RU2667745C1 - Method of optimization of the wastewater streams - Google Patents

Method of optimization of the wastewater streams Download PDF

Info

Publication number
RU2667745C1
RU2667745C1 RU2017128131A RU2017128131A RU2667745C1 RU 2667745 C1 RU2667745 C1 RU 2667745C1 RU 2017128131 A RU2017128131 A RU 2017128131A RU 2017128131 A RU2017128131 A RU 2017128131A RU 2667745 C1 RU2667745 C1 RU 2667745C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
basin
independent
wastewater
values
parameters
Prior art date
Application number
RU2017128131A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Феликс Владимирович Кармазинов
Ольга Николаевна Рублевская
Михаил Александрович Спиваков
Виктор Сергеевич Игнатчик
Светлана Юрьевна Игнатчик
Наталия Викторовна Кузнецова
Original Assignee
Государственное Унитарное Предприятие "Водоканал Санкт-Петербурга"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное Унитарное Предприятие "Водоканал Санкт-Петербурга" filed Critical Государственное Унитарное Предприятие "Водоканал Санкт-Петербурга"
Priority to RU2017128131A priority Critical patent/RU2667745C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2667745C1 publication Critical patent/RU2667745C1/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E03WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03CDOMESTIC PLUMBING INSTALLATIONS FOR FRESH WATER OR WASTE WATER; SINKS
    • E03C1/00Domestic plumbing installations for fresh water or waste water; Sinks
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions

Abstract

FIELD: water supply systems.SUBSTANCE: invention relates to the field of water supply and wastewater systems and can be used to optimize their operation in dry weather and rainy periods. Method comprises the following stages: a) receive data parameters values of the system streams, transmit them to the control block and write it into the computer's main memory; b) solve on a computer the problem of mathematical programming, using as initial data of the parameters values of the system streams, and obtain as a solution the values of the optimal parameters of the streams; c) transmit to the automated control blocks the values of their position settings ensuring the redistribution of the optimum parameters of the sewage streams in accordance with the solution of the mathematical programming problem. Prior to step a), the entire sewage disposal system is divided into a finite number of n independent drainage basins, each contains at least the surface runoff networks connected to the transport main, which, with the help of the main pumping station, is connected to the treatment facilities with the release of treated sewage into the environment, at least one discharge of wastewater into the environment connected with the main transport route and configured to discharge untreated sewage into the environment when the main transport route is full. As the parameters of the flows of the surface runoff system, the surface runoff volumes are accepted ν, i = 1, 2, ..., n, for each i-th independent surface runoff basin for a period of time Δt. As automated control bodies, inter-basin pumping stations and / or inter-basin transport routes with shut-off and regulating bodies connecting the transport routes of independent basins are adopted. Determine the maximum system flow parameters ν=ν(t)+ν(t)+ν(t)+q*Δt for each i-th independent surface runoff basin for a period of time Δt without emissions of untreated sewage into the environment, where ν(t), ν(t), ν(t) – free volumes of collectors and wells,main transport route and surface runoff networks at the moment of tsolving the problem of mathematical programming, q– the maximum supply of the MPS of the i-th independent surface runoff basin. Form the maximum productivity matrix ofautomated controls that characterizes the limits of possible surface runoff inflows from the i-th independent surface runoff basin into the j-th independent surface runoff basin, where the values for the principal diagonal and non-existent elements are zero. Experimentally determine for each i-th independent surface runoff basin for a period of time Δt the experimental dependence v=f(H) of the flow parameters of the system vat least from the predicted values of precipitation volumes H. Receive data on the forecast values of precipitation volumes H, i = 1, 2, ..., n, for each i-th independent surface runoff basin for a period of time Δt. Receive parameters values data of the system streams by calculating the value of the parameters of the streams of the system vfor each i-th independent surface runoff basin for the forecast period Δt from the experimental dependence v=f(H). In step b) the mathematical programming problem is solved by the criterion of minimum payments for pumping water, i.e. as a solution, they form a matrix of optimal productivity ofautomated management bodies, in the implementation of which the total payment for the power consumption of independent water drainage basins and inter-basin pumping stations will be minimal and ν–v+Σq–Σq≥0, i=1, 2, …, n, i≠k,. In the absence of such a result, a decision is taken to solve the problem of mathematical programming by the criterion of minimum discharges of sewage into the environment, i.e. as a solution, a matrix of optimal productivity ofautomated control bodies is formed, in the implementation of which the total discharge of sewage into the environment will be minimal, i.e. Σ(ν–ν+Σq–Σq)→min for i = 1, 2, …, n, i≠k,.EFFECT: provides a reduction in capital costs and expansion of functionality.1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области общесплавных транспортных систем водоотведения и может быть использовано для оптимизации их работы в сухую погоду и периоды дождей.The invention relates to the field of alloy transport systems for water disposal and can be used to optimize their work in dry weather and rainy periods.

Известен способ генерирования оптимизированных планов движения потока для региона (патент RU №2314561 от 10.01.2008 г., G06F 17/00).A known method of generating optimized flow plans for the region (patent RU No. 2314561 from 01/10/2008, G06F 17/00).

Он позволяет оптимизировать движение в динамически изменяющейся окружающей среде. В способе монитор плана генерирует первую границу планирования для потока на основе условий потока региона. Генератор планов использует первую границу планирования и многократно генерирует первые планы движения потока для потока. Генератор планов выбирает один из первых планов движения потока в качестве первого оптимизированного плана движения потока и выдает его для управления движением потока.It allows you to optimize movement in a dynamically changing environment. In the method, the plan monitor generates a first planning boundary for the flow based on the flow conditions of the region. The plan generator uses the first planning boundary and repeatedly generates the first flow plans for the flow. The plan generator selects one of the first flow plans as the first optimized flow plan and issues it to control the flow.

Для указанного метода характерна узкая область применения, поскольку он применим только при одном критерии оптимизации, например, максимуме экономической эффективности. По этой причине он не может быть применен для оптимизации общесплавных транспортных систем водоотведения, поскольку оптимизацию для них необходимо проводить двухкритериальную: минимум эксплуатационных затрат в сухую погоду и расчетных дождей и минимум сбросов сточных вод в окружающую среду в периоды сверхрасчетных дождей, на которые система водоотведения не рассчитана.This method is characterized by a narrow scope, since it is applicable only with one optimization criterion, for example, maximum economic efficiency. For this reason, it cannot be used to optimize general-purpose transport water disposal systems, since they need to be optimized for two criteria: minimum operating costs in dry weather and rated rain and a minimum of wastewater discharges into the environment during periods of over-calculated rain for which the drainage system does not calculated.

Наиболее близким аналогом к заявляемому способу служит «Алгоритм оптимального оперативного управления процессом транспортировки сточных вод», описанный в работе Алексеева М.И., Ермолина Ю.А. Оптимизация процесса водоотведения в крупных городах: Монография. М.: Издательство АСВ, 2013, с. 102-103. В соответствии с описанием в данной монографии алгоритм включает в себя следующие четыре этапа:The closest analogue to the claimed method is the "Algorithm for optimal operational control of the wastewater transportation process", described in the work of MI Alekseev, Yu.A. Ermolin Optimization of the water disposal process in large cities: Monograph. M .: DIA Publishing House, 2013, p. 102-103. In accordance with the description in this monograph, the algorithm includes the following four stages:

а) получают данные о значениях расходов воды на входах системы водоотведения, передают их на пункт управления и записывают в оперативную память вычислительной машины;a) receive data on the values of water flow at the inputs of the wastewater system, transmit them to the control point and write to the RAM of the computer;

б) решают на ЭВМ задачу математического программирования, используя в качестве исходных данных значения расходов воды на входах системы, и получают в качестве решения значения расходов по каждому маршруту транспортировки сточных вод qi;b) solve the problem of mathematical programming on a computer, using the values of water flow rates at the system inputs as initial data, and obtain the cost values for each wastewater transportation route q i as a solution;

в) определяют расход воды через каждое сооружение сети, суммируя значения qi по всем маршрутам, проходящим через данное сооружение;c) determine the flow rate of water through each structure of the network, summing the values of q i along all routes passing through this structure;

г) передают на автоматизированные органы управления (задвижки, шиберы), расположенные на сети в местах ветвления транспортных магистралей, значения установок их положения, обеспечивающих перераспределение потоков сточных вод в соответствии с решением задачи математического программирования.d) transmit to the automated governing bodies (gate valves, gates) located on the network at the branch points of the transport lines, the values of the settings of their position, ensuring the redistribution of wastewater flows in accordance with the solution of the mathematical programming problem.

Для указанного метода характерны:The indicated method is characterized by:

1. Высокие капитальные затраты, т.к. для того, чтобы в условиях «крупных городов» иметь возможность «получать данные о значениях расходов воды на входах системы водоотведения» необходимо установить несколько сотен или тысяч расходомеров на безнапорных сетях.1. High capital costs, because in order to be able to “receive data on the values of water flow rates at the entrances of the sewage system” in conditions of “large cities”, it is necessary to install several hundred or thousands of flow meters on pressureless networks.

2. Ограниченные функциональные возможности, поскольку в качестве оптимального решения принимаются значения расходов по каждому маршруту транспортировки сточных вод qi, что возможно только в напорных системах водоотведения, например, Москвы. В безнапорных системах на каждом маршруте транспортировки сточных вод расход не может быть постоянной величиной, т.к. он:2. Limited functionality, since the cost decision for each wastewater transportation route q i is accepted as the optimal solution, which is possible only in pressure head drainage systems, for example, Moscow. In non-pressure systems, on each wastewater transportation route, the flow rate cannot be constant, because it:

- увеличивается по длине маршрута за счет подключения участков древовидной схемы сети водоотведения;- increases along the length of the route due to the connection of sections of the tree diagram of the drainage network;

- изменяется по длине маршрута за счет устройства на них регулирующих резервуаров или наличия на безнапорных сетях и коллекторах условных (виртуальных) регулирующих емкостей в виде свободных объемов.- varies along the length of the route due to the arrangement of control tanks on them or the presence of conditional (virtual) control tanks on pressureless networks and collectors in the form of free volumes.

Задачей настоящего изобретения является снижение капитальных затрат и расширение функциональных возможностей известного метода.The objective of the present invention is to reduce capital costs and expand the functionality of the known method.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе, содержащим этапы, на которых:The problem is solved in that in the known method, comprising stages in which:

а) получают данные о значениях параметров потоков системы, передают их на пункт управления и записывают в оперативную память вычислительной машины;a) receive data on the values of the parameters of the system flows, transmit them to the control point and write to the RAM of the computer;

б) решают на ЭВМ задачу математического программирования, используя в качестве исходных данных значения параметров потоков системы, и получают в качестве решения значения оптимальных параметров потоков;b) solve the problem of mathematical programming on a computer, using the values of the system flow parameters as initial data, and obtain the values of the optimal flow parameters as a solution;

б) передают на автоматизированные органы управления значения установок их положения, обеспечивающих перераспределение оптимальных параметров потоков сточных вод в соответствии с решением задачи математического программирования, в соответствии с настоящим изобретением:b) transmit to the automated controls the values of the settings of their position, ensuring the redistribution of the optimal parameters of wastewater flows in accordance with the solution of the mathematical programming problem, in accordance with the present invention:

- до этапа а) осуществляют разделение всей системы водоотведения на конечное число n независимых бассейнов водоотведения, каждый из которых содержит по меньшей мере сети водоотведения, подключенные к транспортной магистрали, которая при помощи главной насосной станции соединена с очистными сооружениями с выпуском очищенных сточных вод в окружающую среду, по меньшей мере один выпуск сточных вод в окружающую среду, соединенный с транспортной магистралью и выполненный с возможностью отвода неочищенных сточных вод в окружающую среду при переполнении транспортной магистрали,- before step a), the entire drainage system is divided into a finite number n of independent drainage basins, each of which contains at least drainage networks connected to a transport line, which is connected to the sewage treatment plant with the main pumping station and discharges treated wastewater into the surrounding medium, at least one discharge of wastewater into the environment, connected to a transport highway and configured to discharge untreated wastewater into the environment at repolnenii transport route,

- в качестве параметров потоков системы водоотведения принимают объемы водоотведения vi, i = 1, 2, …, n, для каждого i-го независимого бассейна водоотведения за период времени Δt;- as the parameters of the flows of the wastewater system, take the wastewater volumes v i , i = 1, 2, ..., n, for each i-th independent wastewater basin over a period of time Δt;

- в качестве автоматизированных органов управления принимают межбассейновые насосные станции и/или межбассейновые транспортные магистрали с запорно-регулирующими органами, соединяющие между собой транспортные магистрали независимых бассейнов;- as the automated governing bodies accept inter-basin pumping stations and / or inter-basin transport highways with shut-off and regulating bodies connecting the transport highways of independent pools;

- определяют максимальные параметры потоков системы

Figure 00000001
для каждого i-го независимого бассейна водоотведения за период времени Δt без выбросов неочищенных сточных вод в окружающую среду, где
Figure 00000002
свободные объемы коллекторов и колодцев, транспортной магистрали и сетей водоотведения в момент t0 решения задачи математического программирования,
Figure 00000003
максимальная подача ГНС i-го независимого бассейна водоотведения;- determine the maximum parameters of the system flows
Figure 00000001
for each i-th independent drainage basin for the time period Δt without emissions of untreated wastewater into the environment, where
Figure 00000002
free volumes of collectors and wells, a highway and drainage networks at the moment t 0 of solving a mathematical programming problem,
Figure 00000003
the maximum supply of GNS of the i-th independent drainage basin;

- формируют матрицу максимальных производительностей

Figure 00000004
автоматизированных органов управления, характеризующую пределы возможных подач сточных вод из i-го независимого бассейна водоотведения в j-й независимый бассейн водоотведения, в которой значения для главных диагональных и несуществующих элементов равны нулю;- form a matrix of maximum productivity
Figure 00000004
automated governing bodies, characterizing the limits of possible wastewater supply from the i-th independent drainage basin to the jth independent drainage basin, in which the values for the main diagonal and nonexistent elements are zero;

- экспериментально определяют для каждого i-го независимого бассейна водоотведения за период времени Δt экспериментальную зависимость vi=f(Hi) параметров потоков системы vi по меньшей мере от прогнозных значений объемов осадков Hi;- experimentally determine for each i-th independent drainage basin over a period of time Δt the experimental dependence v i = f (H i ) of the system flow parameters v i at least from the predicted values of the precipitation volumes H i ;

- получают данные о прогнозных значениях объемов осадков Hi, i = 1, 2, …, n, для каждого i-го независимого бассейна водоотведения за период времени Δt;- receive data on the predicted values of precipitation volumes H i , i = 1, 2, ..., n, for each i-th independent drainage basin for the time period Δt;

- получают данные о значениях параметров потоков системы путем расчета значения параметров потоков системы vi для каждого i го независимого бассейна водоотведения за прогнозный период времени Δt по экспериментальной зависимости vi=f (Hi);- receive data on the values of the parameters of the system flows by calculating the values of the parameters of the system flows v i for each i-th independent drainage basin for the forecast time period Δt from the experimental dependence v i = f (H i );

- на этапе б) задачу математического программирования решают по критерию минимальных платежей за перекачку воды, т.е. в качестве решения формируют матрицу оптимальных производительностей

Figure 00000005
автоматизированных органов управления, при реализации которых суммарная оплата электропотребления независимых бассейнов водоотведения и межбассейновых насосных станций будет минимальной и
Figure 00000006
i = 1, 2, …, n, i≠k,
Figure 00000007
, а в случае отсутствия такого результата принимают решение задачу математического программирования решать по критерию минимальных сбросов сточных вод в окружающую среду, т.е. в качестве решения формируют матрицу оптимальных производительностей
Figure 00000008
автоматизированных органов управления, при реализации которых суммарный сброс сточных вод в окружающую среду будет минимальным, т.е.
Figure 00000009
при i = 1, 2, …, n, i≠k,
Figure 00000010
- at step b) the mathematical programming problem is solved by the criterion of minimum payments for pumping water, i.e. as a solution form the matrix of optimal performance
Figure 00000005
automated controls, the implementation of which the total payment of electricity consumption of independent drainage basins and inter-basin pumping stations will be minimal and
Figure 00000006
i = 1, 2, ..., n, i ≠ k,
Figure 00000007
, and in the absence of such a result, they decide the mathematical programming problem to be solved by the criterion of minimum discharges of wastewater into the environment, i.e. as a solution form the matrix of optimal performance
Figure 00000008
automated controls, the implementation of which the total discharge of wastewater into the environment will be minimal, i.e.
Figure 00000009
for i = 1, 2, ..., n, i ≠ k,
Figure 00000010

Отличительными признаками заявляемого способа является:Distinctive features of the proposed method is:

1. Разделение всей системы водоотведения на конечное число n независимых бассейнов водоотведения, каждый из которых содержит по меньшей мере сети водоотведения, подключенные к транспортной магистрали, которая при помощи главной насосной станции соединена с очистными сооружениями с выпуском очищенных сточных вод в окружающую среду, по меньшей мере один выпуск сточных вод в окружающую среду.1. Separation of the entire drainage system into a finite number n of independent drainage basins, each of which contains at least drainage networks connected to a transport line, which is connected to the sewage treatment plant with the help of the main pumping station and releases at least at least one discharge of wastewater into the environment.

2. Соединение выпуска с транспортной магистралью.2. Connection of the issue to the highway.

3. Выполнение выпуска с возможностью отвода неочищенных сточных вод в окружающую среду при переполнении транспортной магистрали.3. Implementation of the release with the possibility of discharge of untreated wastewater into the environment when the transport line is full.

4. Принятие в качестве параметров потоков системы водоотведения объемов водоотведения vi, i = 1, 2, …, n, для каждого i-го независимого бассейна водоотведения за период времени Δt.4. The adoption as parameters of the flows of the wastewater system of the wastewater volumes v i , i = 1, 2, ..., n, for each i-th independent wastewater basin over a period of time Δt.

5. Принятие в качестве автоматизированных органов управления межбассейновых насосных станций и/или межбассейновых транспортных магистралей с запорно-регулирующими органами, соединяющие между собой транспортные магистрали независимых бассейнов;5. Adoption of interbasin pumping stations and / or interbasin transport highways with shut-off and regulating bodies as automated governing bodies that connect the transport lines of independent pools;

6. Дополнительное определение максимальных параметров потоков системы

Figure 00000011
для каждого i-го независимого бассейна водоотведения за период времени Δt без выбросов неочищенных сточных вод в окружающую среду по формуле
Figure 00000012
для каждого i-го независимого бассейна водоотведения за период времени Δt без выбросов неочищенных сточных вод в окружающую среду, где
Figure 00000013
свободные объемы коллекторов и колодцев, транспортной магистрали и сетей водоотведения в момент t0 решения задачи математического программирования,
Figure 00000014
максимальная подача ГНС i-го независимого бассейна водоотведения.6. Additional determination of the maximum parameters of system flows
Figure 00000011
for each i-th independent drainage basin for a period of time Δt without emissions of untreated wastewater into the environment according to the formula
Figure 00000012
for each i-th independent drainage basin for the time period Δt without emissions of untreated wastewater into the environment, where
Figure 00000013
free volumes of collectors and wells, a highway and drainage networks at the moment t 0 of solving a mathematical programming problem,
Figure 00000014
maximum supply of gas pumping station of the i-th independent drainage basin.

7. Формирование матрицы максимальных производительностей

Figure 00000015
автоматизированных органов управления, характеризующей пределы возможных подач сточных вод из i-го независимого бассейна водоотведения в j-й независимый бассейн водоотведения в которой значения для главных диагональных и несуществующих элементов равны нулю.7. The formation of the matrix of maximum performance
Figure 00000015
automated controls describing the limits of possible wastewater supplies from the i-th independent drainage basin to the jth independent drainage basin in which the values for the main diagonal and nonexistent elements are zero.

8. Экспериментальное определение для каждого i-го независимого бассейна водоотведения за период времени Δt экспериментальной зависимости vi=f(Hi) параметров потоков системы vi по меньшей мере от прогнозных значений объемов осадков Hi. 8. The experimental determination for each i-th independent drainage basin over a period of time Δt of the experimental dependence v i = f (H i ) of the system flow parameters v i at least from the predicted values of precipitation volumes H i.

9. Получение данных о прогнозных значениях объемов осадков Hi, i = 1, 2, …, n, для каждого i-го независимого бассейна водоотведения за период времени Δt.9. Obtaining data on forecast values of precipitation volumes H i , i = 1, 2, ..., n, for each i-th independent drainage basin for the time period Δt.

10. Получение данных о значениях параметров потоков системы путем расчета значения параметров потоков системы vi для каждого i го независимого бассейна водоотведения за прогнозный период времени Δt по экспериментальной зависимости vi=f(Hi).10. Obtaining data on the values of the parameters of the system flows by calculating the values of the parameters of the system flows v i for each i-th independent drainage basin for the forecast time period Δt from the experimental dependence v i = f (H i ).

11. Решение на этапе б) задачи математического программирования по критерию минимальных платежей за перекачку воды, т.е. формирование в качестве решения матрицы оптимальных производительностей

Figure 00000016
автоматизированных органов управления, при реализации которых суммарная оплата электропотребления независимых бассейнах водоотведения и межбассейновых насосных станций будет минимальной и
Figure 00000017
-
Figure 00000018
i = 1, 2, …, n, i≠k
Figure 00000019
;11. The solution in stage b) of the mathematical programming problem by the criterion of minimum payments for pumping water, i.e. formation of a matrix of optimal performance as a solution
Figure 00000016
automated controls, the implementation of which the total payment of electricity consumption in independent drainage basins and inter-basin pumping stations will be minimal and
Figure 00000017
-
Figure 00000018
i = 1, 2, ..., n, i ≠ k
Figure 00000019
;

12. Решение задачи математического программирования по критерию минимальных сбросов сточных вод в окружающую среду, т.е. в качестве решения формируют матрицу оптимальных производительностей

Figure 00000020
автоматизированных органов управления, при реализации которых суммарный сброс сточных вод в окружающую среду будет минимальным, т.е.
Figure 00000021
при i = 1, 2, …, n,
Figure 00000022
.12. Solving the problem of mathematical programming according to the criterion of minimum discharges of wastewater into the environment, i.e. as a solution form the matrix of optimal performance
Figure 00000020
automated controls, the implementation of which the total discharge of wastewater into the environment will be minimal, i.e.
Figure 00000021
for i = 1, 2, ..., n,
Figure 00000022
.

По сведениям, имеющимся у авторов, все отличительные признаки не известны. Совместное их применение позволяет:According to the information available to the authors, all the distinguishing features are not known. Their combined use allows you to:

1. Снизить капитальные затраты, т.к. для реализации способа не требуется массовой установки расходомеров на безнапорных сетях. Это достигается благодаря наличию отличительных признаков 4, 6, 8-10;1. Reduce capital costs, because to implement the method does not require mass installation of flowmeters on pressureless networks. This is achieved due to the presence of distinctive features 4, 6, 8-10;

2. Расширить функциональные возможности метода, поскольку становится реальным его применение в безнапорных системах водоотведения, в которых расход на маршрутах не постоянный, а увеличивается за счет подключения участков древовидной схемы сети водоотведения и устройства на них регулирующих резервуаров или наличия на безнапорных сетях условных (виртуальных) регулирующих емкостей в виде свободных объемов в безнапорных сетях и коллекторах. Это стало возможно благодаря совместному применению отличительных признаков №1-5, 7 12.2. To expand the functional capabilities of the method, since its use in non-pressure drainage systems, in which the flow rate on the routes is not constant, but increases due to the connection of sections of the tree diagram of the drainage network and the installation of control tanks on them or the presence of conditional (virtual) networks regulating tanks in the form of free volumes in pressureless networks and collectors. This became possible due to the combined use of distinctive features No. 1-5, 7 12.

Краткое описание чертежей.A brief description of the drawings.

На фиг. 1 представлен вид в плане насосной станции, на фиг. 2 результаты экспериментальной оценки зависимости vi=f(Hi) параметров потоков системы vi от прогнозных значений объемов осадков Hi для независимого бассейна водоотведения 1, на фиг. 3 результаты оценки аналогичных зависимостей для бассейнов водоотведения 2 и 3.In FIG. 1 is a plan view of a pumping station; FIG. 2, the results of an experimental assessment of the dependence v i = f (H i ) of the flow parameters of the system v i on the forecast values of the precipitation volumes H i for an independent drainage basin 1, in FIG. 3 the results of the assessment of similar dependencies for drainage basins 2 and 3.

Осуществление изобретения.The implementation of the invention.

Для иллюстрации особенностей осуществления изобретения на фиг. 1 представлена схема системы водоотведения, включающая в себя n=3 независимых бассейнов водоотведения, обозначенных соответственно 1, 2 и 3. В каждом из независимых бассейнов водоотведения 1, 2 и 3 по меньшей мере содержатся:To illustrate features of the embodiment of the invention in FIG. 1 is a diagram of a drainage system, including n = 3 independent drainage basins, designated 1, 2 and 3, respectively. Each of the independent drainage basins 1, 2 and 3 contains at least:

- транспортная магистраль 4 в независимом бассейне водоотведения 1;- transport line 4 in the independent drainage basin 1;

- транспортная магистраль 5 в независимом бассейне водоотведения 2;- transport highway 5 in the independent drainage basin 2;

- транспортная магистраль 6 в независимом бассейне водоотведения 3;- transport highway 6 in the independent drainage basin 3;

- очистные сооружения 7 с выпуском 8 очищенных сточных вод в окружающую среду (водоем, на фиг. 1 не показан) в независимом бассейне 1;- treatment facilities 7 with the release of 8 treated wastewater into the environment (a reservoir, not shown in Fig. 1) in an independent basin 1;

- очистные сооружения 9 с выпуском 10 очищенных сточных вод в окружающую среду (водоем, на фиг. 1 не показан) в независимом бассейне 2;- treatment facilities 9 with the release of 10 treated wastewater into the environment (a reservoir, not shown in Fig. 1) in an independent basin 2;

- очистные сооружения 11 с выпуском 12 очищенных сточных вод в окружающую среду (водоем, на фиг. 1 не показан) в независимом бассейне 3;- treatment facilities 11 with the release of 12 treated wastewater into the environment (a reservoir, not shown in Fig. 1) in an independent basin 3;

- главная насосная станция (ГНС) 13 в независимом бассейне водоотведения 1. Изобретением не исключается наличия и запорно-регулирующего устройства, например, шибера 14, установленного на транспортной магистрали 4;- the main pumping station (HPS) 13 in an independent drainage basin 1. The invention does not exclude the presence of a shut-off and regulating device, for example, a gate 14 installed on the transport highway 4;

- главная насосная станция (ГНС) 15 в независимом бассейне водоотведения 2. Изобретением не исключается наличия и запорно-регулирующего устройства, например, шибера 16, установленного на транспортной магистрали 5;- the main pumping station (HPS) 15 in an independent drainage basin 2. The invention does not exclude the presence of a shut-off and control device, for example, a gate 16 installed on the transport highway 5;

- главная насосная станция (ГНС) 17 в независимом бассейне водоотведения 3. Изобретением не исключается наличия и запорно-регулирующего устройства, например, шибера 18, установленного на транспортной магистрали 6;- the main pumping station (HPS) 17 in an independent drainage basin 3. The invention does not exclude the presence of a shut-off and regulating device, for example, a gate 18 installed on the transport highway 6;

- выпуск 19 (аварийный выпуск, ливнеспуск и т.п.), соединенный в независимом бассейне 1 с транспортной магистралью 4 с возможностью отвода неочищенных сточных вод в окружающую среду при переполнении транспортной магистрали 4;- Issue 19 (emergency release, rainfall, etc.), connected in an independent basin 1 with a transport highway 4 with the possibility of discharge of untreated sewage into the environment when the transport highway 4 is full;

- выпуск 20 (аварийный выпуск, ливнеспуск и т.п.), соединенный в независимом бассейне 2 с транспортной магистралью 5 с возможностью отвода неочищенных сточных вод в окружающую среду при переполнении транспортной магистрали 5;- Issue 20 (emergency release, storm drain, etc.) connected in an independent basin 2 with a transport highway 5 with the possibility of discharge of untreated wastewater into the environment when the transport highway 5 is full;

- выпуск 21 (аварийный выпуск, ливнеспуск и т.п.), соединенный в независимом бассейне 3 с транспортной магистралью 6 с возможностью отвода неочищенных сточных вод в окружающую среду при переполнении транспортной магистрали 6.- Issue 21 (emergency release, stormwater drainage, etc.) connected in an independent basin 3 with a transport highway 6 with the possibility of discharge of untreated wastewater into the environment when the transport highway 6 is full.

Кроме того, не исключается дополнительного наличия в системе водоотведения следующих элементов:In addition, the additional presence of the following elements in the drainage system is not excluded:

- межбассейновой насосной станции 22, соединяющей, например, транспортную магистраль 4 в независимом бассейне водоотведения 1 с транспортной магистралью 5 в независимом бассейне водоотведения 2;- an inter-basin pumping station 22, connecting, for example, a transport line 4 in an independent drainage basin 1 with a transport highway 5 in an independent drainage basin 2;

- межбассейнового коллектора 23 с запорно-регулирующим органом 24, соединяющим, например, транспортную магистраль 5 в независимом бассейне 2 с транспортной магистралью 6 в независимом бассейне водоотведения 3.- inter-basin collector 23 with a shut-off and regulating body 24, connecting, for example, the transport highway 5 in an independent basin 2 with the transport highway 6 in an independent drainage basin 3.

Система водоотведения так же содержит:The drainage system also contains:

- сети водоотведения 25, подключенные в независимом бассейне водоотведения 1 с транспортной магистралью 4;- drainage networks 25 connected in an independent drainage basin 1 with a highway 4;

- сети водоотведения 26, подключенные в независимом бассейне водоотведения 2 с транспортной магистралью 5;- drainage networks 26 connected in an independent drainage basin 2 with a transport highway 5;

- сети водоотведения 27, подключенные в независимом бассейне водоотведения 3 с транспортной магистралью 6.- drainage networks 27 connected in an independent drainage basin 3 with a highway 6.

В процессе эксплуатации такой системы водоотведения в периоды сухой погоды и расчетных дождей сточные воды (поверхностный сток и/или бытовые сточные воды) при помощи транспортной магистрали 4 (как правило, самотечной) в независимом бассейне водоотведения 1, транспортной магистрали 5 в независимом бассейне водоотведения 2 и транспортной магистрали 6 в независимом бассейне водоотведения 3 подводят воду к ГНС 13, 15 и 17 соответственно независимых бассейнов водоотведения 1, 2 и 3. Главные насосные станции 13, 15 и 17 подают воду на очистку соответственно на очистные сооружения 7, 9 и 11 с последующим отводом очищенных сточных вод в окружающую среду по выпускам 8, 10 и 12.During the operation of such a drainage system during periods of dry weather and calculated rains, wastewater (surface runoff and / or domestic wastewater) using a transport line 4 (usually gravity) in an independent drainage basin 1, a transport highway 5 in an independent drainage basin 2 and transport line 6 in an independent drainage basin 3 supply water to the STS 13, 15 and 17, respectively, independent drainage basins 1, 2 and 3. The main pumping stations 13, 15 and 17 supply water for treatment, respectively but to wastewater treatment plants 7, 9 and 11, followed by the discharge of treated wastewater into the environment at releases 8, 10 and 12.

При этом, разница в стоимости перекачки единицы объема сточных вод (произведения удельного электропотребления на тариф) между разными ГНС может быть значительной, поскольку ГНС 13, 15 и 17 могут существенно отличаться:At the same time, the difference in the cost of pumping a unit of wastewater volume (the product of specific electricity consumption by the tariff) between different STPs can be significant, since STPs 13, 15 and 17 can differ significantly:

- по удельному энергопотреблению, зависимого от глубины расположения приемных резервуаров и коэффициентов полезного действия насосов;- by specific energy consumption, depending on the depth of the location of the receiving tanks and the efficiency of the pumps;

- по тарифу на электроэнергию.- according to the electricity tariff.

Кроме того, в условиях мегаполиса интенсивности выпадения осадков в независимых бассейнах водоотведения 1, 2 и 3 могут существенно отличаться.In addition, in a megalopolis, the intensity of precipitation in independent drainage basins 1, 2, and 3 can vary significantly.

По этим причинам, режим эксплуатации системы водоотведения в периоды сухой погоды и расчетных дождей, когда потоки сточных вод отводятся в окружающую среду только через выпуски очищенных сточных вод тех независимых бассейнов водоотведения, в которых они образовались, по затратам на оплату электроэнергии может существенно отличаться от оптимального, предусматривающего перераспределение сточных вод между независимыми бассейнами водоотведения.For these reasons, the operating mode of the wastewater system during periods of dry weather and calculated rains, when wastewater flows are discharged into the environment only through releases of treated wastewater from the independent wastewater pools in which they were formed, can be significantly different from the optimal cost for paying for electricity providing for the redistribution of wastewater between independent drainage basins.

В процессе эксплуатации системы водоотведения в периоды интенсивных или сверхрасчетных дождей, когда приток сточных вод на одну или более главных насосных станций 13, 15 или 17 превышает их производительность (подачу), вода начинает аккумулироваться (накапливаться) в свободных емкостях самотечных частей транспортных магистралей 4, 5 или 6, а так же в сетях водоотведения 25, 25 и 27. В результате уровень воды в них поднимается до уровня выпусков 19, 20 или 21 и сточные воды без очистки отводятся в окружающую среду (как правило в водоемы). Если ГНСы 13, 15 или 17 выполнены с непогружными насосами, то с целью неподтопления машинных отделений этих насосных станций и повышению уровня воды в транспортных магистралях 4, 5 или 6 предшествует частичное прикрывание запорно-регулирующих устройств, например, шиберов 14, 16 или 18.During operation of the drainage system during periods of intense or over-calculated rains, when the influx of wastewater to one or more main pumping stations 13, 15 or 17 exceeds their capacity (supply), water begins to accumulate (accumulate) in the free capacities of the gravity parts of the transport lines 4, 5 or 6, as well as in drainage networks 25, 25 and 27. As a result, the water level in them rises to the level of outlets 19, 20 or 21 and the wastewater is discharged into the environment without treatment (usually in water bodies). If GNSs 13, 15 or 17 are made with submersible pumps, then in order to prevent the engine rooms of these pumping stations from being heated up and the water level in the transport lines 4, 5 or 6 to be increased, partial closure of shut-off and control devices, for example, gate valves 14, 16 or 18, is preceded.

При этом разница в объемах, сбрасываемых без очистки сточных вод в окружающую среду, между разными выпусками может быть существенной, поскольку в независимых бассейнах водоотведения 1, 2 и 3 могут существенно отличаться:Moreover, the difference in volumes discharged without wastewater treatment into the environment between different outlets can be significant, since in independent drainage basins 1, 2 and 3 can differ significantly:

- объемы аккумулирующих емкостей в транспортных магистралях 4, 5 и 6 и сетях водоотведения 25, 25 и 27;- volumes of storage capacities in transport highways 4, 5 and 6 and drainage networks 25, 25 and 27;

- разница между притоками сточных вод на ГНС и их производительностью (подачей).- the difference between wastewater inflows to the STS and their productivity (supply).

По этим причинам, режим эксплуатации системы водоотведения в периоды интенсивных или сверхрасчетных дождей, когда суммарный объем, сбрасываемых без очистки сточных вод в окружающую среду только через выпуски тех независимых бассейнов водоотведения, в которых они образовались, может существенно отличаться от оптимального, предусматривающего перераспределение сточных вод между независимыми бассейнами водоотведения.For these reasons, the mode of operation of the sewage system in periods of intense or over-calculated rains, when the total volume discharged without wastewater treatment into the environment only through the releases of those independent drainage basins in which they were formed, can significantly differ from the optimal one, providing for the redistribution of wastewater between independent drainage basins.

Для исключения или максимального снижения вероятности таких ситуаций, когда в периоды сухой погоды и расчетных дождей, затраты на оплату электроэнергии существенно отличаются от оптимальных, а в периоды интенсивных или сверхрасчетных дождей суммарные объемы неочищенных сточных вод сбрасываются в окружающую среду больше минимально возможных, применяется настоящий способ управления системой водоотведения.To eliminate or minimize the likelihood of such situations when during periods of dry weather and estimated rains, the cost of electricity is significantly different from optimal, and during periods of intense or over-calculated rains, the total volumes of untreated wastewater are discharged into the environment more than the minimum possible, this method is used sewage system management.

Для этого:For this:

1. Осуществляют разделение всей системы водоотведения на конечное число n независимых бассейнов водоотведения, каждый из которых содержит по меньшей мере сети водоотведения, подключенные к транспортной магистрали, которая при помощи главной насосной станции соединена с очистными сооружениями с выпуском очищенных сточных вод в окружающую среду, по меньшей мере один выпуск сточных вод в окружающую среду, соединенный с транспортной магистралью и выполненный с возможностью отвода неочищенных сточных вод в окружающую среду при переполнении транспортной магистрали. В качестве примера на фиг. 1 представлен пример реализации этого этапа, где система водоотведения разделена на n=3 независимых бассейнов водоотведения, обозначенных соответственно 1, 2 и 3. В каждом из них по меньшей мере содержатся, соответственно:1. Carry out the separation of the entire drainage system into a finite number n of independent drainage basins, each of which contains at least drainage networks connected to a transport line, which is connected to the sewage treatment plant with the main pump station to release the treated wastewater into the environment, according to at least one discharge of wastewater into the environment, connected to the transport line and configured to discharge untreated wastewater into the environment during overflow and the highway. As an example in FIG. 1 shows an example of the implementation of this stage, where the wastewater system is divided into n = 3 independent wastewater basins, respectively designated 1, 2 and 3. Each of them contains at least the following, respectively:

- сети водоотведения 25, 25 и 27;- drainage networks 25, 25 and 27;

- транспортные магистрали 4, 5 или 6;- transport routes 4, 5 or 6;

- главные насосные станции 13, 15 или 17;- main pumping stations 13, 15 or 17;

- очистные сооружения 7, 9 или 11 с выпусками 8, 10 или 12 очищенных сточных вод в окружающую среду (водоем, на фиг. 1 не показан).- treatment facilities 7, 9 or 11 with discharges 8, 10 or 12 of treated wastewater into the environment (a reservoir, not shown in Fig. 1).

2. В качестве параметров потоков системы водоотведения принимают объемы водоотведения vi, i = 1, 2, …, n, для каждого i-го независимого бассейна водоотведения за период времени Δt.2. As the parameters of the flows of the sewage system, take the volumes of sewage v i , i = 1, 2, ..., n, for each i-th independent drainage basin for the time period Δt.

3. В качестве автоматизированных органов управления (в примере, изображенном на фиг. 1) принимают межбассейновую насосную станцию 22, соединяющую транспортную магистраль 4 в независимом бассейне водоотведения 1 с транспортной магистралью 5 в независимом бассейне 2, и межбассейновый коллектор 23 с запорно-регулирующим органом 24, соединяющий транспортную магистраль 5 в независимом бассейне транспортной магистралью 2 с транспортной магистралью 6 в независимом бассейне 3.3. As the automated controls (in the example shown in Fig. 1), an inter-basin pump station 22 is taken that connects the transport line 4 in the independent drainage basin 1 to the transport line 5 in the independent basin 2, and the inter-basin collector 23 with a shut-off and regulating body 24, connecting the transport highway 5 in the independent basin with the transport highway 2 with the transport highway 6 in the independent basin 3.

4. Определяют максимальные параметры потоков системы

Figure 00000023
для каждого i-го независимого бассейна водоотведения за период времени Δt без выбросов неочищенных сточных вод в окружающую среду. В качестве примера реализации этого этапа предположим, что:4. Determine the maximum system flow parameters
Figure 00000023
for each i-th independent drainage basin for a period of time Δt without emissions of untreated wastewater into the environment. As an example of the implementation of this step, suppose that:

- максимальная подача ГНС 13

Figure 00000024
- maximum feed GNS 13
Figure 00000024

- максимальная подача ГНС 15

Figure 00000025
- maximum feed GNS 15
Figure 00000025

- максимальная подача ГНС 17

Figure 00000026
- maximum feed GNS 17
Figure 00000026

- свободные объемы коллекторов и колодцев, транспортной магистрали 4 в момент t0 решения задачи математического программирования

Figure 00000027
В соответствии с настоящим изобретением свободные объемы в момент t0 могут определяться различными способами. Например, по уровню воды в транспортной магистрали;- free volumes of collectors and wells, transport line 4 at time t 0 solving mathematical programming problems
Figure 00000027
In accordance with the present invention, the free volumes at time t 0 can be determined in various ways. For example, according to the water level in the transport line;

- свободные объемы коллекторов и колодцев, транспортной магистрали 5 в момент t0 решения задачи математического программирования

Figure 00000028
- free volumes of collectors and wells, transport line 5 at the time t 0 of solving the mathematical programming problem
Figure 00000028

- свободные объемы коллекторов и колодцев, транспортной магистрали 6 в момент t0 решения задачи математического программирования

Figure 00000029
- free volumes of collectors and wells, highway 6 at the time t 0 of solving the mathematical programming problem
Figure 00000029

- свободные объемы сетей водоотведения 25 в момент t0 решения задачи математического программирования

Figure 00000030
В соответствии с настоящим изобретением свободные объемы могут определяться различными способами. Например, по уровню воды в сетях водоотведения;- free volumes of drainage networks 25 at the time t 0 of solving the mathematical programming problem
Figure 00000030
In accordance with the present invention, free volumes can be determined in various ways. For example, according to the water level in drainage networks;

- свободные объемы сетей водоотведения 26 в момент t0 решения задачи математического программирования

Figure 00000031
- free volumes of water disposal networks 26 at the time t 0 of solving the mathematical programming problem
Figure 00000031

- свободные объемы сетей водоотведения 27 в момент t0 решения задачи математического программирования

Figure 00000032
- free volumes of drainage networks 27 at the time t 0 of solving the mathematical programming problem
Figure 00000032

Тогда, например, за период времени Δt=10 час:Then, for example, for a period of time Δt = 10 hours:

- максимальные параметры потоков системы для 1-го независимого бассейна водоотведения

Figure 00000033
Figure 00000034
- maximum system flow parameters for the 1st independent drainage basin
Figure 00000033
Figure 00000034

- максимальные параметры потоков системы для 2-го независимого бассейна водоотведения

Figure 00000035
Figure 00000036
- maximum system flow parameters for the 2nd independent drainage basin
Figure 00000035
Figure 00000036

- максимальные параметры потоков системы для 3-го независимого бассейна водоотведения

Figure 00000037
Figure 00000038
- maximum system flow parameters for the 3rd independent drainage basin
Figure 00000037
Figure 00000038

5. Формируют матрицу максимальных производительностей

Figure 00000039
автоматизированных органов управления, характеризующую пределы возможных подач сточных вод из i-го независимого бассейна водоотведения в j-й независимый бассейн водоотведения, в которой значения для главных диагональных и несуществующих элементов равны нулю. В качестве примера выполнения этого этапа составляют матрицу
Figure 00000040
- таблицу из n=3 строк и n=3 столбцов5. Form a matrix of maximum productivity
Figure 00000039
automated controls, characterizing the limits of possible wastewater supplies from the i-th independent drainage basin to the jth independent drainage basin, in which the values for the main diagonal and nonexistent elements are zero. As an example of this stage, a matrix
Figure 00000040
- a table of n = 3 rows and n = 3 columns

Figure 00000041
Figure 00000041

В представленной для рассматриваемого примера матрице

Figure 00000042
значения главных диагональных
Figure 00000043
,
Figure 00000044
,
Figure 00000045
и несуществующих
Figure 00000046
Figure 00000047
Figure 00000048
элементов равны нулю. При этом:In the matrix for the example under consideration
Figure 00000042
values of the main diagonal
Figure 00000043
,
Figure 00000044
,
Figure 00000045
and nonexistent
Figure 00000046
Figure 00000047
Figure 00000048
elements are equal to zero. Wherein:

- максимальная производительность

Figure 00000049
автоматизированного органа управления - межбассейновой насосной станции 22, соединяющего транспортную магистраль 4 в независимом бассейне водоотведения 1 с транспортной магистралью 5 в независимом бассейне 2 равна 70000 м3/ч;- maximum performance
Figure 00000049
an automated governing body - an inter-basin pumping station 22 connecting the transport line 4 in the independent drainage basin 1 with the transport line 5 in the independent basin 2 is 70,000 m3 / h;

- максимальная производительность

Figure 00000050
автоматизированного органа управления - межбассейнового коллектора 23 с запорно-регулирующим органом 24, соединяющим транспортную магистраль 5 в независимом бассейне 2 с транспортной магистралью 6 в независимом бассейне 3, равна 20000 м3/ч.- maximum performance
Figure 00000050
an automated governing body - an inter-basin collector 23 with a shut-off-regulating body 24 connecting the transport highway 5 in the independent basin 2 with the transport highway 6 in the independent basin 3, is equal to 20,000 m3 / h.

6. Экспериментально определяют для каждого i-го независимого бассейна водоотведения за период времени Δt экспериментальную зависимость vi=f(Hi) параметров потоков системы vi по меньшей мере от прогнозных значений объемов осадков Hi. В качестве примера выполнения данного этапа на фиг. 2 представлен вид такой зависимости для независимого бассейна водоотведения 1. При этом позицией 28 обозначены экспериментальные данные, а позицией 29 экспериментальная зависимость v1=f(H1). В дополнение к нему на фиг. 3 приведены экспериментальные зависимости vi=f(Hi) для независимых бассейнов водоотведения 2 и 3. Здесь позицией 30 обозначена экспериментальная зависимость v2=f(Н2), а позицией 31 - экспериментальная зависимость v3=f(Н3).6. Experimentally determine for each i-th independent drainage basin over a period of time Δt the experimental dependence v i = f (H i ) of the system flow parameters v i at least on the predicted values of precipitation volumes H i . As an example of performing this step in FIG. Figure 2 shows the form of such a dependence for an independent drainage basin 1. In this case, the experimental data are indicated by 28 and the experimental dependence v 1 = f (H 1 ) by 29. In addition to it in FIG. Figure 3 shows the experimental dependences v i = f (H i ) for independent drainage basins 2 and 3. Here, 30 denotes the experimental dependence v 2 = f (H 2 ), and 31 denotes the experimental dependence v 3 = f (H 3 ).

7. Получают данные о прогнозных значениях объемов осадков Hi, i = 1, 2, …, n, для каждого i-го независимого бассейна водоотведения за период времени Δt. В качестве примера выполнения данного этапа предположим, что поступил следующий прогноз по объемам осадков за время два периода времени Δt:7. Receive data on the predicted values of precipitation volumes H i , i = 1, 2, ..., n, for each i-th independent drainage basin for the time period Δt. As an example of the implementation of this stage, suppose that the following forecast was received for the volume of precipitation for a time period of two periods Δt:

- первый период Δt = 10 ч: H1 = 0 мм; Н2 = 2 мм; Н3 = 5 мм;- the first period Δt = 10 h: H 1 = 0 mm; H 2 = 2 mm; H 3 = 5 mm;

- последующий период Δt = 10 ч: H1 = 15 мм; Н2 = 9 мм; Н3 = 20 мм.- the subsequent period Δt = 10 h: H 1 = 15 mm; H 2 = 9 mm; H 3 = 20 mm.

8. Получают данные о значениях параметров потоков системы путем расчета значения параметров потоков системы vi для каждого i-го независимого бассейна водоотведения за прогнозный период времени Δt по экспериментальной зависимости vi=f(Hi). На этом этапе, например, по графикам на фиг. 2 и 3 определяют:8. Data is obtained on the values of the system flow parameters by calculating the values of the system flow parameters v i for each i-th independent drainage basin for the forecast time period Δt from the experimental dependence v i = f (H i ). At this stage, for example , from the graphs in FIG. 2 and 3 determine:

- первый период за время Δt = 10 ч: v1 = 365 тыс. м3; v2 = 350 тыс. м3; v3 = 85 тыс. м3;- the first period in time Δt = 10 hours: v 1 = 365 thousand m 3 ; v 2 = 350 thousand m 3 ; v 3 = 85 thousand m 3 ;

- последующий период за время Δt = 10 ч: v1 = 470 тыс. м3; v2 = 400 тыс. м3; v3 = 105 тыс. м3;- the subsequent period for the time Δt = 10 hours: v 1 = 470 thousand m 3 ; v 2 = 400 thousand m 3 ; v 3 = 105 thousand m 3 ;

9. Ищут решение задачи математического программирования по критерию минимальных платежей за перекачку воды. Настоящим изобретением не исключаются различные варианты поиска этого решения. В качестве примера можно привести один из них, когда вначале определяют:9. They are looking for a solution to the problem of mathematical programming by the criterion of minimum payments for pumping water. The present invention does not exclude various search options for this solution. As an example, one of them can be cited when first they determine:

- удельные электропотребления всех ГНС Wi, кВт*ч/м3; - specific power consumption of all GNS Wi, kW * h / m 3 ;

- удельное электропотребление межбассейновой насосной станции 22 W1,2, кВт*ч/м3;- specific power consumption of the inter-basin pumping station 22 W 1.2 , kW * h / m 3 ;

- стоимости тарифа электроэнергии всех ГНС Ci, руб./кВт*ч;- the cost of the electricity tariff of all GNS C i , rubles / kW * h;

- стоимости тарифа электроэнергии межбассейновой насосной станции 22 С1,2, руб./кВт*ч.- the cost of the electricity tariff of the inter-basin pumping station 22 C 1.2 , rubles / kW * h.

Допустим, в результате выполнения этого этапа установлено, что W1 = 0,22 кВт*ч/м3, W2 = 0,17 кВт*ч/м3, W3 = 0,14 кВт*ч/м3, W1-2 = 0,074 кВт*ч/м3, С1 = 3,1 руб./кВт*ч, С2 = 3,72 руб./кВт*ч, С3 = 3,73 руб./кВт*ч, С1-2 = 4,82 руб./кВт*ч.Suppose, as a result of this stage, it was found that W 1 = 0.22 kW * h / m 3 , W 2 = 0.17 kW * h / m 3 , W 3 = 0.14 kW * h / m 3 , W 1-2 = 0.074 kW * h / m 3 , C 1 = 3.1 rubles / kW * h, C 2 = 3.72 rubles / kW * h, C 3 = 3.73 rubles / kW * h , C 1-2 = 4.82 rubles / kW * h.

Затем проверяют выполнение условий

Figure 00000051
-
Figure 00000052
i = 1, 2, …, n, i≠k,
Figure 00000053
Then check the conditions
Figure 00000051
-
Figure 00000052
i = 1, 2, ..., n, i ≠ k,
Figure 00000053

Первый период, для i=1The first period, for i = 1

Figure 00000054
365000+q1,2-0≥0
Figure 00000054
365000 + q 1.2 -0≥0

при q1,2≥88000 м3/ч,at q 1.2 ≥88000 m 3 / h,

для i=2for i = 2

Figure 00000055
350000+q2,3 q1,2≥0
Figure 00000055
350,000 + q 2,3 q 1,2 ≥0

при q2,3 q1,2≥82000 м3/ч,at q 2.3 q 1.2 ≥82000 m 3 / h,

для i=3for i = 3

Figure 00000056
85000+0 q2,3≥0
Figure 00000056
85000 + 0 q 2.3 ≥0

при q2,3≤17000 м3/ч.at q 2.3 ≤17000 m 3 / h.

Второй период, для i=1The second period, for i = 1

Figure 00000057
470000+q1,2-0≥0
Figure 00000057
470000 + q 1.2 -0≥0

при q1,2≥17000 м3/ч,at q 1.2 ≥17000 m 3 / h,

для i=2for i = 2

Figure 00000058
400000+q2,3 q1,2≥0
Figure 00000058
400000 + q 2.3 q 1.2 ≥0

при q2,3 q1,2≥-32000 м3/ч,at q 2.3 q 1.2 ≥ -32000 m 3 / h,

для i=3for i = 3

Figure 00000059
105000+0 q2,3≥0
Figure 00000059
105000 + 0 q 2.3 ≥0

решения не существует, т.е. q2,3=0.there is no solution, i.e. q 2,3 = 0.

Из преобразования указанных неравенств следует, что решения по второму периоду нет, а в течение первого периода условие

Figure 00000060
-
Figure 00000061
i = 1, 2, …, n, i≠k
Figure 00000062
выполняется при 0≤q1,2≤99 и 0≤q2,3≤17. Следовательно, решение задачи математического программирования по критерию минимальных платежей за перекачку воды существует. Им является вариант транспортировки воды, когда максимально нагружен бассейн водоотведения 3, в котором стоимость перекачки воды W33=0,14*3,73=0,522 руб./м3 является минимальной по сравнению с другими. Таким образом,
Figure 00000063
Figure 00000064
При этом q1,2=0, т.к. W1*C1=0,22*3,1=0,682<W2*C2+W1-2*C1-2=0,17*3,72+0,074*3,73=0,908.From the transformation of these inequalities it follows that there is no solution for the second period, and during the first period, the condition
Figure 00000060
-
Figure 00000061
i = 1, 2, ..., n, i ≠ k
Figure 00000062
performed at 0≤q 1.2 ≤99 and 0≤q 2.3 ≤17. Therefore, there is a solution to the problem of mathematical programming according to the criterion of minimum payments for pumping water. It is the option of transporting water when the maximum wastewater disposal basin 3, in which the cost of pumping water W 3 * C 3 = 0.14 * 3.73 = 0.522 rubles / m 3, is minimal in comparison with others. In this way,
Figure 00000063
Figure 00000064
Moreover, q 1,2 = 0, because W 1 * C 1 = 0.22 * 3.1 = 0.682 <W 2 * C 2 + W 1-2 * C 1-2 = 0.17 * 3.72 + 0.074 * 3.73 = 0.908.

10. Ищут решение задачи математического программирования по критерию минимальных сбросов сточных вод в окружающую среду в рамках примера для второго периода, т.е. в качестве решения формируют матрицу оптимальных производительностей

Figure 00000065
автоматизированных органов управления, при реализации которых суммарный сброс сточных вод в окружающую среду будет минимальным, т.е.
Figure 00000066
при i = 1, 2, …, n, i≠k,
Figure 00000067
10. They are looking for a solution to the problem of mathematical programming according to the criterion of minimum discharges of wastewater into the environment as part of an example for the second period, i.e. as a solution form the matrix of optimal performance
Figure 00000065
automated controls, the implementation of which the total discharge of wastewater into the environment will be minimal, i.e.
Figure 00000066
for i = 1, 2, ..., n, i ≠ k,
Figure 00000067

Решение следующее. Т.к. q2,3=0 то

Figure 00000068
400000=32000 м3/ч.The solution is as follows. Because q 2,3 = 0 then
Figure 00000068
400000 = 32000 m 3 / h.

Таким образом, заявляемое изобретение обладает свойством промышленной применимости.Thus, the claimed invention has the property of industrial applicability.

Claims (13)

Способ оптимизации потоков сточных вод, содержащий этапы, на которых:A method for optimizing wastewater flows, comprising the steps of: а) получают данные о значениях параметров потоков системы, передают их на пункт управления и записывают в оперативную память вычислительной машины;a) receive data on the values of the parameters of the system flows, transmit them to the control point and write to the RAM of the computer; б) решают на ЭВМ задачу математического программирования, используя в качестве исходных данных значения параметров потоков системы, и получают в качестве решения значения оптимальных параметров потоков;b) solve the problem of mathematical programming on a computer, using the values of the system flow parameters as initial data, and obtain the values of the optimal flow parameters as a solution; в) передают на автоматизированные органы управления значения установок их положения, обеспечивающих перераспределение оптимальных параметров потоков сточных вод в соответствии с решением задачи математического программирования, отличающийся тем, чтоc) transmit to the automated control bodies the values of the settings of their position, ensuring the redistribution of the optimal parameters of the wastewater flows in accordance with the solution of the mathematical programming problem, characterized in that до этапа а) осуществляют разделение всей системы водоотведения на конечное число n независимых бассейнов водоотведения, каждый из которых содержит по меньшей мере сети водоотведения, подключенные к транспортной магистрали, которая при помощи главной насосной станции соединена с очистными сооружениями с выпуском очищенных сточных вод в окружающую среду, по меньшей мере один выпуск сточных вод в окружающую среду, соединенный с транспортной магистралью и выполненный с возможностью отвода неочищенных сточных вод в окружающую среду при переполнении транспортной магистрали,to step a), the entire drainage system is divided into a finite number n of independent drainage basins, each of which contains at least drainage networks connected to a transport line, which is connected to the sewage treatment plant with the main pumping station and discharges treated wastewater into the environment at least one discharge of wastewater into the environment, connected to a transport highway and configured to discharge untreated wastewater into the environment when epolnenii transport route, в качестве параметров потоков системы водоотведения принимают объемы водоотведения
Figure 00000069
, i=1, 2, …, n, для каждого i-го независимого бассейна водоотведения за период времени Δt,
as the parameters of the flows of the wastewater system take the volumes of wastewater
Figure 00000069
, i = 1, 2, ..., n, for each i-th independent drainage basin for the time period Δt,
в качестве автоматизированных органов управления принимают межбассейновые насосные станции и/или межбассейновые транспортные магистрали с запорно-регулирующими органами, соединяющими между собой транспортные магистрали независимых бассейнов,as automated governing bodies take inter-basin pumping stations and / or inter-basin transport highways with shut-off and regulating bodies connecting the transport highways of independent pools, определяют максимальные параметры потоков системы
Figure 00000070
для каждого i-го независимого бассейна водоотведения за период времени Δt без выбросов неочищенных сточных вод в окружающую среду, где
Figure 00000071
,
Figure 00000072
,
Figure 00000073
- свободные объемы коллекторов и колодцев, транспортной магистрали и сетей водоотведения в момент t0 решения задачи математического программирования,
Figure 00000074
- максимальная подача ГНС i-го независимого бассейна водоотведения,
determine the maximum parameters of system flows
Figure 00000070
for each i-th independent drainage basin for the time period Δt without emissions of untreated wastewater into the environment, where
Figure 00000071
,
Figure 00000072
,
Figure 00000073
- free volumes of collectors and wells, a highway and drainage networks at the moment t 0 of solving a mathematical programming problem,
Figure 00000074
- the maximum supply of the STS of the i-th independent drainage basin,
формируют матрицу максимальных производительностей
Figure 00000075
автоматизированных органов управления, характеризующую пределы возможных подач сточных вод из i-го независимого бассейна водоотведения в j-й независимый бассейн водоотведения, в которой значения для главных диагональных и несуществующих элементов равны нулю,
form a matrix of maximum performance
Figure 00000075
automated controls, characterizing the limits of possible wastewater supplies from the i-th independent drainage basin to the jth independent drainage basin, in which the values for the main diagonal and nonexistent elements are zero,
экспериментально определяют для каждого i-го независимого бассейна водоотведения за период времени Δt экспериментальную зависимость vi=f(Hi) параметров потоков системы vi по меньшей мере от прогнозных значений объемов осадков Hi,experimentally determine for each i-th independent drainage basin over a period of time Δt the experimental dependence v i = f (H i ) of the system flow parameters v i at least on the forecast values of the precipitation volumes H i , получают данные о прогнозных значениях объемов осадков Hi, i=1, 2, …, n, для каждого i-го независимого бассейна водоотведения за период времени Δt,receive data on the predicted values of precipitation volumes H i , i = 1, 2, ..., n, for each i-th independent drainage basin for the time period Δt, получают данные о значениях параметров потоков системы путем расчета значения параметров потоков системы vi для каждого i-го независимого бассейна водоотведения за прогнозный период времени Δt по экспериментальной зависимости vi=f(Hi),receive data on the values of the parameters of the system flows by calculating the values of the parameters of the system flows v i for each i-th independent drainage basin for the forecast period of time Δt from the experimental dependence v i = f (H i ), на этапе б) задачу математического программирования решают по критерию минимальных платежей за перекачку воды, т.е. в качестве решения формируют матрицу оптимальных производительностей
Figure 00000076
автоматизированных органов управления, при реализации которых суммарная оплата электропотребления независимых бассейнов водоотведения и межбассейновых насосных станций будет минимальной и
Figure 00000077
, i=1, 2, …, n, i≠k,
Figure 00000078
, а в случае отсутствия такого результата принимают решение задачу математического программирования решать по критерию минимальных сбросов сточных вод в окружающую среду, т.е. в качестве решения формируют матрицу оптимальных производительностей
Figure 00000079
автоматизированных органов управления, при реализации которых суммарный сброс сточных вод в окружающую среду будет минимальным, т.е.
Figure 00000080
при i=1, 2, …, n, i≠k,
Figure 00000081
.
at stage b) the mathematical programming problem is solved by the criterion of minimum payments for pumping water, i.e. as a solution form the matrix of optimal performance
Figure 00000076
automated controls, the implementation of which the total payment of electricity consumption of independent drainage basins and inter-basin pumping stations will be minimal and
Figure 00000077
, i = 1, 2, ..., n, i ≠ k,
Figure 00000078
, and in the absence of such a result, they decide the mathematical programming problem to be solved by the criterion of minimum discharges of wastewater into the environment, i.e. as a solution form the matrix of optimal performance
Figure 00000079
automated controls, the implementation of which the total discharge of wastewater into the environment will be minimal, i.e.
Figure 00000080
for i = 1, 2, ..., n, i ≠ k,
Figure 00000081
.
RU2017128131A 2017-08-07 2017-08-07 Method of optimization of the wastewater streams RU2667745C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017128131A RU2667745C1 (en) 2017-08-07 2017-08-07 Method of optimization of the wastewater streams

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017128131A RU2667745C1 (en) 2017-08-07 2017-08-07 Method of optimization of the wastewater streams

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2667745C1 true RU2667745C1 (en) 2018-09-24

Family

ID=63669035

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017128131A RU2667745C1 (en) 2017-08-07 2017-08-07 Method of optimization of the wastewater streams

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2667745C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109977601A (en) * 2019-04-10 2019-07-05 福州市规划设计研究院 A kind of separate system region control runoff pollution and the thickness that shuts off of hybrid junction pollution determine method
CN110826131A (en) * 2019-11-04 2020-02-21 中国水利水电第八工程局有限公司 Method, system and medium for calculating flow and upstream water level parameter matrix of closure gap of great river
CN110852572A (en) * 2019-10-17 2020-02-28 中国地质大学(武汉) Method, system and device for quantitatively attributing runoff change with any space-time scale

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2314561C2 (en) * 2002-12-20 2008-01-10 Юнион Суитч Энд Сигнал, Инк. Method and system for planning flows with dynamic optimization
RU80468U1 (en) * 2008-07-11 2009-02-10 Государственное Унитарное Предприятие "Водоканал Санкт-Петербурга" WATER SUPPLY AND SEWAGE DISPOSAL MANAGEMENT SYSTEM
KR101703981B1 (en) * 2016-03-31 2017-02-08 광주과학기술원 Control methods of sewage processing facilities using rainfall forecasting

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2314561C2 (en) * 2002-12-20 2008-01-10 Юнион Суитч Энд Сигнал, Инк. Method and system for planning flows with dynamic optimization
RU80468U1 (en) * 2008-07-11 2009-02-10 Государственное Унитарное Предприятие "Водоканал Санкт-Петербурга" WATER SUPPLY AND SEWAGE DISPOSAL MANAGEMENT SYSTEM
KR101703981B1 (en) * 2016-03-31 2017-02-08 광주과학기술원 Control methods of sewage processing facilities using rainfall forecasting

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
М.И.АЛЕКСЕЕВ, Ю.А.ЕРМОЛИН. ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ВОДООТВЕДЕНИЯ В КРУПНЫХ ГОРОДАХ: МОНОГРАФИЯ. - М.: ИЗДАТЕЛЬСТВО АСВ, 2013. - 184 с.. *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109977601A (en) * 2019-04-10 2019-07-05 福州市规划设计研究院 A kind of separate system region control runoff pollution and the thickness that shuts off of hybrid junction pollution determine method
CN109977601B (en) * 2019-04-10 2022-06-14 福州市规划设计研究院集团有限公司 Interception thickness determination method for controlling rainfall runoff and mixed-grafting pollution in separate-flow area
CN110852572A (en) * 2019-10-17 2020-02-28 中国地质大学(武汉) Method, system and device for quantitatively attributing runoff change with any space-time scale
CN110852572B (en) * 2019-10-17 2022-06-14 中国地质大学(武汉) Method, system and device for quantitatively attributing runoff change of any space-time scale
CN110826131A (en) * 2019-11-04 2020-02-21 中国水利水电第八工程局有限公司 Method, system and medium for calculating flow and upstream water level parameter matrix of closure gap of great river

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2667745C1 (en) Method of optimization of the wastewater streams
Park et al. Optimal design of stormwater detention basin using the genetic algorithm
RU2669873C2 (en) Method for optimal control of water disposal system
Słyś et al. Development of mathematical model for sewage pumping-station in the modernized combined sewage system for the town of Przemyśl
JP6867851B2 (en) Emission control device and emission control program
CN108824593B (en) Rapid multi-objective engineering optimization design method for complex rainwater pipe network
JP5270322B2 (en) Sewerage facility inundation countermeasure system
Kumar et al. Optimization of Sewerage System Using Simulated Annealing
Wilson Best Practice of Intelligent Algorithms to Optimize And Prioritize Capital Investments And Asset Rehabilitation For Jefferson County, AL
Gupta et al. Optimization of integrated sewerage system by using simplex method
Liu et al. An optimisation-based approach for integrated water resources management
Minh et al. The parameters justification of new and reconstructed sewage systems under the conditions of uncertain perspective water consumption and discharge of effluents
Water Green City, Clean Waters
Moussavi et al. A framework for optimal reliability-based storm sewer network design in flat areas
Park et al. Optimal design of rainwater detention system using SWMM and linear programing
Napierala et al. Functioning of low lift pumping stations on polders–a case study of Zagorow, Poland
Wenzel Jr et al. Detention storage control strategy development
Bastin et al. You Can Dig It, But Can You Operate It? Proactive CSO Tunnel Operational Planning
Jakobsen et al. Using MOUSE LTS to analyze sewer mains in Greater Copenhagen
Yu et al. Optimal sizing of urban drainage systems using heuristic optimization
Faulkner Maximizing Return on Investment Using Intelligent Algorithms to Prioritize Capital improvements
Moslehi et al. Determination of economic level of leakage in water distribution networks
David et al. SINERGEA-Energy: Modelling energy consumption in wastewater systems during rainfall events
JP4035763B2 (en) Driving support device
Eisele et al. Utilizing Hydraulic Model Based Optimization to Determine Prioritized Solutions to Accommodate Future Growth in Mill Creek Watershed