Completa automazione dei processi di trattamento dell'acqua

Uno dei principali vantaggi delle apparecchiature Osmotix è la completa automazione dei processi di pulizia.

Completa automazione dei processi di trattamento delle acque reflue: la partecipazione umana è ridotta al minimo.

L'impianto di pulizia è controllato da un controller industriale e funziona in modalità automatica. Tutti i processi in corso sono monitorati e gestiti automaticamente. La partecipazione umana al funzionamento del sistema è ridotta al minimo.

Per automatizzare il trattamento delle acque reflue Osmotix, vengono utilizzati moderni controllori logici programmabili industriali di Schneider Electric e Omron. Sulla base di questi sistemi, viene costruito un sistema di controllo tollerante ai guasti, che prevede l'elaborazione di situazioni di emergenza, la duplicazione dei segnali di controllo, nonché gli interblocchi che non consentono al processo di andare oltre i valori limite sicuri per personale addetto alla manutenzione e funzionamento delle apparecchiature.

Il controller, secondo un algoritmo specificato dai programmatori, emette segnali di controllo alle unità di controllo dell'apparecchiatura: regolatori di frequenza, contattori, relè e le unità di controllo dell'apparecchiatura.

L'operatore è responsabile solo delle decisioni più importanti. Per il lavoro dell'operatore è disponibile un comodo sistema di controllo dell'installazione che consente di configurarne il funzionamento, modificare i parametri di processo e monitorarne le condizioni.

Tutti i parametri vengono visualizzati sullo schermo di controllo e sono a disposizione dell'operatore in qualsiasi momento, anche se in modalità automatica non è richiesto il suo intervento.

Lo schermo di controllo presenta tutti i principali indicatori di processo, nonché segnali di avviso e allarme. Quando vengono attivati ​​allarmi critici, il controller regolerà automaticamente la modalità operativa dell'installazione per prevenire un'emergenza.

Il feedback all'installazione avviene utilizzando segnali relativi al funzionamento o al guasto restituiti dalle unità di controllo dell'apparecchiatura, nonché utilizzando le letture dei sensori trasmesse al controller tramite segnali elettrici.

I sistemi di automazione da noi realizzati permettono, attraverso diverse interfacce come RS-233, ModBus, o singoli segnali elettrici, di fornire dati sullo stato di funzionamento dell’impianto ai sistemi di controllo del cliente.
C'è anche la capacità di trasmettere dati tramite canale GPRS su distanze remote. Questi strumenti consentono il monitoraggio remoto e l'archiviazione delle modalità operative dell'impianto per un lungo periodo di tempo.

Viene inoltre effettuato un reporting automatico; tutti i parametri operativi degli impianti di trattamento Osmotix sono disponibili sotto forma di registro e, se necessario, possono essere stampati, il che è utile per tenere traccia dei cambiamenti nella composizione delle acque reflue e analizzare il funzionamento dell'apparecchiatura. .

I processi di pulizia meccanica comprendono il filtraggio dell'acqua attraverso vagli, la raccolta della sabbia e la sedimentazione primaria. Lo schema a blocchi dell'automazione dei processi meccanici di trattamento delle acque reflue è mostrato in Fig. 52.

Fig.52. Schema a blocchi ACS:

1 – camera di distribuzione; 2 – griglia a gradini; 3 – dissabbiatore orizzontale; 4 – vasca di decantazione primaria; 5 – bunker di sabbia

Le griglie vengono utilizzate per catturare grandi impurità meccaniche dalle acque reflue. Nell'automazione dei vagli, il compito principale è controllare rastrelli, frantoi, trasportatori e cancelli sul canale di alimentazione. L'acqua passa attraverso la griglia, sulla quale vengono trattenute le impurità meccaniche, quindi, man mano che i rifiuti si accumulano, la griglia a gradini viene accesa e ripulita dai rifiuti. I dispositivi automatici sulle griglie si attivano quando aumenta la differenza nei livelli delle acque reflue prima e dopo le griglie . L'angolo di inclinazione della griglia è di 60° -80°. Il rastrello viene spento tramite un dispositivo di contatto che viene attivato quando il livello scende ad un valore preimpostato, oppure utilizzando un relè temporizzato (dopo un certo periodo di tempo).

Quindi, dopo aver trattenuto grandi impurità meccaniche, il deflusso viene inviato ai separatori di sabbia, progettati per catturare sabbia e altri contaminanti minerali non disciolti dalle acque reflue. Il principio di funzionamento del dissabbiatore si basa sul fatto che, sotto l'influenza della gravità, le particelle il cui peso specifico è maggiore del peso specifico dell'acqua, mentre si muovono insieme all'acqua, cadono sul fondo.

Un dissabbiatore orizzontale è costituito da una parte operativa, dove si muove il flusso, e una parte sedimentaria, il cui scopo è raccogliere e immagazzinare la sabbia caduta fino alla sua rimozione. Il tempo di permanenza del liquido in un dissabbiatore orizzontale è solitamente di 30 -. 60 s, il diametro stimato delle particelle di sabbia è 0,2 - 0,25 mm, velocità di movimento delle acque reflue 0,1 m/s. I dispositivi automatici nei dissabbiatori vengono utilizzati per rimuovere la sabbia quando raggiunge il livello massimo. Per un funzionamento normale ed efficiente del dissabbiatore è necessario monitorare e controllare il livello dei sedimenti, se supera il valore consentito, si agiterà e l'acqua sarà contaminata da sostanze precedentemente sedimentate; Inoltre, la rimozione automatica della sabbia può essere effettuata a determinati intervalli di tempo, stabiliti in base all'esperienza operativa.

L'effluente entra poi nella vasca di decantazione primaria per trattenere le sostanze galleggianti e precipitate. L'acqua si muove lentamente dal centro verso la periferia e defluisce in una fossa periferica con buchi allagati. Per rimuovere i fanghi dalle acque reflue viene utilizzata una trave metallica a rotazione lenta su cui sono montati dei raschiatori, che rastrellano i fanghi fino al centro della vasca di sedimentazione, da dove vengono periodicamente pompati fuori da un ascensore idraulico. Il tempo di permanenza (decantazione) del liquido di scarico è di 2 ore, la velocità dell'acqua è di 7 m/s.

Automazione del processo di trattamento fisico e chimico delle acque reflue

Nei sistemi di trattamento delle acque reflue che utilizzano metodi fisici e chimici, la flottazione a pressione è quella più ampiamente utilizzata. Con questo metodo di trattamento, le acque reflue vengono saturate di gas (aria) sotto pressione eccessiva, che viene poi rapidamente ridotta alla pressione atmosferica.

Nella fig. La Figura 53 mostra uno schema a blocchi di un ASR con stabilizzazione della qualità dell'acqua purificata modificando la portata del flusso di ricircolo che trasporta una fase gassosa fine nel flottatore.

Il sistema è costituito da un serbatoio di galleggiamento 1, misuratore di torbidità 2-1, che misura la concentrazione di particelle sospese nell'acqua purificata, allarme 2-3, flussometro 1-1, regolatore 1-2, valvole di controllo 1-3, che regola il flusso delle acque reflue in ingresso al flottatore, e alla valvola 2-2, che regola la portata del flusso di circolazione saturo di aria nel ricevitore di pressione 2.

Il segnale che si verifica quando la concentrazione di sostanze sospese nell'acqua all'uscita del flottatore aumenta oltre un determinato valore, viene inviato dal torbidimetro 2-1 al regolatore che, attraverso la valvola 2-2, aumenta la portata di ricircolo. La nuova quantità di gas riduce la torbidità delle acque reflue trattate. Contemporaneamente, all'aumentare della portata di ricircolo attraverso il serbatoio di flottazione, all'uscita del flussometro 1-1 appare un segnale di deviazione, che viene inviato al regolatore 1-2. Questo regolatore riduce il flusso delle acque reflue nel flottatore in 1-3 fasi, garantendo un flusso totale costante attraverso di esso.

Riso. 53. Schema del processo ASR per il trattamento delle acque reflue mediante flottazione a pressione

Epov A.N. cap. specialista tecnico

Kanunnikova M.A. Dottorato di ricerca tecnologia. scienze,
Direttore dell'approvvigionamento idrico
e smaltimento delle acque" LLC "Domkopstroy"

Il sistema di controllo più complesso nel trattamento delle acque reflue è la gestione degli impianti di biorisanamento per la rimozione di azoto e fosforo. In contrasto con l'inizio dell'introduzione di queste tecnologie in Russia a metà della fine degli anni '90, ora per l'implementazione di questo sistema esiste un'ampia selezione di sensori e controller affidabili che consentono l'implementazione di quasi tutte le idee per automatizzare il controllo dei processi. Grazie alle moderne attrezzature, i principali problemi legati alla realizzazione di sistemi di controllo del processo di trattamento biologico con rimozione combinata di azoto e fosforo sono stati in gran parte risolti. D'altra parte, determinare la configurazione di un sistema di controllo di processo automatizzato per tali tecnologie nella pratica di progettazione è ancora un problema e un oggetto di creatività congiunta tra il progettista-tecnologo, il progettista del sistema di controllo automatizzato e gli specialisti del cliente. La decisione sulla configurazione e sul volume del sistema di controllo del processo per i moderni impianti di trattamento biologico viene presa individualmente per ciascun progetto specifico. L'analisi dei progetti mostra che i sistemi di controllo sono progettati con complessità eccessiva e attrezzature insufficienti per supportare il processo tecnologico.

Nelle prime edizioni di SNiP per le tecnologie adottate in quegli anni c'erano raccomandazioni di base sul volume e sulla configurazione dei sistemi automatizzati di controllo dei processi. Naturalmente, ora sono significativamente obsoleti per quanto riguarda l’automazione dei processi di bioraffineria. È possibile determinare la composizione standard del sistema di controllo automatizzato del processo per i moderni impianti di trattamento delle acque reflue ed evitare così errori già nella fase iniziale di sviluppo del progetto? Nella pratica estera, per attuare tali decisioni viene utilizzata l'esperienza di dozzine di stazioni operative. Questo approccio richiede investimenti significativi nell’analisi scientifica quando si gestiscono impianti di trattamento delle acque reflue con rimozione biologica di azoto e fosforo. In Russia, il numero di impianti costruiti utilizzando le moderne tecnologie di bioraffineria è significativamente inferiore rispetto all’Europa e ad altri paesi. Non esistono finanziamenti mirati per studiare il loro lavoro, il che ci costringe a cercare altri modi per sviluppare soluzioni ottimali.

L'opzione migliore per implementare tali compiti è la modellazione matematica dei processi di trattamento delle acque reflue e dei sistemi automatizzati di controllo dei processi. L'utilizzo di questo metodo di progettazione basato sul pacchetto software GPS-X per il funzionamento congiunto del sistema di automazione e degli impianti di trattamento delle acque reflue durante l'implementazione dei progetti consente uno sviluppo dettagliato del sistema, riduce i tempi di messa in servizio e aumenta le prestazioni del sistema di controllo del processo . Questo è il metodo più progressivo ed efficace con cui è possibile analizzare le prestazioni e l'adeguatezza delle soluzioni proposte, determinare il posizionamento dei sensori utilizzando un modello di simulazione, selezionare l'opzione circuitale ottimale e stabilire un algoritmo di controllo.

La modellazione matematica è stata ampiamente utilizzata in Russia negli ultimi 10 anni. Utilizzando il pacchetto software GPS-X, con la partecipazione degli autori, è stato svolto il lavoro per progettare e analizzare il funzionamento di oltre 20 impianti di trattamento delle acque reflue con una capacità totale di oltre 6 milioni di m3/giorno.

L'esperienza accumulata nell'applicazione di questi metodi per il calcolo delle strutture utilizzando la modellazione matematica e l'analisi dei suoi risultati ci consente di determinare la composizione e gli schemi di controllo preferiti per i processi di trattamento biologico e di trattamento dei fanghi.

Scopo, metodo e regole fondamentali di gestione

Quando si sviluppano soluzioni standard per un sistema di controllo del processo per il trattamento biologico, gli obiettivi di gestione e i metodi di implementazione dovrebbero essere separati.

L'obiettivo del management è mantenere un determinato indicatore a un dato livello o in un dato intervallo. L'obiettivo è dettato dalla biologia del processo, dai requisiti per l'acqua purificata e dalla sua economia.

Il metodo di implementazione riguarda come e dove misurare un dato valore e quali influenze tecnologiche supportare. Il metodo è determinato dalla progettazione del processo.

Gli obiettivi gestionali di base per supportare il processo combinato di rimozione biologica di azoto e fosforo sono stati completamente articolati nella Guida alla progettazione e al funzionamento dell'impianto di rimozione biologica del fosforo del 2002. Queste raccomandazioni sono state utilizzate come base per la modellazione matematica dei sistemi di controllo per le stazioni con rimozione biologica di azoto e fosforo. L'analisi del lavoro di modellazione completato ci consente di determinare le regole di base, la cui osservanza garantisce la produzione di sistemi di controllo del processo ottimali nella configurazione.

Regola n. 1: per la rimozione stabile del fosforo è necessario il controllo del processo di rimozione dell'azoto. Obiettivi di controllo:

proteggere la zona anaerobica dai nitrati;

rimuovere quanto più possibile l'azoto nitrico, garantendo denitrificazione e defosfatazione combinate.

Questa regola si basa sull'uso di materia organica facilmente ossidabile da parte di microrganismi che accumulano fosfati (PAO) ed eterotrofi in condizioni anaerobiche e anossiche.

Idee moderne sulla biochimica del processo di utilizzo di materia organica facilmente ossidabile e sull'energia dei legami polifosfati in condizioni anaerobiche e anossiche, utilizzate nei moderni modelli matematici, sono presentate in Fig. 1.

Le sostanze fermentabili e facilmente ossidabili (COD bioossidabile disciolto) in condizioni anaerobiche vengono idrolizzate per produrre acidi grassi volatili (VFA), mentre i microrganismi aerobici facoltativi crescono attraverso l'idrolisi e l'acidificazione. I VFA (acetato e propionato) prodotti a seguito dell'idrolisi e presenti nell'acqua vengono utilizzati dalla FAO per accumulare una riserva interna di nutrienti sotto forma di biopolimeri PHA. Per bilanciare il grado di ossidazione dei VFA utilizzati e dei substrati immagazzinati, viene utilizzato il glicogeno. Come fonte di energia - legami macroenergetici nei polifosfati. In questo processo viene utilizzato il massimo di VFA, viene accumulato il massimo di PHA e viene rilasciato il massimo di polifosfati.

In presenza di ossigeno legato nei nitriti e nei nitrati, la materia organica fermentabile e parte dei VFA vengono utilizzati dai microrganismi eterotrofi nel processo di denitrificazione. Anche i microrganismi della FAO interagiscono con i VFA, ma invece di utilizzare l'energia del glicogeno e dei polifosfati, alcuni dei VFA vengono ossidati utilizzando l'ossigeno legato.

Di conseguenza, l’accumulo di biopolimeri immagazzinati da parte dei microrganismi FAO e il rilascio di fosforo nella zona anaerobica vengono drasticamente ridotti. Per questo motivo, l'efficienza della rimozione del fosforo diminuisce in modo significativo: in presenza di ossigeno c'è meno substrato per la crescita della FAO e non è necessario ripristinare la concentrazione di polifosfati nelle cellule.

Quando nitrati e nitriti entrano nella zona anaerobica, si verificano prima i processi caratteristici delle condizioni anossiche e poi, quando la concentrazione di ossigeno legato diminuisce al minimo, si verificano i processi caratteristici delle condizioni anaerobiche. Pertanto, l'efficienza dell'accumulo dei biopolimeri immagazzinati e il rilascio di fosforo dipendono dal rapporto tra la massa dei biopolimeri facilmente ossidabili in entrata
sostanze e la massa di ossigeno legato in entrata.

Ciò è ben confermato dai dati ottenuti durante l'esame e la modellazione degli impianti di trattamento delle acque reflue urbane a Yakutsk (Fig. 2). La massa di ossigeno legato in ingresso è proporzionale alla concentrazione di nitrati alla fine della zona di denitrificazione, da dove i fanghi vengono riciclati alla zona anaerobica. Limitando la concentrazione di nitrati in ingresso nella zona anaerobica a un livello di circa 1 mg/l è possibile ottenere in essa un elevato rilascio di fosforo. Va inoltre notato che la denitrificazione a questo livello avviene senza ridurre la velocità del processo.

Regola n. 2: il controllo di qualità dell'acqua purificata viene effettuato in base alla concentrazione di azoto ammoniacale. Per controllare la nitrificazione sono necessarie condizioni ottimali di ossigeno e età dei fanghi.

La concentrazione di ossigeno disciolto e la concentrazione di azoto ammoniacale, insieme agli inibitori organici e inorganici, hanno un'influenza decisiva sulla velocità di crescita dei microrganismi nitrificanti sia nella prima che nella seconda fase della nitrificazione.
Il monitoraggio della concentrazione di ossigeno disciolto è il parametro più comune nella costruzione di sistemi di controllo di processo. Obiettivi di controllo:

garantire la profondità di purificazione richiesta per il BOD e l'azoto ammoniacale;

evitare sprechi di energia per l'aerazione.

La concentrazione ottimale di ossigeno disciolto per il processo di nitrificazione è stata determinata sia da dati di letteratura che sperimentalmente - Fig. 3. In tutti i casi, aumentare la concentrazione di ossigeno al di sopra di quella ottimale non porta ad un miglioramento della nitrificazione, ma provoca solo un consumo eccessivo di aria.

L'età dei fanghi è un fattore chiave in tutti i metodi di progettazione degli impianti di rimozione biologica di azoto e fosforo e nel funzionamento degli impianti.

I modelli moderni distinguono i seguenti indicatori di età dei fanghi:

Età aerobica dei fanghi: questo valore determina i tassi di crescita consentiti dei microrganismi di nitrificazione della prima e della seconda fase.
È definito come il rapporto tra la massa dei fanghi in condizioni aerobiche e la massa dei fanghi rimossi dalle strutture. Valori di età inferiori sono accettati a concentrazioni di azoto ammoniacale di 1 mg/l in assenza di una rigorosa standardizzazione per i nitriti. Per ottenere una nitrificazione più profonda, sono accettati valori di età dei fanghi più elevati. Inoltre, un aumento o una diminuzione dell'età dei fanghi è associato a cambiamenti nella temperatura dello scarico e alla presenza di inibitori della nitrificazione. Nella fig. La Figura 4 mostra la dipendenza dell'età aerobica dei fanghi dalla temperatura durante la nitrificazione completa, nonché l'età dei fanghi necessaria per iniziare il processo di nitrificazione nelle vasche di aerazione.

L'età anaerobica dei fanghi è responsabile della crescita di microrganismi di idrolisi e acidificazione che si verificano in condizioni anaerobiche. A seconda della necessità di ottenere VFA aggiuntivi nella zona anaerobica, l'età dei fanghi anaerobici varia da 1 a 3 giorni. È definito come il rapporto tra la massa dei fanghi nella zona anaerobica e la massa totale dei fanghi rimossi.

L'età generale dei fanghi determina il rapporto tra le specie di biomassa nella biocenosi e la profondità di autoossidazione dei fanghi. L'età totale dei fanghi è determinata come rapporto tra la massa dei fanghi in tutte le zone della vasca di aerazione (anaerobica, anossica e aerobica) e la massa dei fanghi rimossi con la crescita. In ogni caso esiste un'età ottimale dei fanghi nel processo. Ridurre l'età totale dei fanghi non consente di ottenere età aerobiche e anaerobiche ottimali dei fanghi e di effettuare processi di denitrificazione. L'aumento dell'età porta allo sviluppo di processi di autolisi dei fanghi e ad una diminuzione dell'efficienza di rimozione del fosforo (Fig. 5 e Fig. 6).

Priorità degli obiettivi di gestione

Poiché gli obiettivi di controllo considerati possono entrare in conflitto tra loro durante il funzionamento di un particolare impianto, è necessario determinare le priorità durante la progettazione di un sistema di controllo.

La priorità degli obiettivi gestionali è mostrata in Fig. 7 ed è così spiegato:

. il ripristino della nitrificazione è associato alla crescita dei nitrificanti e può richiedere fino a due settimane. Le azioni del sistema di gestione non devono in nessun caso comportare la perdita di microrganismi nitrificanti. Nella pratica estera, comprese le raccomandazioni per il calcolo dei serbatoi di aerazione dell'ATV in condizioni sfavorevoli (ad esempio, una diminuzione stagionale della temperatura delle acque reflue), si raccomanda di prevedere la possibilità di aumentare il volume aerobico dei serbatoi di aerazione a causa della zona di denitrificazione;
. il ripristino della denitrificazione è associato ad una ristrutturazione del sistema enzimatico e richiede da alcuni minuti (passaggio ad un altro enzima della catena respiratoria) a diverse ore (sintesi enzimatica). Va tenuto presente che se la denitrificazione viene interrotta o il tempo non è sufficiente, la concentrazione di nitrati nell'acqua purificata aumenta.
La concentrazione di azoto e nitrati nell'acqua depurata può essere corretta tecnologicamente solo in presenza di appositi impianti di post-trattamento. Pertanto, se necessario, in condizioni sfavorevoli è possibile utilizzare parte o tutta la zona anaerobica della vasca di aerazione per la denitrificazione;
. il ripristino della rimozione del fosforo è associato sia alla ristrutturazione del sistema enzimatico che alla crescita della FAO. Il ripristino del processo richiede da alcuni minuti (commutazione del sistema enzimatico) a un giorno (aumento della concentrazione di PAO nella biocenosi). La concentrazione di fosforo viene facilmente regolata dal reagente sia nella fase di trattamento biologico che durante il post-trattamento, quindi una perdita temporanea dell'efficienza di defosfatazione durante il controllo del dosaggio del reagente non porta ad un deterioramento della qualità dell'acqua purificata.

Controllare le modalità di implementazione

Consideriamo quali metodi possono essere utilizzati per implementare un sistema di controllo che raggiunga gli obiettivi prefissati, utilizzando l'esempio di uno schema di trattamento biologico delle acque reflue utilizzando il processo UCT.

Nella fig. 8 mostra un diagramma schematico del processo UCT nella sua implementazione più completa, comprendente una zona anaerobica, una zona anossica, una zona a regime variabile (è possibile mantenere varie condizioni: aerobica, anossica o aerazione periodica), una zona aerobica e una serbatoio di decantazione secondario. Il primo obiettivo è limitare la massa di nitrati di azoto (e nitriti) Q2CNO3 in modo che sia significativamente inferiore alla massa di materia organica in entrata Q1C1. Il problema principale in questo caso è la questione di come misurare questo rapporto. Qui, a prima vista, si suggeriscono due opzioni:
1) Misurare le concentrazioni di azoto, nitrati e sostanze organiche disciolte o sostanze bioossidabili disciolte in ingresso. Per attuare questo approccio, sarà necessario misurare due portate, la concentrazione di azoto nitrato e la concentrazione di sostanza organica disciolta, mediante metodi chimici o biochimici. Tale misurazione è possibile, ma il sistema sarà piuttosto complesso e costoso.
2) Poiché limitiamo l'influenza di azoto e nitrati, misuriamo la loro concentrazione nella zona anaerobica. In questo caso va tenuto presente che a basse concentrazioni di azoto nitrico questo rappresenta un fattore limitante nel processo di denitrificazione (come accettore di elettroni, simile all'ossigeno nei processi aerobici). Di conseguenza, la concentrazione residua di azoto nitrico obbedirà all'equazione di Monod. Quelli. a basse concentrazioni di azoto i nitrati non vengono praticamente rimossi a causa della diminuzione della velocità di reazione. Di conseguenza, a basse concentrazioni (secondo i risultati del modello - inferiori a 0,1 mg/l) di azoto nitrico nella zona anaerobica, sono possibili due opzioni:
. è stata raggiunta una bassa concentrazione a causa della piccola massa di nitrati di azoto che entra nella zona anaerobica;
. la bassa concentrazione è ottenuta grazie alla rimozione di azoto e nitrati in ambiente anaerobico.

Pertanto, la misurazione sarà insensibile.

La guida per la progettazione e il funzionamento degli impianti biologici di rimozione del fosforo ha osservato che quando si monitora la rimozione dell'azoto, una misurazione utile è la misurazione del potenziale redox Eh. Il valore di Eh (a pH costante) è determinato dall'equilibrio tra agenti ossidanti e agenti riducenti nella soluzione, cioè la capacità di accettare o donare elettroni, nonché la natura dell'agente ossidante e dell'agente riducente. Il valore di Eh diminuisce significativamente quando gli agenti ossidanti cambiano nel seguente ordine: ossigeno disciolto - nitriti e nitrati - solfati. Pertanto, l'uso del sensore Eh consente di valutare il ruolo dei nitriti e dei nitrati nei processi che si verificano nella zona anaerobica e il rapporto tra ossidante e materia organica.

Pertanto, utilizzare Eh per controllare la zona anaerobica è un metodo abbastanza semplice e affidabile.

Per mantenere il valore ottimale di Eh, nella tecnologia in esame è possibile controllare la portata Q2 e la concentrazione di nitrati CNO3.

Il controllo del flusso viene implementato in modo abbastanza semplice attraverso l'uso di una pompa che utilizza regolatori di frequenza ed è generalmente utilizzato in tutti gli schemi con processi basati su UCT, tuttavia ciò influisce sull'intervallo di controllo (limitato a ±30%). È meno irrazionale ridurre la portata di riciclo, poiché ciò contraddice il compito principale di questo riciclo: fornire fanghi attivi alla zona anaerobica. Anche aumentarlo di più non è pratico, poiché con l'aumento della portata non solo aumenta la massa dei fanghi alimentati, ma diminuisce anche il tempo trascorso nella zona anaerobica.

Per controllare la concentrazione di nitrati CNO3, esistono diverse opzioni. La prima opzione è controllare la massa di azoto in ingresso nell'uscita Q4CNO3 del riciclo di denitrificazione modificando la portata di Q4. Questo principio di controllo è il più semplice da implementare: la concentrazione di nitrati viene misurata direttamente alla fine della zona di denitrificazione e la pompa è regolata da un controller di frequenza. Il controllo di questo riciclo viene utilizzato nella maggior parte degli schemi con rimozione dell'azoto e rimozione combinata di azoto e fosforo. La regolazione di questo riciclo è tecnicamente limitata dalle possibilità di funzionamento congiunto della pompa e del regolatore di frequenza e tecnologicamente dal raggiungimento della concentrazione richiesta di nitrati nell'acqua purificata.

Allo stesso modo, la massa di azoto in entrata Q3CNO3 in uscita può essere controllata modificando la portata di Q3. Questo tipo di controllo è più complicato, poiché, di regola, il flusso dei fanghi di ritorno non è regolato da una pompa, ma da sbarramenti sulle camere dei fanghi di ritorno, e la pompa è secondariamente regolata dal livello nel serbatoio. Inoltre, questo tipo di regolazione è tecnicamente limitata aumentando il livello dei fanghi nel sedimentatore secondario LeSL (vedi Fig. 8) riducendo al contempo la portata di riciclo. Tale regolamentazione viene applicata negli schemi tecnologici creati sulla base del processo MUCT4 - con l'assegnazione di una zona separata per la denitrificazione dei fanghi di ritorno. In questo caso è opportuno monitorare il livello dei fanghi nelle vasche di decantazione secondaria.

Un'altra opzione per controllare la massa di azoto che entra nell'uscita del denitrificatore (Q3 + Q4)∙CNO3 è controllare la concentrazione di azoto nitrico nell'acqua purificata. Questa modalità di controllo viene utilizzata, di norma, in abbinamento alla regolazione della portata del riciclo di denitrificazione, in presenza di zone a regime variabile. La portata d'aria Qair1 viene utilizzata per regolare la nitridenitrificazione nelle zone a modalità variabile.

La riduzione della concentrazione di ossigeno disciolto al livello di denitrificazione simultanea del nitruro o la disattivazione periodica dell'alimentazione d'aria avviene sempre con feedback sulla concentrazione di azoto ammoniacale NH4, in modo da non interrompere il processo di nitrificazione. In questo caso è necessario apportare una modifica al calcolo dell’età aerobica.

Per le zone con aerazione periodica, l'età aerobica viene calcolata come:

dove TA/TD è il rapporto tra il tempo di aerazione e quello di denitrificazione;
W è il volume della zona del serbatoio di aerazione, m3;
ai - dose fango, g/l;
ar è la dose di fanghi nei fanghi di ritorno, g/l;
qi - consumo dei fanghi di supero, m3/giorno.

Serbatoi di aerazione tipo “Carosello”.

In alcuni progetti, per organizzare il processo di nitridenitrificazione vengono utilizzati serbatoi di aerazione con principio di miscelazione “a carosello”. In questo caso, quando si organizza la regolamentazione, si dovrebbe distinguere tra due casi fondamentalmente diversi.

Il primo caso è un “carosello corto” (Fig. 9). Se all'uscita dal sistema di aerazione si mantiene la concentrazione di ossigeno disciolto ottimale per il processo di nitrificazione, allora durante il passaggio del flusso dall'uscita dal sistema di aerazione al ritorno la concentrazione di ossigeno disciolto non ha tempo diminuire al livello dei processi di denitrificazione. In questo caso è vero:

dove L è la lunghezza del percorso dalla fine all’inizio del sistema di aerazione (m), v è la velocità di movimento dell’acqua nella “giostra” (m/sec), CO2 è la concentrazione
ossigeno dopo il sistema di aerazione (mg/l), OUR - tasso medio di consumo di ossigeno (mgO2/g DM al secondo), ai - dose di fango (g/l).
La distanza media percorsa per la perdita di ossigeno è di 50 m.
Tali strutture funzionano in modo ottimale in modalità di aerazione periodica, controllata da sensori di ossigeno disciolto e azoto ammonico. L'alimentazione dell'aria viene attivata/disattivata in base alla concentrazione di azoto ammoniacale.

Un caso fondamentalmente diverso è il “carosello lungo” (L/v››CO2 / (OUR∙ai), quando il tempo di viaggio consente di ridurre l’ossigeno al livello ottimale di denitrificazione ed evidenziare la zona di denitrificazione nello spazio nel “carosello” (Fig. 10).

In questo caso è possibile regolare la lunghezza della zona di denitrificazione, ovvero organizzare un'area con modalità variabile a “carosello”. La zona a modalità variabile è controllata secondo il principio generale: l'attivazione/disattivazione dell'alimentazione d'aria Qair1 viene effettuata utilizzando un sensore di azoto di ammonio. Quando il sistema di aerazione è acceso, la concentrazione di ossigeno viene mantenuta al livello di nitrificazione ottimale secondo il sensore di ossigeno O2(1). L'aria viene fornita alla parte della giostra, che è sempre aerobica, attraverso un sensore di ossigeno O2(2), situato all'estremità della zona aerobica e che garantisce l'inizio del processo di denitrificazione nel punto di alimentazione dell'effluente.

Mantenimento delle concentrazioni di ossigeno disciolto nelle aree areate

Il mantenimento della concentrazione di ossigeno disciolto nelle zone areate può avvenire utilizzando diversi algoritmi.
Diamo uno sguardo più da vicino ai loro vantaggi e svantaggi.
Il controllo diretto del flusso d'aria è mostrato in Fig. undici.
Questo è l’algoritmo di regolazione più semplice da implementare. Tale regolazione può essere effettuata direttamente dai controller integrati dei dispositivi per determinare la concentrazione di ossigeno disciolto. Questo metodo presenta le seguenti limitazioni:
. Non esiste alcuna protezione per il flusso d'aria minimo: se la portata viene ridotta, l'intensità minima di aerazione potrebbe essere violata con stratificazione della miscela di fanghi e fanghi che cadono sul fondo del serbatoio di aerazione.
. Non esiste alcuna protezione per il flusso d'aria massimo: con un aumento del flusso d'aria sono possibili sovraccarichi a lungo termine del sistema di aerazione.
. Non ci sono feedback sull'azoto ammoniacale.

Questo metodo è consigliato per la regolazione aggiuntiva del flusso d'aria nelle singole zone aerate lungo la lunghezza del serbatoio di aerazione, non è applicabile per le zone con modalità variabile e quando si regola l'intero sistema di aerazione con una valvola sul condotto dell'aria principale, poiché può; portare a violazioni della tecnologia di pulizia e ad una diminuzione della durata del sistema di aerazione.

Il secondo metodo di controllo è un algoritmo di controllo del flusso d'aria a stadio singolo (Fig. 12). In questo caso, in base al risultato del confronto tra la concentrazione di ossigeno specificata e quella attuale, viene calcolato un nuovo valore del flusso d'aria, che viene mantenuto dalla valvola in base al flussometro.

Questo algoritmo di controllo è molto più affidabile ed è il principale adottato per il controllo del flusso d'aria, inclusa una serranda sul condotto dell'aria principale.

In questo caso è possibile mantenere sia il flusso d'aria minimo che quello massimo, garantendo un'intensità di aerazione minima e prevenendo il sovraccarico del sistema di aerazione. Non esiste solo alcuna connessione con la concentrazione di azoto ammoniacale.

Se è necessario utilizzare il segnale proveniente da un sensore di azoto ammoniacale, viene utilizzato l'algoritmo di controllo a due stadi più complesso (Fig. 13).

In questo caso, oltre alla regolazione del flusso d'aria secondo il principio precedente, viene aggiunta una modifica del “set point” per l'ossigeno disciolto in base ai risultati della misurazione della concentrazione di azoto ammoniacale. Questo è l'algoritmo di controllo più complesso e il più costoso in termini di strumentazione. Se ne consiglia l'utilizzo in zone a regime variabile per ottenere la denitrificazione più profonda mantenendo la qualità della purificazione dell'azoto ammoniacale.

Controllo dell'età dei fanghi

La gestione dell'età dei fanghi è un processo lento che, in linea di principio, può essere eseguito sia da un sistema di automazione che da un operatore. Quando si mantiene l'età, la cosa più importante è la cosiddetta “età dinamica dei fanghi” calcolata durante la modellazione: il valore medio per l'ultimo intervallo di tempo corrispondente all'età calcolata. In molte stazioni operative il controllo dell'età dei fanghi non viene effettuato o viene effettuato in modo errato, poiché la definizione di crescita viene calcolata utilizzando varie formule (spesso obsolete).

La concentrazione dei fanghi nel riciclo dei fanghi provenienti dai serbatoi di decantazione secondaria in base al bilancio di massa può essere calcolata:

Per gli impianti in cui tutti i fanghi attivi vengono forniti alla testa del serbatoio di aerazione, l'età attuale dei fanghi può essere calcolata come segue:

dove SAt è l’età totale dei fanghi, Wat è il volume totale della vasca di aerazione, Qi è il consumo dei fanghi in eccesso, Ri è il coefficiente di ricircolo dei fanghi.

Se è presente una zona anaerobica, dove i fanghi vengono forniti dalla zona di denitrificazione, la dose di fanghi in essa contenuta è inferiore e dipende dal coefficiente di ricircolo nella zona anaerobica. In questo caso si calcola la dose di fanghi nella parte anaerobica:

dove: aan è la dose di fanghi nella parte anaerobica della struttura, ai è la dose di fanghi nelle zone anossica e aerobica, Ra è il coefficiente di ricircolo nella zona anaerobica.

Quindi l'età totale del limo in tali strutture:

Questo metodo di calcolo dell'età tiene conto solo dei valori di spesa ed è molto più semplice da implementare quando si automatizza il controllo.

Esempio di schema di controllo per un impianto di trattamento delle acque reflue

In conclusione, considereremo uno schema di controllo per due serbatoi di aerazione del corridoio utilizzando il processo UCT, sviluppato utilizzando i principi descritti per gli impianti di trattamento delle acque reflue nella città di Kirov (Fig. 14).

La limitazione della massa di nitrati in ingresso nella zona anaerobica si ottiene regolando il flusso di riciclo nella zona anaerobica utilizzando il sensore Eh e regolando il riciclo di denitrificazione utilizzando il sensore di azoto nitrato NO3 nella zona di denitrificazione. È prevista la regolazione automatica del “set point” di NO3 nel caso in cui non sia possibile raggiungere un dato intervallo di valori Eh adeguando il riciclo alla zona anaerobica. Per utilizzare la zona anaerobica come denitrificatore in condizioni sfavorevoli, l'operatore è tenuto ad introdurre un “setpoint” Åh più elevato.

La regolazione generale della concentrazione di ossigeno disciolto avviene secondo un principio a due stadi dal sensore di ossigeno O2 e dal flussometro Qair utilizzando una valvola comune sul condotto dell'aria. Il raggiungimento di una concentrazione di ossigeno costante lungo la lunghezza del serbatoio di aerazione è assicurato modificando la densità degli aeratori. Poiché all'inizio della zona aerobica, le fluttuazioni della portata mantenendo una determinata concentrazione sono meno pronunciate, per regolare la portata d'aria in questa zona, viene utilizzato un principio di controllo a stadio singolo con un sensore di ossigeno aggiuntivo.

Il calcolo dell'età dei fanghi avviene automaticamente secondo il principio descritto misurando le portate. La regolazione della massa dei fanghi scaricati e dell'età ottimale deve essere effettuata dall'operatore.

conclusioni

L'uso della modellazione matematica consente di determinare i principi di base della progettazione di sistemi di controllo automatico per serbatoi di aerazione con rimozione biologica di azoto e fosforo.

Per controllare il processo di rimozione del fosforo è necessario minimizzare l'influenza dei nitrati che entrano nella zona anaerobica con flussi di ricircolo, per cui viene controllata la massa di azoto nitrico nei flussi di ricircolo. Il metodo principale per controllare la massa di azoto nitrico che entra nella zona anaerobica è controllare il processo di denitrificazione modificando le portate di ricircolo
e regime di ossigeno in aree a regime variabile.

È razionale monitorare il processo nella zona anaerobica utilizzando un sensore del potenziale di ossidoriduzione.

Per mantenere il processo di nitrificazione, è necessario controllare il regime di ossigeno e l'età aerobica dei fanghi.

Quando si costruisce un sistema, è necessario rispettare le seguenti priorità: mantenimento del processo di nitrificazione, mantenimento del processo di denitrificazione e solo allora - rimozione biologica del fosforo.

introduzione

1. Struttura dei sistemi di controllo automatico

2. Controllo delle spedizioni

3. Monitoraggio del funzionamento degli impianti di trattamento

Bibliografia

introduzione

Automazione del trattamento biologico delle acque reflue - l'uso di mezzi tecnici, metodi economici e matematici, sistemi di controllo e gestione, liberando parzialmente o completamente le persone dalla partecipazione ai processi che si verificano in trappole di sabbia, vasche di sedimentazione primarie e secondarie, vasche di aerazione, vasche per buoi e altro strutture in un impianto di trattamento biologico Acque reflue.

Gli obiettivi principali dell'automazione dei sistemi e delle strutture delle acque reflue sono migliorare la qualità dello smaltimento delle acque e del trattamento delle acque reflue (scarico e pompaggio ininterrotti delle acque reflue, qualità del trattamento delle acque reflue, ecc.); ridurre i costi operativi; miglioramento delle condizioni di lavoro.

La funzione principale dei sistemi e delle strutture per il trattamento biologico delle acque reflue è quella di aumentare l'affidabilità delle strutture monitorando le condizioni delle apparecchiature e controllando automaticamente l'affidabilità delle informazioni e la stabilità delle strutture. Tutto ciò contribuisce alla stabilizzazione automatica dei parametri del processo tecnologico e degli indicatori di qualità del trattamento delle acque reflue, alla pronta risposta alle influenze disturbanti (cambiamenti nella quantità di acque reflue scaricate, cambiamenti nella qualità delle acque reflue trattate). Il rilevamento rapido contribuisce alla localizzazione e all'eliminazione di incidenti e guasti nel funzionamento delle apparecchiature di processo. Garantire la conservazione e la tempestiva elaborazione dei dati e presentarli nella forma più informativa a tutti i livelli gestionali; l'analisi dei dati e lo sviluppo di azioni di controllo e raccomandazioni al personale di produzione coordina la gestione dei processi tecnologici e l'automazione della preparazione e dell'elaborazione dei documenti consente di accelerare il flusso dei documenti. L’obiettivo finale dell’automazione è aumentare l’efficienza delle attività di gestione.

1 Struttura dei sistemi di controllo automatico

All'interno di ciascun sistema sono presenti le seguenti strutture: funzionale, organizzativa, informativa, software, tecnica.

La base per creare un sistema è la struttura funzionale, mentre le restanti strutture sono determinate dalla struttura funzionale stessa.

In base alla loro funzionalità, ciascun sistema di controllo è suddiviso in tre sottosistemi:

· controllo operativo e gestione dei processi tecnologici;

· pianificazione operativa dei processi tecnologici;

· calcolo degli indicatori tecnici ed economici, analisi e progettazione del sistema di drenaggio.

Inoltre i sottosistemi possono essere suddivisi secondo il criterio dell'efficienza (durata delle funzioni) in livelli gerarchici. Gruppi di funzioni simili dello stesso livello vengono combinati in blocchi.

La struttura funzionale del sistema di controllo automatizzato per il funzionamento degli impianti di trattamento è mostrata nella Figura 1.

Fig. 1 Struttura funzionale del sistema di controllo automatizzato per impianti di trattamento delle acque reflue

2 Controllo delle spedizioni

I principali processi tecnologici controllati e gestiti dal dispatcher negli impianti di trattamento biologico delle acque reflue sono:

· scarico delle sabbie dai dissabbiatori e dei sedimenti grezzi dalle vasche di decantazione primaria;

· stabilizzazione del valore del pH dell'acqua in ingresso alle vasche di aerazione ad un livello ottimale;

· scarico delle acque reflue tossiche in un contenitore di emergenza e successivo graduale conferimento alle vasche di aerazione;

· scaricare parte della portata d'acqua nel serbatoio di accumulo o pompare acqua dallo stesso;

· distribuzione delle acque reflue tra vasche di aerazione funzionanti in parallelo;

· distribuzione delle acque reflue lungo la lunghezza della vasca di aerazione per una ridistribuzione dinamica del volume di lavoro tra ossidatore e rigeneratore al fine di accumulare fanghi e aumentare la qualità media giornaliera dell'acqua depurata;

· alimentazione d'aria per mantenere la concentrazione ottimale di ossigeno disciolto in tutto il volume del serbatoio di aerazione;

· fornitura di fanghi attivi di ritorno per mantenere un carico costante di sostanza organica sui fanghi;

· scarico fanghi dalle vasche di decantazione secondarie;

· rimozione dei fanghi attivi in ​​eccesso dalle vasche di aerazione per mantenerne l'età ottimale;

· accendere e spegnere pompe e soffianti per ridurre al minimo i costi energetici per il pompaggio di acqua, fanghi, sedimenti e aria.

Inoltre, i seguenti segnali vengono trasmessi dagli oggetti controllati ai centri di controllo: arresto di emergenza delle apparecchiature; interruzione del processo tecnologico; livelli massimi di acque reflue nei serbatoi; concentrazione massima di gas esplosivi nei locali industriali; concentrazione massima di cloro nei locali dell'impianto di clorazione.

Se possibile, i locali della sala di controllo dovrebbero essere situati vicino alle strutture tecnologiche (stazioni di pompaggio, stazioni di soffiaggio, laboratori, ecc.), poiché le azioni di controllo vengono impartite a vari regolatori elettronici e pneumatici o direttamente agli attuatori. Le sale di controllo forniranno locali ausiliari (locali di riposo, bagni, magazzini e officine di riparazione).

3 Monitoraggio del funzionamento degli impianti di trattamento

Sulla base dei dati di controllo tecnologico e di controllo del processo, si prevede che il programma del flusso delle acque reflue, la sua qualità e il programma del consumo energetico ridurranno al minimo i costi totali del trattamento delle acque. Il monitoraggio e la gestione di questi processi vengono effettuati utilizzando un sistema informatico che opera in modalità di dispatcher advisor o di controllo automatico.

Il controllo di alta qualità del processo e la sua gestione ottimizzata possono essere garantiti misurando parametri quali il grado di tossicità delle acque reflue per i microrganismi dei fanghi attivi, l'intensità della bioossidazione, il BOD dell'acqua in ingresso e purificata, l'attività dei fanghi e altri che non possono essere determinati mediante misurazione diretta. Questi parametri possono essere determinati mediante calcoli basati sulla misurazione del tasso di consumo di ossigeno in serbatoi tecnologici di piccolo volume con una modalità di carico speciale. Il tasso di consumo di ossigeno è determinato dal tempo di diminuzione della concentrazione di ossigeno disciolto dai valori massimi a minimi specificati quando l'aerazione è disattivata o dalla diminuzione della concentrazione di ossigeno disciolto in un dato tempo nelle stesse condizioni. La misurazione viene eseguita in un'installazione ciclica, costituita da un'unità tecnologica e un controller a microprocessore che controlla i componenti del contatore e calcola il tasso di consumo di ossigeno. La durata di un ciclo di misurazione è di 10-20 minuti a seconda della velocità. L'unità tecnologica può essere installata sul ponte di servizio di una vasca di aerazione o di uno stabilizzatore aerobico. Il design garantisce che il contatore possa funzionare all'aperto in inverno. Il tasso di consumo di ossigeno può essere determinato in modo continuo e costante in reattori di grandi dimensioni. fornitura di fanghi attivi, acque reflue e aria. Il sistema è dotato di erogatori a getto piatto con capacità di 0,5-2 e 1 ora. La semplicità del design e le elevate portate d'acqua garantiscono un'elevata affidabilità delle misurazioni in condizioni industriali. I misuratori possono essere utilizzati per monitorare continuamente i carichi organici. Una maggiore precisione e sensibilità nella misurazione del tasso di consumo di ossigeno sono fornite da sistemi di misurazione manometrici dotati di reattori sigillati, la cui pressione viene mantenuta mediante l'aggiunta di ossigeno. La fonte di ossigeno è solitamente un elettrolizzatore controllato da un sistema di stabilizzazione della pressione pulsato o continuo. La quantità di ossigeno fornita è una misura della velocità con cui viene consumato. I misuratori di questo tipo sono destinati alla ricerca di laboratorio e ai sistemi di misurazione del BOD.

Lo scopo principale del sistema di controllo della fornitura d'aria è quello di mantenere concentrazioni specifiche di ossigeno disciolto in tutto il volume del serbatoio di aerazione. Il funzionamento stabile di tali sistemi può essere garantito se per il controllo viene utilizzato non solo il segnale di un misuratore di ossigeno, ma anche la portata delle acque reflue o il tasso di consumo di ossigeno nella zona attiva del serbatoio di aerazione.

La regolazione dei sistemi di aerazione consente di stabilizzare il regime tecnologico di pulizia e di ridurre i costi energetici medi annuali del 10-20%. La quota di consumo energetico per l'aerazione è pari al 30-50% del costo del trattamento biologico e il consumo energetico specifico per l'aerazione varia da 0,008 a 2,3 kWh/m.

I tipici sistemi di controllo del rilascio dei fanghi mantengono un livello di interfaccia fango-acqua predeterminato. Il fotosensore di livello interfaccia è installato a lato del decantatore nella zona stagnante. La qualità della regolazione di tali sistemi può essere migliorata se viene utilizzato un rilevatore di livello dell'interfaccia a ultrasuoni. Una migliore qualità dell'acqua purificata può essere ottenuta se per la regolazione viene utilizzato un indicatore di livello di tracciamento dell'interfaccia acqua-fango.

Per stabilizzare il regime dei fanghi non solo nelle vasche di decantazione, ma anche nell'intero sistema vasca di aerazione - stazione di pompaggio fanghi di ritorno - vasca di decantazione secondaria, è necessario mantenere un determinato coefficiente di ricircolo, cioè in modo che la portata dei fanghi scaricati i fanghi sono proporzionali alla portata delle acque reflue in ingresso. Il livello di stabilità dei fanghi viene misurato per monitorare indirettamente le variazioni dell'indice dei fanghi o il malfunzionamento del sistema di controllo del flusso della miscela di fanghi.

Quando si regola lo scarico dei fanghi di supero, è necessario calcolare la quantità di fango cresciuto durante la giornata in modo da rimuovere solo il fango cresciuto dall'impianto e stabilizzare l'età del fango. Ciò garantisce un'elevata qualità dei fanghi e tassi di bioossidazione ottimali. A causa della mancanza di misuratori della concentrazione di fanghi attivi, questo problema può essere risolto utilizzando misuratori del consumo di ossigeno, perché il tasso di crescita dei fanghi e il tasso di consumo di ossigeno sono correlati. L'unità di calcolo del sistema integra la quantità di consumo di ossigeno e la quantità di fanghi rimossi e adegua una volta al giorno il consumo specificato di fanghi in eccesso. Il sistema può essere utilizzato sia per lo scarico continuo che periodico dei fanghi di supero.

Negli ossitank vengono posti requisiti più elevati sulla qualità del mantenimento del regime di ossigeno a causa del pericolo di intossicazione dei fanghi ad alte concentrazioni di ossigeno disciolto e di una forte diminuzione della velocità di purificazione a basse concentrazioni. Quando si utilizzano le bombole di ossigeno, è necessario controllare sia la fornitura di ossigeno che lo scarico dei gas di scarico. L'apporto di ossigeno è controllato dalla pressione della fase gassosa o dalla concentrazione di ossigeno disciolto nel nucleo. Lo scarico dei gas di scarico viene regolato in proporzione alla portata delle acque reflue oppure in base alla concentrazione di ossigeno nel gas trattato.

Bibliografia

1. Voronov Yu.V., Yakovlev S.V. Smaltimento delle acque e trattamento delle acque reflue / libro di testo per le università: – M.: Casa editrice dell'Associazione delle università edili, 2006 – 704 p.

Automazione degli impianti di trattamento delle acque reflue

La portata del lavoro di automazione in ciascun caso specifico deve essere confermata dall'efficienza economica e dall'effetto sanitario.

Negli impianti di trattamento è possibile automatizzare:

1. dispositivi e strumenti che registrano i cambiamenti nelle condizioni di processo durante il normale funzionamento;
2. dispositivi e strumenti che consentono la localizzazione degli incidenti e garantiscono un pronto intervento;
3. processi ausiliari nel funzionamento delle strutture, in particolare per le stazioni di pompaggio (pompe di riempimento, pompaggio dell'acqua di drenaggio, ventilazione, ecc.);
4. impianti di disinfezione delle acque reflue sottoposti a trattamento.

Insieme a una soluzione di automazione completa, è consigliabile automatizzare i singoli processi tecnologici: distribuzione delle acque reflue attraverso le strutture, regolazione dei livelli di precipitazione e fanghi.

In futuro l'automazione parziale dovrebbe prevedere la possibilità di passare all'automazione completa dell'intero ciclo tecnologico.

L'implementazione relativamente piccola di unità di controllo automatico nella tecnologia di trattamento delle acque reflue presso le imprese dell'industria alimentare è spiegata dal fatto che la maggior parte degli impianti di trattamento ha una produttività bassa o media, per cui i costi di capitale per l'automazione sono spesso espressi in importi significativi e non possono essere compensati da corrispondenti risparmio sui costi operativi. In futuro, il dosaggio automatico dei reagenti e il monitoraggio dell’efficienza del trattamento delle acque reflue saranno ampiamente utilizzati negli impianti di trattamento delle acque reflue.

I requisiti tecnici per l’automazione dei processi di trattamento delle acque reflue possono essere riassunti come segue:

1. qualsiasi sistema di controllo automatico deve consentire il controllo locale dei singoli meccanismi durante la loro ispezione e riparazione;
2. deve essere esclusa la possibilità di controllare due modalità contemporaneamente (ad esempio automatica e locale);
3. il trasferimento del sistema dal controllo manuale al controllo automatico non dovrebbe essere accompagnato dall'arresto dei meccanismi in funzione;
4. il circuito di controllo automatico deve garantire il normale flusso del processo tecnologico e garantire l'affidabilità e l'accuratezza dell'installazione;
5. durante un normale spegnimento dell'unità, il circuito di automazione deve essere pronto per il successivo avvio automatico;
6. il bloccaggio previsto deve escludere la possibilità di avvio automatico o remoto dopo un arresto di emergenza dell'unità;
7. in tutti i casi di interruzione del normale funzionamento di un impianto automatizzato, un segnale di allarme deve essere inviato ad una stazione in servizio costante.

1. stazioni di pompaggio - unità principali e pompe di drenaggio; accensione e spegnimento in funzione del livello del liquido nei serbatoi e nei pozzi, commutazione automatica in caso di guasto di una pompa a quella di riserva; dare un segnale acustico in caso di guasto dei gruppi di pompaggio o di troppo pieno del livello nel serbatoio ricevente;
2. pozzi di drenaggio - allarme livello di emergenza;
3. valvole di pressione delle unità di pompaggio (quando si avvia l'unità su una valvola chiusa) - apertura e chiusura, interbloccate con il funzionamento delle pompe;
4. Rastrelli meccanici: lavorano secondo un determinato programma;
5. dispositivi di riscaldamento elettrico - accensione e spegnimento dei dispositivi di riscaldamento elettrico a seconda della temperatura ambiente;
6. serbatoi di ricezione delle stazioni di pompaggio dei fanghi - risospensione dei liquidi di scarto;
7. condotte in pressione delle stazioni di pompaggio dei fanghi - svuotamento dopo l'arresto delle pompe;
8. costruzione di griglie con pulizia meccanica - accensione e spegnimento dei rastrelli meccanici in funzione del dislivello prima e dopo la griglia (intasamento della griglia) o secondo un cronoprogramma;
9. trappole di sabbia: attivazione dell'elevatore idraulico per pompare fuori la sabbia secondo un programma temporale o in base al livello della sabbia, mantenendo automaticamente una portata costante;
10. vasche di decantazione, vasche di contatto - rilascio (pompaggio) di fanghi (sedimenti) secondo un programma temporale o in base al livello dei fanghi; funzionamento dei meccanismi raschiatori secondo un programma temporale o in base al livello dei fanghi; apertura della valvola idraulica all'avvio del traliccio mobile del raschiatore;
11. stazioni di neutralizzazione delle acque reflue, stazioni di clorazione a base di calce spinosa - dosaggio del reagente in base al flusso delle acque reflue.

Una caratteristica delle acque reflue delle imprese dell'industria alimentare è la mancanza di standard di azoto e fosforo per i processi biochimici.

Pertanto, è necessario aggiungere gli elementi mancanti sotto forma di nutrienti.

L'applicazione degli additivi è associata alla difficoltà di regolare la quantità di additivi in ​​base alle dimensioni dell'afflusso di acque reflue e dei contaminanti. Tenendo conto del cambiamento del flusso delle acque reflue, il dosaggio dei nutrienti è particolarmente difficile, pertanto, per misurare il flusso delle acque reflue, l'Istituto Soyuzvodokanalproekt ha sviluppato uno schema di automazione in cui diaframmi e galleggiante indicano manometri differenziali del tipo DEMP-280 con induzione vengono utilizzati i sensori

Gli impulsi del manometro differenziale vengono trasmessi al regolatore elettronico del rapporto ERS-67 che, utilizzando un attuatore elettrico di tipo MG, agendo sulla valvola di controllo, adatta il consumo di nutrienti alla dimensione dell'afflusso di acque reflue. In questo caso, il rapporto calcolato necessario tra il consumo di acque reflue e sostanze nutritive viene impostato dal regolatore in base alla variazione della concentrazione di inquinanti nelle acque reflue che entrano nell'impianto di trattamento.