СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ОСВЕТЛЕНИЯ СУСПЕНЗИИ В ВИДЕ БЫТОВОЙ СТОЧНОЙ ВОДЫ ОСАЖДЕНИЕМ
METHOD OF CONTROL OVER CLARIFICATION OF SUSPENSION AS DOMESTIC EFFLUENTS BY SEDIMENTATION

Способ относится к технологиям очистки осаждением суспензий различного происхождения и может быть использован при очистке бытовых сточных вод.
Известно, что бытовая сточная вода - это суспензия загрязняющих воду частиц разного размера и разной природы. Ее перед сбросом в природные водоемы подвергают очистке по крайней мере в две стадии. Сначала ее осветляют осаждением в специальных отстойниках, а затем осветленную воду подают на биологическую доочистку. Для надежной работы биологических очистных сооружений необходимо, чтобы вода в них поступала с постоянной скоростью. Однако на практике скорость образования бытовой сточной воды и последующего поступления ее на осаждение и далее на биологическую доочистку постоянно и значительно меняется в течение суток (Фиг.1). Соответственно задачу обеспечения возможности вывода из каждого отстойника осветленной воды с постоянной скоростью, равной среднесуточной скорости поступления в него сточной воды, следует считать весьма актуальной. Решить ее можно с использованием автоматической системы управления потоками осветленной воды.
Известен способ управления процессом двухступенчатого осветления щелока в виде суспензии в производстве калийных удобрений путем распределения ее потока по параллельно работающим отстойникам первой ступени (а.с. 927264, B01D 21/00, G05D 27/00, опубл. 15.05.82). На этой ступени отделяют шлам сопутствующих твердых солей и получают вторичную суспензию. На второй ступени из нее выделяют глинистый шлам и получают конечный продукт в виде осветленного раствора целевой соли. В каждый из отстойников первой ступени осветления исходная суспензия поступает с различным содержанием шлама соответствующих солей. Соответственно выводимые из первичных отстойников объемы вторичной суспензии также различаются. Поэтому для обеспечения подачи в каждый отстойник второй ступени суспензии из первой ступени с одинаковой объемной скоростью распределение потоков исходной суспензии между параллельно работающими первичными отстойниками осуществляют в зависимости от нагрузки по сопутствующим солям на каждый из них с использованием специально разработанного уравнения.
Этот способ не может быть использован для управления процессом осветления бытовой сточной воды с одинаковым содержанием взвешенных веществ в воде, поступающей в параллельно работающие отстойники, но с постоянно изменяющейся скоростью ее поступления в них.
Новым техническим результатом от использования предлагаемого изобретения является обеспечение возможности получать поток осветленной воды с постоянной скоростью во всем суточном цикле очистки воды.
Указанный результат достигается тем, что в способе управления процессом осветления суспензии с определенными параметрами ее потока путем его распределения по параллельно работающим отстойникам и регулирования вывода осветленного потока, согласно изобретению, осветлению подвергают суспензию в виде бытовой сточной воды с постоянно меняющейся в течение суточного цикла не поддающейся регулированию скоростью ее поступления в отстойники при равном ее распределении по каждому из них и по воде и по взвешенным веществам, а регулирование вывода осветленной воды из каждого отстойника проводят независимо от нагрузки на них по сточной воде с обеспечением постоянства во времени и равенства для всех отстойников скорости ее вывода, равной среднесуточной скорости подвода сточной воды в каждый из отстойников, при этом постоянство во времени скорости вывода осветленной воды из каждого бассейна обеспечивают путем использования для управления выводом воды сигналов датчиков скоростей поступления сточной воды в отстойники и вывода осветленной воды и действующих по этим сигналам исполнительных механизмов, регулирующих затворы в трактах движения осветленной воды.
Способ предназначен для управления процессом осветления бытовой сточной воды осаждением в комплексе, схема которого показана на Фиг.2. Комплекс включает водораспределительную емкость 1, вход которой связан с коллекторами сточной воды, параллельно работающие отстойники 2-5, каждый из которых снабжен средствами подачи в него сточной воды и средствами вывода осветленной воды с управляемыми щитовыми затворами 6-9, средствами для регулирования этих затворов 10-13, систему трубопроводов для подвода сточной воды в отстойники, содержащих нерегулируемые затворы 14-17 и датчики скорости 18-21, систему трубопроводов, связывающую выходы отстойников с общим трубопроводом для осветленной воды, содержащих регулируемые затворы 22-25, снабженные датчиками 26-29 скорости потоков выходящей из отстойников осветленной воды и средствами 30-33 для регулирования этих потоков, затвор 34 в общем трубопроводе осветленной воды, датчик 35 скорости общего потока. На схеме обозначение Ос относится к осадку, выводимому из отстойников, КЦУ - это компьютерный центр управления, БО - это биохимическая очистка.
Затворы 14-17 в процессе очистки находятся в нормально открытом положении и обеспечивают равную скорость подвода воды к каждому отстойнику в любой момент времени. Датчик скорости потока в общем трубопроводе осветленной воды используют для дополнительного контроля скорости поступления этой воды на БО.
Необходимая для разработки алгоритма управления процессом и программы для его осуществления информация - это суммарный объем поступающей на очистку в течение суток сточной воды, текущая и среднесуточная скорость подачи воды в каждый отстойник и соответственно равная ей среднесуточная скорость потоков выводимой из каждого отстойника осветленной воды, значения величин сигналов датчиков скорости этих потоков, а также суммарный «резервный» объем отстойников, достаточный для демпфирования пиковых нагрузок по сточной воде на отстойники.
Эту информацию получают при тестовых испытаниях комплекса. Сигналы датчиков при скорости, равной среднесуточной, берут за сигналы сравнения. «Резервный» объем считают равным, например, объему сточной воды, поступающей в отстойник сверх среднесуточного объема в первый (утренний) пиковый период суток. Этот объем как интегральная величина пропорционален площади заштрихованной части Фиг.1.
cp
cp
Комплекс в режиме с управлением потоками осветленной воды работает следующим образом. Систему управления подключают в момент времени, соответствующий точке 8 на Фиг.1. В этот момент по определению скорость подачи сточной воды v′ в каждый отстойник равна среднесуточной скорости подачи v′, а скорость вывода v″ должна равняться среднесуточной скорости вывода v″. Обязательное условие при подключении - наличие в каждом отстойнике свободного («резервного») объема. Это условие обеспечивают следующим образом. Перед подключением системы управления затворы 6-9 и 22-25 открывают на 50% и выводят из каждого отстойника заданный объем воды. Степень открытия затворов 6-9 определяют по положениям штоков над поверхностью в отстойниках, а затворов 22-25 - по сигналам сравнения датчиков 26-29.
cp
cp
При подключении программы КЦУ сравнивает текущие сигналы датчиков 26-29 с сигналами сравнения, соответствующими v′, и при их неравенстве выдает команду, по которой исполнительные механизмы 30-32 регулируют степень открытия затворов 22-25 до величины, обеспечивающей скорость вывода осветленной воды, равную v″.
При снижении скорости поступления сточной воды в отстойники, но при постоянной скорости отвода из них осветленной воды, уровни воды в отстойниках снижаются. Соответственно уменьшаются величины перепада столба жидкости до линий перелива воды в отводящие трубы и скорость v″ вывода воды.
cp
В соответствии с программой управления при неравенстве текущих сигналов датчиков 18-21 и сигналов сравнения этих датчиков на сверхдопустимую величину КЦУ выдает команду, по которой исполнительные механизмы и средства регулирования 10-13 увеличивают степени открытия затворов 6-9 путем смещения их щитов вниз на предусмотренную программой высоту. При неравенстве текущих сигналов датчиков 26-29 и сигналов сравнения этих датчиков исполнительные механизмы 30-33 приводят текущие значения v″ к v″ и удерживают их на этом уровне.
cp
Подобное манипулирование затворами 6-9 и 14-17 по сигналам датчиков 18-21 и 26-29 обеспечивает постоянство v″, равной v″ с допустимыми отклонениями и в периоды с повышением скорости v′ между точками 1 и 3 или 5 и 7.
В периоды между точками 2 и 4, 6 и 8 отстойники аккумулируют осветленную воду, в периоды 1-2, 4-6, 8-1 их используют как «депо» осветленной воды с точными повторениями суточных циклов.