает регулятор 20

17 соотношения от исполнительного механизма 10 выпуска ила и формирует непрерывный сигнал на закрытие исполнительного механизма 10. Одновременно диспетчеру дается аварийный сигнал.

При отдельных нарушениях техноло" гического режима очистки нли пенс» правностях средств контроля и управ" ления наблюдается повышецный вынос З0 взвешенных веществ иэ отстойников, например. — при сбросе со сточной водой солей тяжелых металлов или органических токснкантов; 35 — при черезмерном уменьшении заданного соотношения расходов по требованию внешних систем управления; — при несвоевременном отборе избыточного ила и, следовательно, значительном увеличении концентрации ила в поступающей иловой смеси и т.п. — при неисправности расходомеров, блока соотношения, регулятбра соотношения. 45

Чтобы в этих случаях избежать повышенного выноса взвешенных веществ нредусмотреи контур контроля максимально допустимого уровня нла в отстойнике, состоящий из датчика 8 50 уровня ила в отстойнике, блока 22 контроля датчика 8 уровня и программного регулятора 23.

Датчик уровня ила срабатывает прИ достижении илом максимально допусти" мого уровня. Этот сигнал через блок.

22 контроля поступает на вход грограммиого регулятора 23, который даеъ .

42 }O .команду на проверку неисправности

-датчика 8 уровня . Блок 22 контроля осуществляет внеочередной контроль работоспособности датчика уровня ила и при положительном ответе вклю- чает пульс-пару программного регулятора 23. На первом выходе программного регулятора 23 появляется сигнал, который в дискриминаторе 9 блокирует цепи регулятора 17 соотношения. На. втором выходе появляется импульсный сигнал, открывающий исполнительный механизм 10 выпуска ила. Расход ила постепенно увеличивается и уровень его в отстойнике падает. При неисправности датчика

8 уровня ила и при его срабатывании дается предупредительный сигнал.

Сигнал на первом выходе программного регулятора 23 исчезает при устойчивом сниженйи уровня ила в отстойнике (один оборот формы). Пульс-пара регулятора 23, дающая сигнал иа второй выход, отключается одновременно с исчезновением сигнала на выходе датчика 8 уровня ила. В дискриминаторе 9 снимается блокировка цепи регулятора 17 соотношения. Исправность датчика . 8 уровня ила проверяется не только при его срабатывании, но и периодически-по заданной временной программе.

Предлагаемое устройство по сравнению с известным обеспечивает: защиту очистного комплекса от затопления эа счет введения датчика уровня в иловом резервуаре, датчика аварии иловых насосов и соединенного с ними дискриминатора, который подключен в разрмв цепи между регулятором соотношений и исполнительным механизмом выпуска ила, уменьшение выноса взвешенных веществ при наружении режима очистки за счет введения блока контроля уровня и а в отстойнике, соединенного с дискриминатором.

Преимущества предлагаемого устройства обеспечат! — защиту от затопления и уменьшение загрязнения территории очистных комплексов при аварии иловых насосов и снижение тем самым эксплуатационных затрат1

- на станциях без сооружений доочистки воды — уменьшение ущерба окружающей среде благодаря уменьшению выноса взвешенных веществ при нарушении решнма очистки, а также благода11 861342 ря уменьшению загрязнения очищенной, воды при залповых сбросах сточных в вод

- на станциях с сооружениями до:очистки воды — уменьшение затрат на в промывку и регенерацию микрасеток и фильтров, уменьшение расхода реаген тов и электроэнергии..формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 6446/4 Тираж 1007 Подписное: филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная 4

1. Устройство для автоматического управления процессом выпуска ила из канализационных отстойников на очистном комплексе, включающем канализационные отстойники, иловой резервуар и иловые насосы, содержа.щее расходомеры очищенной воды и выходящего нла, подключенные к блоку регулирования соотношения расходов, и исполнительный механизм выпуска ила, о т л и ч а .ю щ е е с я тем, что, с целью защиты очистного комплекса от затопления и уменьшения

ыноса взвешенных. веществ при нарушении режима очистки, оно дополниельно содержит датчик уровня в нлпом резервуаре, датчик аварии илоых насосов и соединенный с ними искрнминатор, подключенный к исполнительному механизму выпуска ила и блоку регулирования соотношения

1О расходов.

2. Устройство по и. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что оно дополнительно содержит блок контроля уровня ила в отстойнике, подключенный

15 к дискриминатору.

Источники информации, принятые во внимание нри экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

У 412483, кл. С 02 С 1/34, 1972.

Zo 2. Авторское свидетельство СССР

11 617383, кл. С 02 С 5/10, 1977.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке У 2715854/23-26, 1979 (прототип).