RU2758854C1 - Способ определения концентрации веществ в системе биологической очистки сточных вод - Google Patents

Способ определения концентрации веществ в системе биологической очистки сточных вод Download PDF

Info

Publication number
RU2758854C1
RU2758854C1 RU2020134014A RU2020134014A RU2758854C1 RU 2758854 C1 RU2758854 C1 RU 2758854C1 RU 2020134014 A RU2020134014 A RU 2020134014A RU 2020134014 A RU2020134014 A RU 2020134014A RU 2758854 C1 RU2758854 C1 RU 2758854C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
aeration
flow
aeration tank
tanks
elements
Prior art date
Application number
RU2020134014A
Other languages
English (en)
Inventor
Виктор Сергеевич Игнатчик
Юрий Петрович Анисимов
Алексей Павлович Гринев
Артур Эдуардович Чистяков
Юрий Александрович Попов
Алексей Александрович Воловодов
Original Assignee
Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева" Министерства обороны Российской Федерации
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 Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева" Министерства обороны Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева" Министерства обороны Российской Федерации
Priority to RU2020134014A priority Critical patent/RU2758854C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2758854C1 publication Critical patent/RU2758854C1/ru

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/006—Regulation methods for biological treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02—Aerobic processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/30—Aerobic and anaerobic processes
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D7/00—Control of flow
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Abstract

Способ относится к области водоотведения, а также к способам моделирования аппаратов (устройств) биологической очистки сточных вод на канализационных очистных сооружениях. Система биологической очистки содержит камеры смешения, аэротенки, отстойники. Аэротенк делится на зоны анаэробной обработки и оксидной обработки. Указанные зоны делятся на подэлементы. Концентрации загрязнений в очищаемых сточных водах и концентрации веществ в системе биологической очистки сточных вод определяют в потоках с учетом происходящих процессов в аппаратах (устройствах) внутри каждого элемента. При этом выходной поток подэлемента является входным потоком последующего подэлемента системы. Технический результат: расширение области применения способа очистки сточных вод, повышение качества и надежности биологической очистки сточных вод. 3 ил.

Description

Способ относится к области водоотведения, а также к способам моделирования аппаратов (устройств) биологической очистки сточных вод на канализационных очистных сооружениях.
К недостатку существующих способов расчета, например, по СП 32.13330.2018 «Канализация. Наружные сети и сооружения» или по учебнику «Водоотведение и очистка сточных вод» (авторы Ю.В. Воронов, С.В. Яковлев изд. АСВ 2006 г.), относится то, что расчет системы биологической очистки сточных вод сводится к определению длительности аэрации, продолжительности пребывания сточных вод в аэрационном сооружении и его вместимости, т.е. объем определяется исходя из расчетных расходов сточных вод. Указанные способы применяются при расчетах и проектировании сооружений биологической очистки сточных вод. При этом концентрации загрязнений не определяются. Но указанный параметр является важным при моделировании работы и создании эксплуатационных моделей сооружений. Поскольку изменения условий протекания процесса, в том числе физических и химических параметров, оказывает сильное влияние на процессы, происходящие внутри сооружений. Точное определение и прогнозирование параметров процесса позволит создавать эксплуатационные модели, а эксплуатирующему персоналу принимать обоснованные решения по управлению процессами биологической очистки сточных вод.
Наиболее близким аналогом к заявляемому способу служит патент на изобретение RU №2 656 687, Система и способ для моделирования и расчета химико-технологических систем, G06N 7/00, G09B 25/02, опубликованный 06.06.2018, Бюл. №16, включающий следующие шаги:
а) создание пользователем новой химико-технологической схемы или выбор и/или редактирование пользователем созданной или существующей химико-технологической схемы из набора химико-технологических схем посредством интерфейса ввода-вывода на клиентской стороне, сохраненных на сервере, где химико-технологическая схема описывает химико-технологическую систему, характеризующуюся, по крайней мере, одним химико-технологическим процессом, причем химико-технологическая схема состоит из модулей химико-технологической схемы, связанных входными и выходными потоками, и расчет аппаратов химико-технологической схемы выполняется расчетными модулями, реализованными в виде элементов Сервисной Шины Предприятия;
б) выбор и добавление модулей химико-технологической схемы в химико-технологическую схему и задание пользователем входных параметров химико-технологической схемы и/или параметров модулей химико-технологической схемы, включающих, по крайней мере, параметры входного потока и/или выходного потока для химико-технологической схемы, и/или параметры аппаратов химико-технологической схемы, и/или параметры для модулей химико-технологической схемы, и/или выбор расчетных модулей для модулей химико-технологической схемы;
в) передача данных, полученных в пунктах а) и б) с описанием химико-технологической схемы на сервер в виде HTTP-запроса для расчета химико-технологической схемы;
г) преобразование полученных со стороны пользователя данных на сервере в конфигурационное задание в формате Сервисной Шины Предприятия;
д) проведение расчета посредством обработки Сервисной Шиной Предприятия конфигурационного задания, причем химико-технологические потоки представлены сообщениями Сервисной Шины Предприятия и модули химико-технологической схемы представлены элементами Сервисной Шины Предприятия;
е) отправка результатов расчета химико-технологической схемы на клиентскую сторону в виде HTTP-ответа.
Имеется вариант развития, когда задаваемые параметры модулей химико-технологической схемы включают задание, по крайней мере, одного входного потока модуля химико-технологической схемы.
Имеется вариант развития, когда модулю химико-технологической схемы соответствует, по крайней мере, один расчетный модуль химико-технологической схемы, выполненный в виде программного модуля, реализованного на языке программирования.
Имеется вариант развития, когда расчетные модули создаются пользователем на языке Сервисной Шины Предприятия в дополнение к ранее созданным расчетным модулям.
Имеется вариант развития, когда модули химико-технологической схемы преобразуют входящие потоки в выходящие потоки аппаратов.
Имеется вариант развития, когда интерфейс пользователя является веб-интерфейсом
Имеется вариант развития, когда расчетные модули преобразуются на сервере в элементы Сервисной Шины Предприятия.
Имеется вариант развития, когда характеристики потоков химико-технологической схемы моделируются сообщениями Сервисной Шины Предприятия, которые включают химико-технологические параметры потоков, такие как: давление; температуру; расход, концентрации химических элементов.
Имеется вариант развития, когда Сервисная Шина Предприятия может быть построена с использованием фреймворка для интеграции корпоративных приложений «Spring Integration», основанном на ядре «SpringFramework».
Имеется вариант развития, когда описание химико-технологической схемы включено в конфигурационный файл, представленный в формате сохранения данных, например XML.
Имеется вариант развития, когда после окончания расчета химико-технологической схемы результаты расчета добавляются в конфигурационный файл в виде свойств элементов Сервисной Шины Предприятия.
Имеется вариант развития, когда конфигурационный файл сохраняется на сервере и может быть запрошен пользователем для восстановления исходной химико-технологической схемы.
Имеется вариант развития, когда описание химико-технологической схемы включает упрощенное описание модулей химико-технологической схемы, позволяющее производить быстрый расчет химико-технологической схемы.
Имеется вариант развития, когда конфигурационный файл сохраняется в базе данных.
Имеется вариант развития, когда расчетные модули подключаются к серверу для расчета, по крайней мере, одного модуля химико-технологической схемы.
Имеется вариант развития, когда модули химико-технологической схемы могут быть скомпонованы в цепочки модулей химико-технологической схемы, описывающих, по крайней мере, один аппарат, причем такая цепочка рассчитывается, по крайней мере, одним выбранным для нее расчетным модулем.
Имеется вариант развития, когда цепочка модулей химико-технологической схемы сохраняется на сервере отдельно от химико-технологической схемы в виде блока химико-технологической схемы или модуля химико-технологической схемы.
Имеется вариант развития, когда цепочка модулей химико-технологической схемы может быть добавлена в химико-технологическую схему в виде блока модулей химико-технологической схемы или модуля химико-технологической схемы.
Имеется вариант развития, когда рассчитанные на сервере характеристики цепочки модулей химико-технологической схемы, включая входные, выходные и промежуточные потоки и их характеристики, хранятся вместе с цепочкой модулей и используются для расчета химико-технологической схемы, в которую такая цепочка модулей химико-технологической схемы была добавлена.
Имеется вариант развития, когда модулю химико-технологической схемы сопоставляется элемент Сервисной Шины Предприятия, при помощи которого на сервере выполняется расчет данного модуля химико-технологической схемы.
Имеется вариант развития, когда расчет модуля химико-технологической схемы проводится на разных серверах, в зависимости от настроек Сервисной Шины Предприятия.
Для указанного способа характерна ограниченная область применения, поскольку он позволяет осуществлять только моделирование и расчет схемы по конфигурационному заданию (без разработки модели всей системы) путем применения расчетных модулей, преобразующих входящие потоки в выходящие потоки элементов и цепочек элементов схемы. По этой причине известными являются только входные и выходные потоки, характеризующиеся, по меньшей мере, расходами и концентрациями веществ. При этом, значения параметров внутри каждого элемента остаются неизвестными. Для некоторых технологических процессов это является существенным ограничением. В частности, для технологических схем биологической очистки сточных вод, в которых автоматизированное управление осуществляется по алгоритмам, предусматривающим поддержание на требуемом уровне концентраций веществ не только на выходе, но и внутри элементов. Для этого их необходимо не только измерять, но и прогнозировать. Например, при определении концентрации растворенных и нерастворенных веществ, где она зависит от ее расходов потоков и концентрации потоков на входе и выходе, изменения скоростей протекания процессов внутри аппаратов (устройств). С применением известного способа концентрацию растворенных и нерастворенных веществ с учетом изменения параметров процесса внутри аппарата (устройства) определить невозможно.
Задачей настоящего изобретения является расширение области применения известного способа.
Поставленная задача решена так, что в известном способе включающем, по меньшей мере, следующие шаги:
а) создание новой схемы или редактирование созданной, или существующей схемы, описывающей систему, причем схема состоит из элементов схемы и цепочек элементов схемы, связанных входными и выходными потоками, характеризующимися, по меньшей мере, расходами и концентрациями веществ, и расчет элементов и цепочек элементов схемы выполняется соответственно расчетными модулями элементов и расчетными модулями цепочек элементов схемы,
б) задание входных параметров схемы и/или измеряемых параметров элементов схемы и цепочек элементов схемы, выбор расчетных модулей для элементов схемы и цепочек элементов схемы,
в) проведение расчетов с использованием данных, полученных в пунктах а) и б),
г) представление результатов расчетов,
в соответствии с настоящим изобретением:
в качестве системы принимают систему биологической очистки сточных вод,
в качестве схемы принимают технологическую схему системы биологической очистки сточных вод,
в качестве элементов схемы принимают, по меньшей мере, камеру/камеры смешения сточных вод, аэротенк/аэротенки, вторичный отстойник/отстойники, насосную станцию циркуляции активного ила имеющие входные и выходные потоки, выполненные так, что
камера/камеры смешения сточных вод имеет два входных и один выходной поток, при этом по первому входному потоку камеры/камер смешения сточных вод поступает сточная вода, по второму входному потоку поступает активный ил,
аэротенк разделен на k зон, k≥r, r=2,
выходной поток камеры/камер смешения сточных вод является входным потоком аэротенка/аэротенков, а входной поток аэротенка/аэротенков является входным потоком k-й зоны, при k=1, аэротенка/аэротенков,
выходной поток k-й зоны аэротенка/аэротенков является входным потоком k+1-й зоны аэротенка/аэротенков,
выходной поток k-й зоны аэротенка/аэротенков, при k=r является выходным потоком аэротенка/аэротенков,
выходной поток аэротенка/аэротенков является входным потоком вторичного отстойника/отстойников,
выходной поток вторичного отстойника/отстойников разделяют на первый и второй выходные потоки,
по первому выходному потоку отводится очищенная сточная вода,
второй выходной поток вторичного отстойника/отстойников является входным потоком насосной станции циркуляции активного ила,
выходной поток насосной станции циркуляции активного ила является вторым входным потоком камеру/камеры смешения сточных вод и/или подает сточную воду на аппарат (устройство) обезвоживания осадка,
выполняют декомпозицию зон аэротенка/аэротенков на совокупности подэлементов имеющих входные и выходные потоки, расположенные по ходу движения входного потока к выходному потоку, так, что
входной поток зоны при k=1 аэротенка/аэротенков является входным потоком i1=1 подэлемента зоны при k=1 аэротенка/аэротенков,
выходной поток ik-го подэлемента k-й зоны аэротенка/аэротенков является входным потоком ik+1-го подэлемента k-й зоны аэротенка/аэротенков, ik принадлежит множеству натуральных чисел,
выходной поток последнего подэлемента k-й зоны аэротенка/аэротенков является входным потоком ik+1=1-го подэлемента k+1-й зоны аэротенка/аэротенков, 1≤k≤r-1,
в качестве концентраций веществ принимают концентрации растворенных и/или нерастворенных веществ,
при этом, в качестве задаваемых параметров камеру/камеры смешения сточных вод принимают:
расходы в первом QI и втором QII входящих потоках камеры/камер смешения сточных вод,
концентрацию растворенных и/или нерастворенных веществ в первом и втором входящих потоках камеры/камер смешения сточных вод,
при этом, в качестве задаваемых параметров аэротенка/аэротенков принимают
габаритные размеры, как минимум длину L, ширину В и глубину Н аэротенка/аэротенков, объемы Vk зон аэротенка/аэротенков;
удельный расход подаваемого воздуха Wk в зоны аэротенка/аэротенков,
в качестве задаваемых параметров цепочек подэлементов аэротенка/аэротенков принимают
количество подэлементов в зонах аэротенка/аэротенков,
константы скоростей реакций в зонах аэротенка/аэротенков,
в качестве расчетного модуля цепочек элементов схемы применяют модуль/модули, выполненный/выполненные с возможностью определения
расхода сточной воды, в выходном потоке камеры/камер смешения сточных вод,
массового расхода и концентрации растворенных и нерастворенных веществ во входном потоке аэротенка/аэротенков,
концентрации растворенных и нерастворенных веществ в подэлементах зон аэротенка/аэротенков,
массового расхода и концентрации растворенных и нерастворенных веществ во входящем потоке вторичного отстойника/отстойников,
массового расхода и концентрации растворенных и нерастворенных веществ в первом и втором выходящих потоках вторичного отстойника/отстойников
массового расхода и концентрации растворенных и нерастворенных веществ в выходных потоках насосной станции циркуляции активного ила.
Отличительными признаками заявленного Способа определения концентрации веществ в системе биологической очистки сточных вод:
1. Выбор в качестве системы системы биологической очистки сточных вод;
2. Выбор в качестве схемы технологической схемы системы биологической очистки сточных вод;
3. Принятие в качестве элементов схемы, по меньшей мере, камеру/камеры смешения сточных вод, аэротенк/аэротенки, вторичный отстойник/отстойники, насосную станцию циркуляции активного ила имеющие входные и выходные потоки;
4. Объединение входных потоков камеры/камер смешения сточных вод в один выходной поток;
5. Принятие в качестве среды в первом входном потоке камеры/камер смешения сточных вод сточной воды, прошедшей механическую очистку;
6. Разделение аэротенка/аэротенков зоны;
7. Принятие в качестве входного потока аэротенка/аэротенков выходного потока камер/камеры смешения сточных вод;
8. Принятие в качестве входного потока первой по ходу движения потока зоны аэротенка/аэротенков, входного потока аэротенка/аэротенков;
9. Принятие в качестве входного потока последующих зон аэротенка, выходного потока предыдущих зон аэротенка;
10. Принятие в качестве выходного потока аэротенка, выходного потока последней по ходу движения потока зоны аэротенка;
11. Принятие в качестве входного потока вторичного отстойника, выходного потока аэротенка;
12. Разделение выходного потока вторичного отстойника/отстойников на первый и второй выходные потоки;
13. Принятие в качестве среды в первом выходном потоке очищенной сточной воды;
14. Принятие в качестве входного потока насосной станции циркуляции активного ила, второго выходного потока вторичного отстойника/отстойников;
15. Принятие в качестве второго входного потока камеры/камер смешения сточных вод выходного потока насосной станции циркуляции активного ила;
16. Выполнение декомпозиции зон аэротенка/аэротенков на совокупность подэлементов аэротенка/аэротенков расположенных по ходу движения входного потока зон аэротенка/аэротенков к выходному потоку зон аэротенка/аэротенков и имеющих входные и выходные потоки;
17. Принятие в качестве входного потока первого подэлемента первой зоны аэротенка/аэротенков входного потока первой по ходу движения входного потока зоны аэротенка/аэротенков;
18. Принятие в качестве входного потока подэлемента зон аэротенка/аэротенков, выходного потока предыдущего по ходу движения входного потока подэлемента зон аэротенка/аэротенков;
19. Принятие в качестве выходного потока k-й зоны аэротенка/аэротенков, выходного потока последнего подэлемента k-й зоны аэротенка/аэротенков;
20. Принятие в качестве выходного потока последней по ходу движения входного потока зоны аэротенка/аэротенков, выходного потока последнего подэлемента зоны аэротенка/аэротенков является выходным потоком,
21. Принятие в качестве концентраций веществ, концентрации растворенных и/или нерастворенных веществ;
22. Дополнительный выбор в качестве задаваемых параметров камеры/камер смешения сточных вод расхода в первом QI и втором QII входящих потоках камеры/камер смешения сточных вод;
23. Дополнительный выбор в качестве задаваемых параметров камеры/камер смешения сточных вод концентраций растворенных и/или нерастворенных веществ в первом и втором входящих потоках камеры/камер смешения сточных вод;
24. Дополнительный выбор в качестве задаваемых параметров аэротенка/аэротенков, габаритных размеров, как минимум длины L, ширины В и глубины Н аэротенка/аэротенков, объемов Vk зон аэротенка/аэротенков;
25. Дополнительный выбор в качестве задаваемых параметров аэротенка/аэротенков, удельного расхода подаваемого воздуха Wk в зоны аэротенка/аэротенков;
26. Дополнительный выбор в качестве задаваемых параметров цепочек подэлементов аэротенка/аэротенков, количества подэлементов в зонах аэротенка/аэротенков;
27. Дополнительный выбор в качестве задаваемых параметров цепочек подэлементов аэротенка/аэротенков, констант скоростей реакций в зонах аэротенка/аэротенков;
28. Применение в качестве расчетного модуля цепочек элементов схемы модуля/модулей выполненного/выполненных с возможностью расхода сточной воды, в выходном потоке камеры/камер смешения сточных вод;
29. Применение в качестве расчетного модуля цепочек элементов схемы модуля/модулей выполненного/выполненных с возможностью определения массового расхода и концентрации растворенных и нерастворенных веществ во входном потоке аэротенка/аэротенков;
30. Применение в качестве расчетного модуля цепочек элементов схемы модуля/модулей выполненного/выполненных с возможностью определения концентрации растворенных и нерастворенных веществ в подэлементах зон аэротенка/аэротенков;
31. Применение в качестве расчетного модуля цепочек элементов схемы модуля/модулей выполненного/выполненных с возможностью определения массового расхода и концентрации растворенных и нерастворенных веществ во входящем потоке вторичного отстойника/отстойников;
32. Применение в качестве расчетного модуля цепочек элементов схемы модуля/модулей выполненного/выполненных с возможностью определения массового расхода и концентрации растворенных и нерастворенных веществ в первом и втором выходящих потоках вторичного отстойника/отстойников;
33. Применение в качестве расчетного модуля цепочек элементов схемы модуля/модулей выполненного/выполненных с возможностью определения массового расхода и концентрации растворенных и нерастворенных веществ в входных потоках насосной станции циркуляции активного ила.
По сведениям, имеющимся у авторов, отличительный признак №1-3, в технической литературе известен, а остальные - нет, что отвечает условию патентоспособности «новизна».
Совместное применение в заявляемом устройстве указанных отличительных признаков позволяет получить положительный эффект, который заключается в том, что расширяется область применения известного способа, т.к. он может быть применен для определения параметров технологического процесса очистки сточных вод с учетом изменения характеристик сточной воды по ходу движения потоков с учетом изменения параметров процесса внутри аппаратов (устройств). Это достигается благодаря наличию отличительных признаков №1-33, т.к. в результате применения настоящего изобретения появляется возможность определять характеристики очищаемой и потока рециркулирующего ила в процессе очистки сточных вод с учетом изменения параметров процесса при обработке сточных вод в аппаратах (устройствах).
Предлагаемый авторами способ отличается от прототипа.
На фиг. 1 представлен пример схемы технологического процесса.
На фиг. 2 представлена схема подэлементов вторичного отстойника
На фиг. 3 представлен пример варианта результатов определения концентрации веществ в системе биологической очистки сточных вод.
Осуществление изобретения
На этапе а) создают новую схему (фиг. 1) или редактируют созданную, или существующую схемы, описывающую систему, причем схема состоит из элементов схемы и цепочек элементов схемы, связанных входными и выходными потоками, характеризующимися, по меньшей мере, расходами и концентрациями веществ.
При этом:
- в качестве системы принимают систему биологической очистки сточных вод;
- в качестве схемы принимают технологическую схему системы биологической очистки сточных вод, см. фиг. 1;
- в качестве элементов схемы принимают:
камеру/камеры смешения сточных вод 1, которая имеет первый 12, второй 10 входные потоки и выходной поток 3, при этом по первому входному потоку 12 подается сточная вода, прошедшая механическую обработку, например на решетках и/или первичных отстойниках, по второму 10 - подается активный ил;
аэротенк/аэротенки 2, при этом аэротенк/аэротенки 2 делится на k зон, для примера k=2 и в зоне 13 при k=1 производится анаэробная обработка сточных вод, в зоне 14 при k=2 - оксидная обработка сточных вод,
выходной поток 3 камеры/камер смешения сточных вод 1 является входным потоком аэротенка/аэротенков 2;
входной поток 3 аэротенка/аэротенков 2 является входным потоком k-й зоны 13, при k=1,
выходной поток k-й зоны 13 аэротенка/аэротенков 2 является входным потоком k+1-й зоны 14 аэротенка/аэротенков 2,
выходной поток зоны 14, при k=2, аэротенка/аэротенков 2 является выходным потоком 5 аэротенка/аэротенков 2;
вторичный отстойник/отстойники 4, при этом
выходной поток 5 аэротенка/аэротенков 2 является входным потоком вторичного отстойника/отстойников 4,
выходной поток вторичного отстойника/отстойников 4 разделяют на первый 6 и второй 7 выходные потоки вторичного отстойника/отстойников 4;
по первому выходному потоку 6 отводится очищенная сточная вода;
насосную станцию циркуляции активного ила 8, при этом
второй выходной поток 7 вторичного отстойника/отстойников 4 является входным потоком насосной станции циркуляции активного ила 8, имеющую выходной поток 9.
В соответствии с настоящим изобретением допускаются различные варианты использования второго выходного потока 9 насосной станции циркуляции активного ила 8, например, когда насосная станция циркуляции активного ила 8 по напорным трубопроводам 9 и 10 подает активный ил камеру/камеры смешения сточных вод 1 и/или по напорным трубопроводам 9 и 11 - подавать активный ил на обработку, например на обезвоживание.
В качестве концентраций веществ принимают концентрации растворенных и/или нерастворенных веществ.
На этапе б) задаются входными параметрами схемы и/или измеряемыми параметрами элементов схемы и цепочек элементов схемы, осуществляют выбор расчетных модулей для элементов схемы и цепочек элементов схемы (фиг. 2):
расходами сточных вод в первом 12 QI и рециркулирующего ила втором 10 QII входных потоках камеры/камер смешения сточных вод 1, например определяемых с помощью расходомеров, для примера QI=200 м3/час, QII=190 м3/час;
концентрациями растворенных S0 и нерастворенных Х0 веществ в первом 12 SI и XI и втором 10 SII и XII входных потоках камеры/камер смешения сточных вод 1, которые, могут быть определены, например по результатам эксперимента, или при помощи датчиков, или любым другим известным способом, для примера приведен расчет по аммонийному азоту в растворенном состоянии SI=14,84 мг/л, SII=0,49 мг/л и активного ила XI=20 мг/л, XII=4876 мг/л.
При этом принимают:
габаритные размеры, как минимум длину L, ширину В и глубину Н аэротенка/аэротенков 2, объемы 13 V1 и 14 V2 зоны аэротенка/аэротенков 2, которые могут быть определены из проектно-сметной документации, например L=75 м, В=5 м, Н=5 м.
Объем аэротенка L*B*H=75*5*5=1875 м3,
В состав аэротенка могут входить зоны с различными способами обработки сточных вод, например 1 - зона анаэробная обработка; 2 - аэробная.
V1+V2=625+1250=1875 м3.
Объемы зон V1, V2 определяются из проектно-сметной документации. Например, V1=625 м3, V2=1250 м3;
удельный расход подаваемого воздуха Wk в k зону аэротенка/аэротенков 2, который может быть определен из проектно-сметной документации, например W1=0 мг/л, W2=3 мг/л;
в качестве параметров цепочек подэлементов аэротенка/аэротенков 2 принимают
количество подэлементов в k зонах аэротенка/аэротенков 2, для примера количество подэлементов в зоне 13 принимается n=5, а в зоне 14 m=10;
константы скоростей реакций, например константой скорости изменения концентрации аммонийного азота swi, и константой скорости прироста концентрации активного ила xwi, которые являются функциями, например
swi=ƒ(t, X, Wk, S),
xwi=ϕ(t, X, Wk, S).
где t - температура сточной воды;
Х - концентрация нерастворенных веществ;
S - концентрация растворенных веществ.
Константы скоростей реакций могут быть определены опытным путем, для используемых в примере условий они приведены на Фиг. 3 строка 26, 29.
На этапе в) с использованием данных, полученных в пунктах а) и б), проводят расчет элементов и цепочек элементов схемы расчетными модулями элементов и расчетными модулями цепочек элементов схемы.
При этом (фиг. 2):
выполняют декомпозицию зон аэротенка/аэротенков 2 на совокупности подэлементов имеющих входные и выходные потоки, расположенные по ходу движения входного потока к выходному потоку, так, что
объемы подэлементов
при k=1 объем подэлементов (фиг. 3, стр 24)
Figure 00000001
при k=2 объем подэлементов (фиг. 3, стр 24)
Figure 00000002
входной поток зоны при k=1 аэротенка/аэротенков является входным потоком i1=1 подэлемента зоны при k=1 аэротенка/аэротенков, например, входной поток 3 зоны 13 аэротенка/аэротенков 2 является входным потоком 3 подэлемента 15 зоны 13 аэротенка/аэротенков 2;
выходной поток ik-го подэлемента k-й зоны аэротенка/аэротенков 2 является входным потоком ik+1-го подэлемента k-й зоны аэротенка/аэротенков 2, ik принадлежит множеству натуральных чисел, например, выходной поток 16 i1=1 подэлемента 15 первой зоны 13 аэротенка/аэротенков 2 является входным потоком i1=2 подэлемента 17 первой зоны 13 аэротенка/аэротенков 2;
выходной поток последнего подэлемента k-й зоны аэротенка/аэротенков является входным потоком ik+1=1-го подэлемента k+1-й зоны аэротенка/аэротенков, 1≤k≤r-1, например, выходной поток 18 i1=5 подэлемента 19 первой зоны 13 аэротенка/аэротенков 2, является входным потоком i2=1-го подэлемента 20 второй зоны 14 аэротенка/аэротенков 2;
выходной поток последнего подэлемента k=r зоны аэротенка/аэротенков является выходным потоком k=r зоны аэротенка/аэротенков, например, выходной поток i2=10-го подэлемента 21 второй зоны 14 аэротенка/аэротенков 2 является выходным потоком 5 зоны 14 аэротенка/аэротенков 2.
В качестве расчетного модуля цепочек элементов схемы применяют модуль/модули, выполненный/выполненные с возможностью определения:
расхода сточной воды, в выходном потоке 3 камеры/камер смешения сточных вод 1 в аэротенк/аэротенки 2
Q=QI+QII=200+190=390 м3/час,
массового расхода и концентрации во входном потоке 3 аэротенка/аэротенков 2 растворенных
MS0=(SI*QI*SII*QII)=3,0611 кг/час, (см. фиг 3, строка 27)
CS0=MS0/Q*1000=3,0611/390*1000=7,8490 мг/л, (см. фиг 3, строка 28)
и нерастворенных веществ,
MX0=(XI*QI+XII*QII)=930,44 кг/час; (см. фиг 3, строка 30)
СХ0=MX0/Q=2,386 мг/л; (см. фиг 3, строка 31).
Параметры MS0, МХ0 характеризуют входной поток 3;
концентраций в подэлементах зон аэротенка растворенных
Figure 00000003
(см фиг 3, строка 28) и нерастворенных веществ
Figure 00000004
(см фиг 3, строка 31) в подэлементах аэротенка/аэротенков 2, например для первого подэлемента зоны 13 аэротенка 2, концентрация аммонийного азота в растворенном состоянии в подэлементах зон аэротенка/аэротенков 2
Figure 00000005
и нерастворенных веществ (см фиг 3, строка 25)
Figure 00000006
где dt - время нахождения сточных вод в i-ом подэлементе, для приведенного примера
Figure 00000007
с (Фиг. 3, стр. 25),
массового расхода и концентрации растворенных и нерастворенных веществ во входном потоке вторичного отстойника/отстойников,
Figure 00000008
(см. фиг 3, строка 27)
Figure 00000009
(см. фиг 3, строка 30)
Параметры
Figure 00000010
характеризуют выходной поток 5 аэротенка/аэротенков 2.
массового расхода и концентрации нерастворенных веществ в первом 6 и втором 7 выходных потоках вторичного отстойника/отстойников 4, например по массовому балансу веществ
Figure 00000011
CXI=MXI/(QI-q)
XII=MXII/QII кг/ч,
где MXI - массовый расход нерастворенных веществ в первом выходном потоке 6 вторичного отстойника/отстойников 4, который может быть определен по любому известному методу, например по результатам экспериментального исследования, MXI=(QI-q)*CXI=(200-10)*10=(1900 мг/ч)/1000=1,9 кг/ч, CXI=10 мг/л - концентрация нерастворенных веществ в первом выходном потоке 6 вторичного отстойника/отстойников 4;
MXII - втором 7 выходных потоках вторичного отстойника/отстойников 4,
q - расход подаваемого активного ила на обработку, м3/час, q=10 м3/час.
Во вторичном отстойнике/отстойниках изменения концентрации растворенных веществ не происходит, поэтому
Figure 00000012
массового расхода растворенных и нерастворенных веществ в выходных потоках насосной станции циркуляции активного ила, которые могут определяться по массовому расходу растворенных и не растворенных веществ в первом входном потоке камеру/камеры смешения сточных вод 1.
Технический результат заключается в расширении области применения известного способа, позволяющем определять характеристики очищаемой сточной воды и потока рециркулирующего ила в процессе очистки сточных вод с учетом изменения параметров процесса при обработке сточных вод в аппаратах (устройствах).
Таким образом для предлагаемого способа характерна «промышленная применимость».

Claims (41)

  1. Способ определения концентрации веществ в системе биологической очистки сточных вод, включающий, по меньшей мере, следующие шаги:
  2. а) создание новой схемы или редактирование созданной, или существующей схемы, описывающей систему, причем схема состоит из элементов схемы и цепочек элементов схемы, связанных входными и выходными потоками, характеризующимися, по меньшей мере, расходами и концентрациями веществ, и расчет элементов и цепочек элементов схемы выполняется соответственно расчетными модулями элементов и расчетными модулями цепочек элементов схемы,
  3. б) задание входных параметров схемы и/или измеряемых параметров элементов схемы и цепочек элементов схемы, выбор расчетных модулей для элементов схемы и цепочек элементов схемы,
  4. в) проведение расчетов с использованием данных, полученных в пунктах а) и б),
  5. г) представление результатов расчетов,
  6. отличающийся тем, что
  7. в качестве системы принимают систему биологической очистки сточных вод,
  8. в качестве схемы принимают технологическую схему системы биологической очистки сточных вод,
  9. в качестве элементов схемы принимают, по меньшей мере, камеру/камеры смешения сточных вод, аэротенк/аэротенки, вторичный отстойник/отстойники, насосную станцию циркуляции активного ила, имеющие входные и выходные потоки, выполненные так, что
  10. камера/камеры смешения сточных вод имеет два входных и один выходной поток, при этом по первому входному потоку камеры/камер смешения сточных вод поступает сточная вода, по второму входному потоку поступает активный ил,
  11. аэротенк разделен на k зон, k≥r, r=2,
  12. выходной поток камеры/камер смешения сточных вод является входным потоком аэротенка/аэротенков, а входной поток аэротенка/аэротенков является входным потоком k-й зоны, при k=1, аэротенка/аэротенков,
  13. выходной поток k-й зоны аэротенка/аэротенков является входным потоком k+1-й зоны аэротенка/аэротенков,
  14. выходной поток k-й зоны аэротенка/аэротенков, при k=r является выходным потоком аэротенка/аэротенков,
  15. выходной поток аэротенка/аэротенков является входным потоком вторичного отстойника/отстойников,
  16. выходной поток вторичного отстойника/отстойников разделяют на первый и второй выходные потоки,
  17. по первому выходному потоку отводится очищенная сточная вода,
  18. второй выходной поток вторичного отстойника/отстойников является входным потоком насосной станции циркуляции активного ила,
  19. выходной поток насосной станции циркуляции активного ила является вторым входным потоком камеры/камер смешения сточных вод и/или подает сточную воду на аппарат (устройство) обработки осадка,
  20. выполняют декомпозицию зон аэротенка/аэротенков на совокупности подэлементов, имеющих входные и выходные потоки, расположенные по ходу движения входного потока к выходному потоку, так, что
  21. входной поток зоны при k=1 аэротенка/аэротенков является входным потоком i1=1 подэлемента зоны при k=1 аэротенка/аэротенков,
  22. выходной поток ik-го подэлемента k-й зоны аэротенка/аэротенков является входным потоком ik+1-го подэлемента k-й зоны аэротенка/аэротенков, ik принадлежит множеству натуральных чисел,
  23. выходной поток последнего подэлемента k-й зоны аэротенка/аэротенков является входным потоком ik+1=1-го подэлемента k+1-й зоны аэротенка/аэротенков, 1≤k≤r-1,
  24. выходной поток последнего подэлемента k=r зоны аэротенка/аэротенков является выходным потоком аэротенка/аэротенков,
  25. в качестве концентраций веществ принимают концентрации растворенных и/или нерастворенных веществ,
  26. при этом в качестве задаваемых параметров камеры/камер смешения сточных вод принимают:
  27. расходы в первом QI и втором QII входящих потоках камеры/камер смешения сточных вод,
  28. концентрацию растворенных и/или нерастворенных веществ в первом и втором входящих потоках камеры/камер смешения сточных вод,
  29. при этом в качестве задаваемых параметров аэротенка/аэротенков принимают:
  30. габаритные размеры, как минимум, длину L, ширину В и глубину Н аэротенка/аэротенков, объемы Vk зон аэротенка/аэротенков;
  31. удельный расход подаваемого воздуха Wk в зоны аэротенка/аэротенков,
  32. в качестве задаваемых параметров цепочек подэлементов аэротенка/аэротенков принимают:
  33. количество подэлементов в зонах аэротенка/аэротенков,
  34. константы скоростей реакций в зонах аэротенка/аэротенков,
  35. в качестве расчетного модуля цепочек элементов схемы применяют модуль/модули, выполненный/выполненные с возможностью определения
  36. расхода сточной воды, в выходном потоке камеры/камер смешения сточных вод,
  37. массового расхода и концентрации растворенных и нерастворенных веществ во входном потоке аэротенка/аэротенков,
  38. концентрации растворенных и нерастворенных веществ в подэлементах зон аэротенка/аэротенков,
  39. массового расхода и концентрации растворенных и нерастворенных веществ во входящем потоке вторичного отстойника/отстойников,
  40. массового расхода и концентрации растворенных и нерастворенных веществ в первом и втором выходящих потоках вторичного отстойника/отстойников,
  41. массового расхода и концентрации растворенных и нерастворенных веществ в выходных потоках насосной станции циркуляции активного ила.
RU2020134014A 2020-10-15 2020-10-15 Способ определения концентрации веществ в системе биологической очистки сточных вод RU2758854C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020134014A RU2758854C1 (ru) 2020-10-15 2020-10-15 Способ определения концентрации веществ в системе биологической очистки сточных вод

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020134014A RU2758854C1 (ru) 2020-10-15 2020-10-15 Способ определения концентрации веществ в системе биологической очистки сточных вод

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2758854C1 true RU2758854C1 (ru) 2021-11-02

Family

ID=78466521

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020134014A RU2758854C1 (ru) 2020-10-15 2020-10-15 Способ определения концентрации веществ в системе биологической очистки сточных вод

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2758854C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116151154A (zh) * 2023-04-18 2023-05-23 中南大学 一种土壤地下水污染物迁移模拟方法及相关设备

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1491817A1 (ru) * 1987-12-09 1989-07-07 Каунасский Политехнический Институт Им.Антанаса Снечкуса Устройство дл автоматического управлени процессом биологической очистки сточных вод
CN101993151A (zh) * 2009-08-27 2011-03-30 中国科学院沈阳自动化研究所 污水生化处理过程回路控制方法
KR20130065054A (ko) * 2011-12-09 2013-06-19 (주)씨스이엔지 체류시간 최적화를 위한 수질자동측정기를 이용한 연속식 생물학적 수처리 시스템
RU2636707C1 (ru) * 2016-12-09 2017-11-27 Общество с ограниченной ответственностью "Джи-Эс-Пи Прожект" Способ и установка для биологической очистки сточных вод
RU2656687C1 (ru) * 2017-03-07 2018-06-06 Александр Георгиевич Наринский Система и способ для моделирования и расчета химико-технологических систем
RU2669873C2 (ru) * 2017-03-07 2018-10-16 ООО "Ассоциация инженеров и учёных по водоснабжению и водоотведению" Способ оптимального управления системой водоотведения
US10399876B2 (en) * 2017-06-09 2019-09-03 inCTRL Solutions Inc. Ammonia-based aeration control with SRT Control

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1491817A1 (ru) * 1987-12-09 1989-07-07 Каунасский Политехнический Институт Им.Антанаса Снечкуса Устройство дл автоматического управлени процессом биологической очистки сточных вод
CN101993151A (zh) * 2009-08-27 2011-03-30 中国科学院沈阳自动化研究所 污水生化处理过程回路控制方法
KR20130065054A (ko) * 2011-12-09 2013-06-19 (주)씨스이엔지 체류시간 최적화를 위한 수질자동측정기를 이용한 연속식 생물학적 수처리 시스템
RU2636707C1 (ru) * 2016-12-09 2017-11-27 Общество с ограниченной ответственностью "Джи-Эс-Пи Прожект" Способ и установка для биологической очистки сточных вод
RU2656687C1 (ru) * 2017-03-07 2018-06-06 Александр Георгиевич Наринский Система и способ для моделирования и расчета химико-технологических систем
RU2669873C2 (ru) * 2017-03-07 2018-10-16 ООО "Ассоциация инженеров и учёных по водоснабжению и водоотведению" Способ оптимального управления системой водоотведения
US10399876B2 (en) * 2017-06-09 2019-09-03 inCTRL Solutions Inc. Ammonia-based aeration control with SRT Control

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116151154A (zh) * 2023-04-18 2023-05-23 中南大学 一种土壤地下水污染物迁移模拟方法及相关设备

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR940005029B1 (ko) 프로세스 운전지원방법 및 시스템
JP6659404B2 (ja) 排水処理制御装置及び排水処理システム
RU2758854C1 (ru) Способ определения концентрации веществ в системе биологической очистки сточных вод
KR102440371B1 (ko) 빅데이터 및 인공지능 기반의 하수처리시설의 방류수 환경 정보 관리 방법, 장치 및 컴퓨터-판독가능 기록매체
Yaqub et al. Modeling nutrient removal by membrane bioreactor at a sewage treatment plant using machine learning models
JP2000218263A (ja) 水質制御方法及びその装置
JP2001353496A (ja) 下水処理システムおよび計測システム
US11649183B2 (en) Water treatment plant
Dey et al. Fractional-order models identification and control within a supervisory control framework for efficient nutrients removal in biological wastewater treatment plants
JP2013161336A (ja) 監視対象量予測方法及び監視対象量予測装置
JP5032164B2 (ja) 下水処理システムおよび計測システム
JP4780946B2 (ja) 水処理プロセス運転支援装置，プログラム及び記録媒体
RU2775470C1 (ru) Способ определения концентрации рециркулирующего ила в системе биологической очистки сточных вод
JP4327013B2 (ja) プラントワイド最適プロセス制御装置
WO2017006988A1 (ja) 排水処理制御装置及び排水処理システム
WO2013136503A1 (ja) 水処理プラント運用システム及び送水量計画方法
JP6541913B1 (ja) 水処理プラントおよび水処理プラントの運転方法
Fiter et al. Enhancing biological nitrogen removal in a small wastewater treatment plant by regulating the air supply
JP2002336889A (ja) 水質シミュレーション装置
CN115335137A (zh) 水处理装置及水处理方法
Piotrowski et al. Comparison of algorithms for hybrid nonlinear optimization problem in biological wastewater treatment plant
JP2002331283A (ja) 運転支援システム
WO2023181276A1 (ja) 水処理制御システムおよび水処理装置の制御方法
JP7484578B2 (ja) 水処理施設の運転支援装置及び運転支援方法
JP2004121952A (ja) 水質シミュレーション装置