В начало

Управление процессами водоочистки

 

Как правило, типовые проекты комплексов водоочистки не учитывают индивидуальных особенностей работы конкретного предприятия. Сложный компонентный состав и высокие концентрации загрязнений стоков требуют последовательного применения различных аппаратов, каждый из которых удаляет из воды некоторые примеси. По одним и тем же исходным параметрам стока можно спроектировать различные комбинации очистных аппаратов, образующих технологическую схему очистки стока, работа которых будет удовлетворять требуемому качеству водоочистки. В настоящее время предложен способ аналитического построения оптимальных технологических схем, основанный на методе динамического программирования. Этот способ можно усовершенствовать, если на этапе проектирования подбирать технологические режимы работы очистных аппаратов, оптимальные для всего комплекса водоочистки.

Однако практическая реализация этого предложения наталкивается на значительные трудности. Во-первых, процессы водоочистки находятся под постоянным воздействием многих неконтролируемых факторов, вызывающих нерегламентированные сбои в работе оборудования. Такие воздействия называются возмущениями. Если их своевременно не компенсировать, то качество очистки стоков понизится, а технологические режимы будут далеки от оптимальных. Поэтому необходимо построить систему автоматического управления, которая централизованно задавала бы режимы работы аппаратов, оптимальные для всего комплекса при требуемой эффективности очистки стока.

Построение эффективной системы управления при большом времени обработки стока является сложной задачей. Только получив обработанную в том или ином аппарате технологической схемы воду, можно измерить в ней концентрации загрязнений, сравнить их с требуемыми и по выявленному отклонению отрегулировать работу аппарата, но уже для очистки следующей партии стока. Поэтому время проведения технологической операции можно считать временем запаздывания, когда управляющее воздействие на источник откло-нения не может изменить полученный результат, т. е. вода, не удовлетворяющая требованиям санитарно-экологических норм, будет выходить из комплекса очистных сооружений. Чтобы избежать этого, необходимо предусмотреть механизм возврата загрязненной воды на доочистку, т. е. предусмотреть управляемую рециркуляцию стока. Учитывая влияние времени запаздывания и необходимость рециркуляции многокомпонентного стока, можно определить систему управления как самонастраивающуюся систему с адаптивной моделью переменной структуры (рис. 1).

Система управления работает следующим образом. В комплексе очистных сооружений реализуется процесс водоочистки, являющийся объектом управления, который описывается передаточной функцией с запаздыванием W0(p)etp. В комплекс очистных сооружений поступает стандартизованный рециркулируемой жидкостью исходный сток с концентрациями загрязнений Х(р), а с его выхода отходит вода с концентрациями загрязнений Y(p), прошедшая очистку. Действие возмущения на объект представлено на схеме в виде функции F(р).

 

 

 

Рис.1. Структурная схема системы управления

 

Концентрации загрязнений стандартизованного стока Х(р) измеряются и сигналы, пропорциональные их величинам, поступают на модель объекта управления с передаточной функцией Wm(p)etp, которая имитирует поведение реального процесса водоочистки. С нее снимаются сигналы, которые представляют собой прогноз будущих концентраций загрязнений Ym(p) в реальной очищенной воде, но без запаздывания. Время запаздывания t учитывается в модели как элемент запаздывания с передаточной функцией etp, пройдя который прогнозирующие сигналы Ym(p)etp приходят в той же фазе, т. е. с тем же запаздыванием t, что и сигналы об измеренных величинах концентраций загрязнений Y(p) в реальной жидкости, прошедшей очистку. Поэтому их можно сравнить между собой, т. е. вычислить параметрическое рассогласование модели и объекта по величинам параметрических рассогласований ε(р): ε(р) = Y(p) – Ym(p)etp.

Адаптер формирует воздействие Z(р), которое изменяет величины коэффициентов передачи модели, а значит изменяется прогнозирующий сигнал Ym(p)etp до обращения в нуль параметрического рассогласования ε(р) = 0. Как следствие, модель имитирует поведение объекта управления в реальном времени, и величины прогнозирующих сигналов без запаздывания Ym(p) стремятся к будущим величинам сигналов о концентрации загрязнений Y(p) в реальной жидкости.

Прогнозирующие сигналы Ym(p) без запаздывания сравниваются с требуемыми концентрациями загрязнений G(р) в очищенной жидкости и определяются ошибки управления σ(р) = G(р) – Ym(p). Поскольку загрязнения стока имеют многокомпонентный состав, то достаточно выбрать компонент загрязнения, назовем его конт-рольным, ошибка управления по которому вызовет наихудшие последствия.

Коммутатор К подключает к системе ошибку управления по контрольному компоненту загрязнения σк(р), по величине которой регулятор R(p) изменяет соотношение расходов исходного стока и рециркулируемой жидкости, влияя тем самым на величины концент-раций загрязнений стандартизованного стока Х(р), поступающего на очистку.

Таким образом, система управления автоматически формирует такой сток, который может гарантированно очистить до требуемого состава, а главное, позволяет возвращать воду на доочистку в случае чрезвычайных обстоятельств. Очистные сооружения должны гарантировать соблюдение нормативных требований к качеству воды с учетом перспективных изменений, обусловленных развитием производства. При этом достигается получение максимального экономического эффекта от предотвращения экологического ущерба, причиняемого окружающей среде в результате сброса неочищенных сточных вод, а также от более полного использования и утилизации отходов производства.

Для выполнения поставленной задачи необходима база данных, включающая в себя сведения об эффективности очистки конкретного оборудования по каждому показателю качества сточных вод, а также сведения об ограничениях на технологическое оборудование и рекомендации о целесообразности применения того или иного аппарата при выбранных условиях эксплуатации. Например, при определенных условиях в одних случаях целесообразно применять тангенциальные, в других – горизонтальные или аэрируемые песколовки, в электрофлотаторах варьируют флотореагенты, время флотации (не менее 10 мин или др.) и т.д. Какие-либо ограничения и особенности имеет и другое оборудование, входящее в состав очистных сооружений.

Любые очистные сооружения можно упрощенно представить в виде цепочки аппаратов, каждый из которых последовательно уменьшает концентрацию загрязнителей. Вся сложность в том, как построить оптимальную комбинацию аппаратов водообработки, каждый из которых изменяет компонентный состав загрязнений поступающего к нему стока, в том числе и от предыдущего аппарата.

 


Разблокировка Билайн Таб Про
Разблокировка Билайн Таб Про


iTunes Gift Card (Russia) 1000 руб
iTunes Gift Card (Russia) 1000 руб


XBOX Live 1000 рублей (RUS)
XBOX Live 1000 рублей (RUS)