В данной статье предлагается рассмотреть результат разработки системы управления процессом очистки сточных вод. В результате проделанной работы предлагается обновление средств автоматизации более новыми, обеспечивающими точность измерений и компактность установки. Все функции управления возложены на панельный контроллер Овен СПК-207, обеспечивающий лучшее быстродействие, большую надежность, и позволяющую дальнейшею модернизацию оборудования, вплоть до изменения технологических программ, или расширения средств автоматизации.
Одним из главных элементов любой системы водоотведения являются очистные сооружения, призванные быть надежным препятствием на пути поступления загрязнений в окружающую среду и, в частности, в водоемы.
Выявляющиеся в ходе эксплуатации сооружений недостатки и повышающиеся требования к качеству очищенных сточных вод вызывают необходимость постоянно совершенствовать методы очистки, обработки осадков, а также технологические процессы, используемые на различных стадиях очистки.
В состав современных очистных станций систем водоотведения входят сооружения:
‒ механической очистки (решетки, песколовки, первичные отстойники);
‒ биологической очистки (аэротенки, биофильтры различных конструкций, вторичные отстойники);
‒ доочистки сточных вод (микрофильтры, фильтры, биореакторы доочистки сточных вод, сооружения для удаления биогенных элементов);
‒ по обработке осадков (стабилизаторы, илоуплотнители, сооружения по обезвоживанию).
Рис. 1. Технология очистки сточных вод
В настоящее время к качеству очищенных сточных вод предъявляются повышенные требования. Как правило, возникает необходимость производить доочистку сточных вод по взвешенным веществам, БПК и биогенным элементам. Основная направленность в развитии технологий доочистки связана с их интенсификацией, снижением затрат и повышением эффективности доочистки. Это вызвало появление новых технологий и конструкций сооружений, применения более высокоэффективных реагентов.
Особое внимание уделяется доочистке сточных вод от биогенных элементов: азота и фосфора. Заслуживает внимания технология удаления азота с использованием метода предшествующей денитрификации, которая позволяет использовать для этой цели органические вещества сточных вод. Это дает возможность экономить на энергозатратах и при денитрификации дополнительно не вводить в сточную жидкость органические вещества. Кроме того, технология предшествующей денитрификации хорошо вписывается в биологическую очистку сточных вод и не требует дополнительных сооружений при реконструкции. Обращает на себя внимание также совершенно новая технология биологического удаления фосфора, не требующая затрат реагентов.
Совершенствуются и методы обеззараживания сточных вод. На смену существующих хлораторов приходят более эффективные и безопасные в эксплуатации хлораторы. Увеличивают безопасность процесса обеззараживания электролизные установки и применение вместо газообразного хлора раствора гипохлорита натрия. Кроме того, делаются попытки использовать в больших масштабах для обеззараживания ультрафиолетовое облучение.
При разработке системы управления, в качестве объекта для исследования был выбран аэротенк, при помощи которого происходит флотация сточных вод.
Рис. 2. Выбор объекта управления при очистке вод
Аэротенк выбран в качестве основного объекта управления, так как от давления на этом объекте, зависит качество получаемого продукта. Давление в аэротенке зависит от подаваемого в него воздуха. При увеличении расхода воздуха, увеличивается давление в аэротенке. Если давление в аэротенке превысит максимальное значение, то процесс станет взрывоопасным и его придется остановить, если давление в аэротенке будет меньше заданного значения, то флотацию придется начинать заново.
По данным изменения давления в аэротенке, была определена в программном средстве MathCAD, математическая модель объекта управления.
В ходе исследования было определено, что объект имеет второй порядок, обладает временем запаздывания, равным 1. По графику, построенному в программном средстве VisSim 5.0, было выяснено, что объект управления является устойчивым, ПИ регулятор подобран, верно, так как процесс требует быстрого и точного изменения регулируемой величины, а значение перерегулирования не превышает 10 %.
При выборе технических средств, для проектируемой системы управления были сделаны следующие предпочтения. Выбираем панельный программируемый контроллер Овен СПК-207. Для ввода аналоговых сигналов в контроллер используем модуль МВ110–8А. Основные особенности модуля ввода аналоговых сигналов МВ110–8А. (8 универсальных каналов аналогового ввода; Типы входных сигналов: термопреобразователи сопротивления, термопары, унифицированные сигналы напряжения и тока (требуют использования внешнего резистора50 Ом), сопротивление до2 кОм).
Для вывода аналоговых сигналов из контроллера используем модуль МУ110–8И. Прибор предназначен для преобразования цифровых сигналов, передаваемых по сетиRS-485, в аналоговые сигналы диапазоном от4 до20 мА для управления исполнительными механизмами или для передачи сигналов приборам регистрации и самописцам.
Для измерения расхода выбираем расходомеры ЭМИС-Вихрь 200.
Литература:
- Яковлев С. В., Карюхина Е. А. Биохимические процессы в очистке сточных вод. М.: Стройиздат, 1980, -200 с.
- Яковлев С. В., Воронов Ю. В. Водоотведение и очистка сточных вод/Учебник для вузов: — М.: АСВ, 2002–704 с.
- Автоматизированные системы управления в промышленности: учеб. пособие / М. А.Трушников [и др.]; ВПИ (филиал) ВолгГТУ. — Волгоград: ВолгГТУ, 2010. — 97 с.
- Основы автоматизации типовых технологических процессов в химической промышленности и в машиностроении: учеб. пособие / М. А. Трушников [и др.]; ВПИ (филиал) ВолгГТУ. — Волгоград: ВолгГТУ, 2012. — 107 с.
