Способ управления процессом очистки сточных вод
Использование: относится к способам управления биологической очисткой сточных хозбытовых и промышленных вод. Сущность изобретения заключается в том, что в процессе биологической очистки сточных вод последовательно в усреднителе, аэротенке и отстойнике путем стабилизации нагрузки на активный ил изменением подачи сточных вод в зависимости от концентрации загрязнений дополнительно отбирают часть расхода очищенных вод. Эту часть охлаждают и посредством теплового насоса сообщают полученное тепло сточным водам перед входом их в аэротенк. Для определения величины отбираемой части расхода измеряют температуру сточных вод на выходе усреднителя, на выходе отстойника и после охлаждения, мощность, затрачиваемую на привод теплового насоса, а также расход сточных вод и производят расчет по формуле, приведенной в описании изобретения.1 ил., 1 табл.
Изобретение относится к способам управления и регулирования процессов биологической очистки хозбытовых и промышленных сточных вод и может быть использовано, например, в угольной промышленности.
Известен способ управления процессом биологической очистки сточных вод в установке, включающей резервную емкость и последовательно установленные усреднитель, аэротенк и вторичный отстойник, путем стабилизации органической нагрузки на активный ил в аэротенке изменением подачи воды в резервную емкость и из резервной емкости на вход усреднителя в зависимости от концентрации органических загрязнений в воде, поступающей на очистную установку, и в воде на выходе резервной емкости и изменения расхода возвратного ила в аэротенк, концентрации в воде органических загрязнений и концентрации ила в аэротенке. При этом расход сточной воды в резервную емкость и из нее, расход сточной воды в аэротенк и концентрацию в ней органических загрязнений корректируют по расходу сточной воды, поступающей в установку, и расходу воды в усреднитель или в резервную емкость [1] Известен также способ регулирования процесса очистки сточных вод, реализуемый одноименным устройством, по которому изменяют объем воды во вторичном отстойнике при скачкообразном изменении концентрации органических веществ в сточной воде, а также регулируют расход возвратного ила при скачкообразном изменении расхода сточной воды [2] Известные способы не обеспечивают достаточной эффективности очистки вследствие нестабильности температурного режима процесса очистки при периодическом понижении температуры сточных вод. Наиболее близким к предлагаемому является способ управления процессом биологической очистки сточных вод последовательно в усреднителе, аэротенке и отстойнике путем стабилизации нагрузки на активный ил, изменением подачи воды в резервную емкость и из нее в зависимости от концентрации загрязнений на ее входе и выходе и от расхода воды, поступающей на установку, в усреднитель или резервную емкость. При этом расход воды в резервную емкость корректируют по разности прогнозируемых и заданных значений концентраций загрязнений на входе в аэротенк и на выходе из отстойника с учетом поправки на фактическое значение этих концентраций [3] Недостатком известного способа является неудовлетворительная эффективность очистки сточных вод, обусловленная нестабильностью температурного режима в аэротенке при периодическом понижении температуры сточных вод. Нестабильность температурного режима процесса очистки по известным способам обусловлена отсутствием операций подогрева сточных вод в случае понижения их температуры. Благодаря усреднению расхода сточных вод кратковременное понижение температуры сточных вод сглаживается в усреднителе и не приводит к существенному падению температуры на входе в аэротенк, однако при длительных периодах (более 2-3 ч) понижения температуры сточных вод весь объем воды в усреднителе приобретает низкую температуру, и при этой же низкой температуре сточные воды поступают в аэротенк. Скорость роста, окислительная способность и ферментативная активность микроорганизмов активного ила зависят от его температуры. Благоприятным для деятельности микроорганизмов является температурный диапазон 20-40оС. Нижняя граница этого диапазона представляет собой минимальную температуру, при которой обеспечивается устойчивая и эффективная биологическая очистка сточных вод [4] Практически для всех географических районов СССР температура сточных вод даже в летний сезон не превышает 30оС. В то же время в районах с умеренным и холодным климатом, как показало обследование условий эксплуатации установок биологической очистки сточных вод типа ТАБС на ряде предприятий угольной промышленности [5] имеют место значительные как суточные, так и сезонные колебания температуры сточных вод в области пониженных температур (5-18оС). При периодическом понижении температуры поступающих на очистку сточных вод (связанном, например, с колебаниями температуры окружающей среды или с отключением горячего водоснабжения на объекте, стоки которого подлежат очистке) соответственно понижается температура в аэротенке, что приводит к уменьшению биохимической эффективности микроорганизмов активного ила и, как следствие, росту остаточных концентраций загрязняющих веществ в очищенных сточных водах на 20-40% т.е. снижению эффективности очистки. Цель изобретения повышение эффективности очистки путем стабилизации температурного режима в аэротенке. Цель достигается тем, последовательно в усреднителе, аэротенке и отстойнике дополнительно отбирают часть расхода очищенных сточных вод, измеряют температуру сточных вод на выходе из усреднителя и по ее значению регулируют величину отбираемой части расхода. Эту часть охлаждают и посредством теплового насоса сообщают полученное при охлаждении тепло сточным водам перед входом их в аэротенк. Кроме того измеряют мощность, затрачиваемую на привод теплового насоса, расход сточных вод и температуру их на выходе из отстойника и после охлаждения. Регулирование величины отбираемой части расхода производят в соответствии с соотношением a![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/314/3143172.gif)
с теплоемкость сточных вод,Дж/кг
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/729.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/961.gif)
a
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/314/3143173.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
При этом в известных способах регулирование количества тепловой энергии, передаваемой от первой среды к второй, осуществляется изменением температуры испарения промежуточного теплоносителя либо управлением величиной интервалов времени, в течение которых происходит передача тепловой энергии, причем охлаждению подвергается весь расход первой среды. В предлагаемом способе нагрев сточных вод после выхода их из усреднителя осуществляется за счет отбора тепла от этих же сточных вод, прошедших биологическую очистку, таким образом охлаждаемая и нагреваемая среды являются соответственно продуктом и исходным материалом одного и того же технологического процесса очистки сточных вод. Регулирование количества передаваемой тепловой энергии в зависимости от температуры сточных вод производится изменением величины части расхода очищенных сточных вод, подлежащей охлаждению. Из научно-технической и патентной литературы неизвестны способы управления процессом биологической очистки сточных вод, по которым производят стабилизацию температурного режима процесса очистки за счет охлаждения части расхода очищенных сточных вод, причем в зависимости от значения температуры сточных вод регулируют величину этой части. На чертеже представлена схема устройства, реализующего предлагаемый способ. Устройство содержит усреднитель 1, аэротенк 2 и отстойник 3, соединенный с аэротенком 2 трубопроводом 4 возвратного активного ила и с насосной станцией 5. На выходе из отстойника 3 трубопровод очищенных сточных вод разветвляется на два трубопровода 6 и 7, снабженные задвижками 8 и 9. Тепловой насос 10 содержит соединенные между собой компрессор 11, дроссель 12, конденсатор 13 и испаритель 14. Конденсатор 13 и испаритель 14 представляют собой двухполостные теплообменники, причем одна из полостей как первого, так и второго заполнена промежуточным теплоносителем (например, фрионом-12). Второй своей полостью конденсатор 13 подключен к трубопроводу 15 между усреднителем 1 и аэротенком 2, а испаритель 14 второй полостью подключен к трубопроводу 6. Устройство снабжено измерителями 16-19 температуры, установленными соответственно на выходе из усреднителя 1, на входе в аэротенк 2, на выходе из отстойника 3 и на выходе из испарителя 14. Измеритель 20 расхода установлен соответственно на выходе из усреднителя 1 и на входе в испаритель 14. Устройство снабжено также измерителем 21 мощности привода теплового насоса. В состав устройства может быть включен блок 22 автоматического управления. Способ управления процессом биологической очистки сточных вод осуществляют следующим образом. Сточные воды поступают в усреднитель 1, в котором смешиваются и поступают в аэротенк 2 для очистки активным илом. Иловая смесь из аэротенка 2 поступает в отстойник 3, откуда осажденный активный ил возвращается в аэротенк 2 по трубопроводу 4 под действием напора, создаваемого насосной станцией 5. Очищенные сточные воды удаляются из отстойника 3 по трубопроводам 6,7. На выходе усреднителя 1 измерителем 16 определяют температуру tуср. Если измеренное значение tуср ниже заданной температуры tmin(нижней границы диапазона температур, в котором обеспечивается устойчивая и эффективная очистка), то рассчитывают по соотношению
a
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/314/3143174.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/961.gif)
Формула изобретения
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/314/3143175.gif)
где a величина части расхода очищенных сточных вод, подлежащих охлаждению, от общего их расхода;
tmin минимально допустимая температура в аэротенке, oС;
tуср, tотс, tохл - температуры сточных вод на выходе из усреднителя, из отстойника и после охлаждения соответственно, oС. V расход сточных вод, м3/с;
N мощность, затрачиваемая на привод теплового насоса, Вт;
C теплоемкость сточных вод, Дж / (кг
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/961.gif)
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2