Способ автоматического управления аэротенками

 

Изобретение относится к охране окружающей среды, преимущественно водных ресурсов, в частности к очистке сточных вод и может быть использовано при автоматизации процессов биологической очистки в промышленности и коммунальном хозяйстве городов и населенных пунктов. Сущность изобретения: определяют среднее значение концентрации растворенного кислорода в системе параллельно работающих аэротенков, сравнивают его с величиной концентрации растворенного кислорода в каждом конкретном аэротенке, определяют разность между этими значениями концентраций и управляют распределением воздуха в каждый конкретный аэротенк в зависимости от знака разности концентраций растворенного кислорода. Причем, при уменьшении концентрации растворенного кислорода вырабатывается сигнал управления на увеличение подачи воздуха в соответствующий аэротенк при увеличении - сигнал управления на уменьшение подачи воздуха в соответствующий аэротенк. Управление работой воздуходувок осуществляют с учетом среднего значения концентрации растворенного кислорода и количества поступивших на очистку сточных вод. 1 ил.

Изобретение относится к охране окружающей среды, преимущественно водных ресурсов, в частности очистки сточных вод, и может быть использовано при автоматизации процессов биологической очистки в промышленности и коммунальном хозяйстве городов и населенных пунктов.

Известны многочисленные способы автоматического управления, включающие изменения материальных и энергетических потоков в зависимости от состава исходной, обрабатываемой и очищенной воды.

Наиболее близким к технической сущности изобретения является способ автоматического управления аэротенками, включающий измерение расхода сточной жидкости, поступающей на очистку в группу параллельно работающих аэротенков, концентрации растворенного кислорода в каждом из аэротенков с последующей стабилизацией расхода очищаемой воды в каждом аэротенке в зависимости от общего расхода воды и изменением количества работающих воздуходувок в зависимости от общего расхода воды и измерения концентрации растворенного кислорода в аэротенках. Этот способ действительно позволяет управлять процессом биологической очистки, однако он не лишен ряда недостатков, основным из которых является высокая себестоимость единицы очищаемой воды вследствие низкого качества управления. Это связано с тем, что при управлении группой параллельно работающих аэротенков отсутствует оптимальное распределение воздуха по аэротенкам и необходимая информация для реализации этого распределения. Отмеченное обстоятельство свидетельствует о том, что при реализации известного способа неизбежен большой перерасход воздуха, приводящий к высоким дополнительным затратам, безвозвратно теряемой электроэнергии, потребляемой на работу воздуходувок. Иначе говоря, использование в известном способе управления в качестве управляющего сигнала величины минимальной концентрации растворенного кислорода в каком-либо аэротенке не может ни практически, ни теоретически обеспечить минимизацию расхода воздуха на окисление органических загрязнений в аэротенках.

Целью изобретения является повышение качества очистки путем оптимального распределения воздуха между работающими аэротенками и снижения ее себестоимости.

Достижения поставленной цели обеспечивается тем, что дополнительно определяют среднее значение концентрации растворенного кислорода в системе параллельно работающих аэротенков, сравнивают ее с величиной концентрации растворенного кислорода в каждом конкретном аэротенке, находят разность между этими значениями концентраций и в зависимости от знака разности и пропорционально ее величине изменяют количество воздуха, подаваемого в соответствующий аэротенк, причем управление работой воздуходувок осуществляется в обратно пропорциональной зависимости от величины среднего значения концентрации растворенного кислорода и количества поступивших на очистку сточных вод.

На чертеже представлена блок-схема, поясняющая предлагаемый способ.

Схема содержит измеритель расхода сточной воды 1, регуляторы расхода сточной воды 2 в каждый аэротенк, дозаторы 3 подачи сточной воды в аэротенки, измерители концентрации растворенного кислорода 4 в каждом аэротенке, вычислительное устройство 5, воздуходувную станцию 6, измерители 7 расхода воздуха в каждый аэротенк, регуляторы 8 расхода воздуха в каждый аэротенк, исполнительные механизмы 9 подачи воздуха.

Предлагаемый способ управления работает следующим образом. По сигналу измерителя расхода сточной воды 1, поступающему на входы регуляторов 2, определяется подача дозаторов 3, которые обеспечивают одинаковую загрузку аэротенков. Этот же сигнал от измерителя расхода сточной воды 1 поступает на вычислительное устройство 5, куда также подаются сигналы с измерителей концентрации растворенного кислорода 4 в каждом аэротенке. Сигналы с измерителей концентрации растворенного кислорода суммируются: KPK_i= KPK₁+KPK₂+.+KPK_n (1) и определяется среднее значение концентрации растворенного кислорода в группе аэротенков KPK_ср= (2) где n число работающих параллельно аэротенков; KPK_i концентрация растворенного кислорода в i-том аэротенке.

Затем величина КРК_ср сравнивается с величиной КРК_тi (текущее значение концентрации растворенного кислорода в i-м аэротенке) и на основании полученной разности вырабатывается сигнал управления KPK_тi-KPK ≥ ΔKPK (3) Если условие (3) выполняется и при этом величина (КРК_тi КРК_ср) имеет отрицательный знак, то вырабатывается сигнал управления увеличить подачу воздуха в i-м аэротенке. Этот сигнал поступает на регулятор расхода воздуха 8 сравниваемого аэротенка, связанного с исполнительным механизмом 9 подачи воздуха в i-й аэротенк.

Если условие (3) выполняется, но величина (КРК_тi КРК_ср) имеет положительный знак, то вырабатывается сигнал управления уменьшить подачу воздуха в i-м аэротенке, который также поступает на регулятор 8 сравниваемого аэротенка. После опроса всех измерителей концентрации растворенного кислорода 4 и сравнения их текущего значения со средним, средняя величина концентрации растворенного кислорода изменится на величину Δ КРК и процесс опроса повторится.

Таким образом, управление процессом очистки осуществляется вычислительным устройством 5, которое реализует вышеприведенные зависимости (1), (2), (3) по описанному алгоритму. Кроме этого, на выходе вычислительного образуется сигнал, управляющий работой воздуходувной станции 6.

Подача воздуходувок определяется в зависимости от сигнала измерителя расхода сточной воды 1 с коррекцией по величине среднего значения измерителей концентрации растворенного кислорода 4. Следовательно, расходы поступающей сточной жидкости и концентрации загрязнений и регулируются так, что количество растворенного кислорода в очищенной воде находится в допустимых пределах.

Например, для системы из четырех параллельно включенных аэротенков, концентрация растворенного кислорода в каждом из которых составляет соответственно: КРК₁ 4 мг/л, КРК₂ 4,6 мг/л, КРК₃ 5,5 мг/л, КРК₄ 6,5 мг/л, средняя концентрация на выходе вычислительного устройства будет равна KPK_ср= 5,15 мг/л Результат сравнения величины средней концентрации растворенного кислорода с величинами концентрации растворенного кислорода в каждом из четырех аэротенков, а также знак полученной разности влияет на выработку сигнала управления увеличить или уменьшить подачу воздуха в соответствующий аэротенк по вышеприведенному алгоритму.

Формула изобретения

СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ АЭРОТЕНКАМИ, включающий измерение расхода сточной воды, поступающей на очистку в группу параллельно работающих аэротенков, и концентрации растворенного кислорода в каждом аэротенке с последующей стабилизацией расхода сточной воды в каждом аэротенке в зависимости от расхода сточной воды и изменением количества работающих воздуходувок в зависимости от расхода сточной воды и изменения концентрации растворенного кислорода в каждом аэротенке, отличающийся тем, что дополнительно определяют среднее значение концентрации растворенного кислорода в группе параллельно работающих аэротенков, сравнивают ее с величиной концентрации растворенного кислорода в каждом аэротенке, находят разность между этими значениями концентраций и в зависимости от знака разности и пропорционально ее величине изменяют количество воздуха, подаваемого в соответствующий аэротенк, причем управление работой воздуходувок осуществляется в обратно пропорциональной зависимости от величины среднего значения концентрации растворенного кислорода и расхода сточной воды.

РИСУНКИ

Рисунок 1