Разработка имитационного комплекса для управления процессом биологической очистки сточных вод в аэротенке

• Автор: Понкратова, Светлана Алексеевна
• Шифр специальности: 11.00.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1997
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 168 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. Биологическая очистка сточных вод
1.2. Анализ традиционных схем очистных сооружений
и их расчет
1.2.1. Аэротенки
1.2.2. Отстойники
1.2.3. Усреднители
1.3. Очистные сооружения как объект автоматизированного
управления
1.3.1. Характеристика процессов обработки воды как
объектов управления
1.3.2. Особенности процесса биологической очистки с
точки зрения управления
1.4. Постановка задачи исследования
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД В АЭРОТЕНКЕ
2.1. Исследование структуры потока в аэротенке
2.1.1. Проведение опытно — промышленных экспериментов
2.1.2. Статистическая обработка результатов промышленного эксперимента
2.2. Спектрально — статистический анализ колебаний концентрации промышленных сточных вод
2.3. Выводы
3. РАЗРАБОТКА ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ВОДООЧИСТКИ ДЛЯ ЦЕЛЕЙ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ
3.1. Разработка структуры адаптивной модели
3.2. Математическое моделирование аэротенка
3.2.1. Стехиометрия процессов аэробной биологической очистки сточных вод
3.2.2. Кинетика процессов потребления субстрата
микроорганизмами
3.2.3. Математическое описание гидродинамических
характеристик и процессов массообмена
3.3. Разработка алгоритма расчета аэротенка и его технологического окружения
3.3.1. Алгоритм расчета аэротенка
3.3.2. Алгоритм расчета отстойника
3.3.3. Алгоритм расчета усреднителя
3.4. Разработка и реализация алгоритмов регулирования технологических процессов и поддержки управленческих решений
3.5. Выводы
4. МОДЕЛИРУЮЩИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ИМИТАЦИИ
ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ
4.1. Характеристика подсистемы: Моделирующая программа процесса водоочистки
4.2. Характеристика подсистемы: Моделирующая программа системы управления
4.3. Применение программного комплекса на действующих очистных сооружениях
4.4. Выводы
5. ОЦЕНКА ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ИМИТАЦИОННОГО ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА НА ДЕЙСТВУЮЩИХ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЯХ
5.1. Расчет экономической эффективности по соотношению эффекта и затрат на управление процессом биоочистки
5.2. Расчет снижения размеров платежей за выбросы загрязняющих веществ в водные бассейны
5.3. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Расширение и реконструкция промышленного производства, прежде всего, химического и нефтехимического, тесно связана с проблемой глубокой очистки сточных вод и снижения их отрицательного воздействия на окружающую среду.
Традиционные биологические очистные сооружения (БОС) типа «аэротенк — вторичный отстойник», большинство из которых пущено в эксплуатацию в 60 — 70е годы, работают с перегрузкой, часто не выдерживают современных требований к качеству-очищенной воды, а также к стабильности и устойчивости их работы. Однако реализуемый в них биологический метод очистки сточных вод с помощью активного ила зарекомендовал себя как наиболее дешевый и поэтому эффективный для обработки больших объемов химически загрязненных стоков.
В связи с этим одним из важнейших направлений для обеспечения экологической безопасности является освоение передовых технологий и новых конструкций очистных сооружений. Отказаться от значительного забора воды из водоемов позволяет широкое применение оборотного и повторного использования воды промышленными предприятиями. В настоящее время 70% потребности предприятий в воде на производственные нужды уже удовлетворяется за счет оборотной и повторно используемой воды. Па предприятиях нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности этот показатель достиг 91% /1/.
Применительно к оценке и управлению качеством поверхностных вод как отдельных городов, так и регионов в целом, основное значение имеет развитие мониторинга источников загрязнения с учетом специфики промышленного производства и других видов хозяйственной деятельности. Важным звеном такой системы является автоматизированная система мониторинга очистных сооружений.

снижения технологической нагрузки /72/, в третьих уменьшения расходов на очистку за счет управления качеством сбрасываемых сточных вод в зависимости от состояния водоема или других условий.
Основными задачами управления процессом биологической очистки сточных вод являются: стабилизация величины pH воды, поступающей в аэротенк на оптимальном уровне; управление распределением расхода поступающих сточных вод между параллельно работающими аэротенками; управление подачей воздуха для поддержания заданной концентрации растворенного кислорода во всем объеме аэротенка; управление расходом возвратного ила с целью поддержания постоянной нагрузки на ил по органическим веществам; управление расходом выводимого из системы активного ила для поддержания возраста ила постоянным; управление расходом ила, выпускаемого из отстойников, чтобы поддержать в отстойниках оптимальный уровень ила; управление соотношением объемов аэротенка и регенератора с целью оптимальной регенерации ила; управление расходом сточной воды, сбрасываемой в накопитель сточных вод или добавляемой из накопителя в аэротенки, для оптимизации процесса очистки и защиты активного ила от отравления.
Для выполнения перечисленных задач целесообразно проектировать действующие автономно локальные системы управления для каждого параметра в отдельности или для нескольких вместе, когда нужно поддерживать заданное соотношение между ними.
Репин Б.Н. с соавторами /73/ предложили интенсификацию работы коридорных аэротенков методом управляемого возврата иловой смеси. При этой технологии мгновенно снижается концентрация поступающих сточных вод за счет разбавления их рециркуляционным потоком, содержащим очищенную сточную воду, а также ликвидируется отрицательное воздействие залповых сбросов промышленных загрязнений на активные микроорганизмы. Технологическая нагрузка по длине аэротенка выравнивается за счет активного включения в работу наименее нагруженных концевых участков сооружения, что значительно