Täpse õhutussüsteemi projekteerimine ja kasutuselevõtt AAO mitmeastmelise{0}}reoveepuhastusjaama jaoks
Ülevaade
Reoveepuhastus on linnaehituse oluline komponent. Viimastel aastatel on Hiina reoveepuhastustööstus kiiresti arenenud. Reoveepuhastite põhjalik osalemine ühises heitkoguste vähendamises on oluliseks toeks vähese-süsihappegaasiheitega ühiskonna ülesehitamisel, vähese süsinikdioksiidiheitega-majanduse arendamisel ja säästva linnaarengu saavutamisel. Kahe süsinikusisaldusega eesmärkide raames on vähese süsinikdioksiidiheitega reoveepuhastite idee pälvinud tööstuse tähelepanu. Madala süsinikusisaldusega reoveepuhastite arendusstrateegiaga vastavusse viimiseks on vaja analüüsida ja uurida peamisi energiasäästu ja heitkoguste vähendamist mõjutavaid tegureid.
Enamik olmereoveepuhastusi kasutab aktiivmudaprotsesse. Selle töötlemise võtmetegur on piisava koguse hapniku varustamine bioloogilistes mahutites olevate mikroorganismide oksüdatsioonireaktsioonide jaoks, mistõttu on õhutusmahu kontrollimine ülioluline. Traditsiooniline õhutamise juhtimine, mis saavutatakse käsitsi lülitite abil, tugineb peamiselt kohapealsete operaatorite kogemustele-, mis põhjustab märkimisväärset ebakindlust ja raiskamist. Täpsete aeratsioonisüsteemide automaatse juhtimise saavutamiseks ja käsitsi sekkumise vähendamiseks on teadlased põhjalikult uurinud õhutusjuhtimise meetodeid, sealhulgas hägujuhtimist, närvivõrke, hägusaid närvivõrke, geneetilisi algoritme ja tugivektori masinaid. See artikkel keskendub Shenzhenis asuva reoveepuhasti mitmeetapilisele AAO protsessile, analüüsides ja kokku võttes selle täpse õhutussüsteemi projekteerimise ja kasutuselevõtu protsessi, et pakkuda võrdlusmaterjali sarnaste projektide jaoks.
1 Süsteemi ülevaade
1.1 Täpse õhutussüsteemi põhimõte
Bioloogiline puhastus on reoveepuhastusprotsessi kõige olulisem etapp, mille eesmärk on tavaliselt eemaldada või vähendada reovees sisalduvaid sihtaineid, et need vastaksid heitestandarditele, säilitades püsiva ja tõhusa mikroobide kasvu ning soodustades biokeemilisi protsesse. Traditsioonilised kontrollistrateegiad ei suuda õigeaegselt ja täpselt reageerida kaasaegsete reoveepuhastite tööparameetrite muutustele. Esialgse proovioperatsiooni ajal reguleeritakse sageli ainult puhureid või terminali õhutustorusid, mis ei suuda reaalajas -reaalajas reguleerida reaktsioonipaakide õhutusmahtu nõudmisel vastavalt tegelikele töötingimuste muutustele, saavutades samal ajal energiasäästu.
Lahustunud hapnik (DO) on peamine tegur, mis mõjutab bioloogilist puhastusprotsessi. DO kontrolli kvaliteet mõjutab otseselt reoveepuhastuse tõhusust. Täpne õhutussüsteem tutvustab mitme-parameetriga juhtimismeetodit, mis ühendab "edasisuunamine + tagasiside + mudel", mis käsitleb tõhusalt selliseid omadusi nagu suured viivitused ja mittelineaarsus reoveepuhastites. See arvestab põhjalikult puhureid, aeratsioonitorustike reguleerivaid ventiile, aga ka DO ja veekoormust, et rakendada täpset juhtimist bioloogilise reaktsiooni protsessi üle, saavutada -nõudmisel õhutamine, suurendades sellega süsteemi tööstabiilsust ja säästes energiat.
Reoveepuhastites hõlmavad edasisuunalised signaalid peamiselt sissevoolu ja kvaliteedi signaale; tagasiside signaalid hõlmavad peamiselt DO, segavedeliku suspendeeritud tahkeid aineid (MLSS) ja bioloogilise paagi taseme signaale.
Täpsete õhutussüsteemide DO-juhtimisstrateegial on tavaliselt kaks lähenemisviisi: kontrolli eesmärgi seadmine konstantse väärtusena või dünaamilise väärtusena.
Tavaliselt arvutab täpne õhutussüsteem strateegia kohaselt, kus DO kontrolli eesmärk on seatud konstantseks väärtuseks, iga bioloogilise paagi tsooni jaoks vajaliku õhuhulga ja kogu vajaliku õhuhulga selliste signaalide põhjal nagu sissevoolu kvaliteet, sissevoolu vool, DO seadepunkt ja bioloogiline paagi MLSS. Seejärel reguleerib see puhuri peajuhtimissüsteemi ja õhutustorude elektrilisi ventiile, et viia õhuvarustus vastavusse nõudlusega, saavutades seeläbi DO sihtväärtuse kontrolli.
Täpse õhutussüsteemi kasutuselevõtuga suudavad reoveepuhastid paremini saavutada järgmisi eesmärke:
(1) Vähendada energiatarbimist puhastatud reovee ühiku kohta, alandades kulusid.
(2) Parandada reoveepuhastustoimingute üldist stabiilsust ja töökindlust.
(3) Reguleerige õhutamist automaatselt töödeldud veekoormuse ja saastekoormuse alusel, saavutades tõeliselt -nõudmisel õhutamise ja automaatse juhtimise.
(4) Parandada heitvee kvaliteeti ja tõsta heitvee kvaliteedi vastavusmäära.
1.2 Täpse õhutussüsteemi üldine disain
Selle reoveepuhasti projekteeritud puhastusvõimsus on 50 000 m³/d. See kasutab mitmeastmelist-AAO protsessi, mis on varustatud kahe bioloogilise paagiga. Peamised heitvee kvaliteedinäitajad vastavad IV pinnaveeklassi standarditele. Reoveepuhastusprotsessi voog on näidatud jooniselJoonis 1.
Projektis on 2 bioloogilist mahutit. Iga bioloogiline paak on jagatud 6 DO kontrolltsooniks, mille tulemuseks on kokku 12 DO kontrolltsooni tehase bioloogiliste paakide jaoks. Selle täpse õhutussüsteemi konstruktsiooniskeem on näidatudJoonis 2.
Täpse aeratsiooni saavutamiseks on vaja täpse õhutussüsteemi täielikku juhtimisvõrku. Täpse õhutussüsteemi automaatika side topoloogia on näidatudJoonis 3.
Täpne aeratsioonisüsteemi peajaam hangib side kaudu otse õhutuspuhuritelt asjakohased parameetrid, kogub signaale kohapealsetelt-jälgimisseadmetelt ning saadab seadmete ventiilidele ja puhurisüsteemile juhtimiskäsud, saavutades seeläbi õhutusprotsessi täieliku automaatse juhtimise ning voolureguleerimisventiilide ja puhurite kooskõlastatud reguleerimise.
1.3 Täpse õhutussüsteemi riistvarakomponendid
Iga DO juhtimistsooni jaoks on konfigureeritud üks võrgupõhine DO analüsaator. Üks termiline gaasivoolumõõtur ja üks elektriline juhtventiil on konfigureeritud aeratsiooni harutorule, mis vastab igale DO juhtimistsoonile. Puhuriruumi peaväljavoolutorule on paigaldatud üks termogaasi voolumõõtur ja üks rõhuandur.
Täpse õhutussüsteemi seadmete ja instrumentide konfiguratsioonitabel on näidatud jooniselTabel 1.
1.4 Täpse õhutussüsteemi tarkvarakomponendid
Täpne õhutussüsteemi tarkvara on installitud ja töötab täpse õhutussüsteemi tööjaamas, toimides süsteemi põhitöötlusüksusena. Kogutud välisignaalide põhjal arvutab see seade mudeli kaudu bioloogiliste mahutite bioloogilise õhuvajaduse ja annab samaaegselt reguleerimiskäsklusi välijuhtimisseadmetele. Funktsionaalselt sisaldab see põhimooduleid, nagu õhutusmahu arvutamise moodul, õhujaotuse moodul ja puhuri optimeerimise seadistusmoodul.
Täpne õhutussüsteemi tarkvara on loodud peamiselt kahe järgmise aspekti alusel:
(1) Täpne aeratsioonisüsteem jagab aeroobse sektsiooni mitmeks sõltumatuks DO juhtimistsooniks, mis on võimelised kohanema protsessi juhtimisvoolu nõuetega, reguleerides automaatselt õhutusvoolu, et see vastaks töötlemisüksuste nõutavatele DO jaotusprotsessi tingimustele.
(2) Täpne õhutussüsteem võimaldab kasutajatel iseseisvalt määrata DO sihttasemeid ja toetab dünaamilisi DO seadeväärtusi. Arvestades mugavust ja kasutatavust, saab asjakohaseid andmeid vaadata ja konfigureerida keskjuhtimisruumis.
Täpse õhutamise juhtmehhanism seab prioriteediks põllu, millele järgneb keskjuhtimisülemine arvuti, mis hõlmab peamiselt klapi juhtimist ja puhuri juhtimist.
Klapi juhtimisel on kaks režiimi: kohalik juhtimisrežiim ja kaugjuhtimisrežiim. Keskjuhtimisseadme ülemisel arvutil on kaks valikut: manuaalrežiim ja täpne õhutusrežiim.
Ventilaatori rõhu reguleerimine sisaldab:
(1) Kui peamine juhtkapp lülitub kohalikku režiimi, saab rõhu seadepunkti käsitsi käsitsi seadistada.
(2) Kui peamine juhtkapp lülitub kaugjuhtimisautomaatrežiimi, jagatakse rõhu seadistus kaheks režiimiks: käsitsi ja täpne õhutamine ning juhtlülitid keskjuhtimisruumi.
Kuna sellel on kolm juhtimisrežiimi - täisautomaatjuhtimine, osaline automaatjuhtimine ja käsitsi sundjuhtimine - ning see võimaldab režiimide ümberlülitamist kas -kohapeal või peamises juhtimisruumis, saab täpne õhutussüsteem adekvaatselt hakkama mitmesuguste reoveepuhasti töötamise ajal tekkinud olukordadega.
1.5 Täpse õhutussüsteemi funktsioonid
1.5.1 Õhuvajaduse arvutamine
Täpne õhutussüsteem suudab dünaamiliselt arvutada tegeliku õhuvajaduse, mis põhineb erinevate tegurite muutustel bioloogilistes mahutites, võimaldades õhutussüsteemil nõudmisel õhku tarnida. Täpse õhutussüsteemi õhuvajaduse arvutusmudel on näidatud jooniselJoonis4.
Reoveepuhastite täpse aeratsiooni juhtimise praktilistes rakendustes suudab täpne õhutussüsteem arvutada tegeliku õhuvajaduse{0}}reaalajas, kui sissevooluhulk ja kvaliteedikoormus muutuvad, tagades mõistliku aeratsiooni, mis vastab biokeemilistele nõuetele, säästes samal ajal tarbetut aeratsiooni energiatarbimist.
1.5.2 Õhutusmahu jaotus
Täpne õhutussüsteem hõlmab mitut õhutamise juhtseadet. Süsteem sisaldab mitme-klapi lahtisidumise juhtimisstrateegiat, et summutada teiste ventiilide ühe-klapi reguleerimisest tulenevaid häireid. Sellel on ka mitme-klapiga optimaalse avanemise juhtimisstrateegia, mis võimaldab kiiresti ja optimaalselt reguleerida klapi avanemist, et saavutada õhutusmahu kiire ja täpne edastamine ja jaotus erinevate õhutusjuhtimisseadmete vahel.
1.5.3 Ventilaatori optimeerimise juhtimine
Energiasääst õhutusprotsessis saavutatakse puhuri töö optimeerimisega. Õhutussüsteemi tuumaks on puhuri töö reguleerimine tööparameetrite alusel. Ühest küljest tuleb puhuri reguleerimisel arvesse võtta tegelikke tööparameetreid; teisest küljest tuleb puhuri reguleerimisel arvestada ka seadmete kaitsega. Üldine põhimõte on kasutada puhureid kõige ökonoomsemates tingimustes, vältides samal ajal ebatavalisi puhuri tingimusi (nt lainetust).
Täpne õhutussüsteem arvutab vajaliku õhuhulga, lähtudes protsessi praegustest tööparameetritest ja saadab seejärel signaali puhuri juhtkappi. Toimingud, nagu puhurite käivitamine/seiskamine ja avade reguleerimine, tehakse kogu õhuhulga seadeväärtuse alusel, et rahuldada bioloogilise süsteemi õhutusvajadust, samal ajal kui puhurite kaitsmiseks tõusu eest kasutatakse ülepingekaitserõhku. Puhurid on reoveepuhastite põhilised protsessiseadmed. Täpne õhutussüsteem peaks reguleerima ventilaatori tööd, et rahuldada bioloogiliste paakide õhutusvajadust, vältides samal ajal puhuri hüppamist.
2 Täpse õhutussüsteemi kasutuselevõtt
Täpse õhutussüsteemi normaalse töö tagamiseks tuleb esmalt ükshaaval kasutusele võtta üksikud süsteemisisesed seadmed. Seejärel on vajalik bioloogiliste paagi õhutusventiilide ja puhurite koordineeritud kasutuselevõtt, mis reguleerib puhuri õhuhulka ja reguleerib torustiku rõhu jälgimist. Kasutuselevõtu ajal ei tohi kõik toimingud ja seadistused tagada, et see ei mõjutaks tootmist. Täpsemalt tuleks rõhutada ettevaatusabinõusid avariiventilaatori kasutamisel:
(1) Lühiajaliste -puhuri avanemise oluliste kõikumiste ajal. See süsteem kasutab magnetlaagriga tsentrifugaalpuhureid, mis saavad reaalajas vastu võtta täpse õhutussüsteemi saadetud seadeväärtusi. Puhur reguleerib oma avanemis- ja tööaega vastavalt erinevusele. Täpsel õhutussüsteemil on puhuri kõikumiste eest kaitstud kaitsemehhanism, et vältida kõikumistest tingitud tõusu. Lühiajaliste -puhuri avanemise oluliste kõikumiste võimalikud põhjused on järsud muutused sissevoolu kvaliteedis, mittevastavad süsteemi reguleerimisparameetrid, järsud muutused torujuhtme rõhus ja bioloogiliste paagi instrumentide rikked. Seadmete ohutuse tagamiseks, torujuhtme suurte rõhukõikumiste ja puhuri hüppeohtude vältimiseks saab täpse õhutussüsteemi käsitsi alistada ja lülitada käsitsi režiimi.
(2) Ventilaatori tõusu ajal. Esmase kasutuselevõtu ajal on puhuri hüppamine mõnikord vältimatu. Võimalike põhjuste hulka kuuluvad ventiilide ja puhurite vaheline ebapiisav koordineerimine, mis põhjustab torujuhtme rõhu suurenemist ja tõusu; või ebamõistlikud puhuri parameetrid ise, liiga kiire avanemise reguleerimisega, mis põhjustab puhuri enda tõusu. Selle tõrke ilmnemisel saab täpse õhutussüsteemi käsitsi tühistada ja lülitada tööks käsitsirežiimile.
3 DO Täpse õhutussüsteemi kontrolli tõhusust ja energiasäästu
3.1 DO kontrolli täpse õhutussüsteemi tõhusust
Selle projekti täpse õhutussüsteemi tõhususe kontrollimine viidi läbi peamiselt stsenaariumide võrdlemise teel süsteemi sekkumisega ja ilma. Traditsioonilised kontrollimeetodid ei suuda õigeaegselt ja täpselt reageerida erinevate häirete mõjule. Kui võrgus kontrollitav DO väärtus näitab suuri kõikumisi, kuvatakse lahustunud hapniku (DO) muutumine aja jooksul bioloogilise paagi teatud kohas ilma täpse õhutamiseta.Joonis 5.
Võrreldes traditsiooniliste bioloogiliste paagi juhtimismeetoditega, saab täpne õhutusjuhtimismeetod bioloogilises paagis DO-d täpsemalt juhtida, näidates paremat kohanemisvõimet, võimaldades seeläbi paremat õhutamist ja energiasäästu. Lahustunud hapniku (DO) trendi täpse aeratsiooniga bioloogilises paagis teatud kohas on näidatudJoonis 6.
Vastavalt selle projekti täpse juhtimissüsteemi proovitöö tulemustele on DO väärtuste jaotumise tõenäosus sihtväärtusest ±0,5 mg/L piires 90%; tõenäosus ±0,3 mg/L piires on 30%; ja tõenäosus ±0,2 mg/L piires on 20%, mis vastab projekteerimisnõuetele ja tegelikele kasutusvajadustele.
3.2 DO-juhtimise energiasäästu tulemused täpse õhutussüsteemiga
Mitmeastmelises AAO reoveepuhastis arvutab täpne õhutussüsteem reaalajas vajaliku koguõhuhulga Seejärel edastab see kogu õhuvajaduse seadeväärtuse puhuri peajuhtimiskapile, mis reguleerib seotud puhureid vastavalt seatud eesmärgile. See tagab, et õhutusmaht vastab tegelikele nõudmistele nii suure kui ka väikese koormuse tingimustes, vähendades samal ajal tarbetut aeratsiooni energiatarbimist. Traditsioonilise juhtimise korral töötavad puhurid tavaliselt pidevalt suhteliselt suure võimsusega. Puhurite täpse õhutussüsteemi juhtimisega saavutatakse töövõimsuse reaalajas-reguleerimine, mis saavutab energiasäästu eesmärgi.
Pärast täpse aeratsioonisüsteemi kasutuselevõttu saab mitmeastmeline AAO reoveepuhasti kasu puhastusseadmete normaalsest tööst, täpsetest mõõteriistaandmetest, stabiilsest sissevoolu voolust ja kvaliteedist (mitte üle ±20% projekteeritud väärtustest), piisavast puhuri töörõhust, pidevalt reguleeritavast õhuhulgast ja peamise juhtkapi automaatsest püsiva rõhu tööst.
4 Järeldus
Täpse aeratsioonisüsteemi rakendamisel AAO mitmeastmelises -reoveepuhastusjaamas on eesmärk pakkuda täiustatud töölahendust reoveepuhastusprotsessi aeratsioonietapi jaoks. Täpne õhutussüsteemi lahendus ühtib täielikult tehase töötingimustega, saavutades täpse õhutuse juhtimise. Selle põhjal püsib mikroobne biokeemiline keskkond stabiilsena, aidates seeläbi reoveepuhastil saavutada õhutussüsteemi täiustatud, energiasäästlikku ja automatiseeritud tööd, parandades järelikult heitvee kvaliteedi stabiilsust.