автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Принципы построения автоматизированных дискретно-непрерывных технологических комплексов очистки промстоков

АКАДЕМИЯ НАУК АЗЕРБАЙДЖАНСКОЙ РЕСПУБЛИКИ ИНСТИТУТ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ ХИЛШЧЕСКОЯ ТЕХНОЛОГИИ им. М. Ф. НАГИЕВА

Специализированный совет Д 004.09.01

На правах рукописи

1-Гб од

ГУМБАТОВ РАМИЗ ТОПУШ оглы

ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ДИСКРЕТНО-НЕПРЕРЫВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ ОЧИСТКИ ПРОМСТОКОВ

05.17.08 — Процессы и аппараты химической технологии; 05.11.13 — Методы п приборы контроля природной среды, исществ, материалов и изделий

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Баку — 1994

Работа выполнена во Всесоюзном научно-исследовательском институте водоснабжения, канализации гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии, в его Бакинском филиале и в Азербайджанской государственной нефтяной академии.

доктор технических наук; профессор КАСИМОЗ Р. Л\., доктор технических наук ТЛВЛРТКИЛЛДЗЕ И. М., доктор технических наук, профессор АБДУЛЛАЕЗ Ф. М.

Ведущая организация — Научно-исследовательски."! и проектный институт «Нсфтехимавтомат» (г. Сумгаит).

Защита диссертации состоится « . . . » ...... 1994 г.

в ... час. на заседании специализированного совета Д 004.09.01 при Институте теоретических проблем Химической технологии АН Азербайджана по адресу: 370143, Баку, пр. Азизбекова, 29.

С-диссертацией можно ознакомиться а библиотеке ИТПХТ АН Азербайджана. .......

Официальные оппоненты:

Автореферат разослан

Ученый секретарь специализированного совета, к. х. н.

Н. М. КАСУМОВА

ОБШ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность тематики. Развитие промышленности и сельскохозяйственного производства .с одной стороны, а непринятие радикальных мер по предотвращении загрязнения воздушной и водной среди, гибели флоры и фауны с другой, привели в бедственное положение экологии Азербайджана.

Бо избежание экологической катастрофы в республике, отдельные раноны которой ухе объявлены зонами экологического бедствия, необходимо поЕсежсгно внедрять комплекс очистных сооружений как для больших и малых городов и других населенных пунктов, так и предприятий различного профиля.

Такие коглплексы, как правило, работайт в условиях значительных изменений количественного и качественного состава загрязнителей,характеризуются разнообразием методов очистки, технологических схем, оборудования, режимов работы последних и вредными условиями эксплуатации сооружений и потоцу эффективно югут функционировать лишь при использовании средств автоматизации.контроля и управления технологическими процессами.

За последние 30 лет вопросы автоматизации контроля и управления технологическими процессами очистки и обезврекивания промышленных сточных вод (ПСВ) были предметом исследований ученых ряда ведущих в этой области научно-исследовательских центров бывзего СССР,а тагсяе развитых стран Европы, Америки и Японии.

Результатами таких исследований, явились: технические средства -преобразователи, датчики и приборы для сигнализации, измерения и контроля параметров технологических процессов очистка; систеш локального удраняеняя работой отдельных сооружений; сисгеш автоматического управления отдельным узлами технологического комплекса очистка; система автоматического регулирования значений одного или нескольких параметров технологического процесса; автоматизированнве системы управления, состояние из автоматизированной и неавтоматизированной частей.

Следует отметить, что в разработке и внедрении технических • средств достигнуты определенные успехи и ряд основных технологических параметров процессов механической, физико-химической я биоло- . гической (биохимической) очистки.измеряется, контролируется я сиг- | нализируется с помощью средств автоматизации. Наличие таких средств способствовало успелюму решении некоторых задач локального управления и регулирования технологических процессов и режимов работы

оборудования.

Однако с развитием отраслей промышленности и ужесточением требований к качеству очищенных стоков необходимость в разработке новь более эхСективных и универсальных методов а средств для контроля щ цессоз очистки на технологических комплексах предприятий различных отраслей промышленности с ка;.:дыы днём возрастает.

При создании систем управления технологическими' комплексами оч;;стки (ТКО) практически ео всех случаях сделаны попытки свести ес;о проблем автоматизации к организации вычислительной подсистемы, использованию микропроцессоров, ЭВМ, шуикомпьютеров и т.д. Однако при этом вопреки традиционным подходам не решена бопроси,связанные с организацией технологического комплекса Еообце: в большинстве слз чаев проектирование систем управления предусматривает применение еь числительной техники для автоматизации отделыих задач, соответствз щах каким-либо функциям управляющего аппарата и допускает набор не связанных методологическим единством задач, лстественно, что без п: раллельного с проектированием систем автоматизации решения широкогс комплекса задач организации самого производства да::;е хорошо спроектированная система не мо;кет быть элективно реализована.

Следует гагске отметить, что абсолютное большинство разработок в области создания средств и систем автоматизации осуществлены применительно к технологическим комплексам очистки, санкционирующим в непрерывном режиме. Характерная особенность такого реаима состой: в том, что основные технологические процессы в различных цехах и производствах предприятия происходят непрерывно,'образующиеся стоки сбрасыващтся в канализацию круглосуточно и смешиваясь со сточками Еодами других производств, хозяйственно-бытовыми, а иногда и ливневыми сточными водами, поступают на головную часть очистных сооружений, и лишь б отдельных случаях стоки того или иного производства подвергаются очистке и обезвреживанию раздельно ееиду принципиальной невозможности совместной обработки. Смешанные таким образом сточные воды проходят механическую, предварительную физико-химическую и окончательную биохимическую очистку непрерывно, т.е. режим работы очистных сооружений полностью соответствует режиму сброса стоков с технологических установок предприятия.

Такие комплексы очистки строятся на предприятиях нефтехимического комплекса, машиностроения, дуй очистки стоков больлих городов и населенных пунктов, в их работе изменения расхода стоков и "он".ентраций загрязнений на различных этапах обработки как тохнэ-

- о -

логическим путём, гак и о гомоцьэ автоматизированных слстем не имеют места, что значительно упрощает задачу управления комплексом в целом. Очистные сооружения рассматриваются как единый технологический комплекс, в которой ре:хи№ работа установок по технологической схеме взаимосвязана), и возможно, использование централизованной структуры системы для управления всем комплексом на основе традиционных подходов, предусматривающих создаете мощной вычислительной подсистемы для обработки информации, поступающей от многочисленных датчиков, установленных на большинстве сооружениях , и аормировагыя управляющих воздействия. Безусловно .реализация таких систем возможна лишь с использованием элективных методов и средств контроля -технологических параметров на отдельных этапах обработки.

Иезду тем большой интерес, Еваду особой сложности, из-за несоответствия резима сброса стоков ре:шиу работа очистиих сооружена,"', представляет проблем автоматизации контроля и управления технологическими комплексами очистки, йуикционированис которых носит дис-кретно-непрерыЕный характер. Такие комплексы, как правило, создаются на предприятиях винодельческой, сахарной, картойелзперерабати-ваэдей я т.д. промышленности, работа которых носит сезонный харак^ тзр.

Актуальность этой ироблеш дяя Азербайджанской республики связана с тем, что зэеоды первичного Еиноделая (¿ИЗ), расположенные преимущественно в сельской местности, являются одними из основных загрязнителей окрукащей среды и вследствие этого требуется создание высоюзйфекгиЕшх технологических комплексов (ТК) для очистки и обезвреживания сточных вод (СВ) этих предприятий.

Как известно, ещё в 1979 году директивными решениями о разви-'тии виноградарства а виноделия в Азербайджане предусматривалось в 1930-1990 годах строительство 63-х новых и реконструкция 12-ти действующих винодельческих заводов, которые долети были перерабатывать 3 миллиона тонн винограда в сезон. Реализация этих директив привела бы к увеличении объёма СВ, образуема на заводах виноделия, до 120 тыс. м3/сутки. Несмотря на то, что начиная с 1985 года эти работы были частично свернута, вопросы развития виноградарства и виноделия и шесте с ними проблема обезвреживания стоков производства Еина ц виноматераалов вновь со всей острогой стоят на повестке дня.

Проблема обезвреживания СВ и других хидкдх отходов ШВ в Азербайджане ранее ввиду неактуальности не была исследована. Содераа-

щиеся в опубликованных по этой проблеме зарубежом источниках реше-нля не могут быть исяользоеэны б наших условиях, гак как с одной стороны сама-технология виноделия в. этих странах существенно отличается от нашей и основывается на использовании других реагентов, а с другой - в публикациях отсутствуют необходимые для проектирования сведения о ж годах, процессах и схемах очистки стоков.

Сложности решения этой проблемы прежде всего связаныссезоннос-тью работы заводов, их большим разнообразием, размещением преигдуще-сгвенно е посёлках и сельской местности, не имеющих канализационных систем, неравномерностью образования стоков, сложностью их состава, склонностью к интенсивному брожению и загниванию.

Как правило.' часть действующих заводов сбрасывает свои стоки в Еодоёш, овраги, реки и т.д. без всякой очистки. Очистные сооружения, имеющиеся на ЭДВ, не обеспечивают полной очистки при высоких концентг рациях загрязнений и неравномерности подачи стоков, основной причи-■ной этого является необоснованность технических решений, заложенных в основу проектирования и строительства, и вследствие этого несоответствие режима сброса стоков режиму работы очистных сооружений.Ре-,конструкция этих сооружений с целью повышения их эффективности экономически не оправданна, а использование средств и систем автоматизации малоэффективно'с технической точки зрения, поэтому вопросы разработки автоматизированных и более эффективных ТКО приобретают особую актуальность.

Необходимо подчеркнуть, что в существующих работах по созданию средств и с/сгем автаматизацаи ТКО ПСВ вопросам организованности самой технологической система должного внимания не уделено, или же эти вопросы не. рассмотрены вообще, а системы автоматизации привязаны к существующим и в большинстве случаев не лучшим образом организованным технологическим комплехсшд (процессам). Между тем практика показывает, что серьёзные прогрессивные сдвиги в любой области во мотом зависят от взаимосвязанного решения комплекса задач: а) разработки новых технологических процессов и типизации решений по ним; б) создания нового технологического оборудования дая типизированных технологических процессов; в) разработки эффективных методов контроля и управления процессами и оборудованием на основе автоматизации.

Применительно к надему сдучаю решение проблемы должно сводиться к разработке отвечающей критериям технической и экономической эффективности и реализуемой на высокоэффективном оборудовании рациональной технологии очистки и обезвреживания ПСВ ЯШ и созданию

эффективных методов, средств л систем автоматизированного контроля и управления ТКО. Немалованным является а го,, что реализация технологических процессов очистки на типовых сооружениях создаёт благоприятную возможность для использования разработанных № годов и средств контроля, а также структурных решений систем управления на технологических комплексах предприятий других отраслей промышленности.

Проведённые исследования базируются на результатах законченных научно-исследовательских работ:

I) Разработать системы автоматического регулирования и контроля процесса биохимической очистки сточных вод я рекомендации по их проектирована}:; 2) Определение гидродинамических характеристик крупноразмерных Еторичных отстойников Пово-^урьянозской станции аэрации методом радиоактивных индикаторов; 3) Разработать системы автоматического контроля и управления первичными .отстойниками и рекомендации по дальнейшей автоматизации комплекса очистшх сооружении "Сумгаиг:сампрома"; 4) Разработка автоматизированных систем управления и контроля замкнутой системы водоснабжения и канализации Тобольского нефтехимкомбяната; 5) Разработать рэкомендации по использования окислительно-восстановительного потенциала для автоматизация контроля процессов биохимической очистки сточных еод; 6) Разработка новых и усовершенотвованае существующих технологических схем, конструкций сооружений биологической очистки промышленных сточных еод и методов их расчёта с применением ЭЕ!Л (Рекомендации для проектирования технологических схем очистки сточных вод заводов первичного виноделия); 7) Разработка алгоритмов' управления технологическими процессами и структурных принця- . пов построения аппаратно-программных систем контроля качества; 3) Исследование и разработка комплекса средств автоматики для локальных систем контроля. Цель и задачи работы. Анализ и обобщение отечественного и зарубежного опыта исследования, проектирования, строительства и эксплуатаг ции ТКО ПСВ, средств и систем их автоматизации позволили в качестве ' составных частей обще! народнохозяйственной значимости проблемы создания высокоэффективных дискретно-непрерывных ТК выделять: I. проблема обеспечения рационального (сбалансированного) сочетания возможностей организованного ТКО и обеспечивающих его эффективное функционирование средств и системы автоматизации, а такке разработки таковых применительно к конкретным задачам а условиям функ-

- а -

шинирования дискретно-непрерывных ТКО;

2. проблем осуществления единого методологического подхода к анализу современных гевденций развития даскретно-непрерыЕных ТК, в час ноем на примере заводов шноделия, позволяющего разработать универсальные для применения на либом аналогичном объекте высокоэффективные комплексы для очистки сточных вод (ОСВ), Помимо перечисленных при создании ТК, а такие средств и систем для их автоматизации Есегда возникают те или иные специфические проб лемы, которые такхе требуют своего разрешения. • ■

Таким образом, только совокупное решение указанных Еыше проблем позволяет создать соответствующие современным требованиям, высокоэффективные и универсальные для применения дискретно-непрерывные ТК для ОСВ.

Целью настоящей работы является обобщение теоретического и практического опыта проектирования технологических комплексов очистки и разработка принципов построения таковых на примере очистки ПСВ ЗПВ, .универсальных методов и средств контроля технологических параметров и систем управления реаимэм рабой очистных сэорухейий.

Для дости:хения поставленной цели в работе реаени следующие основные задачи:

1. Изучение технологических процессов - источников образования СЗ, методов очистки и обезвреживания стоков на винзаводах различных стран мира и состояния автоматизации контроля и управления технологически™ процессами очистки и режимами работы оборудования.

2. Исследование динамики изменений количественных и качественных по-•. казателей.СЗ действующих заводов в Азербайджане и сопоставление

результатов с опубликованными данными. .3. Разработка-рационально организованной технологии для очистки и обезвреживания ПСЗ ЗПВ, обеспечивающей высокий эффект очистки, низкие капитальные и эксплуатационные затраты, минимальное елия-йие на окружающую среду а максимальную утилизацию генных компонентов.

4. Разработка методов' и средств контроля технологических параметров процессов очистки.

5. Разработка систем автоматизации сооружений К на основе принципа разумного сочетания эффективности организованной технологии с преимуществами автоматизированного управления процессами и обо-

■ рудованием.'

6. Разработка принципов проектирования высокоэффективных автомата-

засованных дискретно-непрерывных ТК для очистка СЗ ЗПБ. Для решения доставленных задач используются унифицированные методы анализа вод, экспериментальна!; исследования по предварительной рзагенгной обработке и окончательной глубокой биохимической очистке сточных вод, методы теории вероятностей, теории нечетких множеств, математического моделировгч" 1, автоматического- управления.

Научная новизна работы. Основной научный результат работы состоит в создании научных основ для решения проблемы 023 ЗЕВ на базе единого методологического подхода к проектированию в достаточно! степени универсальных для применения на аналогичных, но имеющих различный состав цехов я производств предприятиях ТХ, в меру оснащениях средствами и системами автоматизации, ресурсы которых используются полностью. • . . '

Б ходе решения основной проблемы решен ряд немаловажных сопутствующих задач и получены следующие существенные научные результаты, отличающиеся новизной и выносимые на защиту:

1. Исследования качественных и количественных характеристик ПСЗ, сбрасываемых с технологических установок ЯШ, позволяющие определить полный состав загрязнителей, их удельное количество в каждом виде стоков и осуществить принципиально новый методологический подход к решению проблемы ОСЗ, предусматривающий раздельную предварительную обработку,усреднение а-глубокую биохимическую очистку и разработку универсальной и высокоэффективной.схема обезвреживания. ■ ' , ■ ■

2. Новая,безотходная,дискретно-непрерывная'технология очистки СВ ЗПБ, включающая раздельна предварительную.реагентную обработку кон-' центрированных стоков каждого производства по. мере их обрэзо- . • вания в дискретном режиме, усреднение их состава путём накопления и двухступенчатую биохимическую очистку в непрерывном режиме, обеспечивающая высокую степень очистки.СВ, утилизацию осадков и очищенных еод при минимальных.затратах с использовш. ;м простых в реализации приёмов и методов, доступных и дешс ш. реагентов, а также преимущественно типовых сооружений.

3. Способы: а) ускорения пуска сооружений биохимической очистки СВ, заключающийся в замораживании активного ила, хранении в течении необходимого периода, оттаивании и продувании воздухом перед пуском сооружений; б) регулирования прироста активного ила при биохимической очистке СВ путём введения реагентов, ограничивающих конструктивный обмен в жизнедеятельности микроорганизмов.

4.-Ыетод определения способности СВ к биохимической очистке,предус-матризагцпй контроль окислигельно-восстаноьигельного потенциала при биохимическом окислении органических веществ и СВ активным илом.

5. :.;етод определения токсичной концентрации СВ, оскованный на контроле величины окислительно-восстановительного потенциала при биохимическом окислении и сравнении времени полного окисления отдельного стандартного вещества и его смеси с испытуемой сточной водой.

S. Структурные решения: а) средств контроля уровня осадка и ила по величине оптической плотйости среда,функционирующих по принципу непрерывного слекения за изменениями раздела фаз "осадок-вода" и "ил-ЕОда" в отстойных сооружениях, и учитывающих динамические сЕойства последних; б) средств определения качества и седимента-ционкых свойств активного ила при биохимической очистке СВ,работающих по принципу однозреыеиного определения динамики осаждения и концентрации ила фотоэлектрическим методом. 7.Исследования технологического и гидродинамического режимов работы отстойных сооружений с помощью фотоэлектрических приборов и методом радиоактивных индикаторов, позволяющие оценить основные характеристики объектов и учитывать конструктивно-технологические особенности сооружений при построении систем управления. 3. Структурные реаения систем управления узлами ТКО СВ, основанные на использовании новых, более аффективных информационных каналов, учитывающих специфические особенности объектов, а также нечётких моделей и'алгоритмов, способствующих повышению эффективности управления.

Новизна полученных результатов защищена 13-ю авторскими свидетельства..® на изобретения.

Практическая ценность и реализация результатов работы заключаются в том, что предложенные решения позволяют снизить затраты на очистку СВ ЗПВ, повысить эффект очистки СВ и утилизации осадков, такие ТК легко реализуются на используемых в технологии виноделия и управляемых системами автоматизации сооружениях и практически безвредны для окружающей среды.

Результаты работ были использованы: а) новая технология очистки - на ваизаводе "Мадраса" Шамахинского района Азербайджана;б)ме-тодо,средства контроля и управления: на очистных сооружениях Пермского нефтваерераба'гававдгго комбината, производственного объедя-•p-íxi "Зумгактхаипроа", коиплзхса канализационных coop.- жя'Д горе-

да Зеленограда, НеЕиномысского ц/о "Азот",при проектировании очистных сооружений Тольягтянского азотного завода л Волгоградского химкомбината, а также в учебном процессе на кафедре АТЭ Азербайджанской государственной нефтяной акадеь* ...

Апробация работы: Основные результаты работы докладывались .и об-сукдались на Всесоюзной научно-технической конференции "Прогрессивные методы очистки природ1-""- и сточных вод" (Москва,19?1г.),-на первой Всесоюзной конференции по биотехнике (Москва,1972г.),на научно-технических конференциях молодых специалистов ВНИИ ВОДГЕО. в гг.Баку (1971,1974),Харькове (1973) и Ташкенте (1977),на ХХШ научной конференции Азербайджанского Политехнического института (Баку, 1972), на IX областной- научно-технической конференции "Применение вычислительной техники и автоматическое управление производственными процессами" (Пермь,1972), на семинаре "Очистка нефтесодержащих сточных "вод" (Москва, 1973),на научно-технической конференции молодых специалистов объединения "Союзводоканалпроект" (Ленинград,1973),отраслевом семинаре "Применение.новых разработок и прогрессивных решений при проектировании систем водоснабжения', канализации и очистки промстоков" (Калининград,1977), республиканской научно-технической конференции "Защита водных ресурсов от загрязнения й их рациональное использование в народном хозяйстве республики"(Баку,1980).демонстрировались на ВДНХ СССР и выставках НТТМ.

Публикации. По результатам выполненных исследований и разработок опубликованы 47 работ, в том числе 13 авторских-свидетельств на изобретения и одна брошюра.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 9-и глав, заключения, .списка литературы и приложений! Текст основной части изложен на 293 страницах, содержит 96 иллюстраций, 50 таблиц и .список литературы на 345 наименований.

Краткое содержание работы

Во введении показана актуальность работы, рассмотрен? ..-уть и проанализировано состоягше решения проблемы, сформулированы цель и задачи решаемые для ее достижения, приведены основные научные результаты, выносимые автором на защиту,определена их практическая ценность,обоснована методика исследований,даны сведения о публикациях, апробации и структуре диссертации. '

Первый раздел работы посвящен анализу современных тенденций развития ТКО СВ ЗПВ, методов,средств и систем автомати-

- 12 -

зацаи для контроля а управления очистными сооружениями.

" Общий подход к .проектированию автоматизированных технологических комплексов (АТК) требует представления процесса разработки в • виде сложной иерархической системы и использования на всех этапах методологии системного анализа, при котором любое частное решение получается после тщательного рассмотрения всех наиболее существенных'взаимосвязей, характеризующих систему в целом. .

Как объект управления ТК для очистки ПСБ, в состав которых 'дольни еойти средства автоматизированного управления, прздстакыю? собой совокупность технологического оборудовали.! и реализованного на нём по соответствующем инструкциям и регламентам технологических процессоз очистки и обезвреживания.

Один из принципов системного подхода к проектированию технологических комплексов предусматривает объединение проектирования технологических процессов и разработки средств и систем управления ими в соответствии со структурой комплекса. В этом случае на определённых этапах проектирования к технологическому процессу предъявляются требования автоматизированной системы управления технологическим процессом, что позволяет сократить сроки проектирования и создать более эффективную систему,-в которой все части работают в согласованных режимах и их функционирование направлено на удовлетворение цели в'сего комплекса.

Структура системы - это сеть связей между её элементами и поэтому при разработке структуры АТК под этим подразумевается определение множества технологических процессов и связей между ними, распределение задач, возлагаемых на систему управления технологическими процессами, по уровням и узлам система и выбор технических средств, обеспечивающих их своевременное решение. Применительно к технологическим системам очистки ПСВ системный подход предусматривает в'первую очередь изучение технологических процессов основного производства (например, виноделия) - источников образования СБ,схем канализации ка;ндого из цехов и производств, динамики изменений количественных и качественных показателей стоков, образующихся в каждом из них, методов и технологических схем механической, физико-химической и биохимической очистки и обезвреживания, применяемые на предприятиях различных стран мара, а также мирового опыта проектирования и эксплуатации средств и систем автоматизации технологических процессов и сооружений.

Источника*образования СБ на ЗПВ являются технологические процессы переработки винограда, приготовления белых и красннх сор-

toe винограда и утилизации отходов, осуществляете в цехах с аналогичными названиями, В приведённых сведениях отмечается, что эти процессы многостадийные, предусматривают использование различных реагентоз, загрязняющих сбрасыЕаешз стоки. Бремя сброса стоков из технологических установок заблаговременно определить невозможно, гак как оно зависит от хода различных технологических операции. Вкратце описываются схемы водоснабжения и канализации отдельных'цехов, приводятся данные о динамике изменений количественных и качественных характеристик СВ зэеодов, эксплуатируете в различных странах традиционного виноделия. Систематизируются сведения об объектах управления - технологических схемах, методах я сооружениях очистка"'и обезЕреггиЕаняя СВ,.даётся критический анализ методам и средствам механической, физико-химической и биологической очистки и обезвреживания СЗ, методам обезвреживания высококонцентрировалных жидких отходов - барды, утилизации последней и других ценных веществ, присутствующих в стоках.

Отмечаются сложности решения задач управления 1X0 СВ, указываются их причины: .многокомпонентность стоков, Еысокие концентрации загрязнителей, склонность к брожению и загниванию, различие количественного и качественного состава вследствие сезонного характера работы предприятий, сильноизменяшщихся условий технологии основного производства в течение года, отсутствия научш-обойнованных норм во-доотнедения в-отрасли и т.д. Подчеркивается, что в практике проектирования и эксплуатации очистных сооружений предприятий отрасли, в том числе, и в Азербайджанской республике широко применяются следующие три технологические схемы: I) отстаивание в песколовках и 2-х ярусных отстойниках - биологическая очистка на биофильтрах - доочист-ка на полях фильтрации; 2) отстаивание в песколовках - осветление в »осветлителях - перегнивателях - биохимическая очистка в аэротенках с механической аэрацией и вторичных отстойниках - доочистка в контактных резервуарах; 3) отстаивание в песколовках-усреднение в усреднителях - физико-химическая очистка в смесителях и отстойниках-накопление в сборниках-усреднителях - отстаивание в 2-х ярусных отстойниках - биохимическая очистка в аэротенках-вытеснителях с регенератором и вторичных отстойниках. Построенные на действующих заводах Азербайджана по этим схемам очистные сооружения не работают из-за неорганизованности технологии очистки - несоответствия режима сброса стоков режиму работы сооружений и использования не обоснованных с научной точки зрения технических решений в проектировании. По этой же причине не еыполняют свои функции средства- автоматизации контроля

и управления сооружениями. В связи с этим анализируются результаты работ, посЕяценних вопросам автоматизации контроля и управления технологическими процессами в очистных сооружениях и рекимами работы последних. Рассматриваются существующие методы и средства автомати-• зацаи контроля ва;2не5лаих технологических Параметров процессов на сооружениях механической, физико-химической и биологической очистки стоков. Подчеркивается, что тенденция их развития определяется специфическими особенностями сооружении для очистки. Поскольку наиболее важные качественные показатели СЗ, такие как биохимическая и химическая потребность в кислороде (ВПК и ЛЕО, скорость потребления кислорода и т.д. определяются' сложнейшими лабораторными анализами,требующими особую тщательность и абсолютную чистоту оборудования при титровании, пх аппаратурная реализация получается весьма сложной,а эксплуатация приборов достаточно трудоёмкой и вызывающей необходимость привлечения высококвалифицированных инженеров. Поэтому при создании средств автоматизации во многих случаях, и это характерно дал очистных сооружений предприятий бывшего СССР, предпочтение отдаётся более простым в "реализации и эксплуатации приборам и устройствам, пряло и косвенно определяющим те или иные параметра технологических процессов очистки. При условии предпочтительности надёжного функционирования средств автоматизации нехватка измерительной нн-формации для управления объектами должна компенсироваться более рациональной организацией самого технологического процесса, позволяющей управление технологией даже по значениям второстепенных показателей. Поскольку ЗПЗ преимущественно расположены в сельской местности, такой подход следует считать наиболее приемлемым": для решения задач контроля технологических параметров процессов очистки.

В настоящее время системы-автоматизации технологических комплексов очистки строятся как по принципу локального управления работой отдельных сооружений и'регулирования величины того или иного параметра, гак и централизованного управления отдельными узлами и всем комплексом с помощью управляющих - вычислительных машин.Централизованное управление более характерно для очистных станций промышленных предприятий развитых стран (США .Англия, £?РГ, уранцая,Япония и т.д.), отличающихся высокой культурой производства и совер-' шенствон аппаратуры и оборудования, создающих благоприятные условия для работы измерительной и управляющей аппаратуры, критичной к условиям о кружащей среды. Опубликованные в бышем СССР материалы о таких централизованных системах управления комплексами очистных

сооружений болше всего представляют собой не реализованные проектные

СОНЮ Kivl*

краткий обзор опуйликоваших .тагериалов показывает, что при разработке систем контроля п управления 130 специфические условия объектов автоматизация в большинстве с.-... -сев в полной мере не учитываются, очястныэ станции неоправданно насыщается средствами автоматизации,ресурсы последних эффективно не используется, вопросы распределения задач оптимизации :.:е:г.ду рациональной технологией и эффективной системой автоматизации практически осг^этся вне поля зрения.

.¿езду тем именно для рассмотренного случая, где производство имеет днскретно-непрэравный характер, обеспечение раэнного баланса возможноеTsii высокоорганизованного технологического ког.шлекса л эффективно уукл^'.онирую'дей системы управления следует считать наиболее целесообразным. ■ '

С учётом изложенного уточняется перечень задач, решение которых необходимо дяд достижения поставленной цели.

Второй раздел содержит результаты исследований количественных я качественных характеристик СВ на действующих ЗПВ Азер-бадаа на.

Ввиду того, что целью исследований являлась разработка научно-обоанэванных решений по обезвреживания) 03 предприятий целой отрасли, а сШ отличаются определённым разнообразием состава цехов и производств, необходимо было выработать такой методологический подход к решению проблемы в целом, который бы обеспечил возможность использования результатов на любом из предприятий независимо от гллячия или отсутствия того или иного производства. Это касается как выбора объектов исследований, организации работы, ьвтодов контроля и анализа состава, так и плакирования экспериментов по обработке и очистке стоков.

исследование количественного и качественного состава СЗ проводились на примере зэеодое ьамахинс::ого района Азербайджана, где технология основного производства на заводах носит более организованный характер, оти заводы работали по дряш точной схеме водоснабжения, очистные сооружения бездействовала, учёт потребляемой еоды a !.• .jkob не вёлся. LonpouJ определения количества стоков, сбрасываемы., с различных установок резались в каждом случае исходя из реальных услоеий производства.

/.з-за-того, что заводы перЕичного Еиноделия шгут содержать зэзличнае комбинации цехэЕ и производств для универсальности использования результатов было прлнято целесообразным изучение состава СВ

в ззеисимостя о г их источников и Бремени образования. Поскольку в зависимости от специфики производства на каждом заводе, в том числе от стиля работы работников, количество СВ изменяется в значительных пределах, полученные результаты были пересчитаны на удельные концентрации тех или иных загрязнении, образующихся при переработке одной тонны винограда. Это облегчало и сравнительную оценку данных различных предприятий.

Химические анализы составов СВ проводились по общепринятым методикам анализа вод, а специфические анализы по специальным методикам, применяемым в.винодельческой промышленноети.

Установлено, что сброс СВ на заводах осуществляется залпово,неритмично не только в течение суток, но и в течение месяца и года без какой-либо определённой закономерности.

3 сезон (20 дней сентября) промышленные стоки образуются' от мойки блока переработки винограда и от переработки выаишш (барды), а хозбытовые - в течение светового дня ввиду двухсменной работы персонала. В конце сенгября-начале октября при переработке .сульфитированных осадков образуется барда, при работе брагоректификационных установок так называемые лютернце вода, а при прямоточном водоснабжении охлаждающие еоды. С-октября начинается Енесезонный период, завод работает в одну смену, ПСВ образуются эпизодически, хозбытовые резко сокращаются. В октябре,феврале-ыарге и июле-августе в период перелив01 Еина бродильные аппараты и ёмкости промываются и стоки сбрасываются в канализацию. В декабре вследствие переработки дрожвевых осадков вновь образуется барда.

СВ от мойки блока переработки винограда, образующиеся в сезон, с физико-химической точки зрения представляют собой сложную гетерогенную систевд-, сосгояющую из ьзтешенных веществ преимущественно органического происхождения, а такжё растворённых и коллоидно-дисперсных органических веществ. Механические примеси в основном представлены обрывками кожуры винограда, косточками и пр., органические загрязнители - в виде различных углеводов' (глюкоза и фруктоза), летучих органических кислот - промежуточных продуктов окисления углеводов (уксусная, молочная и др.), а высокомолекулярные коллоидные соединения, представлены пектиновыми ЕеществаШ, белками и полисахаридами. Средняя температура СВ составляет 20°С, они окрашены в тёмнокоричне-

Работы по 'анализу СВ и эксперименты по определению технологических параметров процессов очистки проведены с помощью к.т.н. Т-.Ф.Гумбатовой.-

вый и тзмноеишнэеый цвет за счёт присутствия фенольных соединений и природных красятелей-антоцяанатов. ШКД0ЛН сточных еод составляет БПК^, средняя величина которого 5,6 г/л и составляет 50$ от ЖС. Содержание азота аммонийного'в среднем составляет 7,6 мг/л. СВ непрозрачны, имеют винный запах, склонны к брожению и загниванию. Средние удельные концентрации загрязнений в кг.на тонну винограда составляют: ХПК-З, БШСГ10ЛН> - 1,68, взвешенные вещества - 0,65, азот аммонийный - 0,0028, фосфор в пересчёте на Р205 - 0,0021, полифенолы - 0,12, винная кислота - 0,642. Хозяйственно-бытовые СЗ • имеют характерный состав, в период переработки винограда они имеют следующие средние показатели: рН - 7,1 ед., взвешенные вещества'-0,11, )М - 0,21, БПКполн>- 0,1851#Барда представляет собой полидисперсную систеьу, содержащую плазмолизироЕашше дрожжевые клетки, несбраживаемые Еещества исходного сырья, этиловый спирт, органические кислоты, сахара, виннокислые.соединения, з?руднолетучие продукты спиртового брожения, полифенолы и различные формы азота. Для неё характерна высокая температура, слабокислая реакция, тёмнокрасный цвет. Количество взвешенных веществ в зависимости от исходного продукта составляет 6,7-38 г/л. Содержание сухих Ееществ достигает 10%, основную часть которых составляют взвешенные и растворимые органические Еещества. Высокие концентрации взвешенных веществ даёт основание рассматривать барду не как.СВ, а как вид осадка, /дельный вес взвепенных Ееществ невелик,' что создаёт определённые трудности при их удалении. Наибольшее количество органических загрязнений содержится в барде, образующейся после переработки дроаквЕЫХ осадков.

Средние показатели загрязненности трёх видов барды от перера-' ботки еыжимки, сульфитированных и дрожжевых осадков характеризуются соответственно следующими параметрами: температура 83, 83,84°С; рН-4,0, 4,1, 3,8; ХПК-31,9, '28, 74г0/л; БПКЦ0ЛН>- 20, 15, 3, 46г/л; ЕЗЕешенше вещества - 16,8, 24,2, 35,9 г/л; винная кислота - 5,4, 6,2, 12,8 г/л; углеводы (глюкоза) - 2,5, 2,5, 2,7 г/л.

При работе ректификационных колонн, на которых разгоняется спирт-сырец, образуются охлаждающие воды и так называемые лютерные воды - конденсат, освобождённый от спирта. Лютерные и охлаждающие воды несут в себе определённое количество' загрязнений (ХПК - 0,38. и 0,23 гО/л, БПКполн>- 0,29 и 0,195 г/л, взвешенные вещества -0,04 и 0,15 г/л). Хозяйственно-бытовые СВ во внесезонный период не имеют отличительных особенностей (рН - .7,2> ХПК'- 0,14,БПКполн -

- 18 -

• ОД, взпеаенные вещества - 0,11 г/л).

Изучение состава СЗ, образующихся ене сезона при ыоСке различных ёмкостей, бродильных аппаратов после трёх переливок показало, что ОЕИ характеризуются следующими средними показателями: темпе ра-■ гура - 19,8°С, рН - 5,6 ед., Ж-С - 9,17 гО/л, БПКП0ЛН<- 5,25 г/л, ■Езвеиенные Еещества - 3,о г/л, Еинная кислота - 0,9 г/л, полихено-лы - 0,075 г/л.

На основании полученных результатов опреден удельный расход общего количества образующихся СБ за год,равный 2и3 и удельные кон-.центрации по основным загрязнителям; Ж - 23,5, ЫК - 14,2,ЕЗЕе-аенные вещества - 11,9, полийенэлы - 0,31, винная кислота - 4,1, азот аммонийный - 0,0227, фосфаты - 0,0104 кг на тонну винограда.

Как видно, СБ и жидкие отходы, образующиеся на различных производствах в сезон и межсезонный период,яеляются шсококонцентри-рзЕанкш.'Л загрязнителями, склонны к брожению и загниванию, высокие концентрации легкоокисляемах органических веществ делает использование биологических методов для ах обезвреживания неизбежным, а наряду с этим многокошонентносгь предопределяет пригленекиэ нескольких ступеней очистки (обработки). *

Третий раздел посвящен ьыбору метода предварительной обработки СЗ 31В.

Исходя из состава СЗ и характера присутствующих в них загрязнений основным методом очистки может быть только биохимический,основанный -на способности микроорганизмов использовать е процессе своей жизнедеятельности различные растворённые органические и не-окнеленные глине ральные соединения, содержащиеся е стоках..

Как известно, нормальное функционирование сооружений биохимической очистка может быть обеспечено при условии равномерного поступления на них стокое с некоторым постоянством состава загрязнений. Лсходя из этого появляется необходимость обеспечения соответствия непрерывного режима работы биохимических сооружении с дискретны:,! режимом сброса СВ с технологически установок. Такая задача может быть решена встраиванием £ г.ро:.:е:::;тс;-. сдвух систем регулирующей ёмкости (пруда-накопителя), функция которой сводится к выравниванию расхода и колебаний концентрации загрязнений в поступающих стоках, а также посгояшо.\у обеспечению микроорганизмов, осуществляющих биохимическую очистку, питательными веществами в периоды, когда СЗ в канализацию не поступают.

Рассматриваются три варианта построения технологической схе-

мы обезвреживания: I) построение раздельной многоступенчатой схемы физико-химической и биологической очистки дяя каждого из цехов, работающей по определённому спецификой работы данного цеха режику;2) накопление СБ различных производств по мере их образования в сезон я межсезонье и дальнейшая физико-химическая и биохимическая очистка в сооружениях, работающих непрерывно в течение периода, определяемого объёмом накопленных стоков; 3) обработка СВ различных производств по мере их образования в сезон и межсезонье реагентами, значительно снижающими уровень загрязнений, усреднение их состава путём накопления в прудах и дальнейшая глубокая биохимическая очистка в комплексе биохимически:: сооружений в течение года.

При очевидной простоте подхода к проблеме' очистки первый вариант не выдерживает критики ни с технической, ни с экономической точки зрения, так как построение комплекса очистки для каждого цеха завода технически трудноосуществямо, а экономически нецелесообразно,оно требует значительные площади под строительство, большие капитальные и эксплуатационные затраты.

С целью изучения возможности накопления СВ без обработки в регулирующей ёмкости были проведены экспериментальные исследования состава стоков в процессе их хранения в контактных условиях. Для этого был имитирован процесс накопления СЗ в течение сезона путём ежедневного добавления "свежих" СВ без какой-либо обработки. Наблюдения показали, что при этом в воде развиваются разные формы'бактерий, которые вызывают брожение, происходят процессы окисления различных компонентов, иода (дутнеет, в ней появляются молочно-кислые бактерии, сбраживающие оставшиеся углеводы с образованием молочной и летучих органических кислот, происходит анаэробное окисление анто-цианатбв, полифенолы окисляются в хиноны, Еода приобретает коричневый цвет, на поверхности образуются более аэробные условия и создаётся мощная слизистая плёнка мик^одерш из уксусно-кислых бактерий, окисляющих часть спирта, в уксусный альдегид, и далее в уксусную кислоту, осадок за счёт выявления С02 флотирует, часть его переходит во взвешенное состояние, на поверхности образуется "шапка" из твёрдых частичек, всё это сопровождается снижением рН.Затем начинается 'фаза гниения, появляется гнилостный запах, органические вещества в осадке начинают разлагаться, вызчвая шделение дурн.о-пахнуших газов. Присутствие коллоидных и белковых веществ приводит к развитию гнилостных бактерий, амшинфицирующих белкя: с выделением сероводорода и С02. Идёт подщелачивание, происходит минерализация органических

•'веществ, выразаадаяся в уменьшении ХПК, продолжающееся анаэробное разложение осадка приводит к вторичному загрязнению еоды: к 50 днэ начинается повшение ЯК и ВПКподн>, увеличивается количество осадка, что требует значительные-затраты на его удаление и обработку. Таким образом, накопление стоков без обработки никак не способствует их самоочищению, а наоборот, вследствие вторичного их загрязнения усложняет .задачу обезвреживания. 3 связи с.этим -второй вариант построения технологической схемы также признан нецелесообразным.

Исхода из вышеизложенного возникла, необходимость в предупреждении процессов брожения и-предотвращении других отмеченных отрицательных явлений в накапливаемых сточных'водах. Для этого-были проведены эксперименты по изучению влияния различных реагентов на качественные показатели.СБ от ыойки оборудования блока переработки Еинограда. В частности, с целью предотвращения брожения е сточную воду добавляли хлорную известь из расчёта 1и0 мг/л, и антибиотик, задерживающий рост микроорганизмов, но не влияющий на обменные про-цессы-хлорамфенякол (100 м/л), а для предотвращения запаха СаО (300 мг/л) и углекислый газ. С целью интенсификации процесса один, из экспериментов проведён С добавлением перекиси водорода (I г/л), а другой аэрированием воздухом аз расчёта 0,1 л/минут на I литр воды. /.

- Снижение концентрации органических загрязнений при хранении сточных вод в течение 45 дней в стационарных условиях после добавления хлорамфеникола, хлорной извести, перекиси водорода, продувания углекислым газом и воздухом составили 70,5, .41,53 , 75,71 и 75,о. соответственно. Добавление бактерицидных' Ееществ предупреждало брожение, нй приводило к снижению скорости биохимического обеления. С экономической точки зрения применение перекиси водорода, ' дающего лучшие результаты, а'также аэрирозание'являются .нецелесообразными. Применение хлорамфеникола, хлорной извести, углекислого. газа в сельской местности, где. расположен завод, также проблематична. . ■

Удаление осадка из СВ после добавления извести уменьшило кон-, центрацшо органических веществ на 84$. Это, а также доступность в сельской местности и дешевизна извести дало оснований выбрать её в качестве реагента для предварительной обработки стоков перед накоплением в. регулирующей ёмкости.

Предварительная обработка проводится с целью максимального 'снижения концентрации коллоидных и взвешенных веществ, предо тара-

- 21 - •• щения-броаения путёгл удаления микроорганизмов, извлечения красящих и дубильных веществ и получения стабильной, не. загнивающей при длительном хранении и не распростра- . . .зй неприятные запахи' воды.

На примере СВ от мойки блока переработки винограда с ШК =10 гЗ/л, ШКП0ЛН4=6,1 г/л, р^5,3, концентрацией взЕеыенных веществ (КБВ) - 2,3 г/л показано, что при концентрациях извести (в шде суспензии с удельным Бесом 1,02 "/см3, содержащей 120 г/л СаО) 2,63 г/л, обеспечивающих рН=П,3-11,9, наблюдается интенсивное хлопье-образование и основная масса взвешенных Ееществ выпадает после 10 . минут со средней скоростью осазденая 2,5 см/мин. За 30 минут выпадает всё количество скоагулированных веществ; а за.последующий час осадок уплотняется в'среднем на 10%. Объём .выпадающего1 осадка зависит от рН сточных вод не в зависимости от исходной концентрации загрязнений при этой дозе СеО эффект очистки составляет 95$, количество взвешенных веществ в отстоенной. воде' колеблется от 30 до 220 мг/л, интенсифицируется процесс осаздения взвешенных и коллоидных Ееществ, эффект их удаления составляет 40)1, бактериальная загряз- . ценность снижается б среднем на 90?»,' вследствие коагуляции известью удаляются красящие вещества и полифеноли, трудноподдающиеся биохимическому разрушению. Отстоявшийся-осадок, содержит органические вещества, СаС03 и часть• напрореагировавшего СаО. Органическая часть осадка составляет ¿9,3-59,3/1, плотность осадка от 900 до Ю50кг/м3,. осадок хорошо фильтруется (удельное-сопротивление 19'Ю1^1 см/г), . не вызывает гнилостных процессов и'неприятного запаха при длительном хранении. . ;' - ' . , "•..'. .. '■• '" .';:■" .''-;.■ • Максимальное сниЕзние ХПК и КВВ вследствие коагуляции (рис. 1а) »дало основание в качества метода предварительной обработки для СЗ ЕЫбрать коагуляции вода известью и обезвонавание отделенного осадка вакуум-йильтрованаем. ... '.:.-.". ; . ■ -"•"' ... '

Проведена коагуляция известьюкак исходной барды,'так\а фаль- . трата, полученного-посла выделения дроззей и'.еиннокислой из: ли. Целью было определениеоптимальной дозн извести, позволяю".: 'I при минимальном расходе снизать' удельное сопротивление, обеспечить устойчивую работу фильтров и удовлатворительное отделение кека от . тканя. ■ Эксперимента были максимально приближены к реальным условиям: обработке подвергалась барда, имеющая температуру свище 30°С, добавление извести увеличивала её в, среднем на 5-6°С.'

При низких дозах до 1% от сухого вещества удельное сопротив- ' лениэ осадка не м-экяется, известь расходуется на нейтрализа^

С.рК=6-3 ед) органических кислот и Еступае!1 в реакция с другими органическими веществами. Увеличение, дозы уменьшает удельное сопротивление, оптимальной дозой является 135? от сухого вещества, при которое резко сокращается удельное сопротивление (УС) осадка, увеличивается скорость (¿ильграции в 6 раз, количество образующегося осадка в среднем снижается до, 15,7/1 от общего количества барды (рис.16). Обработка при высокой температуре приводит к гибели больаинства бактерий, подавляет жизкедеятельность гнилостных бактерий.

Ь .целом обработка .известью .сшшает загрязненность сточных еод по лПК на 60,- по ВПК на 53,-по взвешенным веществам на 9352,- а концентрацию еинной кислоты и полифенолов на 93 и 82$,соответственно. Количество осадка, образующегося при обработке известью, составляет 6,65а от общего объёма.

Изучение состава обработанных известью' сточных вод при длительном хранении показало, что за 6 месяцев лПК снижается на 60, ЖС на 50,1, Еода отличалась стойкостью к загниванию, высокие значения рН (7,0-7,2), резкое снижение количества микроорганизмов (10000 в. I мл водн) способствовали стабилизации состава, объём образовавшегося осадка составило 0,1/Црис.2). '• . '

На основании проведённых исследований предложена схема аредва- | рительной обработки,' согласно которой СВ от мойки оборудования об- ! рабатываются известью до значений рК-П,3-11,9, отстаиваются, Еода | подаётся в накопитель, осадок в Еакуум-фильтр для обезЕоживания. ! Барда после обработки известью подаётся прямо на Еакуум-фильтр; ; обезвоженный осадок используется в качестве удобрения, а фильтрат. | подаётся в накопитель, а оттуда на биосооружения.

Четвертый раздел посЕящен вопросам автоматизации контроля и управления технологическими процессами в сооружениях узла предварительной обработки стоков.

' • Обработка всех видов стоков и барды осуществляется таким образом,- чтобы СВ от каждого производства проходят предварительную обработку раздельно, так как при этом затраты на строительство узла получаются минимальными. Подготовка реагента - 10 но го известкового молока осуществляется по традиционной схеме. Ввиду того, что перед подачей на обработку стоки накапливаются в приямки, расход каждого Еида стоков и концентрация загрязнений в период обработка существенно не изменяется. Непременным условием является и постоянно концентрации известкового молока. Поскольку статическая характеристика объекта однозначна - Ееличина рН зависит от количества

ХПК.гО/л

9,0 8,5

ХПК у

КВВ

КВВ,мг/л УС, 10 см/г

550 2000

300 1000

11,5 12 ' ед. рН обрабатываемой воды

а)

б)

8 12

Доза СаО в % от сухого вещества

Рис.1. К определению оптимальной дозы извести' при реагентной ' ' ~ " я (а) и

ХПК, гО/л

обработке сточных вод от мойки оборудования барда (б) . •

КВВ, мг/л УСО.^-Ш— п ——Ц г яла час ... 'ф.г/ьшх

90 ш

КВВ

члпк

60

40

30 30

Псщ от ила

'уделы зкорост! тения ая\ 08ИС-Л

0,6 0,5 0,4

2 4 Время наблюдений

месяцы

Рис.2. К обоснованию возможности длительного хранения сточных вод.прошедаих реагенг-цую обработку

2000 2500 ^полн.

мг/л

Рис.3. К'определению оптимального режима в I сту-' пена биохимической очистки

добавляемого реагента, а на гыходе узла устанавливав гея усреднитель сглаживающий колебания концентрации загрязнений, для управления процессом реагенгной обработки может быть успешно применена тради-■ ционная система автоматического регулирования по изменению величины рН на выходе смесителя. По величине рН регулятор ооршрует регулирующее воздействие на дозатор, изменяющий количество вводимого реагента. Малейшие изменения концентрации загрязнений, расхода СБ, расхода и концентрации известкового молока б конечном итоге изменяет рН.обрабатываемых стоков, что ЕызыЕает компенсирующее воздействие со стороны регулятора.

Для контроля уро'вня осадка в отстойных сооружениях предложено фотоэлектрическое устройство, позволяющее непрерывно фиксировать изменение границы раздела сред "осадок-вода". Оно содержит фотоэлектрический датчик, перемещаемый приводным двигателем по глубине ■ отстойной зоны, управлявши по сигналу первого. Отличительной особенностью устройства является то, что при любых изменениях уровня раздела сред двигатель поднимает датчик Еыше этого уровня,сохраняя чистоту поверхности стекол источника и приёмника излучений,обеспечивая тем самым дательную и надежную работу устройства. Кроме того, ЕЕедешем зоны гистерезиса в характеристику устройства в каждом конкретном случае, учитываются динамические свойства различных отстойных сооружений.

Датчик устройства был испытан в производственных условиях с целью оценки работоспособности а- основных показателей, характеризующих точность и надёжность работы. Во время испытаний, проведены работы по определению степени 'загрязненности стёкол датчика, разности , между уровнем срабатывания и отпускания и работоспособности в целом. Для определения разности между уровняли срабатывания и отпускания ' сначалд определялся уровень границы раздела фаз "осадок-вода",затем датчик опускался в отстойник до глубины, при которой происходило срабатывание. Надежность измерений определялась по разнице между глубиной погружения и величиной уровня раздела фаз и вычислялась ■ , среднеквадратичная погрешность измерений, которая по результатам 75 замеров составила 2 см. Установлено, что датчик безотказно срабатывает при концентрациях осадка (ила) 0,5 г/л и Еыше.

■ Для управления режимом работы отстойников разработана система, в работе .которой датчик уровня устанавливается в зоне наиболее характерных изменений уровня осадка дня каждой конструкции, что значительно повышает эффективность управления.

Постоянство расхода стоков отдельных производств в период их обработки даёт возможность использовать для управления процессом удаления осадка другую сисгецу, г- "-тающую по принципу изменения • соотнощения"расхода очищенной води /расход осадка ".

Учитывая кратковременный и периодический характер работы сооружений узла предварительно? с 'таботки в целях максимального использования ресурсов технических .;дсгв необходимо свести к миницуиу внедрение систем автоматизации на этих сооружениях. ■

Пятый раздел посЕящен разработке методов определения токсичности СВ и способности их к биохимической очистке.

Развитие систем контроля и управления технологическими комплексами очистки промстоков сопровождается определённым; противоречием между задачами поЕыиения точности измерения с помощью наиболее представительных параметров и'повышения оперативности контроля с помощью быстроустанавлявающихся показателей очистки. Немаловажным является также возможность определения того или иного параметра с помощью автоматизированных систем, эксплуатация которых не требует больших затрат и высокой квалификации персонала.

Универсальным показателем процессов биохимической очистки является и окислительно-овссгановительшй потенциал-(ОВП). Несмотря на это многие аспекты его практического применения для оценки различных стадий'процесса очистки не разработаны. В связи с этим нами рассмотрены Еопросы контроля- ОБП в ходе' окисления органических загрязнений' и изучения его взаимосвязи с другими показателями биохимической очистки. Целью исследований является разработка рекомендаций по практическому использования метода определения ОБП в система^ * контроля процессов биохимичеокой очистки путём применения пре имуще-. ственно технических средств, выпускаемых промышленностью, и .отличаю^ .щихся простотой в эксплуатации. Автоматический контроль величины ОВП даёт дополнительную информацию о хода процессов биохимической очистки, об условиях окисления загрязнителей;' о влиянии после „хих на жизнедеятельность микроорганизмов ила и т.д. ив совокупи, с ти с другими качественными и количественными показателями такая информат ция способствует успешному решению задач управления технологическим комплексом очистки.

Биологическая очистка СБ заключается в биохимическом окислении сложного неоднородного Еещества до простых устойчивых соединений с помощью микроорганизмов, получающих изЕне энергию, цеобходиадую для роста и размножения. ОВ-система в процессе Б'ЛЭ СВ создаётся органа-

ческики и минеральными загрязнителями сточной юды, газами и самой биологическо". системой активного ила. Ход процессов биологической очистки в основном зависит от соотношения между растворенным кислородом, растворёнными и коллоидныш органическими Беществ&ми-СВ (восстановители) и ферментами, которые продуцируются бактерия!,ш (окислители). На ход этих процессов в основном влияют такие факторы как рН, температура, степень аэрации, содержание биогенных элементов, содержание-токсичных веществ и др; ■

Начиная с 30-х годов исследователи различных стран изучают характер изменения ОЕП ъ биологических средах, в частности при биохимической очистке СВ, с целью установления закономерностей этих изменений в зависимости от тех или иных технологических параметров процессов очистки. Анализ результатов позволяет заключить, что ОВП является универсальным показателем , количественно и качественно 'характеризующим процесс очистки СЬ в различных стадиях. Однако результаты измерений величины ОВП е различных средах и ус-лоеиях невозможно сопоставить из-за того, что в исследованиях авторов были применена различные методики (включая подготовку водной среда и обработку данных), электродные системы и аппаратура дая регистрации. Это существенно затрудняет практическое примене-,ние метода контроля ОВП для оценки процессов БХО . Анализ сведений о технике измерения ОВП показывает, что для практических целей применение в качестве индикаторных электродов из благородных металлов. нецелесообразно ввиду зависимости их показаний от конкурирующей кислородной среды и других побочных явлений. Больше трудности вызывает также необходимость проведения специальных операций по подготовке электродов, продувание проб азотом и т.д. Для практических целей обязательным требованием является контроль значений ОЗП е реальных условиях, имеющих место в процессе БХО СВ,с помощью электродов, андифферентных к влиянию кислорода. В связи с этим нами исследован метод контроля ОЬП в условиях БХО СВ с помощью стеклянных индикаторных электродов, изучена его взаимосвязь с другими технологическими параметрами процесса очистки и разработаны методы дая практического использования значений ОЛ в качестве параметра контроля работы биохимических очистных сооружений. Характер излвнения ОВП в процессе БХО был исследоЕан в моделях контактных аэротенков, имитирующих процесс очистки в аэротенках-ьыгеснигелях и б моделях аэрогенков-смесителеа. Для этого последние была снабжены средствами контроля рН, ОВП и концентрат:;: рас-

творённого кислорода (ХРК). Для исследований были использованы • как натуральные СВ различных производств, так я чистые растворы органических веществ. Эксперииг-- \льно было установлено, что при i окислении органических веществ а СВ.ОВП и показатель iK^, связывающий рН с ОВД, снижаются параллельно с уменьшением ШХ.

При очистке СБ продолжительность фазы приспособления зависит от адаптированности микро;-;:-7анязюв к органическим веществам,содержащимся в сточных водах. Б связи с этим представляло интерес изучение изменения ОБП при окисления органических-веществ неадап-- ■ тированным к ним активным илом. Для* исследований были выбраны фе- j нол и эпихлоргидрин, для биохимического окисления которых необхо- : дама обязательная адаптация микроорганизмов.активного.ила. При окислении например, фенола неадаптированным илом в период приспособления. величина iHg практически не изменяется, что даёт осно- . Еание сделать вывод о том, что путём контроля.ОЗП монкоо преде- ; лить продолжительность так называемой лагфазы. ,

Проведённные исследования изменений ЕК и в процессе'' биохимического окисления рззличных органических Ееществ-и СВ в . -контактных условиях показали, что.характер изменения'этих показателей зависит от способности активного ила биохимически окис. лять то или иное органическое Еещзство. В первые мйнуты добавления органического Еещества к активному-илу отмечается,как прави- , ло, повышение значения Eh в среднем'на. 8 ив..Далее,, для органа-, ческих веществ,- биохимическое окисление которых происходит без резкого изменения рН, значете Eh снижается-а к. двум-трёи часам аэрации достигает начального уровня. Снижение потенциала объясняется увеличением в среде веществ в окисленной, форме.. Завершение процесса'окисления характеризуется стабилизацией Eh , примерно на . одном и том яе уровне и постепенным его повшюнаеы. '.

При биохимической окислении'веществ,. резко изменяющих активную реакцию среды, значение Eh после добавления субстрате зели-чивается, пр• этом чем резче снижается-¿Н,- тем выше знач" ia Eh . В том случае, когда процессы биохимического окисления заторможены по каким-либо причинам, Eh изменяется незначительно. При под-деряании активной реакции среда на одном уровне и достоверном биохимическом окислении органического вещества, величина Eh уменьшается параллельно изменению 'значений ХПК,.

Анализ результатов' показал, что абсолютные значения Eh , пересчитанные относительно водородного электрода, были полозки-

. .тельными, т.е. биологическая система с активным илом является более окисленной по сравнению со стандартной водородной систешй.Зна-чения 3 колеблются в довольно значительных пределах: от 300 до 500 18.

При'оценке окислительного процесса по величине т!^ имеет значение не только сам факт его уменьшения, но и скорость изменения его максимума. Чем резче снижается уровень , тем быстрее достигается время его максимальной скорости снижения. При применении адаптированного' активного ила максимальная скорость снижения -гН2 имеет место в первые два часа аэрации. Применение неадаптированного активного ила снижает скорость биохимического окисления и сдвигает время максимального снижения величины г-Ц^ ДО часов. Таким образом, по скорости изменения и по времени достижения его максимума, южно судить об адаптированкости активного ила к загрязнений. Скорость снижения гН^ соответствует скорости биохимического процесса окисления и может служить качественным показателем интенсивности процесса.

Для качественной характеристики процесса БХО СБ необходимо пользоваться не абсолютными, значениями окислительно-восстановитель- ' ного потенциала (ЕЬ ), а величиной показателя гН^, которая даёт .вполне устойчивые и воспроизводимые результаты. ■

Выли проведены также экспериментальные исследования по изучению взаимосвязи.с другими технологическими параметрами процесса БХО (БПКП0ЛН> доза ила, температура, рН, дегидрогеназная актиЕнооть). Установлено, что сеязь ОБИ от ВПКпота выражается как 2К = 267,2+ • 1,47 БПК:и 1Н2 = 25,1 + 0,627 ВПК. Доза ила, температура и К?К на величину 0511 ке влияют, изменение рН сточной жидшети в пределах 6,5-9 ед. вызывает изменение ЕЬ на 62 ь£ на единицу рН. Наблюдается чёткий параллелизм между уменьшением содержания органических ье- ! ществ.Спо ХПК) и ОВП, однако 1ЛК даёт представление лишь о количе- ' стве кислорода, необходимого для окисления,и не отражает содержание • в среде'восстановителей и поэтому связь между ЛЕС и ОВП имеет общий и качественный характер.

На основе проведённых исследований разработан метод определения способности СВ.и органических веществ к биохимической очистке, сущность которого заключается в ямитавди процесса БХО с дозой ила 2-2,5 г/л (в расчёте на беззольное, ьещество) рй=7-7,5 а Т=20-25°С и непрерывном контроле величины ОВД после добавления сточной еоды ила органического вещества. При этом начальное значение 0151 прини-. мается за контрольное. В процессе биохимического окисления органа-

ческих веществ изменяется соотношение окисленных и восстановленных форм, что в свои очередь приводит к изменении -гН? от его начального значения.

При определении биохимического окисления СВ или отдельных органических веществ возможны три случая: а) испытуемый субстрат .биохимически окисляется данным активным илом; б) испытуемый субстрат биохимически не окисляется данным активным илом и нэ оказывает неблагоприятного влияния на микроорганизмы активного ила; в) испытуемый субстрат оказывает токсичное влияние на микроорганизмы данного активного ила.

Применение метода иллюстрирует рис.4, н-! котором представлены результаты изменения-показателя ъК^ я ^ПК в процессе биохимического окисления трах субстратов, имеющих разную способность к биологическому окислению. 3 первом случае снижение уровня е-Н? я ЯК свидетельствует о том, что СВ производства эпоксидных смол при использовании данного активного ила и концентрации 320 мгО/л (по ЖО способны биохимически окисляться. Во втором случае, при биохимическом окислении эпдхлоргидрина неадаптированным активным илом -гН^ яловой жидкости практически не изменяется. Биохимического разрушения эпя-хлоргидрлна не происходит, о чем свидетельствует отсутствие снижения Гидробиологический анализ активного ила и определение его дегидрогеназной активности показали отсутствие влиянпя эпихлоргид-рина на микроорганизмы данного активного ила и на поведете простерших организмов. Стабильное значение указывает на то, что органическое ЕещестЕО не окисляется, но и не оказывает неблагоприятного влияния на микроорганизмы активного ила. В .третьем случае использование в качестве субстрата СВ производства монохлорашша Б, юва~ щих в своём составе биохимически неокисляеше и токсичные вещества, привело к ре зкому увеличению значения г}^.

Данный метод относится к категории.экспресс-методов, позволяющий за короткое время дать ответ на вопрос о возможности или невозможности СБ биохимически окисляться данным активным илом. Его применение позволяет более чем в три раза сократить затраты груда и уменьиить время при контроле за работой очистных сооружений.

Однако данный метод позволяет решить только, принципиальный' вопрос о возможности биохимического окисления СВ или присутствующих е них отдельных загрязнителей данным активным илом и при данных концентрациях. Если в результате определения установлено, что испытуемый субстрат оказывает неблагоприятное влияние на микроор-

■ -гашзш активного ила, необходимо еыясниТь более конкретно обстоятельства, за счёт которых это происходит. В сеязи с этим, наш был разработан метод определения токсичности СВ и отдельных Еещесгв по отнопешш к микроорганизмам активного ила, учитывающий адаптиро-еэнность активного, ила к испытуемым веществам и позволяющий количественно определить токсичную концентрацию.

■ для осуществления метода как в предыдущем случае активный ил пробивается, концентрируется и вносится в два аэротенка с добавлением биогенных элементов. С целью установления постоянных значений окислительно-восстановительного потенциала и pH, иловую смесь аэрируют в течение 15-30 минут. Затем в оба аэротенка одновременно вводят субстрат, в один - стандартный раствор ацетата натрия из расчёта 400 ыг/л, в другой - такую не дозу ацетата натрия, но с добавлением испытуемого органического вещества, либо.-, сточной во- • да. Выбор ацетата натрия в качестве стандартного вещества обуслов-]лен тем, что по данным многих исследований это вещество усваивается микроорганизмами активного ила без дополнительной адаптации.

Время окисления определённого количества субстрата является параметром, который для любого конкретного случая вне зависимости от вида токсичного вещества и его дозы, характера изменения про- ^ цессов биОокисления,и потребления кислорода имеет единственное значение. Б сеязи с этим, в качестве критерия токсичности вещества : или CS используется их концентрация, которая увеличивает продолни-тельность полного окисления стандартной дозы субстрата на 20-3055. Величину, показывающую на сколько процентов увеличивается время окисления стандартной дозы вещества, но с добавлением токсиканта, рассчитывают по формуле: ^ _ 1т-10

1'дз Т% - показатель задержки процесса;

Т0 - время окисления контрольной дозы ацетата натрия;

'. Ti - го же, но в присутствии исследуемого вещества.

В существующих разработках контроль времени окисления осуществляется по величине скорости потребления кислорода, что делает их труднореализуемыми. В нашем случае контроль осуществляется по величине показателя гН^.

На рисунке 5 представлены результаты исследования токсичности СВ производства юнохлорашна Б. С5 при разведении её в 25-50 раз оказалась токсичной для микроорганизмов активного ила, гак как процесс был подавлен полностью. При разбавлении воды е 100; 200; 300 раз время окисления стандарта увеличилось на

ХПК,мг0/л гНа, в Л» ХПК,мг/л

300

240 180

120

60

1

V

\

азк

к

рз 22 21 20 19

I 2 3 чао Время а)

300 240 180 120 60

2 ь

ШК

25

24

23

12 3

Время

чао 6)

300 240 180 КО 60

хпв А

х ' г

« • ^ ^ г % ?

■ Г)

в)

12 3 чао Время

Рис.4'К определению способности сточных вод а органических веществ к биохимической очистке (а- сточные вода производства эпоксидных смол; б- эдихлоргидрин; в- сточные еодз производства монозсиорамана Б).

26

24

22

20

18

гНз.ед.

—" Г"

- ■ —■

гг^ | 1 1 -==—1—-1 1

1 1 1 — 1 1 ! ! 1 .1 1

В

40 Р

80 Б

120 160 № Я

200 240 мин

Рис.5 К определении токсичности сточных вод

I - контроль; 2ч7 - сточные еоды производства монохлорамина Б, разбавленные в соотношениях 1:500; 1:300; 1:200; 1:100; 1:50 и 1:25

соответственно. Концентрация СВ при разбавлении её в 500 раз практически не оказывало неблагоприятного влияния на процесс биохимического окисления ацетата натрия.

Полученные одновременно данные по ЗЩХ показали синхронный -характер изменения этих параметров.

Предлагаемый метод прост и оперативен в определении токсичности СВ или вещества, в установлении б короткие сроки (3-4 часа) величины предельно-допустимой концентрация, он легко реализуется на выпускаемой промышленностью аппаратуре. Разработано устройство,реализующее оба предложенных-метода.

С помощью предложенного метода исследованы СВ 31В, прошедшие предварительную реагенгнуа обработку, с целью выяснения возможности их глубокой очистки в сооружениях БлО. При имитации процесса БЮ СВ ЗП8 с начальной концентрацией загрязнений (по ЖС) 300 мг/л за 6 часов аэрации ХПК снизился до 25 мг/л, а ^ 01 25,6 до 22,3, при начальной ХПК СЗ 1500 мг/л за 6 часов он снизился до' 86 мг/л, а ^ от 25,28 до 20,18, прд 3000 ыг/л 6-и часовая аэрация снижала его до 123 мг/л, а уменьшался от 25,8 до 19,7 единиц. Это даёт основание утверждать, что СЗ ЗПЗ способны к биохимической очистке.

В аес.той разделе приведены результаты экспериментальных исследований по глубокой биохимической очистке предварительно обработанных избссгко и усреднённых в накопителе СЗ до двухступенчатой схеме обезвреживания.

Одна из трудностей в организации работы комплекса биохимической очистки связана с пуском сооружений и выводом их на'нормальный рези:.: работы. Это требует наращивания первичной массы микроорганизмов активного ила, привезённого из другой станции, и адаптации их к специфичным загрязнениям. Размещение 203 вдали от городов, а также возможность залповых сбросов'загрязнений требуют как при первичном, так и повторном пуске сооружений доставки, хранения и адаптации активного ила. Для устойчивой и надежной работы сооружений необходимо максимально упростить пуск и сократить его сроки без больших материальных и трудовых затрат.

Ь связи с этим поставлена и решена задача пуска сооружений биохимической очистка - разработан способ пуска применительно к сооружениям предприятий винодельческой промышленности. С целью сокращения срока, снижения стоимости и упрощения пуска биохимических сооружений ил, взятий из действующей очистной.станции,проду-

.вают воздухом в течение 1,5-2 часа для восстановления его окислительной способности, затем иловую смесь с влажностью 93,9-99;» и содержащую 10-14 г/активного ила по сухогду веществу замораживают в виде блоков при температуре 0-4°С, после-чего он в течение 8-9 месяцев хранится в льдохранилищах,. Для пуска сооружений аэротенк заполняют на две "трети объема сточной водой с БПКД0ЛН 150-250 мг/л, добавляют биогенные элементы в соотношении ЕПК:^ : Р = 100:5:1, туда же помещают замороженный ил после оттаивания и смесь аэрируют 22-24 часа. Аэротенк первые сутки работает в контактных условиях, а на вторые переводится на проточный режим. Экспериментально установлено, что выживаемость микроорганизмов через 1-3,6 и 8 месяцев хранения составляет 99,94,92,90 и 83% от исходного, а дегидрогеназ-ная активность сохраняется на протяжении всего периода хранения. Разработанный способ успешно применялся при проведении экспериментальных исследований по биохимической очистке СВ ШВ, а также, при аваришшх ситуациях.

Экспериментальные исследования по биохимической очистке били начаты при БПК= 150 мг/л и рН = 7,0-7,5, а после 25-ти дневного периода адаптации продолжены в направлении установления оптимальной нагрузки на активный ил. При средней нагрузке 225 мг/л .ила/сутки начал изменяться состав биоценоза, иловой индекс повысился до 300 см3/г, началось вспухание активного ила. С целыо подавления этого процесса в трех работающих параллельно аэротенках 'в иловую смесь добавляли УаОН для создания рН на уровне 9,2-9,4 единиц, хлорную известь 3-10 мг/л, и перекирь водорода 10-200 мг/л. Однако эти вещества, а также изменение расхода воздуха нэ дали положительного эффекта. Рекомендуемые различными авторами меры борьбы с вспуханием или добавлением солей кобальта, меди, цинка, ферментов амилазы и клерэзы, различных культур, микроэлементов,-тиофосфорного.эфира, анилина и др. не проверялись ,в силу не реальности их применения.

Опыты в аэротенке-смесителе с регенератором при БПКЦ0ЛН =200-300 мг/л также обнаружили появления нитчатых и нарушения работоспособности сооружений. Причиной вспухания активного ила является присутствие .в стоках углеводов и других легко-биохимически окисляемых органических веществ. При.очистке, микроорганизмы в .результате метаболизма образуют полисахариды (декс.тран, галактан, левулаза и др.), относящиеся к классу высокомолекулярных коллоидов. Они аккумулируются' в илу, увеличивая вязкость и придавая ему слизообразный вид, в результате чего он плохо .отделяется от воды.^ «

С целью подавления развития нитчатых путем коагуляции полиса-

•

jcaридов и коллоидов, а в конечном счете, улучшения седиментацион-ных' и структурных свойств ила непосредственно в аэротенк был по-" дан раствор известкового молока при концентрации 10-20 мг СаО на ■литр воды с доведением рН до значений 8-8,5 единиц. При нагрузке 200-250 мг БПКполнуг активного ила происходила полная очистка, биоценоз отличался разнообразием, иловой индекс оставался в пределах 36-38 см3/г. Постепенное повышение нагрузки до 400-490 мг ВПК/ г. яла/сутки также дало удовлетворительные результаты: БПКп_„„

II V«/in •

очищенной вода был в пределах 15,7-18,2 мг/л, вынос взиешенных веществ до 16 мг/л, нитраты до 0,26 мг/л, иловой 'индекс 50 см3/!. Эта нагрузка соответствовала концентрации загрязнений по БПКп„„„ =

. iiUJln •

1000 мг/л. В'дальнейшем было установлено предельно-допустимое значение БПКполн> при очистке стоков в I ступени аэротенков 2500 мг/л (рис.3). При этом очищенная вода имела следующие показатели: БПКполн>= 700 мг/л, взвешенные вещества 36 мг/л, иловой индекс не более 100 см3/г. Несмотря на некоторое снижение эффекта очистки (до 50$) вспухание ила не было отмечено. При значениях рН=8-8,5 в аэротенках очистка осуществлялась щелочелюбимыш микроорганизмами. Добавление извести, содержащей примеси минерального происхождения, увеличивало зольнос-ть и тем самым седиментационные свойства ила. Биогенные элементы следует добавить в соотношении БПК://:Р = 100:3:2. ' • '

Ввиду того, что от эффективности сооружений П ступени во многом зависит конечный результат очистки, для устойчивой работы была использованы аэротенки о регенераторами, где подвергались очистке СВ, прошедаие I ступень биохимической очистки. По изложенной выше методике- работа сооружений П ступени была налажена и экспериментально была установлена предельная нагрузка 0,4 г БПК/г активного ила в сутки, при этом по сравнению с первой ступенью введение регене'ратора (объем 25$) дозволило уменьшить объем сооружений в среднем на 35%. Очищенная на П ступени вода имела следующие показатели в мг/л: ХПК-65; БПКП0ДН>- 5-6; растворенные вещества -840; прокаленный остаток - 540, взвешенные вещества - 5,1-6,2; азот аммонийный и нитриты отсутствуют; нитраты - 5,4; фосфаты - 0,09, С а2* - 57; Мр+-42; Cl'-85; S0¡f- IIIj НСО3-2И; C0'¿ - 15 и £0=6,7 - 7,2.

Отсюда следует, что для спуска в водоем I категории необходимо осуществлять доочистку от органики и обеззараживание путем хлорирования:

Седьмой раздел посвящен вопросам автоматизации контроля и управления процесс-:-двухступенчатой БХО СБ ЗПВ.

Решение задач автоматического управления технологическими процессами БХО СБ .требует прежде Есего изучение структурно-функциональных свойств комплекса как объекта управления, что легче всего монет быть осуществлено ¡.сводом математического моделирования.

Сложность я многокомпонентность состава стоков, больное разнообразие технологических процессов,, схем очистки, двухступенча-тость и т.д. делают предпочтительным' экспериментально-аналитический метод, при котором на основе анализа процессов, происходящих в объекте, составляются исходные уравнения статики и динамики; а по экспериментальным данным определяются числовые значения их параметров. ' ' :,"'-''-'* ■''.■'..■"

Технологическая схема рассматривается как состоящая из двух аэротентов, каздый из которых представлен в виде трёх последовательно соединенных ячеек идеального смешения о' обратными потоками, вторичного я третьичного отстойников. Процесс.аэробной БХО СБ от загрязнений складывается из биохимического окисления .этих вещеогв микроорганизмами активного ила и синтеза новых клеток микроорганизмов. ■ ■ ,-Н' .''"'

Уравнение материального баланса для процессов изъятия загрязнений и роста "активного ила, происходящих в каждой из ячеек описываются в следующем виде: ■■ * ■'.'.■.•■'..^:'-,■'

для I отупели ' ■.':."■ V, йл,у> з'

9,5, --О^-а^к^б^ж^ V.

у, ф^Ги^^'в^М^М

<?,У,* %Ь-ОгЙ ^г

ах

для П отупели

= % - в,-V.

сИ

сЛг . . ■

(I)

(2)

с1т ...

где - К6 - объемы ячеек аэротенков; ~ Расх°Д стоков, поступающих в аэротенк I ступени; 5о1 ~ концентрация загрязнений, (по БПХ) в поступающих на I ступень стоках; $02 - концентрация загрязнений на выходе вторичного отстойника;• 3 шх~ концентрация, загрязнений в очищенной воде на выходе третьичного отстойника; (2 1 - £?£ - расходы иловой смеси, поступающие из предыдущих ячеек в последующие;^ - расход возвратного яла, поступающего из вторичного отстойника в аэротенк I ступени; ^3» ^6 ~ расхода об, ратных потоков, поступающих из последующих ячеек в предыдущие : вследствие перемешивания; ^ - расход возвратного ила, поступающего из третьичного отстойника з регенератор аэротенка П ступени; ^ 5- расход возвратного ила, поступающего из .третьичного отсгойни-. ка. в аэротенк I ступени; Х^ - Х^ - концентрация активного ила в каждой из ячеек; Хв}- концентрация, возвратного ила I и П сту пени;О2 - и ~ ~ коэффициенты кусочно-линейной аппроксимации экспериментально полученных кривых изъятия загрязнений; 02-02 и 9*1 ~ коэффициенты кусочно-линейной аппроксимации' экспериментальных кривых роста ила. .

При решении задач управления режимом работы комплекса БХО Егоричным.(третьичным) отстойникам зачастую отводится второстепенная роль. Между тем иловой-'режим всего комплекса, от.которого во многом зависит эффект очистки, определяется процессами отделения активного ила в отстойниках. Большой интерес представляет вопрос

поддержания оптимальной бысогы слоя осевшего ила, определяемой допустимой концентрацией взьешенных веществ в отстоенной воде и ., тем предельным временем, в течение которого осевший ил в отсутствии кислорода не будет-существенно ухудаать своих качеств. Высота этого слоя сказывается на концентрации возвратного ила,которая Елияет на режимы работы аэротенков и илоуплотнителей.

Показано, что если пренебречь движением илососов, их влиянием на движение жидкости в отстойнике, изменением концентрации ила в уплотнившемся слое в статических и динамических режимах, а

( 4«. Хвх'-^вых хБЫХ>

•также различием удельных весов иловой смеси, выгружаемого ила и ' отстоенной воды, го скорость изменения уровня ила в отстойнике и его концентрации, на выходе можно описать-уравнениями

<ПГ _

сЙ

= 0*357 ? £ ХЕах) (6)

Л /Г • вых

где / - удельный вес ила в отстойной частя; Р - площадь поперечного сечения отстойника; 0&х- расход иловой смеси; Х^ - концентрация ила в иловой смеои; £ЕЫХ - расход выгружаемого ила; Хшх -концентрация ища на выходе отстойника.

Исследованием на ЭВМ вышеприведенных систем уравнений для предложенного нами варианта аппаратурного оформления комплекса двухступенчатой БХО доказано, что повышение эффекта очистки может быть достигнута изменением концентрации возвратного ила.

По экспериментально снятым кривым разгона вторичного отстойника определены его передаточные функции по различным каналам и установлено, что последние при положительных и отрицательных возмущениях заметно отличаются. Это связано с различием пропускной способности трубопроводов для подачи иловой смеси и отвода уплотненного ила. Нелинейность дифференциальных уравнений, описывающих изменения концентрации ила на выходе отстойника дополнительно усложняет задачу построения, систем управления.

Экспериментальным путём сняты статические характеристики вторичных отстойников-и установлено,-что распределение, концентрации ила Но глубине отстойной зоны близко к линейному закону. Концентрация уплотнённого ила на выходе отстойника линейно 'зависит также от концентрации ила в иловой смеси, поступающей из аэрогенка в отстойник, а также от, величины илового индекса, характеризующего седиментациощше свойства ила. При наличии коррекции по величине илового'индекса и концентрации - ила на входе отстойника концентрацию. возвратного ила можно изменить управлением уровнем ила в отстойной зоне. В реальных уоловиях уровнен ила в отстойной зоне эфн фекгивно можно управлять изменением соотношения "расход ила/расход очищенной воды". При постоянстве расхода очищенной вода величина уровня ила и его концентрация на выходе отстойника имеет зависимость от расхода ила- также близкую к линейному.

Несмотря на линейность статических характеристик построение систем управления таким объектами сопряжено большими трудностями

.Они заключаются прежде всего в том, что кинетика процессов отстаивания микроорганизмов активного ила с адсорбированными на них растворенными органическими веществами не поддаются точному математическому описанию. А использование дифференциальных уравнений, полученных из экспериментальных кривых разгона по различным каналам малоэффективно. Сложность решения этой'задачи связана ещё с тем, что в реальных схемах с одним аэротенком обычно работает несколько вторичных (третьачных) отстойников, гидравлическая нагрузка на которых не всегда распределяется равномерно. Имеет .место различие в параметрах технологического режима каждого сооружения, что также должно быть учтено при решении задач управления.

Исследования технологического режима отстойников показали,что осеЕший ил неравномерно распределяется по окружности донной части сооружения, которое приводит к резким изменениям концентрации ила на Еыходе. Такое явление подчёркивает важность определения фактических изменений уровня ила в отстойнике с высокой достоверностью, . чтобы не допустить перекачки в аэротенки излишне уплотнённого или сильно разбавленного ила. ...

С далью выяснения причин указанных явлений были проведены исследования гидродинамического режима отстойных сооружений. Задачей исследований было определение скорости потоков жидкости снятием кривых отклика на импульсное возмущение в различных точках по окружности, радиусу и глубине отстойника. Ввиду безынерционности,высокой чувствительности и др. преимуществ для исследований был выбран метод трассировки с помощью радиоактивных индикаторов.Установлено, что в объёме отстойника происходят активные процессы сме-- шения, интенсивность которых повышается с увеличившем гидравлической нагрузки. Это нарушает равномерность распределения штоков вновь-поступающей иловой смеси по разным сечениям по окружности, в результате которого имеет место разное время пребывания частиц воды и ила в разных секторах. Этим собственно объясняется наблюдаемые колебания уровня ила и его кошэнтрации на выходе отстойника. Установлено также, что в объёме отстойников имеются застой-'-ные зоны, где осевший ил долгое время залёживается. Причем к "таковым относятся зоны, расположенные ближе к боковым стенкам, где традиционно устанавливаются датчики для контроля уровня, входящие в структуру систем управления. .

Результаты этих исследований имеют важное значение для проектирования и расчёта объедав сооружений, построения локальных сис-' ■ тем управления, в частности для правильного выбора места установ-

-ЗЭка датчиков контроля уровня ала в отстокных соорудил тс.

Поиск упразлпЕпах воздействий для процесса БХО с асюльзова-нием моделей м методов, предполагающих янтеграрозанло слотами с:.:е-щг:-:ных дифференциальных уравнений с нелинвйжга крез ваш усло^'.яг.м, требую? оользих затрат машинного Бремени. Невозможность построения универсальных моделей, учитывающих изызненил в строкой даалозоне состояния объекта управления при постоянстве вкезних технологических юздэ«сг-?.1л (например, варьируешегь ови.слитзльнои способности ила при постоянстве основных количественних и lía чес тез ник:: лээакге-ристак стоков) ставит перед исследователем задачу описания комплекса БХО с использованием качественной информация, ос'■•'...• ' : . опыт и знание, накопленные в результате эксплуатации очпе::-"':: "••кружений и проведения научных исследований.

Предложен подход к решению задачи уаравленая, осног aziv.k нечетках моделях и алгоритмах управления, в которых оппсачле функционирования объекта осуществляется с использованием количестЕен-ной и качественной информации.

В рассмотренае введены управляющие переменные XBj и Х^.воз-»дущения Xj и Xg и переменные состояния Sq2 и ¿>шх

Построено логико-лингвистическое описание комплекса БХО, ис- ' пользующее лингвистические переменные, характеризующие перечисленные выше управляющие воздействия (xBj и х^), возмущения (x-¡- и Xg) и переменные состояния ( Sq2 и $ЕЫХ)Каздая'лингвасшческая переменная определена на соответствующем универсальном множестве (XBj,

Xjg.Xp Xg, $02' Seux}-

Терм-множества лингвистических переменных определены как .T(xI)=T(x2)=T(xBl)=T(xtí2)=T(S02)=T( SBffic)= Л/в, МЛ, ÑS, ZE, РS ,

РМ, PB , где /VB - большое отрицательное; NU - среднее отрицательное ;ЛЙ>- малое отрицательное;2Е - нулевое; PS - малое положительное; РМ - среднее положительное; ЕВ - большое положительное. Каждому элементу терм-множества лингвистической переменной соответствует функции принадлежности, построенные на основе изучения технологического процесса с помощью экспертов-специалистов с поме- ■ дующей обработкой их оценки. При этом применялась функция принадлежности вида -о(Х- 6 )2,

,/Чх) = в где О. - ширина, 6 - координата пика.

На основании знаний о технологических процессах БХО составлен алгоритм функционирования и описание управляющих воздействий нечетких систем управления.Показана возможность управления комплексом БХО с помощью связанных по входам двух нечетких систем управления, •

формирующих управляющие сигналы для локальных систем управления, разработано соответствующее программное обеспечение.

С учетом результатов исследований технологического и гидродинамического режима отстойных сооружений решены задачи контроля технологических параметров и создания локальных систем управления. Учитывая важность значения параметров, характеризующих качество и седи-ментацяонные свойства ила,разработаны устройства для определения динамики осаждения и илового индекса. Оба устройства управляются программным блоком, допускающим перенастройку циклов контроля величин технологических параметров. Предложено также эффективное решение для контроля уровня ила, учитывающее конструктивно-технологические особенности каждого типа отстойников. В отстойниках с илососа-ми уровень ила рекомендуется контролировать перед илососами в середине радиуса, в отстойниках со скребками - перед ниш на расстоянии 0,3-0,5 м 'от края илового приямка, гак как именно' в этих зонах имеет место наиболее характерные изменения уровня. Такой способ контроля уровня ила, а также коррекция по величине илового индекса использованы в трёх структурах локальных систем управления, предложенных наш. Разработаны также две новые структуры систем управления работой всего комплекса по величине ОВП и концентрации ила в аэротенке.

Экспериментальные исследования по йиохимической очистке показали, что из-за большой нагрузки наблюдается и большой прирост ила, что требует увеличения площади иловых площадок, а также затрат на обработку избыточного ила и его складирование. Исходя из этого в целях обеспечения высокой окислительной активности при минимальном накоплении биомассы были разработаны мероприятия по снижению прироста ила. Предложены два способа,согласно первому из которых в аэро тенки вводится хлорамфеникол в количестве 5-20 мг/м3 сточных вод, который не оказывает отрицательного влияния на эффект очистки,но сокращает количество избыточного ила в среднем на 42$. Передозировка хлора»^« никола может в некоторых случаях способствовать подавле-.нию процесса очистки и вызвать другие отрицательные явления,поэтому был предложен более эффективный способ, согласно которому процесс очистки в аэротенках осуществляют нерастущими микроорганизмами, .а азогосодержащий биогенный элемент добавляют в возвратный ил в регенератор из расчёта 10-20 мг на 1г ила в сутки. Отказ от добавления азота в аэротенк замедляет размножение микроорганизмов и увеличивает продолжительность срока их жизни. В регенераторе происходит распад запасных веществ клетки и азот аммонийный используется для синтеза новых клеток, которые подаются в аэротенк. При-

рост ила при этом снижается в среднем на 60$.

Восьмой раздел содержит сведенйя о принципиальной возможности использования очищенных СВ и образующихся при очистке осадков.

Рассмотрены несколько вариантов использования очищенных СВ:дяя орошения виноградников и других сельхозугодий, для применения прудового рыбоводства, для технчческих нужд другого предприятия.

Поскольку содержание питательных веществ в очищенных водах незначительное они могут быть использованы для увлажнительного орошения, особенно для покрытия дефицита влаги в летний период. Кроме того возможно орошение и в вегетационный период в районах испытывающих недостаток, поливной воды. Возможность использования очищенных вод для орошения собственных виноградников совхоза должна быть определена санитарными органами.

В очищенных нами сточных водах Азербайджанским отделением ЦНШ осетрового хозяйства проведены экспериментальные исследования по выращиванию рыб, в ходе которых не наблюдалос^гнетающее действие воды на рыб, они росли нормально. По мнению специалистов названного института результаты экспериментов следует считать обнадёживающими.

Очищенные воды также могут быть использованы для технических нужд предприятий непищевого профиля, например для охлаждения или мытья оборудования.

Осадок, полученный при обработке жидких отходов известью со- . | держат органические и минеральные вещества. Содержание органики ;■ составляет 50-80$, что свидетельствует об удобрительной ценности | осадка. Он не содержит солей тяжелых металлов и вредных с санитар- | но-химнческой точки зрения бактериальных примесей. Присутствие в ( барде калия, фосфора и азота даёт возможность для использования ! этих веществ в качестве удобрения, а добавление извести повышает | удобрительную ценность осадка, особенно для .кислых почв. Известь | обеспечивает буферность почвы, т.е. удлиняет сроки действия г зб-рения на несколько урожаев.

Осадок, подученный при обработке СВ был представлен в институт агрохимии и почвоведения АН Азербайджана, где проведены экспериментальные исследования по применению их в качестве удобрения в различных дозах на фоне навоза, компоста, кедабекского торфа, птичьего помёта, бытовых отходов и соломенной муки.- Установлено, что добавление осадков в почву не задерживает всхожесть семян, положительно дей-

ствует на рост, развитие и урожай зелёной масса. Доза осадка 3; 2 и I г/кг почвы в соотношении к органическим удобрениям 1:10 увеличивает вес кукурузы и суданской травы от 16,8 до 20 центнеров с гектара по сравнению с контрольным опытом. Следовательно, есть Есе основания рекомендовать осадок, образующийся при обработке стокое известью, для удобрения почвы. Что касается использования избыточного ила, то его удобрительная ценность доказана как теоретически, так и практически.

В девятом разделе описана разработанная новая технология обезвреживания СВ ЗПВ и изложены основные принципы проектирования технологических схем дня реализации этой технологии.

Согласно новой технологии все виды промышленных стоков,кроме литерных и охлаждающих вод, по мере образования подаются в смеситель узла предварительной обработки, где обрабатываются известью до обеспечения рН=П ,3-11,9. Стоки от мойки блока переработки в сезон и от мойки оборудования других цехов в межсезонье после смесителя направляются в отстойник, а барда от переработки выжимки и дрожжевых осадков в вакуум-фильтр. Отстоенная вода .и фильтрат подаётся в пруд-накопитель, куда направляются и условно-чистые (лютер-ные и охлаждающие) воды. Осадок из отстойника также обезвоживается в вакуум-фильтре и используется для удобрения.

В пруде-накопителе происходит усреднение состава стоков в результате смешивания и происходящих процессов самоочищения.

Усреднённые стоки равгомерно подаются в смеситель, куда поступают хозбыговые сточные вода и добавляются необходимое количество биогенных элементов и известь (для предотвращения вспухания ила), и далее на узел БХО, осуществляющий очистку в две ступени. Активный ил после вторичных отстойников направляется в аэротенк I ступени,а избыточная часть в илоуплогнитель, откуда отстойная вода подаётся в вакуум-фильтр узла предварительной обработки, а ил - на иловые площадки для высушивания. Ил с третьичных отстойников частично подаётся в головную часть аэротенков I ступени, а другая часть направляется в регенератор аэротенков П ступени. При необходимости часть ила замораживается для создания запаса на случай аварии. Очищенная вода обезвреживается перед сбросом в водоём. Для случая использования очищенной воды для каких-либо нужд предусматривается накапливать их в одной из секции пруда-накопителя и использовать при необходимости для орошения, рыбоводства и т.д.

Сформулированы основные принципы проектирования технологических

схем джя обезвреживания СЗ ЗПВ, которые содержат сведения о методах и параметрах всех стадий технологического процесса очистки и обезвреживания, принципах построения систем автоматизации контроля и управления сооружениями ТКО. Эти положения носят общий характер и нуждаются в уточнении в зависимости от таких конкретных условий проектируемого объекта как требуемая степень очистки, мощность водоёма, состав цехов, наличие возможности совместной очистки стоков Еинзавода с другими сточными водами^расход стоков, концентрации загрязнений и т.д.

Б приложениях приведены технико-экономическое обоснование технологической схемы обезвреживания СВ ЗПВ, рассмотрен возможный вариант её аппаратурной реализации, показано, что предложенные решения не только по технически.!, но и по экономическим показателям значительно превосходят существующие передовые технические решения: по твёрдым ценам 1984 года себестоимость I кг снятого ЕПК (загрязнений) составляет 0,17 руб., что от 3-х до 14-ти раз ниже себестоимости решений, заложенных в основу проектирования очистных сооружений различных винваводов Азербайджанской республики. Там же приведены кривые изменения технологических параметров при'окислении органических веществ, копии актов, подтверждающих внедрение результатов работы на объектах народного хозяйства с экономическим эффектом 120 тыс.рублей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Изучением динамики изменений показателей' СВ заводов стран традиционного виноделия мира выявлено, что они являются высококон-центрировэнными, вследствие сезонного характера работы предприя-* тий, сильноизменяющихся условий технологии основного производства в течение года и отсутствия научно-обоснованных норм водо-отведения имеют различный количественный и качественный состав, склонны к интенсивному брожению и загниванию, представляют, серьёзную угрозу окружающей среде, в связи с чем проблему их очистки следует считать весьма актуальной в Азербайджанской республике.

2. Проведён анализ отечественного и зарубежного опыта разработки, проектирования, строительства и эксплуатации очистных сооружений, результатов использования различных методов и технологических схем для обезвреживания СВ ШВ, состояния вопроса контроля и управления технологическими процессами очистки и режимами

работы сооружений и установлено, что ввиду необоснованности проект-, ных решений ни с технической, ни с экономической точки зрения построенные на ЗГО очистные сооружения не функционируй! вообще. Доказана необходимость осуществления системного подхода к созданию технологических комплексов очистки, предусматривающего параллельное проектирование технологических процессов и разработки средств контроля и управления ими в соответствии со структурой комплекса, и распределение задач, решаемых для достижения цели комплекса, между технологией и системой управления при разумном сочетании эффективности рационально организованной технологии с преимуществами автоматизированного контроля и управления процессами и сооружениями.

3. Показано, что исследования для решения проблемы очистки стоков должны быть направлены на:

а) разработку рациональной (высокоорганизованной) технологии, обеспечивающей высокую степень очистки, минимальные капитальные и эксплуатационные затраты, позволяющей направить очищенные вода на производственные,- рыбохозяйственные. либо сельскохозяйственные нужды, утилизировать образующихся при очистке осадков, сгладить нестационарность, характерную' как для расхода стоков, так

и для концентрации загрязнений, и реализуемой на недорогих,простых и надежных сооружениях, не требующих высокой квалификации . персонала,.наличие которого в сельской местности весьма проблематично;

б) разработку средств автоматического контроля технологических параметров на отдельных стадиях процессов очистки и систем управления технологическими процессами и сооружениями на основе новых технических решений при условии сбалансированного применения новых средств и систем с точки зрения эффективного использования их ресурсов.

4. Доказано, что -первая часть проблемы может быть решена двухэтап-ной очисткой стоков сначала на локальных внутрицеховых, а затем

на внеплощадочных очистных сооружениях; а вторая путём разработки новых методов и средств контроля технологических параметров процессов очистки, предпочтительно реализуемых на базе серийно-выпускаемой аппаратуры, и создания новых, достаточно совершенных и надёжных систем управления, поддерживающих заданные режимы работы сооружений на важнейших этапах технологического процесса, где поддерживать такие режимы технологическим путём невозможно.

5. Установлено, что количественные и качественные характеристики СБ действующих в Азербавднане ЗПВ значительно отличаются от опубликованных данных, по конгг" ттрации загрязнений намного превосходят их, в связи с чем разработана высокоэффективная, дискретно-непрерывная, безотходная технология ОСВ ЗПВ, позволяющая сглаживать нестацяонарнссть сброса СВ с технологических установок и максимально снизить концентрации загрязнений, утилизировать ценные вещества, содержащиеся в стоках. Экспериментальным

. путём установлены оптимальные пределы технологических' параметров различных стадий процесса очистки и попутно решены вопросы выбора дешёвого и доступного реагента для предварительной обработки стоков.

6. Разработан способ ускорения пуска сооружений БХО СВ, отличающийся тем, что накопление запаса активного ила для повторного пуска осуществляется продувкой части активного.ила из вторичных отстойников 1,5-2 часа, замораживанием при температуре 0-4°С,

а при пуске аэрированием иловой смеси 22-24 часа после оттаивания. Экспериментально подтверждены такие преимущества способа как меньшая трудоёмкость, относительная дешевизна, краткий срок пускового периода, обеспечение высокой концентрации активного ила, исключение гибели его большей части, простота реализации, меньшие затраты на оборудование и низкая себестоимость.

7. Предложен дешёвый и эффективный способ предотвращения вспухания ила при биохимической очистке, сущность которого заключается в том, что для коагуляции сахаридов и других высокомолекулярных коллоидов, а также улучшения седиментационных свойсп активного ила в иловую смесь в аэротенке добавляется известь из расчёта 35 мг/л очищенной воды.

8. Установлено, что высокая нагрузка при биохимической очистке способствует повышению прироста активного ила, а как следствие этого требуется увеличение площади иловых площадок для висуши-еэния и затрат на обработку избыточного ила, в связи с чем разработан комплекс мероприятий по регулированию прироста ила: в первом случае в сточную воду добавляется хлорамфэникол из ра чёта 5-20 мг/м3 сточных вод, а во втором очистку стоков осуществляют в отсутствии азота так называемыми нерастущими микроорганизмами, у кэторих ограничен конструктивный обмен, а азотосодержащяй биогенный элемент вводят в возвратный ил в

• ■ регенератор в количестве 20 мг азота на I г ила в сутки.

9. Для управления процессом дозирования реагента Еыбрана система регулирования дозы реагента по величине рН на выходе из смесителя, надёжно и эффективно функционирующая при незначительных колебаниях расхода СВ отдельных производств и концентрации загрязнений в них, и отличающаяся простотой обслуживания, разработано фотоэлектрическое устройство для контроля уровня осадка в отстойных сооружениях, с помощью которого исследованы условия расположения осадка в донной части отстойников различных конструкций и определены наиболее характерные1 участки, где целесообразно контролировать изменения уровня осадка, предложены системы управления процессом удаления осадка из отстойных сооружений различных конструкций, позволяющие в одном случае по уровню осадка, а в другом - по соотношению расходов воды и осадка эффективно управлять работой отстойников.

10. Исследованиями изменения ОБП в процессе биохимического окисления различных органических Ееществ и сточных вод с адаптированным и неадаптированным активным илом в контактных условиях установлено, что: а) при нормально протекающем процессе окисления показатель г!^ устойчиво снижается, причём скорость снижения зависит от адаптированности ила; б) при неблагоприятном влиянии вещества на активный ил (токсичная доза, неадаптированный ил и т.д.),когда окисление не происходит или тормозится, г!^ устойчиво увеличивается; в) при отсутствии биохимического окисления и неблагоприятного влияния СВ и вещества на активный ил тИг, практически не изменяется, что дало основание рекомендовать метод контроля

г^ для качественной оценки хода процессов БХО СВ.

11. Изучена взаимосвязь ОВП с технологическими параметрами процессг ЕЙ) в аэротенке-смесителе и выявлено, что на величину потенциала существенное влияние оказывает рН среды, в связи с чем подтверждена целесообразность контроля величины г!^, связывающего ОВП и концентрацию водородных ионов в среде. Предложен метод определения токсичности ПСВ и отдельных веществ, сущность которого заключается в параллельном окислении активным илом стандартного раствора отдельно и со сточной водой (веществом), определении

и сравнении времени их окисления, фиксируемых путём контроля 4^2 в ходе, биохимического процесса.

т2. Разработан метод и устройство для определения способности СВ к

■ ЕХО, отличающийся тем, что о способности к БЙЗ судят по величина ОБП ( гНр, Экспериментально установлено, нто при аэрации предварительно обработавши: известью СВ ЗПВ вместе с активным илом происходит снижение по?:- ?теля гЕ^, что свидетельствует о возможности глубокой очистки стоков на биологических очистных сооружениях.

13. Составлена математическая модель процесса двухступенчатой БХО в аэротенках-смесятелях на основании уравнений материального баланса и с использованием экспериментально полученных кривых кинетики окисления загрязнений и прироста активного ила, а также уравнений накопления осевшего ила в отстойниках, исследованиями которой показана возможность управления снижением концентрация загрязнений на выходе путём регулирования концентрация возвратного ила. Проведён комплекс исследований технологического и гидродинамического режима _отстойнвх сооружений и установлены зоны эффективного контроля технологических параметров.

14. Показано, что поиск управляющих воздействий с использованием мо-.делей, предполагающих интегрирование системы смешанных дифференциальных уравнений с нелинейными краевыми условиями, требует больших затрат временя, а невозможность построения универсальных моделей, учитывающих изменения состояния объекта в широком диапозо-не при постоянстве внешних воздействий,- ставят задачу описания работы объекта управления с использованием качественной информации, в связи с чем получено логико-лангвиогдческоэ описание алгоритмов управления двухступенчатой очисткой, основанное на использовании опыта и знания персонала и результатов исследований,

и решена задача управления НС двухступенчатой БХО с применением нечётких моделей и алгоритмов, реализуемых с помощью двух взаимосвязанных по входам нечётких- систем управления.

15. Разработана устройства для контроля качества активного , ла я его седиментационных свойств при БХО СВ, основанные на одновременном определении динамики осаждения я концентрации яла фэгоэлектрическим методом и вычислении объёма единицы веса по их значениям.

16. Предложены две структуры систеш управления технологическим комплексом БХО, предусматривающие использование новых информационных каналов для управления процессом: ОВП я концентрации активного ила в иловой жидкости аэротенка и три структуры локальных систем управления режимом работы вторичных и третьичных отстойников, учитывающие конструктивные и технологические особенности суще- .

ствующих сооружений и способствующие повышению эффективности управления процессом отделения ила и перекачки его в аэротенки.Разработанные метода и средства контроля и управления универсальны, пригодны для применения на типизированных очистных сооружениях, функционирующих на предприятиях различного профиля.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих научных работах:

К вопросу регулирования технологического режима Еторичных отстойников. //Материалы научно-технической конференции 'Прогрессивные методы очистки природных и сточных вод" Сборник № 3 "Автоматизация процессов", М., 1971.

2. Вторичный радиальный отстойник как объект автоматического регулирования. //Труды института ВОДГЕО, М., вып.ЗЗ, часть ПД971.

3. Системы автоматического регулирования станций биохимической очистки сточных вод.//Материалы IX областной научно-технической конференции "Применение вычислительной техники и автоматическое управление производственными процессами".Пермь,1972 (соавторы: Патеюк В.М., Иванова С.П., Головатый В.М., Ярунина С.Д.).

4. Некоторые вопросы математического моделирования радиальных вторичных отстойников.//Труды института ВОДГЕО, вып.40, часть I, М., 1973 (соавтор:,Патеюк В.М.).

5. Исследования работы вторичных радиальных отстойников с целью автоматического регуляровашя.//Труды института ВОДГЕО, вып. 40, часть П, М., 1973,

6. Применение метода радиоактивных индикаторов для исследова- ■ ния радиальных вторичных отстойников (Д=54 м) Ново-Курьяновской станции аэрации.//Сб. "Технология очистки природных и сточных вод", Стройиздат.М. ,1973 (соавтор!: Эль Ю.Ф., Шпицберг В.А. .Александров А'.

7. Системы автоматического регулирования илового режима аэро-тенков при биохимической очистке нефтесодержащих сточных вод.//Ма-териалы семинара "Очистка нефтесодержащих сточных вод",М.,1973. (соавтор: Еатеюк В.М.).

8. Автоматические системы управления иловым режимом комплекса "аэротенк-вторичный отстойник".//Материалы научно-технической конференции молодых специалистов объединения "Союзводоканалпроект", Ленинград,1973 (соавтор: Патеюк В.М.).

9. Определение передаточных функций вторичных отстойников с целью автоматического регулирования //Сб. "Автоматическое управление и вычислительная техника",Пермь,1974 (соавтор: Кузнецов Г.В.).

10. Исследование распределения времени пребывания жидкости в радиальном отстойнике с помощью радиоактивных индикаторов.//Труди

■ института ВОДГЕО, М. ,бып.47, 1974г.

11. Автоматизация процессов биологической очистки промстоков //Техническая информация, серия "Энергетика и автоматика", й 4, АзНИИНГИ,Баку,1975.

12. Исследование стационарных и переходных режимов совместной работы сооружений биохимической очистки сточных вод //.журнал "За технический прогресс", $5, Баку,1976 (соавтор: ПатеюкВ.М.).

13. Новые системы автоматического управления процессом удаления ила и осадка из отстойников //Зурнал "Механизация и автоматизация производства", Л6,Н., 1976.

14. Методика исследований гидравлического режима радиального вторичного отс'тойникаНово-Курьяновской станции аэрации с помощью радиоактивных индикаторов //Сб. "Технология очистки природных и сточных вод", Труды института "Мосводоканалниипроект",вып.1, из-во "Московский рабочий",М., 1977 (соавтор: ЭльЮ.Ф.).

15. Некоторые вопросы автоматического контроля и регулирования процессов биохимической очистки сточных вод .//Труды Бакинского филиала ВНИИ БОДШ), вып. 13 .Баку, 1976.

16. Окислительно-восстановительный потенциал и возможности использования его для контроля и регулирования процессов биохимической очистки сточных вод //Депонированная рукопись ВНИИНТИ, М., № 515-77 от 7.П.77г.

17. Пути повышения эффективности очистных сооружений "Сумгаит-1 химпрома" средствами автоматизации ""Журнал "За технический прогресс", й 8, Баку,1977г. (соавторы: Сафронов Е.В..Мамедгусейнова Р.!, Гусейнов Э.А., Сафаралиев А.М.).

18. Разработать системы автоматического контроля и управления первичными отстойниками и рекомендации по дальнейшей автоматизации комплекса очистных сооружений "Сумгаитхимпрома" //Аннотированный перечень законченных НИР Бакинского филиала ВНИИ ВОДГЕО, 1977, Баку, (соавторы: Абилов Ф.А., Сафронов Е.В.).

19. Автоматическое измерение уровня ила во* вторичных и гретьич-ных отстойниках //Зурнал "За технический прогресс" ЖЕ,Баку, 1979 (соавтор: ПатеюкВ.М.).

20. Автоматизация управления работой сооружений по очистке сточных вод //Труды Бак.филиала ВНИИ ВОДГЕО,Вып.ХУЛ, Баку, 1980.

21. Способ пуска биохимических очистных сорружений сахарных заводов //Научно-технический реферативный сборник ЦНИИТЭИ "Пищепром", Пищевая промышленность, серая П "Сахарная промышленность" вып.2, 1981 (соавторы: Т.Ф.Гумбатова.Т.А.Осокина).

- 50'. . 22. ^озшжтооть. биохимической очистки сточных еод,содержащих органические соединения //Зкспресс-инцррыация, НИДОЭХНЛ, серия "Охрана окружающей среди и очистка промалленных выбросов", вып.9, 1981 (соавторы: „¡аыедгусеиноьа P.A. и Гумбатова Т.Ф.).

23. Управление работой отстойников путем регулирования соотношения воды и ила //¿наормацлонний листок о научно-техническом достижении 82-025 АзН/йШИ-ТЭИ Госплана Азерб.ССР, Баку,1932.

24. К вопросу пуска очистных сооружений сахарных заводов //Труды ВНЛЛ х.0ЯГ£0,;<1., К82 (соавторы: Т.а.Румбатове, Т.А.Осокина Л.С.Щучкина).

25. Изучение взаимосвязи окислительно-восстановительного потенциала с основными технологическими параметрами процесса биохимической очистки сточных юд //'Груда Бакфилиала ЬНЙИ ЮДГЕО, вып. ХУШ.1982 (соавторы: Т.у.Гумбатова, Л.С.Щучкина, Ф.А.Лагшн, Р.А.Ма-медгусейнова, А.И.Ыустайаева).

26. Изменение окислительно-восстановительного потенциала при биохимической очистке сточных вод //Труды Бакфилиала ВНИИ ВОДГЕО, еып.ХУЫ, 1982 (соавторы: а.А.Лапин, Т.-.-.ГумбатоЕа, Р.А.Мамедгу-сейнова, А.И.йустафаеЕа).

27. Разработка рекомендации по использова :ию окислительно-восстановительного потенциала душ автоматизации контроля процессов биохимической очистки сточных еод //Аннотированный перечень НИР Бакфилиала ВНИИ ВОДГЕО, Баку,1932 (соавтор: Т.^.Гумбатова).

28. Установка для автоматического контроля окислительно-восстановительного потенциала в процессе биохимической очистки сточных вод //Научно-технический реферативный сборник НШТЭХИМ,серия

• "Охрана окружающей среды и очистка-промышленных выбросов", М., 1983, вып.1 (соавторы-: Ф.А.Лапин, Т.Ф.Гумбатова).

29. Очистка сточных вод заводов первичного виноделия //Обзорная информация АзНИИНГИ, серия "Межотраслевая", Баку,1983 (соавторы: Т.Ф.Гумбатова, М.В.Гасанов, Т.А.Осокина).

30. Рекомендации для проектирования технологических схем очистки сточных вод заводов первичного виноделия //Аннотированный перечень НИР Бакфилиала ВНИИ ВОДГЕО, серия "Межотраслевая", АзНИИНГИ, Баку,1984 (соавтора: Т.Ф.Гумбатова,М.В.Гасанов).

31. Характеристика сточных вод заводов первичного виноделия //Журнал "Виноградарство и виноделие СССР",1984, № 3 (соавторы: Т.Ф.Гумбатова, М.В.Гасанов, Т.А.Осокина). '

32. Определение токсичности производственных сточных вод и

отдельных загрязнителей, присутствующих в них //Экспресс-информация НИИТЭХИМ, Отечественный производственный опыт, серия "Охрана окружающей среды и очистка прошит^отщх выбросов",М.,1985, вып.З (соавторы: Т.Ф.Гумбатова, Р.А.Мамедгусейнова).

33. Очистка сточных вод микроорганизмами активного ила в условиях лимитирования их азотам' //журнал "Химия и технология вода", № 3, г.9, 1987 (соавторы: Т.у.Т^мбатова, Т.А.Осокина).

34. Высокоэффективный метод обезвреживания промышленных сточных вод. Ученые записка АзПй, 1993, й 6.

И 3 О Б.РЕ Т ЕН И Я :

1. A.C. № 385929 (СССР), Способ автоматического регулирования процесса биологической очистки сточных вод /Опубл. в БИ 1973, № 25 (соавторы: Смирнов Д.Н., Дмитриев A.C.). .'...,

2. A.C. № 890029 (СССР), Устройство для автоматического контроля качества активного ила при биохимической очистке сточных вод /Опубл. в БИ 1973, №30 (соавторы: Смирнов Д.Н., Патеюк В.М.).

3. A.C. % 39"?480 (СССР), Устройство для автоматического регулирования работы узла биохимической очистки сточных вод /Опубл. в БИ 1973, К 37 (соавторы: Смаршв Д.Н., Дмитриев A.C.)'.

4. A.C. № 401636 (СССР), Устройство для автоматического определения динамики осаждения активного яла пра биохимяческой очистке сточных вод/Опубл. в БИ 1973, №41 (соавтора: Смирнов. Д.Н., Патеюк В.М.). ......

5. A.C. № 412483 (СССР); Устройство для автоматического регулирования уровня ила в канализационных отстойниках /Опубл. в БИ 1974, № 3 (соавторы: Патеюк В.М., Смирнов Д.Н., Шпацберг В.А-.). .

6. A.C. № 617383 (СССР),. Устройство для автоматического регулирования илового режима вторичных я третьичных канализационных отстойников /Опубл. в,БИ 1978, № 28 (соавтор: Патеюк В.М.).

7. A.C. № 703505 (СССР), Устройство для автоматического контроля уровня ила в канализационных отстойных .сооружениях /Опу*

в БИ 1979, № 46 (соавтор: Патеюк В.М.).' '. '... '

8'. A.C. № 729557 (СССР), Устройство для регулирования уровня ила в канализационном отстойнике /Опубл. в БИ 1980, № 15 (соавторы: Шпицберг В.А., Патеюк В.М.).

9. A.C. № 829586 (СССР), Способ пуска сооружений биологической очистки сточных вод /Опубл. в БИ 1981, № 18 (соавторы: Т.Ф.Гумба-това, Л.С.Щучкина и Т.А'.Осокина). ■

10. A.C. й 859326 (СССР), Способ определения способности сточных вод к биохимической очистке /Опубл. в БИ 1981, fö 32 (соавторы: Ф.А.Лапин, Т.у.Гумбатова, Р.А.йаыедгусейнова и Л.С.Щучкина).

11. A.C. Je I03S897 (СССР), Способ биохимической очистки'Сточных вод /Опубл. в Ей 1983 & 33 (соавторы': Т.ё.Гумбатова, М.Б.Гаса-нов, Т.А.Осокина).

12. A.C. К II397I2 (СССР), Способ биологической очистки сточныз еод /Опубл. в ЕИ 1985, й 6 (соавторы: Т.&.Гумбатова, М.В.Гасанов, Т.А.Осокина.

13. A.C. й I23I0I4 (СССР), Способ очистки сточных вод заводов первичного виноделия /Опубл. в БИ 1986: J>; 18 ^соавторы: Т.Ф.Гумба-това, М.В.Гасанов, Т.А.Осокина).

X У Л А С 3

гуукбэтов Р.Т. "Сенате суларынын тзмиздэнмгси учун автомат-лашдирылиып дкскрет-арамсыз техноложи ком-плекслгрин гурулма принсиплэри"

Кшин мггсгди сэна^е чкркаб суларынын тэкизлэнигси учуя дис-крет-арамсиз режимдэ кшлэ^сн техноложи коиплекслэрин гурулма пркр-сиплэринин.технэлоки параиетрлэрэ нгзаргт учун универсал усул вэ васигглэрин.тэчкзлэ^ичи гургуларын идарэетмэ системлэринин ишлэниб Ьазырланиасыдыр.

Расионал тэшкил олунмуш технолзки1а илэ сгмэрэли нэзарэт вэ идаргеткэ системлэринкя вгЬдэти эсасында иуасир талзблэрэ чаваб верен техноложи комплекслэрин ла^кЬалэядирилиесивин елми эсасларыпы кшлэзиб Ьаэырлаиаг учуй иякин шэрабчылыг заводларыннн техноложи гургуларандан атылан сгнаде суларынын ке^и^дэ! вэ кэни^эт хестэ-ричилэри тэдгкг едилмиш.тэмизлэмэ технэлоки;)асыяын- схеиинин расионал варианты тгклиф олувмуш.тгчрубэ ;}олу илэ просесии а^ры-а^ры мгрЬзлЕлэри учун техноложи паракетрлэри'н оптимал гиз'мэтлэри муэ^гн едданшдир.Тэдгигатларнн нэтичэсикдэ дгни.даЬа расионал,тулланты-сыз.^уксэк тэмкзлгмэ сгмгргси верэн,типик гургуларда Ьэ^ата кечи-рилэн.учуэ реагентлэр.кичкк капитал вэ истисиар хэрчдэри тэлэб едэн.дкскрет-арамсыз технолога вэ онуи апаратларла реализэ варианты тгклиф гдилмишдкр.

Гургуларын идарэ едилмгсини мукэммэллэшдирмгк учун сэна^е суларынын биэкимдэви усулла т-гиизлэнмэ мумкунатыны вэ онларын токси-ки кэнсентрасизасыны тэ'^ии етиэ усуллары^биокии^эви тэмиздэмгдэ актив лклив кезфкззэтини вэ чекмэ габили^этики.дурулдучу гургуларда актив лиги« сэви^эсини тэ";}ин етмэк учуя гургуларын ^ени струк-гурлары тгклиф одунмуидур.

Тэмизлэзичи гургуларын техноложи вэ Иидродинамики режимлэри-нин иуасир усул вэ васитглэриа кеиэ^илэ тэдгиги эсасында идарэеткэ системлэринин мукэмиэллэшдирилмэси учун тэклифлэ^ верилмишд1.р.

Биоккизэаи тэмкзлгмэ просесинин ризази модели тэртиб ¿яунмуш, гетри-сэдис алгоритмдэрин кемэ;)илэ бу просесин идарэ едилмэсинин иуккунлузу кчстэриямиш.бир сыра идарэетиэ системлэрйнин структуру тзклиф едилмиш,автоматдашдырылиыш дискрет-арамсыз техноложи тэ-мизлзмэ комплекслэринин гурулма принсиплэри тзртиб едилкшпдир.

- 54 - . .

Summary

Guiiibatov R.T."Construction principles or automatised discrete - continuous waste water treatment technological complexes"

The- object ol this thesis is to work up the construction principles of discrete-continuous mode functioning technological complexes, universal methods and means for determination or the parameters or processes and automated control systems for sewage treatment works.

'For development oi" scientific foundation .of projecting modern technological complexes on the base of combination of rationally organized wa3te water treatment technology with effective management and control systems the qualitative and' quantitative Indices of the distillers waste water were Investigated, the rational variant of the sewage disposal technological scheme was suggested, the optimum values of the parameters ror each separate stage of the technological processes were determined by experiment.

As a result of research the new, more rational, without waste, high-effective, realized on a typical units and cheap reagents, requiring low capital investments and operation expenses, discrete-continuous distillers waste water treatment technology and variant of Its apparatus realization were suggested.

To perfect'the units of control systems methods for determination of sewage purification' capability by activated sludge process, waste water toxical concentrations, structures or some equipments to determine activated sludge quality and to record of sollds-llquld Interface in clariflfers were worked up. By.new methods and means the technological and hydrodynamlcal modes or the sewage treatment works were.Investigated and some proposals for lmpruving control systems were suggested.

On' the base of Investigation of the mathematical model or activated sludge process the possibility.or operating these processes by fuzzy logic controller were demonstrated and new. structures of control systems were suggested. The construction prlnci-les of automatized discrete-continuous distillers waste water treatment technological complexes were composed x-^^yfb

3an.•/;>■'/ Tup./t'f riti,.1.Tim.AfHA Bany-rcn, np. AsaA.iur. 20