Устройство для автоматического управления процессом выпуска ила из канализационных отстойников

ОПИСАНИЕИЗОВРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ м 861342 Сфтоз СоветскихСоциалистическихРеспубпнн(5)М, Кд. С 02 Г 3/34а 05 О 27/00 ЪеуаауетееннмИ кемнтет . СССР йв делам неебретеннй и фпрытнй(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОИАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВЦПУСКА ИЛА ИЗ КАНАПИЗЩИОННЫХ ОТСТОЙНИКОВ.Мзобретение относится к области ;очистки сточных вод и может быть использовано для автоматического управления выпуском нла из канализацнон" ных отстойников. "3Известно устройство для автоматического регулирования уровня ила в канализационных отстойниках на очистном комплексе, включающем канализа" циониые отстойники, иловой резервуар н мловые насосы, содержащее датчик уровня нла, установленный на вращающейся фо 1 вте отстойника и соединенный посредством кольцевого .токосъеи" ника с измерительным блоком регулятора, к которому подключен блок синхронизации, связанный с конечныии выключателями, установленными у наружного борта отстойника, и сиСолнительными механизмами выпуска ила 11. Устройство поочередно управляет исполнительными механизмами . выпуска ила, синхроинзируя подачу управляющего сигнала с положением датчика уровня над приемником сбора ила соответствующего исполнительного механизма и поддерживает, такимобразом, заданный уровень ила вовсем объеме отстойника. Недостатки известного устройства: - увеличение времени пребывании ила в отстойнике при снижении расхода яловой. смеси вследствие фиксированной высоты подвеса датчика уровня, что может вызвать повьененный . вынос взвешенных веществ и ухудше.ние качества выходящего нла из-за кислородного голодания при снижении расхода иловой смеси до 30-403 .от номинального- колебания уровня ила в отстой" нике при существен то неравномерном поступлении нловой смеси из-за невысоких динамических свойств отстойника по каналам: расход иловой смеси ",уровень ила н расход выходящего ила - уровень ила, что в от3 86334дельных случаях может привести к потвышенному выносу взвешенных веществ;- невозможность оперативного изменения расхода выходящего ила взависимости от потребности в немаэротенка, что может привести к ухудшению качества очистки при работес переменной органической нагрузкойи не позволяет использовать извест-ное устройство в комплексных системах управления станциями биологической очистки сточных вод- воэможность ошибочного действияустройства при облипании илом датчика уровня ипи других его отказах; 35возможность затопления терри- .тории очистного комплекса через верхилового резервуара при аварии иловых насосов, (если высотная отметкавер";а илового резервуара ниже высот 20ной отметки очищенной воды в отстой"нике),Известно также устройство дляуправления выпуском ила из каналигзационных отстойников на очистном25комплексе, включающем канализационные отстойники, нловой резервуар ииловые насосы, содержащее расходомеры очищенной воды и выходящего нла,подключенные к входам блока соотношения, выход которого через регуля 36тор выпуска ила соединен с исполнительным механизмом на линии впускаила 2.К третьему входу блока соотношения подключен измеритель илового иидекса в поступающей иловой смеси.Устройство оперативно управляет выпуском ила из отстойника, поддерживая заданное соотношение между расходами очищенной воды и выходящего 49ила. При этом время пребывания илав отстойнике неизменно при любых колебаниях расхода иловой смеси, чтопозволяет стабилизировать активностьи концентрацию выпускаемого нла. Заданная величина соотношения расходов корректируется в зависимости отсйособности поступающего ила. к осаждению, измеряемой измерителем.илового индекса. 50Недостатки известного устройства:- возможность повышенного выносавзвешенных веществ прн значительномснижении расхода нловой смеси (до10-20 Х от номинального), так как приэтом основная масса ила осаждаетсявблизи от центра отстойника, илоотсосы (нлоскребы) не могут (при 2 4уменьшенном расходе) ее удалить иуровень ила в этой зоне чрезмерно возрастает,- невысокая надежность измерителя нлового индекса, вследствиеотсутствия выпуска его промьппленностью,- невозможность оперативного изменения расхода выходящего ила в зависимости от потребности в нем аэротенка, что может привести к ухудшению качества отчнстки при работе спеременной органической нагрузкойи не позволяет испольэовать известное устройство в комплексных системах управления станциями биологической очистки сточных вод,- возможность повышенного выноса взвешенных веществ при значительных колебаниях илового индекса, таккак коррекция соотношения расходовпо величине илового индекса линейна, в то время как зависимость междускоростью осаждения и иловым индексом для большинства илов нелинейна,- возможность затопления территории очистного комплекса черезверх илового резервуара при авариииловых насосов (если высотная отмет-,ка верха илового резервуара ниже высотной отметки очищенной воды вотстойнике),Известно также устройство для автоматического управления процессом выпуска.ила нэ канализационных отстойников на очистном комплексе, включающем канализационные отстойники, вдовой резервуар и иловые насосы,лсодержащее расходомеры очищенной воды и выходящего ила, подключенные к блоку регулирования соотношения расходов, соединенному с исполнительным механизмом выпуска ила 3, Блок регулирования соотношения расходов включает блок соотношения, связанный с расходомерами очищенной воды и выходящего ила и регулятором соотношения, а также эадатчик нлового индекса, регулируемый задатчик и функциональный преобразователь, подключенный к расходомеру очищенной воды, задатчику илового индекса и регулируемому задатчнку, соединенному с регулятором соотношения. Система оперативно управляет выпуском ила иэ отстойника, поддерживая заданное соотношение между расходами очищенной воды и выходящего илаи корректируя зто соотношение в зависимости от расхода очищенной воды и способности ила к осаждению.Величина соотношения может изменяться и по команде внешних устройств,Недостатки известного устройства;- возможность затопления территории очистного комплекса через верхилового резервуара при аварии ило- . 10вых насосов (если высотная отметка верха илового резервуара нижевысотной отметки очищенной воды вотстойнике);- возможность повышенного выноса 15взвешенных веществ в случае нару"шений режима очистки, чрезмерногоуменьшения заданного соотношения,расходов по требованию внешних систем управления, несвоевременного 20отбора. избыточного ила и, следовательно, значительного увеличенияконцецтрации ила в поступающей иловой смеси н т.п., а также иенснравности расходомеров, блока соотнощения, регулятора и/или исполнительного механизма выпуска ила.Целью настоящего изобретения является защита очистного комплекса от затопления и уменьшение выноса взвешенных веществ при нарушении режима очисткиЭто достигается тем, что устройство дополнительно содержит датчикЭ 5 уровня в иловом резервуаре, датчик аварии иловых насосов н соединенный с ними дискриминатор, подключенный к исполнительному механизму выпуска ила и блоку регулирования соотношения расходов, а также блок контроля уровня ила в отстойнике, подключенный к дискриминатору.На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.Устройство управления процессом выпуском ила из канализационных ьтстойников на очистном комплексе, включающем канализационный отстойник 1 иловой резервуар 2 и иловые насосы50 3, содержит расходомер 4 очищенной. води и расходомер 5 выходящего ила, .подкаочеиные к блоку 6 регулирования соотношения расходов, блок 7 контроля уровня ила в отстойнике . с датчиком 8 уровня, соединенный с дискри-, минатором 9, который связан с нспол.нительнъи механизмом 10, выпуска ила, датчиком 11 уровня в иловом резервуаре 2, датчиком 12 аварии иловых насосов 3 и блоком 6 регулирования соотношемия расходов.В отстойнике 1 происходит разделение иловой смеси, поступающей по трубопроводу 13, на очищенную воду и активный ил, Очищенная вода собирается в кольцевом канале отстойника и отводится по трубопроводу 14, а осевший активный ил удаляется по трубопроводу 15.В кольцевом канале отстойникаили в трубопроводе 14 установлен расходомер 4 очищенной воды. Расход активного .ила измеряется расходомером 5 выходящего ила и регулируется исполнительньк механизмом 10, Выходы расходомеров 4 и 5 подключены.к входам блока 16 соотношения, выход которого соединен с регулятором 17 соотношения. Входы блока 16 соотношения являются входами блока 6 регулирования соотношения расходов,Выход расходомера 4 очищенной воды соединен также с первым входом функционального преобразователя 18, ко второму входу которого подключен задатчик 19 илового индекса, а выход функционального преобразователя через первый вход регулируемого задатчика 20 соединен с регулятором .17 соотношения. Выход последнего является также выходом блока 6 регу" лирования соотношения расходов.Ко второму входу регулируемого задатчика 20 могут быть подключены различные внешние устройства (напрямер ЭЦВМ управляющая станцией биологической очистки сточнвас вод). Выход регулятора 17 соотношения соединен:через дискриминатор 9 с исполиительньм механизмом О выпуска ила.В отстойнике 1, например, на его вращающейся ферме 21, установлен задатчик 8.уровня ила, который через блок 22 контроля датчика уровня .соединен с программньвк регуляторьм 23. Вход блока 22 является входом блока 7 контроля уровня ила. Программный регулятор 23, выход которого является выходом блока 7 контроля уровня, подключенк дискриминатору 9,Дискриминатор 9 предназначен также для связи с внешними устройствами (например, с системами сигнализации и управления станцией очистки).1 О И вой смеси. При этом надо изменитьна 20 23 30. Устройство работает следующим образом.При изменении расхода иловой смеси, поступающей в отстойник 1 по трубопроводу 13, изменяется расход очищенной воды, Расходомер очищенной во. ды вырабатывает сигнал, пропорциональный новому расходу очищенной воды. Этот сигнал и сигнал от расходомера 5 выходящего ила поступают навходы блока 16 соотношения, на выходекоторого образуется сигнал, пропорциональный новому отношению расходаочищенной воды и выходящего ила. Этотсигнал поступает на первый вход регулятора 17 соотношения.В зависимости от разности этогосигнапа и сигнала, поступающего навторой вход регулятора 17 соотношения от регулируемого задатчика 20,на исполнительный механизм 10 вынуска ила передается команда увеличитьили уменьшить расход ила,Команда на исполнительный механизмвыпуска ила поступает через дискри"минатор 9, если выполнены условия:уровень ила в отстойнике 1 ниже заданного, уровень в нловом резервуаре 2 ниже аварийного и работаетхотя бы один иловой насос 3.. В трубопроводе 15 выпускаемогоила устанавливается новый расход ила,при котором весовое количество выпускаемого ила будет равно весовомуколичеству поступающего. Этим обеспечивается стабилизация времени пре"бывания нла в отстойнике, и темсамьм, поддерживание его активностии концентрации на выходе.При уменьшении расхода яловойсмеси до 80% от номинального и ниже.(например в ночное время) скоростирадиальных потоков иловой смеси су-,щественно уменьшаются и основнаямасса ила осаждается вблизи центраотстойника. При этом часто наблюдается кратковременное (но значительное) увеличение выноса взвешенныхвеществ с очищенной водой. Для ускорения этого выход расходомера 4 очи- ященной воды подключен. к первому входу функционального преобразователя18. При расходах очищенной воды от803 до номинального и выше выходной сигнал функционального преоб-разователя 18 неизменен. При снижении расхода до 803 и ниже выходнойсигнал функционального преобразователя 18 увеличивается по заданной йрограФе.Выходной сигнал функционального преобразователя 18 воздействует на управляемый задатчик 20, который увеличивает заданную величину соотношения расходов, поступающую на второй вход регулятора 17 соотношения. Регулятор 17 соотношения воздействует наисполнительный механизм 10 и увеличивает выпуск ила иэ отстойника 1.В зависимости от местных условийрасходомер очищенной воды может бытьзаменен расходомером поступающей илостройку регулятора 17 соотношения,Связи элементов устройства, их состав и действие не меняются, Подобный эквивалент предлагаемого устройства может быть использован для отстойников с подтопленным выпуском очищенной воды, когда трудно измерить ее расход.При действии предлагаемой системы регулирования соотношения расходов уровень ила в любой точке отстойника не превышает заданного. Од" нако со временем уровень ила в отстойнике может превысить максимально допустимый, например, вследствие ухудшения илового индекса (вспухания ила). Чтобы избежать этого, заданная величина соотношения расходов корректируется в зависимости от способности поступающего ила и осаждения (илового индекса). Иловой индекс (или динамика осаждения нла) измеряется лабораторным анализом нли измерителем илового индекса, Полученная величина периодически вводится вустройство оператором с помощью задатчика 19 илового индекса, выходкоторого подключен ко второму входуфункционального преобразователя 18. При увеличении илового индекса функциональный преобразователь 18 увели"чивает заданную величину соотношения расходов с помощью регулируейогозадатчика 20. При этом увеличивается расход выходящего ила, уменьшается время его пребывания в отстойнике, уровень ила в отстойнике и вынос взвешенных веществ с очищенной водой. Коррекция осуществляется с помощью функциональНого преобразователя, так как связь между иловым индексом и скоростью осаждения ила нелинейна.42 10команду на проверку неисправности -датчика 8 уровня, Блок 22 контроляосуществляет внеочередной контрольработоспособности датчика уровняила и при положительном ответе вклю-чает пульс-пару программного регулятора 23. Йа первом выходе программного регулятора 23 появляется сигнал, который в дискриминаторе 9 блокирует цепи регулятора 17 соотношения, На. втором выходе появляетсяимпульсный сигнал, открывающий исполнительный механизм 10 выпускаила. Расход ила постепенно увеличивается и уровень его в отстойнике падает. При неисправности датчика8 уровня ила и при его срабатывании дается предупредительный сигнал.Сигнал на первом выходе программного регулятора 23 исчезает при устойчивом сниженйи уровня ила в отстойнике (один оборот формы). Пульс-пара регулятора 23, дающая сигнал иавторой выход, отключается одновременно с исчезновением сигнала на выходе датчика 8 уровня ила. В дискриминаторе 9 снимается блокировка цепи регулятора 17 соотношения. Исправность датчика 8 уровня ила проверяется не только при его срабатывании, но и периодически-по заданной временной программе,Предлагаемое устройство по сравнению с известным обеспечивает: за" щиту очистного комплекса от затопления эа счет введения датчика уровня в иловом резервуаре, датчика аварии иловцх насосов и соединенного с ними дискриминатора, который подключен в разрмв цепи между регулятором соотношений и исполнительным механизмом выпуска ила, уменьшение выноса взвешенных веществ при нарушении режима очистки эа счет введения блока контроля уровня и.а в отстойнике, соединенного с дискриминатором.Преимущества предлагаемого устройства обеспечат- защиту от затопления и уменьшение загрязнения территории очистных комплексов при аварии иловых насосов и снижение тем самым эксплуатационных затрат 1- на станциях без сооружений доочистки воды - уменьшение ущерба окружающей среде благодаря уменьшению выноса взвешенных веществ при нарушении решнма очистки, а также благодаЧ 8613 1 О После разработки более надежных измерителей илового индекса, они могут быть использованы в системе управления в качестве задатчнка илового индекса. 5На многих очистных комплексах высотные отметки бортов иловых резервуаров 2 ниже высотных отметок перелива воды из отстойников 1, В этом случае при аварии иловых насосов 3 активный ил разливается по территории очистного комплекса через верх борта илового резервуара 2 и может затопить насосные станции и другие заглубленные сооружения. Подобная авария в предлагаемой системе исключается: при срабатывании датчика 11 уровня в иловом резервуаре 2 или датчика 12 аварии яловых насосов 3 дискриминатор 9 отключает регулятор 20 17 соотношения от исполнительного механизма 10 выпуска ила и формирует непрерывный сигнал на закрытие исполнительного механизма 1 О. Одновременно диспетчеру дается аварий" ф 25 ный сигнал.При отдельных нарушениях техноло" гического режима очистки нли пенс правностях средств контроля и управ" ления наблюдается повышецный вынос ЗО взвешеннцх веществ иэ отстойников, например:- при сбросе со сточной водой солей тяжелых металлов или органических токснкантов; 35- при чрезмерном уменьшении заданного соотношения расходов по требованию внешних систем управления;- при несвоевременном отборе избыточного ила и, следовательно, эна- фО чительном увеличении концентрации ила в поступающей иловой смеси и т.п- при неисправности расходомеров, блока соотношения, регулятбра соотношения. 45Чтобы в этих случаях избежать повышенного выноса взвешенных веществ нредусмотреи контур контроля максимально допустимого уровня нла в отстойнике, состоящий из датчика 8 5 О уровня ила в отстойнике, блока 22 контроля датчика 8 уровня и программного регулятора 23.Датчик уровня ила срабатывает прИ достижении илом максимально допусти" 55 мого уровня. Этот сигнал через блок, 22 контроля поступает на вход грограммиого регулятора 23, который даеъ .11 861342 ря уменьшению загрязнения очищенной, воды при залповых сбросах сточных в вод- на станциях с сооружениями до;очистки воды - уменьшение затрат нав промывку и регенерацию микрасеток и фильтров, уменьшение расхода реаген тов и электроэнергии..Формула изобретения 1. Устройство для автоматического управления процессом выпуска ила из канализационных отстойников на очистном комплексЬ, включающем канализационные отстойники, иловой резервуар и иловые насосы, содержащее расходомеры очищенной воды и выходящего нла, подключенные к блоку регулирования соотношения расходов, и исполнительный механизм выпуска ила, о т л и ч а .ю щ е е с я тем, что, с целью защиты очистного комплекса от затопления и уменьшенияыноса взвешенных, веществ при нарушении режима очистки, оно дополниельно содержит датчик уровня в илпом резервуаре, датчик аварии илоых насосов и соединенный с нимиискрнминатор, подключенный к исполнительному механизму выпуска илаи блоку регулирования соотношения1 О расходов.2. Устройство по и, 1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что оно дополнительно содержит блок контроля уровня ила в отстойнике, подключенный15 к дискриминатору,Источники информации,принятые во внимание нри экспертизе1. Авторское свидетельство СССРУ 412483, кл. С 02 С 1/34, 1972.70 2. Авторское свидетельство СССРУ 617383, кл. С 02 С 5/10 1977.3. Авторское свидетельство СССРпо заявке У 2715854/23-26, 1979 (прототип).1