Ko'p bosqichli AAO oqava suv tozalash inshooti uchun aniq aeratsiya tizimini loyihalash va ishga tushirish
Umumiy koʻrinish
Oqava suvlarni tozalash shahar qurilishining muhim qismidir. So'nggi yillarda Xitoyning oqava suvlarni tozalash sanoati jadal rivojlandi. Chiqindilarni tozalash inshootlarining emissiyalarni birgalikda qisqartirishda chuqur ishtiroki kam{2}}uglerodli jamiyatni barpo etish, kam uglerodli iqtisodiyotni rivojlantirish va barqaror shahar rivojlanishiga erishish uchun muhim yordam bo‘lib xizmat qiladi. "Ikki uglerod" maqsadlari doirasida past uglerodli oqova suvlarni tozalash inshootlari tushunchasi sanoatning e'tiborini tortdi. Kam uglerodli oqava suvlarni tozalash inshootlarini rivojlantirish strategiyasiga muvofiqlashtirish uchun energiya tejash va chiqindilarni kamaytirishga ta'sir qiluvchi asosiy omillarni tahlil qilish va o'rganish kerak.
Ko'pgina maishiy chiqindi suvlarni tozalashda faol loy jarayonlari qo'llaniladi. Ushbu davolashning asosiy omili biologik tanklardagi mikroorganizmlar tomonidan oksidlanish reaktsiyalari uchun kislorodning tegishli miqdorini ta'minlash bo'lib, aeratsiya hajmini nazorat qilishni hal qiluvchi ahamiyatga ega. Qo'lda o'tkazgichlar orqali erishiladigan an'anaviy aeratsiya nazorati, birinchi navbatda, saytdagi operatorlarning tajribasiga tayanadi, bu esa sezilarli noaniqlik va chiqindilarga olib keladi. Aniq aeratsiya tizimlarini avtomatik boshqarishga erishish va qo'lda aralashuvni kamaytirish uchun tadqiqotchilar loyqa boshqaruv, neyron tarmoqlar, loyqa neyron tarmoqlar, genetik algoritmlar va vektorli mashinalarni qo'llab-quvvatlash kabi aeratsiyani boshqarish usullarini keng o'rganishdi. Ushbu maqola Shenzhendagi oqava suvlarni tozalash inshootining ko'p bosqichli AAO jarayoniga qaratilgan bo'lib, shunga o'xshash loyihalar uchun ma'lumotnoma taqdim etish uchun uning aniq aeratsiya tizimini loyihalash va ishga tushirish jarayonini tahlil qiladi va umumlashtiradi.
1 Tizimga umumiy nuqtai
1.1 Aniq aeratsiya tizimining printsipi
Biologik tozalash oqava suvlarni tozalash jarayonidagi eng muhim bosqich bo'lib, odatda mikroblarning barqaror va samarali o'sishini ta'minlash va biokimyoviy jarayonlarni rag'batlantirish orqali oqava suvdagi maqsadli moddalarni tushirish standartlariga javob berish uchun olib tashlash yoki kamaytirishga qaratilgan. An'anaviy nazorat strategiyalari zamonaviy oqava suv tozalash inshootlarining operatsion parametrlarining o'zgarishiga o'z vaqtida va aniq javob bera olmaydi. Dastlabki sinov rejimida, ko'pincha, faqat shamollatgichlar yoki terminal aeratsiya quvurlariga o'zgartirishlar kiritiladi, bu esa energiyani tejashga erishgan holda, haqiqiy ish holatining o'zgarishiga asoslangan-talab bo'yicha reaksiya tanklarida aeratsiya hajmini tartibga solishni real{2}}vaqt bajara olmaydi.
Eritilgan kislorod (DO) biologik tozalash jarayoniga ta'sir qiluvchi asosiy omil hisoblanadi. DO nazoratining sifati oqava suvlarni tozalash samaradorligiga bevosita ta'sir qiladi. Aniq aeratsiya tizimi chiqindi suv tozalash inshootlarida katta vaqt kechikishlari va chiziqli bo'lmagan-kabi xususiyatlarni samarali hal qilib, "oldinga uzatish + fikr-mulohaza + model"ni birlashtirgan ko'p parametrli boshqaruv usulini joriy qiladi. Biologik reaksiya jarayoni ustidan aniq nazoratni amalga oshirish, talab boʻyicha aeratsiyaga- erishish va shu orqali tizimning ish barqarorligini oshirish va energiyani tejash uchun shamollatgichlar, aeratsiya quvurlaridagi tartibga soluvchi klapanlar, shuningdek, DO va suv yukini har tomonlama koʻrib chiqadi.
Chiqindilarni tozalash inshootlarida oldinga uzatish signallari asosan oqim oqimi va sifat signallarini o'z ichiga oladi; Qayta aloqa signallari asosan DO, aralash suyuqlik to'xtatilgan qattiq moddalar (MLSS) va biologik tank darajasi signallarini o'z ichiga oladi.
Aniq aeratsiya tizimlarini DO nazorat qilish strategiyasi odatda ikkita yondashuvga ega: nazorat maqsadini doimiy qiymat yoki dinamik qiymat sifatida belgilash.
Odatda, DO nazorat qilish maqsadi doimiy qiymat sifatida o'rnatiladigan strategiyaga muvofiq, aniq shamollatish tizimi har bir biologik tank zonasi uchun kerakli havo hajmini va ta'sir qiluvchi suv sifati, oqim oqimi, DO parametr nuqtasi va biologik tank MLSS kabi signallar asosida umumiy talab qilinadigan havo hajmini hisoblab chiqadi. Keyin u shamollatgichning asosiy boshqaruv tizimini va aeratsiya quvurlaridagi elektr klapanlarni havo ta'minotini talabga moslashtirish uchun sozlaydi va shu bilan DO maqsadli qiymatini nazorat qiladi.
Aniq aeratsiya tizimini qo'llash orqali oqava suvlarni tozalash inshootlari quyidagi maqsadlarga yaxshiroq erishishi mumkin:
(1) Tozalangan oqava suv birligiga energiya sarfini kamaytirish, xarajatlarni kamaytirish.
(2) Chiqindilarni tozalash bo'yicha operatsiyalarning umumiy barqarorligi va ishonchliligini oshirish.
(3) Aeratsiyani tozalangan suv yuki va ifloslanish yukiga qarab avtomatik ravishda sozlang, haqiqatan ham talab boʻyicha aeratsiya va avtomatik boshqaruvga- erishing.
(4) Chiqindilarni sifatini yaxshilash va oqava suv sifatiga muvofiqlik darajasini oshirish.
1.2 Aniq aeratsiya tizimining umumiy dizayni
Ushbu oqava suvlarni tozalash inshootining loyihaviy tozalash quvvati kuniga 50 000 m³ ni tashkil qiladi. U 2 ta biologik tank bilan jihozlangan ko'p bosqichli AAO jarayonini qo'llaydi. Asosiy oqava suv sifati ko'rsatkichlari IV toifadagi er usti suvlari standartlariga javob beradi. Chiqindilarni tozalash jarayonining oqimi ko'rsatilgan1-rasm.
Loyihada 2 ta biologik tank mavjud. Har bir biologik tank 6 ta DO nazorat zonasiga bo'lingan, natijada zavodning biologik tanklari uchun jami 12 ta DO nazorat zonalari mavjud. Uning aniq aeratsiya tizimining dizayn diagrammasi ko'rsatilgan2-rasm.
Aniq aeratsiyaga erishish uchun aniq shamollatish tizimini to'liq nazorat qilish tarmog'i talab qilinadi. Aniq aeratsiya tizimining avtomatlashtirilgan aloqa topologiyasi ko'rsatilgan3-rasm.
Aniq aeratsiya tizimining asosiy stansiyasi aloqa orqali aeratsiya shamollatgichlaridan tegishli parametrlarni bevosita oladi, joydagi kuzatuv asboblaridan signallarni yig'adi- va uskunaning klapanlari va shamollatgich tizimiga boshqaruvni sozlash buyruqlarini yuboradi va shu bilan aeratsiya jarayonini to'liq avtomatik boshqarishga va oqimni boshqarish klapanlari va shamollatgichlarni muvofiqlashtirilgan tartibga solishga erishadi.
1.3 Aniq aeratsiya tizimining apparat komponentlari
Har bir DO nazorat zonasi uchun bitta onlayn DO analizatori sozlangan. Har bir DO nazorat zonasiga mos keladigan aeratsiya tarmog'i trubkasida bitta termal gaz oqimi o'lchagich va bitta elektr nazorat valfi o'rnatilgan. Shamollatish xonasidagi asosiy chiqish trubkasida bitta termal gaz oqimi o'lchagich va bitta bosim o'tkazgich o'rnatilgan.
Aniq shamollatish tizimi uchun asbob-uskunalar va asboblar konfiguratsiyasi jadvali ko'rsatilgan1-jadval.
1.4 Aniq aeratsiya tizimining dasturiy komponentlari
Aniq aeratsiya tizimining dasturiy ta'minoti tizimning asosiy ishlov berish birligi bo'lib xizmat qiluvchi aniq aeratsiya tizimining ish stantsiyasida o'rnatiladi va ishlaydi. Yig'ilgan dala signallariga asoslanib, bu birlik biologik tanklarning biologik havo talabini model orqali hisoblab chiqadi va bir vaqtning o'zida dala nazorati qurilmalariga sozlash buyruqlarini beradi. Funktsional jihatdan u shamollatish hajmini hisoblash moduli, havo taqsimlash moduli va shamollatgichni optimallashtirishni sozlash moduli kabi asosiy modullarni o'z ichiga oladi.
Aeratsiya tizimining aniq dasturiy ta'minoti asosan quyidagi ikki jihatga asoslangan holda ishlab chiqilgan:
(1) Aniq aeratsiya tizimi aerob qismini bir nechta mustaqil DO nazorat zonalariga ajratadi, ular jarayonni boshqarish oqimi talablariga moslasha oladi, shamollatish oqimini tozalash moslamalari tomonidan talab qilinadigan DO tarqatish jarayoni shartlarini qondirish uchun avtomatik ravishda sozlaydi.
(2) Aniq shamollatish tizimi foydalanuvchilarga maqsadli DO darajalarini mustaqil ravishda belgilash imkonini beradi va dinamik DO o'rnatilgan nuqtalarini qo'llab-quvvatlaydi. Qulaylik va ishlash imkoniyatini hisobga olgan holda, tegishli ma'lumotlarni markaziy boshqaruv xonasida ko'rish va sozlash mumkin.
Aniq shamollatish uchun boshqaruv mexanizmi maydonni birinchi o'ringa qo'yadi, so'ngra markaziy boshqaruv ustki kompyuteri, asosan, vana nazorati va shamollatgichni boshqarishni o'z ichiga oladi.
Valfni boshqarish ikkita rejimga ega: mahalliy boshqaruv rejimi va masofadan boshqarish rejimi. Yuqori kompyuterning markaziy boshqaruvida ikkita variant mavjud: qo'lda rejim va aniq shamollatish rejimi.
Ventilyator bosimini nazorat qilish quyidagilarni o'z ichiga oladi:
(1) Asosiy boshqaruv kabinasi mahalliy rejimga kirganda, bosim o'rnatish nuqtasi mahalliy ravishda qo'lda o'rnatilishi mumkin.
(2) Asosiy boshqaruv kabinasi masofadan avtomatik rejimga kirganda, bosimni sozlash ikki rejimga bo'linadi: qo'lda va aniq shamollatish va markaziy boshqaruv xonasiga boshqaruv kalitlari.
U uchta boshqaruv rejimiga ega - toʻliq avtomatik boshqarish, qisman avtomatik boshqarish va qoʻlda majburiy boshqarish - va maydonda yoki asosiy boshqaruv xonasida rejimni-oʻzgartirishga imkon berganligi sababli, aniq aeratsiya tizimi oqava suvlarni tozalash inshootining ishlashi paytida yuzaga keladigan turli vaziyatlarni yetarli darajada hal qila oladi.
1.5 Aniq aeratsiya tizimining vazifalari
1.5.1 Havoga bo'lgan talabni hisoblash
Aniq aeratsiya tizimi biologik tanklar ichidagi turli omillarning o'zgarishi asosida haqiqiy havo talabini dinamik ravishda hisoblab chiqishi mumkin, bu esa aeratsiya tizimiga havoni talab bo'yicha etkazib berishga imkon beradi. Aniq aeratsiya tizimi uchun havo talabini hisoblash modeli ko'rsatilganRasm4.
Chiqindilarni tozalash inshootlarida aeratsiyani aniq nazorat qilishning amaliy qo'llanilishida aniq aeratsiya tizimi havo oqimi va sifatli yuklar o'zgarganda haqiqiy-vaqtda haqiqiy havo talabini hisoblab, biokimyoviy talablarga javob beradigan oqilona aeratsiyani ta'minlab, ortiqcha aeratsiya energiya sarfini tejaydi.
1.5.2 Shamollatish hajmini taqsimlash
Aniq aeratsiya tizimi bir nechta shamollatish boshqaruv bloklarini o'z ichiga oladi. Tizim boshqa klapanlardagi bir-klapan sozlamalaridan kelib chiqadigan shovqinlarni bostirish uchun ko‘p{1}}klapanlarni ajratishni boshqarish strategiyasini o‘z ichiga oladi. Shuningdek, u turli aeratsiya boshqaruv bloklari oʻrtasida aeratsiya hajmini tez va toʻgʻri uzatish va taqsimlashga erishish uchun vana ochilishini tez va optimal sozlash imkonini beruvchi koʻp-klapanlarni ochishni boshqarishning optimal strategiyasiga ega.
1.5.3 Blowerni optimallashtirishni boshqarish
Shamollatish jarayonida energiyani tejashga shamollatgichning ishlashini optimallashtirish orqali erishiladi. Shamollatish tizimining yadrosi ish parametrlari asosida ventilyatorning ishlashini tartibga solishdir. Bir tomondan, shamollatgichni sozlash haqiqiy operatsion parametrlarni hisobga olish kerak; boshqa tomondan, ventilyatorni sozlash uskunani himoya qilishni ham hisobga olishi kerak. Umumiy tamoyil shamollatgichlarni eng tejamkor sharoitlarda ishlatish va g'ayritabiiy shamollash sharoitlarini (masalan, ko'tarilish) oldini olishdir.
Aniq shamollatish tizimi joriy jarayonning operatsion parametrlari asosida kerakli havo hajmini hisoblab chiqadi va keyin signalni shamollatgichning boshqaruv kabinetiga yuboradi. Puflagichlarni ishga tushirish/to'xtatish va teshiklarni sozlash kabi operatsiyalar biologik tizimning aeratsiya talabini qondirish uchun umumiy havo hajmining belgilangan nuqtasi asosida amalga oshiriladi, shuningdek, shamollatgichlarni ko'tarilishdan himoya qilish uchun yuqori himoya bosimi qo'llaniladi. Puflagichlar oqava suvlarni tozalash inshootlarida asosiy texnologik uskunalardir. Aniq shamollatish tizimi shamollashning oldini olishda biologik tanklarning aeratsiya talabini qondirish uchun ventilyatorning ishlashini tartibga solishi kerak.
2 Aniq aeratsiya tizimini ishga tushirish
Aniq aeratsiya tizimining normal ishlashini ta'minlash uchun tizim ichidagi alohida qurilmalar birinchi navbatda birma-bir ishga tushirilishi kerak. Keyinchalik, biologik tank aeratsiya klapanlari va shamollatgichlarni kelishilgan holda ishga tushirish, puflagich havo hajmini sozlash va quvur liniyasi bosimi monitoringini tartibga solish kerak. Ishga tushirish vaqtida barcha operatsiyalar va sozlashlar ishlab chiqarishga ta'sir qilmasligini ta'minlashi kerak. Xususan, shamollatgichning favqulodda ishlashi uchun ehtiyot choralarini ta'kidlash kerak:
(1) Fanni ochishning qisqa-muddatida sezilarli tebranishlari. Bu tizim magnit podshipnikli markazdan qochma puflagichlardan foydalanadi, ular real vaqt-vaqtda aniq aeratsiya tizimi tomonidan yuborilgan belgilangan nuqtalarni qabul qila oladi. Puflagich ochilish va harakat vaqtini farqga qarab sozlaydi. Aniq aeratsiya tizimi tebranishlardan kelib chiqadigan ko'tarilishning oldini olish uchun shamollash tebranishlari uchun xavfsizlikni himoya qilish mexanizmiga ega. Ventilyatorning ochilishidagi qisqa-muddatli sezilarli tebranishlarning mumkin boʻlgan sabablari orasida oqim sifatining keskin oʻzgarishi, tizimni sozlash parametrlarining mos kelmasligi, quvur liniyasi bosimining keskin oʻzgarishi va biologik tank asboblarining ishdan chiqishi kiradi. Uskuna xavfsizligi uchun quvur liniyasi bosimining katta o'zgarishi va shamollatgichning ko'tarilish xavfini oldini olish uchun aniq aeratsiya tizimini qo'lda bekor qilish va qo'lda rejimga o'tkazish mumkin.
(2) Puflagich ko'tarilayotganda. Dastlabki ishga tushirish vaqtida shamollatgichning ko'tarilishi ba'zan muqarrar. Mumkin bo'lgan sabablar orasida klapanlar va shamollatgichlar o'rtasidagi muvofiqlashtirishning etarli emasligi, quvur liniyasi bosimi va ko'tarilishiga olib keladi; yoki asossiz ventilyator parametrlarining o'zi, juda tez ochilish sozlamalari bilan, ventilyatorning o'zini ko'tarishga olib keladi. Ushbu nosozlik yuzaga kelganda, aniq shamollatish tizimini qo'lda bekor qilish va ishlash uchun qo'lda rejimga o'tkazish mumkin.
3 DO Aniq shamollatish tizimining samaradorligi va energiya tejash natijalarini nazorat qilish
3.1 Aniq aeratsiya tizimining samaradorligini nazorat qilish
Ushbu loyiha uchun aniq aeratsiya tizimining samaradorligini tekshirish birinchi navbatda tizim aralashuvisiz va stsenariylarni solishtirish orqali amalga oshirildi. An'anaviy nazorat usullari turli xil buzilishlarning ta'siriga o'z vaqtida va aniq javob bera olmaydi. Onlayn boshqariladigan DO qiymati katta tebranishlarni ko'rsatsa, aniq shamollatishsiz biologik tankdagi ma'lum bir joyda vaqt o'tishi bilan erigan kislorod (DO) o'zgarishi ko'rsatilgan.5-rasm.
An'anaviy biologik tanklarni nazorat qilish usullari bilan solishtirganda, aniq shamollatish nazorat qilish usuli biologik tank ichidagi DO ni aniqroq boshqarishi mumkin, bu esa kuchli moslashuvchanlikni namoyish etadi va shu bilan yaxshi shamollatish va energiyani tejash imkonini beradi. Aniq shamollatish bilan biologik tankning ma'lum bir joyida erigan kislorod (DO) tendentsiyasi ko'rsatilgan.6-rasm.
Ushbu loyihadagi aniq nazorat tizimining sinov operatsiyasi natijalariga ko'ra, maqsadli belgilangan nuqtadan ± 0,5 mg / L ichida taqsimlangan DO qiymatlari ehtimoli 90% ni tashkil qiladi; ± 0,3 mg / L ichida ehtimollik 30% ni tashkil qiladi; va ± 0,2 mg / L ichida ehtimollik 20% ni tashkil qiladi, dizayn talablariga va haqiqiy operatsion ehtiyojlarga javob beradi.
3.2 Aniq shamollatish tizimi bilan DO nazoratining energiyani tejash natijalari
Ko'p bosqichli AAO oqava suv tozalash inshootida aniq aeratsiya tizimi joriy oqim oqimi va ventilyator nazorati vaqtidagi yuk-vaqt asosida real vaqtda kerakli umumiy havo hajmini hisoblab chiqadi. Keyin u havo talabining umumiy o'rnatilgan nuqtasini shamollatgichning asosiy boshqaruv kabinetiga uzatadi, u belgilangan maqsadga muvofiq bog'langan shamollatgichlarni tartibga soladi. Bu aeratsiya hajmining yuqori va past yuk sharoitida haqiqiy talablarga javob berishini ta'minlaydi va keraksiz aeratsiya energiya sarfini kamaytiradi. An'anaviy nazorat ostida puflagichlar odatda nisbatan yuqori quvvatda doimiy ishlaydi. Shamollatish tizimining shamollatgichlarni aniq boshqarishi orqali energiyani tejash maqsadiga erishib{6}}ish quvvatini real vaqtda sozlashga erishiladi.
Aniq aeratsiya tizimini qo'llaganidan so'ng, ko'p bosqichli AAO oqava suv tozalash inshooti tozalash uskunasining normal ishlashi, aniq asboblar ma'lumotlari, barqaror oqim oqimi va sifati (loyihaviy qiymatlarning ±20% dan ko'p bo'lmagan), etarli shamollatuvchi ish bosimi, doimiy sozlanishi havo hajmi va asosiy boshqaruv kabinetining avtomatik doimiy bosimidan foyda oladi.
4 Xulosa
Ko'p bosqichli AAO oqava suvlarni tozalash inshootida aniq aeratsiya tizimini qo'llash oqava suvlarni tozalash jarayonining aeratsiya bosqichi uchun tozalangan operatsion yechimni taqdim etishga qaratilgan. Aeratsiya tizimining aniq yechimi zavodning ish sharoitlariga to'liq mos keladi va aniq aeratsiya nazoratiga erishadi. Shu asosda mikrobial biokimyoviy muhit barqaror bo‘lib qoladi va shu bilan oqava suvlarni tozalash inshootiga aeratsiya tizimining tozalangan, energiya-tejamkorligi va avtomatlashtirilgan ishlashiga yordam beradi, natijada chiqindi suv sifatining barqarorligi yaxshilanadi.