Su arıtma proseslerinin tam otomasyonu. Mekanik atıksu arıtma proseslerinin otomasyonu Mevcut sistemin dezavantajları

giriiş

Teorik kısım

1.1 Atıksu arıtımının temelleri

2 Atıksu arıtmanın modern yöntemlerinin analizi

3 Atık su arıtma proseslerini otomatikleştirme olasılığının analizi

4 Mevcut donanımın (mantıksal programlanabilir PLC kontrolörleri) ve yazılımın analizi

5 İlk bölüme ilişkin sonuçlar

2. Devre kısmı

2.1 Rezervuarı doldurmak için su seviyesinin blok diyagramının geliştirilmesi

2.2 Fonksiyonel bir diyagramın geliştirilmesi

3 Düzenleyici kurumun hesaplanması

4 Kontrolör ayarlarının belirlenmesi. Kundağı motorlu silahların sentezi

5 Yerleşik ADC'nin parametrelerinin hesaplanması

2.6 İkinci bölümün sonucu

3. Yazılım kısmı

3.1 SAC sisteminin CoDeSys ortamında çalışması için bir algoritmanın geliştirilmesi

3.2 CoDeSys ortamında program geliştirme

3 Ölçüm bilgilerinin görsel olarak görüntülenmesi için bir arayüzün geliştirilmesi

4 Üçüncü bölüme ilişkin sonuçlar

4. Organizasyonel ve ekonomik kısım

4.1 Otomatik proses kontrol sistemlerinin ekonomik verimliliği

2 Kontrol sisteminin ana maliyetlerinin hesaplanması

3 Üretim süreçlerinin organizasyonu

4.4 Dördüncü bölüme ilişkin sonuçlar

5. Can güvenliği ve çevrenin korunması

5.1 Can güvenliği

2 Çevre koruma

3 Beşinci bölüme ilişkin sonuçlar

Çözüm

Kaynakça

giriiş

Her zaman insan yerleşimleri ve endüstriyel tesisler içme, hijyenik, tarımsal ve endüstriyel amaçlarla kullanılan tatlı su kütlelerinin yakınında bulunuyordu. Suyun insan kullanımı sürecinde doğal özellikleri değişti ve bazı durumlarda sağlık açısından tehlikeli hale geldi. Daha sonra, şehirlerde ve endüstriyel tesislerde mühendislik ekipmanlarının gelişmesiyle birlikte, kirli atık su akışlarının özel hidrolik yapılar aracılığıyla boşaltılması için organize yöntemlerin oluşturulması ihtiyacı ortaya çıktı.

Günümüzde doğal bir hammadde olarak tatlı suyun önemi giderek artmaktadır. Günlük yaşamda ve endüstride kullanıldığında su, mineral ve organik kökenli maddelerle kirlenir. Bu suya genellikle atık su denir.

Atık su kaynağına bağlı olarak toksik maddeler ve çeşitli bulaşıcı hastalıkların patojenlerini içerebilir. Şehirlerin ve endüstriyel işletmelerin su yönetim sistemleri, modern yerçekimi ve basınçlı boru hatları kompleksleri ve suyun ve bunun sonucunda ortaya çıkan çökeltilerin uzaklaştırılmasını, saflaştırılmasını, nötrleştirilmesini ve kullanımını gerçekleştiren diğer özel yapılarla donatılmıştır. Bu tür komplekslere drenaj sistemleri denir. Drenaj sistemleri aynı zamanda yağmur ve eriyik sularının uzaklaştırılmasını ve arıtılmasını da sağlar. Drenaj sistemlerinin inşası, şehir nüfusu ve yerleşim bölgeleri için normal yaşam koşullarının sağlanması ve doğal çevrenin iyi durumunun korunması ihtiyacıyla belirlendi.

19. yüzyılda Avrupa'da endüstriyel gelişme ve kentsel büyüme. Drenaj kanallarının yapımına öncülük etti. Kentsel sanitasyonun gelişmesi için güçlü bir itici güç, 1818'de İngiltere'deki kolera salgınıydı. Sonraki yıllarda bu ülkede parlamentonun çabalarıyla açık kanalların yer altı kanallarıyla değiştirilmesine yönelik önlemler uygulandı, rezervuarlara boşaltılan atık suyun kalitesine ilişkin standartlar onaylandı ve sulama alanlarında evsel atık suyun biyolojik arıtımı düzenlendi.

1898 yılında, yerçekimi ve basınçlı drenaj ağlarını, bir pompa istasyonunu ve Lublin sulama alanlarını içeren ilk drenaj sistemi Moskova'da işletmeye alındı. Avrupa'nın en büyük Moskova su bertarafı ve atık su arıtma sisteminin kurucusu oldu.

Doğal çevrenin kirlenmeden yüksek derecede korunmasını sağlayan, evsel ve endüstriyel atık suyun drenajı için modern bir sistemin geliştirilmesi özellikle önemlidir. En önemli sonuçlar, atık su bertaraf sistemlerinde ve endüstriyel atık su arıtımında suyun verimli kullanılmasına yönelik yeni teknolojik çözümlerin geliştirilmesinde elde edildi.

Drenaj sistemlerinin inşasında bu sorunların başarılı bir şekilde çözülmesinin önkoşulları, drenaj ağlarının ve arıtma tesislerinin inşaatı ve yeniden inşası alanında bilim ve teknolojinin en son başarılarını kullanan yüksek vasıflı uzmanlar tarafından gerçekleştirilen gelişmelerdir.

1. Teorik kısım

1 Atıksu arıtımının temelleri

Atık su, endüstriyel işletmelerin topraklarından ve yerleşim alanlarından kanalizasyon sistemi veya yerçekimi yoluyla rezervuarlara boşaltılan ve insan faaliyeti sonucu özellikleri bozulan her türlü su ve yağıştır.

Atık su kaynağına göre şu şekilde sınıflandırılabilir:

) Endüstriyel (endüstriyel) atık su (üretim veya madencilik sırasında teknolojik süreçlerde oluşan) endüstriyel veya genel kanalizasyon sistemi yoluyla deşarj edilir.

) Evsel (evsel ve dışkı) atık su (konut binalarında ve ayrıca üretimdeki evsel tesislerde, örneğin duşlar, tuvaletler) evsel veya genel kanalizasyon sistemi yoluyla deşarj edilir.

) Yüzey atık suyu (yağmur suyu ve eriyik suya bölünür, yani kar, buz, dolunun erimesiyle oluşur) genellikle fırtına kanalizasyon sistemi yoluyla deşarj edilir. "Fırtına drenajları" olarak da adlandırılabilir.

Endüstriyel atık su, atmosferik ve evsel atık suyun aksine sabit bir bileşime sahip değildir ve aşağıdakilere ayrılabilir:

) Kirleticilerin bileşimi.

) Kirleticilerin konsantrasyonları.

) Kirleticilerin özellikleri.

) Asitlik.

) Kirleticilerin su kütleleri üzerindeki toksik etkileri ve etkileri.

Atıksu arıtımının temel amacı su teminidir. Su temin sistemi (yerleşim yeri veya sanayi kuruluşu), suyun doğal kaynaklardan elde edilmesini, tüketici gereksinimlerinin gerektirdiği durumlarda arıtılmasını ve tüketim yerlerine sağlanmasını sağlamalıdır.

Su temini şeması: 1 - su temini kaynağı, 2 - su alma yapısı, 3 - ilk yükselişin pompa istasyonu, 4 - arıtma tesisleri, 5 - temiz su deposu, 6 - ikinci yükselişin pompa istasyonu, 7 - su kanalları , 8 - su kulesi, 9 - su dağıtım ağı.

Bu görevleri gerçekleştirmek için genellikle su temin sisteminin bir parçası olan aşağıdaki yapılar kullanılır:

) Suyun doğal kaynaklardan alındığı su alma yapıları.

) Su kaldırma yapıları, yani suyun arıtıldığı, depolandığı veya tüketildiği yerlere su sağlayan pompa istasyonları.

) Su arıtma tesisleri.

) Suyun tüketildiği yerlere taşınması ve temini için kullanılan su boru hatları ve su temin ağları.

) Su temin sisteminde kontrol ve yedek tank görevi gören kuleler ve rezervuarlar.

1.2 Modern atık su arıtma yöntemlerinin analizi

Atıksu arıtmanın modern yöntemleri mekanik, fizikokimyasal ve biyokimyasal olarak ayrılabilir. Atık su arıtma sürecinde, nötrleştirmeye, dezenfeksiyona, dehidrasyona, kurutmaya tabi tutulan çamur oluşur ve daha sonra çamurun bertaraf edilmesi mümkündür. Atık suyun rezervuara deşarj koşullarına göre daha yüksek derecede bir arıtma gerekiyorsa, biyolojik atıksu arıtma tesisleri tamamlandıktan sonra derin arıtma tesisleri kurulur.

Mekanik atıksu arıtma tesisleri çözünmemiş yabancı maddeleri tutacak şekilde tasarlanmıştır. Bunlar arasında ızgaralar, elekler, kum tutucular, çökeltme tankları ve çeşitli tasarımlardaki filtreler bulunur. Izgaralar ve elekler, organik ve mineral kökenli büyük kirletici maddeleri tutacak şekilde tasarlanmıştır.

Kum tuzakları, başta kum olmak üzere mineral yabancı maddeleri ayırmak için kullanılır. Sedimantasyon tankları, çöken ve yüzen atık su kirleticilerini yakalar.

Belirli kirletici maddeler içeren endüstriyel atık suyun arıtılması için yağ tutucu, yağ tutucu, yağ ve katran tutucu vb. adı verilen yapılar kullanılır.

Mekanik atıksu arıtma tesisleri biyolojik arıtmadan önceki bir ön aşamadır. Kentsel atık suyun mekanik olarak arıtılması sırasında çözünmemiş kirletici maddelerin %60'a kadar tutulması mümkündür.

Teknik ve ekonomik göstergeleri dikkate alarak kentsel atık suyun arıtılmasına yönelik fiziko-kimyasal yöntemler çok nadiren kullanılmaktadır. Bu yöntemler esas olarak endüstriyel atık suların arıtılmasında kullanılır.

Endüstriyel atık suyun fizikokimyasal arıtma yöntemleri şunları içerir: reaktif arıtma, sorpsiyon, ekstraksiyon, buharlaştırma, gazdan arındırma, iyon değişimi, ozonlama, elektroflotasyon, klorlama, elektrodiyaliz vb.

Atık su arıtmanın biyolojik yöntemleri, mikroorganizmalar için besin kaynağı olan çözünmüş organik bileşikleri mineralize eden mikroorganizmaların hayati aktivitesine dayanmaktadır. Biyolojik arıtma tesisleri iki tipe ayrılabilir.

Şekil 3 - Biyofiltreler kullanılarak atık su arıtma şeması

Biyofiltreler kullanılarak atık su arıtma şeması: 1 - ızgara; 2 - kum tuzağı; 3 - kumun uzaklaştırılması için boru hattı; 4 - birincil çökeltme tankı; 5 - çamur çıkışı; 6 - biyofiltre; 7 - jet yağmurlama sistemi; 8 - klorlama noktası; 9 - ikincil çökeltme tankı; 10 - sayı.

Mekanik atıksu arıtımı iki şekilde gerçekleştirilebilir:

)İlk yöntem, suyu eleklerden ve eleklerden süzmek, böylece katı parçacıkları ayırmaktır.

)İkinci yöntem ise suyun özel çökeltme tanklarında çökeltilmesi sonucu mineral parçacıkların dibe çökmesidir.

Şekil 4 - Mekanik atık su arıtmalı bir arıtma tesisinin teknolojik diyagramı

Proses akış şeması: 1 - atık su; 2 - ızgaralar; 3 - kum tuzakları; 4 - çökeltme tankları; 5 - karıştırıcılar; 6 - temas tankı; 7 - serbest bırakma; 8 - kırıcılar; 9 - kum alanları; 10 - sindiriciler; 11 - klorlama; 12 - çamur alanları; 13 - atık; 14 - kağıt hamuru; 15 - kum hamuru; 16 - ham tortu; 17 - fermente edilmiş tortu; 18 - drenaj suyu; 19 - klorlu su.

Kanalizasyon şebekesinden gelen atık su ilk önce filtrelendiği eleklere veya eleklere akar ve büyük bileşenler (paçavra, mutfak atığı, kağıt vb.) - tutulur. Izgaralar ve ağlar tarafından tutulan büyük bileşenler dezenfeksiyon için çıkarılır. Filtrelenmiş atık su, çoğunlukla mineral kökenli (kum, cüruf, kömür, kül vb.) yabancı maddelerin tutulduğu kum tuzaklarına girer.

1.3 Otomasyon olasılığının analizi, atık su arıtma süreçleri

Atık su sistemlerinin ve yapılarının otomasyonunun temel hedefleri, su bertarafı ve atık su arıtımının kalitesini iyileştirmek (atık suyun kesintisiz deşarjı ve pompalanması, atık su arıtımının kalitesi vb.), işletme maliyetlerini azaltmak ve çalışma koşullarını iyileştirmektir.

Drenaj sistemlerinin ve yapılarının ana işlevi, ekipmanın durumunu izleyerek ve bilgilerin güvenilirliğini ve yapıların stabilitesini otomatik olarak kontrol ederek yapıların güvenilirliğini arttırmaktır. Bütün bunlar, atık su arıtımının teknolojik süreç parametrelerinin ve kalite göstergelerinin otomatik olarak stabilizasyonuna, rahatsız edici etkilere (boşaltılan atık su miktarındaki değişiklikler, arıtılmış atık suyun kalitesindeki değişiklikler) hızlı tepki verilmesine katkıda bulunur. Otomasyonun nihai hedefi yönetim faaliyetlerinin verimliliğini arttırmaktır. Arıtma tesisi yönetim sistemi aşağıdaki yapılara sahiptir: işlevsel; organizasyonel; bilgilendirici; yazılım; teknik.

Bir sistem oluşturmanın temeli işlevsel yapıdır, geri kalan yapılar ise işlevsel yapının kendisi tarafından belirlenir. İşlevselliklerine göre her kontrol sistemi üç alt sisteme bölünmüştür:

teknolojik süreçlerin operasyonel kontrolü ve yönetimi;

teknolojik süreçlerin operasyonel planlanması;

teknik ve ekonomik göstergelerin hesaplanması, drenaj sisteminin analizi ve planlanması.

Ek olarak, alt sistemler verimlilik kriterine (fonksiyonların süresi) göre hiyerarşik seviyelere bölünebilir. Aynı seviyedeki benzer işlev grupları bloklar halinde birleştirilir.

Şekil 5 - Atıksu arıtma tesisleri için otomatik kontrol sistemlerinin fonksiyonel yapısı

Veri aktarımının, kontrol merkezleriyle iletişimin ve su bertaraf yönetiminin yanı sıra atık su arıtma süreçlerinin verimliliğini artırmak için, her zaman güvenilir olmayan telefon iletişim sisteminin fiber optik sistemle değiştirilmesini önerebiliriz. Aynı zamanda drenaj ağları, pompa istasyonları ve atık su arıtma tesislerine yönelik otomatik kontrol sistemlerindeki süreçlerin çoğu bilgisayarda gerçekleştirilecektir. Bu aynı zamanda muhasebe, analiz, uzun vadeli planlama ve iş hesaplamaları ile tüm atık su sistemlerinin ve yapılarının işleyişine ilişkin raporlama için gerekli belgelerin uygulanması için de geçerlidir.

Drenaj sistemlerinin kesintisiz çalışmasını sağlamak için muhasebe ve raporlama analizine dayanarak, sonuçta tüm kompleksin güvenilirliğini artıracak uzun vadeli planlama yapmak mümkündür.

1.4 Mevcut donanımın (mantıksal programlanabilir PLC kontrolörleri) ve yazılımın analizi

Programlanabilir mantık kontrolörleri (PLC'ler), onlarca yıldır tesis otomasyonu ve proses kontrol sistemlerinin ayrılmaz bir parçası olmuştur. PLC'lerin kullanıldığı uygulama yelpazesi oldukça geniştir. Bunlar basit aydınlatma kontrol sistemlerinden kimya tesislerindeki çevresel izleme sistemlerine kadar değişebilir. PLC'nin merkezi birimi, gerekli işlevselliği sağlamak için bileşenlerin eklendiği ve belirli bir görevi gerçekleştirmek üzere programlanan kontrolördür.

Kontrolörlerin üretimi hem Siemens, Fujitsu veya Motorola gibi tanınmış elektronik üreticileri tarafından hem de Texas Instruments Inc. gibi kontrol elektroniği üretiminde uzmanlaşmış şirketler tarafından gerçekleştirilmektedir. Doğal olarak, tüm kontrolörler yalnızca işlevsellik açısından değil aynı zamanda fiyat ve kalite kombinasyonu açısından da farklılık gösterir. Siemens mikrodenetleyicileri şu anda Avrupa'da en yaygın olanı olduğundan, hem üretim tesislerinde hem de laboratuvar tezgahlarında bulunabildiğinden, Alman üreticiyi seçeceğiz.

Şekil 6 - Mantıksal modül "LOGO"

Uygulama kapsamı: teknolojik ekipmanların kontrolü (pompalar, fanlar, kompresörler, presler), ısıtma ve havalandırma sistemleri, konveyör sistemleri, trafik kontrol sistemleri, anahtarlama ekipmanlarının kontrolü vb.

Siemens kontrolörlerinin programlanması - LOGO!Basic modülleri, yerleşik ekranda görüntülenen bilgilerle klavyeden gerçekleştirilebilir.

Tablo 1 Özellikler

Besleme gerilimi/giriş gerilimi: nominal değer ~ 115 ... 240 V AC frekansı ~ 47 ... 63 Hz Besleme geriliminde güç tüketimi ~ 3,6 ... 6,0 W / ~ 230 V Ayrık girişler: Giriş sayısı: 8 Giriş gerilimi : düşük seviye, daha yüksek seviye değil, 5 V'tan az değil 12 V Giriş akımı: düşük seviye, daha yüksek seviye değil, ~0,03 mA ~0,08 mA/=0,12 mAD'den az değil ayrık çıkışlar: Çıkış sayısı 4 Galvanik izolasyon evet yük olarak ayrık giriş Olası Analog girişler: Giriş sayısı 4 (I1 ve I2, I7 ve I8) Ölçüm aralığı = 0 ... 10 V Maksimum giriş voltajı = 28,8 V Muhafaza koruma derecesi IP 20 Ağırlık 190 g

Siemens kontrol ünitesinin programlanması süreci, gerekli fonksiyonların yazılım bağlantısına ve ayarların (açma/kapama gecikmeleri, sayaç değerleri vb.) yapılmasına kadar gelir. Tüm bu işlemleri gerçekleştirmek için yerleşik bir menü sistemi kullanılır. Biten program "LOGO!" modülü arayüzünde yer alan bir bellek modülüne yeniden yazılabilir.

Alman "Siemens" şirketi tarafından üretilen "LOGO!" mikro denetleyicisi tüm teknik parametrelere uygundur.

Yerli üretilen mikrodenetleyicileri ele alalım. Şu anda Rusya'da mikrodenetleyici ekipmanı üreten çok fazla işletme yok. Şu anda kontrol otomasyon sistemlerinin üretiminde uzmanlaşmış başarılı bir kuruluş, Tula bölgesinde üretim tesisleri bulunan OWEN şirketidir. Bu şirket 1992 yılından beri mikrodenetleyiciler ve sensör ekipmanları üretiminde uzmanlaşmıştır.

OWEN'in mikrokontrolörlerinin lideri bir dizi PLC mantık kontrol cihazıdır.

Şekil 7 - PLC-150'nin Görünümü

PLC-150, küçük ve orta büyüklükteki nesneler için kontrol sistemlerinin oluşturulmasından sevk sistemlerinin yapımına kadar çeşitli alanlarda kullanılabilir. Örnek OWEN PLC 150 kontrol cihazı ve OWEN MVU 8 çıkış modülünü kullanarak bir binanın su tedarik sisteminin otomasyonu.

Şekil 8 - PLC 150 kullanılarak bir binaya su temini şeması

PLC-150'nin ana teknik parametrelerine bakalım. Genel bilgiler tabloda verilmiştir.

Tablo 2 Genel bilgiler

Tasarım DIN ve raya montaj için birleşik muhafaza (genişlik 35 mm), uzunluk 105 mm (6U), terminal aralığı 7,5 mm Muhafaza koruma derecesi IP20 Besleme gerilimi: PLC 150&22090…264 V AC (nominal gerilim 220 V), 47…63 frekansla Hz Ön panel göstergesi 1 güç kaynağı göstergesi 6 dijital giriş durumu göstergesi 4 çıkış durumu göstergesi CoDeSys ile 1 iletişim durumu göstergesi 1 kullanıcı programı çalışma göstergesi Güç tüketimi 6 W

PLC-150 mantık denetleyicisinin kaynakları Tablo 3'te gösterilmektedir.

Tablo 3 Kaynaklar

Merkezi işlemci ARM9 çekirdeğini temel alan 32 bit RISC ve 200 MHz işlemci RAM kapasitesi 8 MB Programları ve arşivleri CoDeSys çekirdeğinde depolamak için kalıcı bellek 4 MB Bellek boyutu 4 kV PLC döngüsü yürütme süresi Minimum 250 μs (sabit olmayan) , tipik olarak 1 ms'den itibaren

Ayrık girişlere ilişkin bilgiler Tablo 4'te verilmiştir.

Tablo 4 Dijital girişler

Ayrı giriş sayısı 6 Ayrı girişlerin galvanik izolasyonu, grup Ayrı girişlerin elektriksel izolasyon gücü 1,5 kV Ayrı bir girişe sağlanan sinyalin maksimum frekansı Yazılım işlemeyle 1 kHz Donanım sayacı ve kodlayıcı işlemci kullanıldığında 10 kHz

Analog girişlere ilişkin bilgiler Tablo 5'te verilmiştir.

Tablo 5 Analog girişler

Analog giriş sayısı 4 Desteklenen birleşik giriş sinyali türleri Gerilim 0...1 V, 0...10 V, -50...+50 mV Akım 0...5 mA, 0(4)...20 mA Direnci 0.. .5 kOhm Desteklenen sensör türleri Termal dirençler: TSM50M, TSP50P, TSM100M, TSP100P, TSN100N, TSM500M, TSP500P, TSN500N, TSP1000P, TSN1000N Termokupllar: ТХК (L), ТХК (J), ТНН ( N) , ТХА (K) ), Ticaret ve Sanayi Odası (S ), TPP (R), TPR (V), TVR (A&1), TVR (A&2) Dahili ADC kapasitesi 16 bit Analog girişin dahili direnci: akımda gerilim ölçüm modunda ölçüm modu 0...10 V 50 Ohm yaklaşık 10 kOhm Bir analog girişin örnekleme süresi 0,5 s Analog girişlerde temel azaltılmış ölçüm hatası %0,5 Analog girişlerin galvanik izolasyonu yoktur

PLC-150 programlaması, CoDeSys v.2.3.6.1 ve daha eski profesyonel programlama sistemi kullanılarak gerçekleştirilir. CoDeSys bir Denetleyici Geliştirme Sistemidir. Kompleks iki ana bölümden oluşur: CoDeSys programlama ortamı ve CoDeSys SP yürütme sistemi. CoDeSys bilgisayarda çalışır ve program hazırlamak için kullanılır. Programlar hızlı makine kodunda derlenir ve denetleyiciye yüklenir. CoDeSys SP denetleyicide çalışır; kodun yüklenmesini ve hata ayıklamasını, G/Ç bakımını ve diğer hizmet işlevlerini sağlar. 250'den fazla tanınmış şirket CoDeSys ile ekipman üretiyor. Her gün onunla çalışan binlerce kişi endüstriyel otomasyon sorunlarını çözüyor. Bugün CoDeSys dünyadaki en yaygın IEC programlama kompleksidir. Uygulamada kendisi IEC programlama sistemlerinin standardı ve örneği olarak hizmet eder.

PLC'nin kişisel bilgisayarla senkronizasyonu, her kişisel bilgisayarda bulunan “COM” portu kullanılarak gerçekleştirilir.

Yerli üretim FIRIN mikrodenetleyicisi tüm parametreleri karşılıyor. Birleşik sinyallere sahip hem analog hem de dijital ölçüm cihazlarını ona bağlayabilirsiniz. Kontrol cihazı, bir “COM” portunu kullanarak kişisel bir bilgisayarla kolayca arayüz oluşturur ve uzaktan erişim mümkündür. PLC-150'yi diğer üreticilerin programlanabilir mantık denetleyicileriyle koordine etmek mümkündür. PLC-150, üst düzey bir programlama dilinde Kontrolör Geliştirme Sistemi (CoDeSys) kullanılarak programlanır.

5 İlk bölüme ilişkin sonuçlar

Bu bölümde atık su arıtımının temelleri, modern arıtma yöntemlerinin analizi ve bu süreçlerin otomatikleştirilmesi olasılığı incelendi.

Atık su arıtımı için teknolojik ekipmanların kontrolüne yönelik mevcut donanım (lojik programlanabilir PLC kontrolörleri) ve yazılımların analizi yapılmıştır. Yerli ve yabancı mikrodenetleyici üreticilerinin analizi yapıldı.

2. Devre kısmı

Otomasyonun önemli işlevlerinden biri: teknolojik süreçlerin otomatik kontrolü ve yönetimi, pompa istasyonları ve arıtma tesislerinin ekipmanı, tüm uzmanlıklar için otomatik işyerlerinin oluşturulması ve modern teknolojilere dayalı iş profilleri.

Drenaj sistemlerinin ve yapılarının ana işlevi, ekipmanın durumunu izleyerek ve bilgilerin güvenilirliğini ve yapıların stabilitesini otomatik olarak kontrol ederek yapıların güvenilirliğini arttırmaktır. Bütün bunlar, atık su arıtımının teknolojik süreç parametrelerinin ve kalite göstergelerinin otomatik olarak stabilizasyonuna, rahatsız edici etkilere (boşaltılan atık su miktarındaki değişiklikler, arıtılmış atık suyun kalitesindeki değişiklikler) hızlı tepki verilmesine katkıda bulunur. Otomasyonun nihai hedefi yönetim faaliyetlerinin verimliliğini arttırmaktır.

Modern drenaj ağları ve pompa istasyonları, mümkün olduğu sürece, sürekli bakım personeli bulunmaksızın kontrol edilecek şekilde tasarlanmalıdır.

1 Ana rezervuarı doldurmak için su seviyesinin blok diyagramının geliştirilmesi

Otomatik kontrol sisteminin blok şeması Şekil 9'da gösterilmektedir:

Şekil 9 - Blok şeması

Blok diyagramın sağında bir PLC-150 bulunmaktadır. Sağında, denetleyiciye uzaktan erişim sağlamak amacıyla yerel bir ağa (Ethernet) bağlanmak için bir arayüz bulunur. Sinyal dijital olarak iletilir. RS-232 arayüzü üzerinden kişisel bilgisayarla koordinasyon sağlanır. Denetleyici bilgisayarın teknik bileşenini talep etmediğinden, Pentium 4 veya benzeri modeller gibi zayıf bir "makine" bile tüm sistemin bir bütün olarak doğru çalışması için yeterli olacaktır. PLC-150 ile kişisel bilgisayar arasındaki sinyal dijital olarak iletilir.

2 Fonksiyonel bir diyagramın geliştirilmesi

Otomatik su seviye kontrol sisteminin fonksiyonel şeması Şekil 10'da gösterilmektedir:

Şekil 10 işlevsel diyagram

Kontrol nesnesinin transfer fonksiyonunun parametreleri

Elimizdeki teknik özelliklere göre:

H= 3 [m] - boru yüksekliği.

H 0= 1,0 [m] - seviyeyi ayarlayın.

Q n0 = 12000 [l/saat] - nominal akış.

d = 1,4 [m] - boru çapı.

Op-amp aktarım işlevi:

(1)

Transfer fonksiyonunun sayısal değerlerini hesaplayalım.

Tank kesit alanı:

(2)

Nominal gelen akış:

(3)

Transfer katsayısı K:

(4)

Zaman sabiti T:

(5)

Böylece kontrol nesnesinin transfer fonksiyonu şu şekilde olacaktır:

(6)

Otomatik kontrol sisteminin yapısı Şekil 0'da gösterilmektedir:

Şekil 11 - ACS'nin blok şeması

Burada: Kr.o., gelen akış hızı Qpo'nun düzenleyici kurumunun (RO) transfer katsayısıdır;

Kd - seviye sensörü iletim katsayısı h

Wp - otomatik denetleyicinin aktarım işlevi

Regülatör kazancı K'nın hesaplanması r.o. :

,

Nerede - gelen akıştaki değişiklik;

Valf açılma derecesindeki değişiklik (yüzde olarak).

Gelen akışın vana açılma derecesine bağımlılığı Şekil 12'de gösterilmektedir:

Şekil 12 - Gelen akışın vana açılma derecesine bağlılığı

Seviye sensörü kazanç tahmini

Seviye sensörünün kazancı, seviye sensörünün çıkış parametresindeki artış oranı olarak tanımlanır. i[mA] parametre girişine [M].

Seviye sensörünün ölçmesi gereken sıvı seviyesinin maksimum yüksekliği 1,5 metreye karşılık gelir ve seviye 0-1,5 metre aralığında değiştiğinde seviye sensörünün mevcut birleşik çıkış sinyalindeki değişiklik 4-20 [mA]'ye karşılık gelir ]

(7)

Genel endüstriyel seviye sensörleri, birimlerden onlarca saniyeye kadar ayarlanabilir bir zaman sabiti Tf ile birinci dereceden bir atalet filtre elemanı kullanan çıkış sinyali için yerleşik bir yumuşatma fonksiyonuna sahiptir. Filtre zaman sabitini Tf = 10 s seçiyoruz.

Daha sonra seviye sensörünün transfer fonksiyonu şöyledir:

(8)

Kontrol sisteminin yapısı şu şekilde olacaktır:

Şekil 13 - kontrol sistemi yapısı

Sayısal değerlerle basitleştirilmiş kontrol sistemi yapısı:

Şekil 14 - kontrol sisteminin basitleştirilmiş yapısı

Sistemin değiştirilemeyen kısmının logaritmik genlik-faz frekans özellikleri

ACS'nin değiştirilemez kısmının LAFCH özellikleri, transfer fonksiyonuna sahip bir bağlantı için aşağıdakileri içeren yaklaşık bir yöntem kullanılarak oluşturulur:

(9)

T=56 s'nin zaman sabiti olduğu 1/T frekansına kadar logaritmik koordinat ızgarasında, LFC, 20 log K=20 log0,43 düzeyinde frekans eksenine paralel düz bir çizgi biçimine sahiptir. =-7,3 dB ve 1 /T'den büyük frekanslar için LAF, bağlantı frekansı 1/Tf'ye -20 dB/dec eğime sahip düz bir çizgi biçimine sahiptir; burada eğim ek olarak -20 dB/dec kadar değişir ve -40 dB/dec'tir.

Çiftleşme frekansları:

(10)

(11)

Böylece elimizde:

Şekil 15 - Orijinal açık döngü sisteminin LAPFC'si

2.3 Gelen ve giden akışlar için düzenleyici hesaplama

Koşullu kapasite Cv'ye dayalı olarak bir düzenleyici kurum seçeceğiz.

Cv değeri DIN EN 60534 uluslararası standardına göre aşağıdaki formüle göre hesaplanır:

(12)

burada Q akıştır [m 3/H], ρ - sıvıların yoğunluğu [kg/m 3], Δ p - akış yönünde vananın (P1) önündeki ve vananın (P2) arkasındaki basınç farkı [bar].

Daha sonra akış regülatörü Q için n0 kaynak verilere göre:

(13)

Nominal değeri Qp'ye göre otomatik kontrol sırasında akış hızı Qp'de olası bir değişiklik için 0Qp'nin maksimum değeri nominal değerin iki katı olarak alınır; yani .

Gelen akış için akış alanı çapı aşağıdaki şekilde hesaplanır:

(14)

Benzer şekilde, giden akış için elimizde:

(15)

(16)

2.4 Kontrolör ayarlarının belirlenmesi. Kundağı motorlu silahların sentezi

Açık döngülü bir ACS'nin LAPFC'sinin yapısı, doğrusal sistemler teorisinin bir sonucuna dayanmaktadır; bu, bir açık döngü sisteminin (minimum faz bağlantılarından oluşan) LAPFC'sinin -20 dB/ eğime sahip olması durumundadır. önemli frekanslar bölgesinde azalma (sektör ±20 dB çizgilerle kesilir), o zaman:

kapalı ACS stabildir;

kapalı döngü otomatik kontrol sisteminin geçiş işlevi monotoniğe yakındır;

düzenleme süresi

. (17)

PI denetleyicili açık döngü kaynak sisteminin yapısı:

Şekil 16 - PI denetleyicili orijinal sistemin yapısı

İstenilen LFC (L Ve Kapalı formda belirtilen kalite göstergelerini karşılayan en basit tipte açık döngü otomatik kontrol sisteminin, önemli frekansların yakınında -20 dB/dec'e eşit bir LFC eğimi ve kesişimi olmalıdır. frekans ekseni:

(18)

Düşük frekanslı asimptot bölgesinde sıfır (teknik spesifikasyonlara göre) statik hata oluşturmak δ st =0, açık çevrim sisteminin frekans özellikleri en az 1. dereceden entegratöre karşılık gelmelidir. O zaman bu alanda istenilen LFC'nin -20 dB/dec eğimle düz bir çizgi şeklinde oluşması doğaldır. Lz'nin anlamlı frekanslar bölgesinden devamı olarak. ACS'nin uygulanmasını basitleştirmek için, yüksek frekanslı asimptot, sistemin değiştirilemeyen kısmının yüksek frekanslı asimptotuna karşılık gelmelidir. Böylece açık döngü sisteminin istenen LFC'si Şekil 0'da gösterilmektedir:

Şekil 17 - Açık çevrimli bir sistemin arzu edilen LAFCH özellikleri

Endüstriyel bir otomatik kontrol sisteminin kabul edilen yapısına göre, LAPFC'yi değiştirilemeyen L parçasına getirmenin tek yolu LF L'ye Ve LAPFC transfer fonksiyonuna sahip bir PI kontrol cihazıdır (K'da R =1)

Şekil 18 - PI denetleyicinin LAFCH yanıtı

Şekil 14 şunu göstermektedir: düşük frekans bölgesinde, PI denetleyicinin LFC'si -90 derecelik negatif faz kaymasına sahip entegre bağlantıya karşılık gelir ve regülatörün frekans özellikleri, T değerinin doğru seçilmesiyle tasarlanan sistemin önemli frekansları bölgesinde sıfır faz kayması olan amplifikatör bölümüne karşılık gelir Ve .

Denetleyici entegrasyon sabitini kontrol nesnesinin zaman sabiti T'ye eşit alalım, yani T Ve = 56, K'da R =1. Daha sonra açık döngü ACS'nin LFC'si L formunu alacaktır. 1=L LF +L pi niteliksel olarak L formuna karşılık gelir Ve şekilde, ancak daha düşük bir kazançla. Tasarlanan sistemin LFC'sini L ile eşleştirmek için Ve açık döngü kazancını 16 dB yani 7 kat artırmak gerekir. Bu nedenle denetleyici ayarları belirlenir.

Şekil 19 - Kundağı motorlu silahların sentezi. Denetleyici ayarlarını tanımlama

L'den ise aynı kontrol cihazı ayarları elde edilir. Ve L'yi grafiksel olarak çıkar LF ve ortaya çıkan sıralı düzelticinin (PI kontrol cihazı) LFC tipine bağlı olarak transfer fonksiyonunu geri yükleyin.

Şekil 12'de görüldüğü gibi T Ve =T=56 s, açık çevrim sisteminin transfer fonksiyonu şu şekildedir: entegre bir bağlantı içerir. W'ye karşılık gelen LFC'yi oluştururken P (p) iletim katsayısı K P 0,32/7850LFC'nin eksenle kesişme frekansına sayısal olarak karşılık gelmelidir ω frekansta İle -1, Neresi İle -1 veya K P =6,98.

Kontrolörün hesaplanan ayarlarıyla ACS stabildir, monotiğe yakın bir geçiş fonksiyonuna sahiptir, kontrol süresi t R =56 sn, statik hata δ st =0.

Sensör ekipmanı

2ТРМ0 ölçüm cihazı, soğutma ekipmanlarındaki, kurutma dolaplarındaki, çeşitli amaçlara yönelik fırınlardaki ve diğer teknolojik ekipmanlardaki soğutucuların ve çeşitli ortamların sıcaklığını ölçmek ve ayrıca diğer fiziksel parametreleri (ağırlık, basınç, nem vb.) ölçmek için tasarlanmıştır.

Şekil 20 - Sayaç 2ТРМ0

Doğruluk sınıfı 0,5 (termokupllar)/0,25 (diğer sinyal türleri). Regülatörün 5 tip muhafazası mevcuttur: duvara monteli H, DIN rayına monteli D ve panele monteli Shch1, Shch11, Shch2.

Şekil 21 - ARIES 2 TRM 0 cihazının fonksiyonel diyagramı.

Şekil 22 - Ölçüm cihazının boyutsal çizimi

Cihaz bağlantı şeması:

Şekil cihazın terminal bloğunun bir diyagramını göstermektedir. Şekillerde cihazın bağlantı şemaları gösterilmektedir.

Şekil 23 - Cihaz bağlantı şeması

Cihaz terminal bloğu.

BP14 çok kanallı güç kaynağı, birleşik çıkış akımı sinyaline sahip sensörlere 24 V veya 36 V stabilize voltaj sağlamak üzere tasarlanmıştır.

BP14 güç kaynağı, D4 DIN rayına montajlı bir muhafaza içerisinde mevcuttur.

Şekil 28 - Güç kaynağı

Ana işlevler:

Alternatif (DC) voltajın iki veya dört bağımsız kanalda stabilize DC'ye dönüştürülmesi;

Başlangıç ​​akımı sınırlaması;

Girişteki darbe gürültüsüne karşı aşırı gerilim koruması;

Aşırı yük, kısa devre ve aşırı ısınma koruması;

Her kanalın çıkışında voltajın varlığının göstergesi.

Şekil 29 - İki kanallı güç kaynağı BP14 için bağlantı şeması

AC giriş frekansı 47...63 Hz. Akım koruma eşiği (1,2...1,8) Imaks. Toplam çıkış gücü 14 W. Çıkış kanalı sayısı 2 veya 4'tür. Kanalın nominal çıkış voltajı 24 veya 36 V'tur.

Şekil 30 - Güç kaynağının boyutsal çizimi

Besleme voltajı ±%0,2 değiştiğinde çıkış voltajı kararsızlığı Yük akımı 0,1 Imax'tan Imax ±%0,2'ye değiştiğinde çıkış voltajı kararsızlığı Çalışma sıcaklığı aralığı -20...+50 °C Çalışma modunda çıkış sıcaklığı kararsızlık katsayısı voltajı sıcaklık aralığı ±0,025% / °C Elektriksel yalıtım gücü - giriş - çıkış (rms değeri) 2 k.

SAU-M6, ESP-50 ve ROS 301 cihazlarının işlevsel bir analogudur.

Şekil 31 - Seviye anahtarı

Şekil 32 - SAU-M6 için bağlantı şeması

Üç kanallı sıvı seviye göstergesi OWEN SAU-M6 - sıvı seviyelerinin izlenmesi ve düzenlenmesi ile ilgili teknolojik süreçleri otomatikleştirmek için tasarlanmıştır.

Şekil 33 - SAU-M6'nın işlevsel şeması

SAU-M6, ESP-50 ve ROS 301 cihazlarının işlevsel bir analogudur.

Cihaz, N tipi duvara montaj muhafazasıyla mevcuttur.

Seviye değiştirme işlevi

Tanktaki sıvı seviyesinin izlenmesi için üç bağımsız kanal

Herhangi bir kanalın çalışma modunu tersine çevirme imkanı

Çeşitli seviye sensörlerinin bağlanması - kondüktometrik, şamandıra

Farklı elektrik iletkenliğine sahip sıvılarla çalışma: damıtılmış, musluk suyu, kirli su, süt ve gıda ürünleri (zayıf asidik, alkalin vb.)

Kondüktometrik sensörlerin elektrotlara alternatif voltajla güç verilerek tuz birikmesine karşı korunması

Şekil 34 - Boyutsal çizim

Cihazın teknik özellikleri: Cihazın nominal besleme gerilimi 50 Hz frekansta 220 V'tur. Besleme geriliminin nominal değerden izin verilen sapmaları -15...+%10'dur. Güç tüketimi, 6 VA'dan fazla değil. Seviye kontrol kanalı sayısı - 3. Dahili çıkış rölesi sayısı - 3. Dahili rölenin kontakları tarafından anahtarlanan izin verilen maksimum akım 220 V 50 Hz'de 4 A'dır (cos > 0,4).

Şekil 35 - Ayrı G/Ç modülü

RS-485 ağındaki (ARIES, Modbus, DCON protokolleri) dağıtılmış sistemler için ayrık giriş ve çıkış modülü.

Modül, OWEN PLC veya diğer programlanabilir kontrolörlerle birlikte kullanılabilir. MDVV, içinde bir "master" varsa RS-485 ağında çalışır, MDVV'nin kendisi ise ağın "master"ı değildir.

n-p-n tipi kontak sensörlerini ve transistör anahtarlarını bağlamak için ayrı girişler. Herhangi bir ayrı girişi kullanma imkanı (maksimum sinyal frekansı - 1 kHz)

Herhangi bir çıkıştan PWM sinyali üretme imkanı

Ağ trafiğinin kesintiye uğraması durumunda aktüatörün acil durum çalışma moduna otomatik aktarımı

Ortak Modbus protokolleri (ASCII, RTU), DCON, ARIES desteği.

Şekil - 36 MDVV cihazının genel bağlantı şeması

Şekil 37 - MDVV'nin işlevsel diyagramı

MEOF, çeşitli endüstrilerdeki teknolojik süreçlerin otomatik kontrolüne yönelik sistemlerde döner çalışma prensibine sahip kapatma ve kontrol boru hattı vanalarının çalışma elemanlarını (küresel ve tapalı vanalar, kelebek vanalar, damperler vb.) komuta uygun olarak hareket ettirmek için tasarlanmıştır. Düzenleme veya kontrol cihazlarından gelen sinyaller. Mekanizmalar doğrudan bağlantı parçalarına monte edilir.

Şekil 38 - MEOF mekanizmasının tasarımı

Şekil 39 - Boyutlar

Açık bir tankta hidrostatik basıncı (seviye) ölçerken Metran 100-DG 1541 sensörünün kurulum şeması:

Şekil 40 - Sensör kurulum şeması

Sensörlerin çalışma prensibi, tek kristalli yapay safir levhanın yüzeyinde büyütülen heteroepitaksiyel silikon filmde piezoelektrik etkinin kullanılmasına dayanmaktadır.

Şekil 41 - Cihazın görünümü

Monokristalin safir üzerine silikon yapıya sahip bir algılama elemanı, Metran sensör ailesindeki tüm sensör ünitelerinin temelini oluşturur.

Sıvı kristal göstergeye (LCD) daha iyi bir genel bakış sağlamak ve elektronik dönüştürücünün iki bölmesine erişim kolaylığı sağlamak için, elektronik dönüştürücü, ölçüm ünitesine göre monte edildiği konumdan saat yönünün tersine en fazla 90°'lik bir açıyla döndürülebilir. .

Şekil 42 - Sensörün harici elektrik bağlantısının şeması:

Burada X, terminal bloğu veya konnektördür;

Rн - yük direnci veya kontrol sistemindeki tüm yüklerin toplam direnci;

PSU bir DC güç kaynağıdır.

2.5 Yerleşik ADC parametrelerinin hesaplanması

PLC-150 mikrodenetleyicinin yerleşik ADC'sinin parametrelerini hesaplayalım. ADC'nin ana parametreleri maksimum giriş voltajını U içerir maksimum , kod bitlerinin sayısı n, çözünürlük ∆ ve dönüştürme hatası.

ADC kapasitesi aşağıdaki formülle belirlenir:

Kayıt 2N, (19)

burada N, ayrıkların sayısıdır (kuantum seviyeleri);

ADC seçilen PLC-150 denetleyicisine yerleşik olduğundan, n=16'ya sahibiz. ADC çözünürlüğü, çıkış kodunun en az anlamlı basamağına karşılık gelen giriş voltajıdır:

(20)

nerede 2 N - 1 - giriş kodunun maksimum ağırlığı,

giriş = sen maksimum -U dk. (21)

U'da maksimum = 10V, Ü dk. = 0V, n = 16,

(22)

N ne kadar büyükse, çıkış kodu o kadar küçük ve giriş voltajını o kadar doğru temsil edebilir.

Bağıl çözünürlük değeri:

, (23)

burada ∆ giriş sinyalinin fark edilebilir en küçük adımıdır.

Dolayısıyla ∆, giriş sinyalinin fark edilebilir en küçük adımıdır. ADC daha düşük seviyedeki bir sinyali kaydetmeyecektir. Buna göre çözünürlük ADC'nin duyarlılığı ile tanımlanır.

Dönüştürme hatasının statik ve dinamik bileşenleri vardır. Statik bileşen metodolojik niceleme hatasını içerir ∆ δ İle (ayrıklık) ve dönüştürücü elemanların ideal olmamasından kaynaklanan araçsal hata. Niceleme hatası ∆ İle sürekli bir sinyali, seçilen bir aralıkla birbirinden aralıklı nicelenmiş seviyelerle temsil etme ilkesiyle belirlenir. Bu aralığın genişliği dönüştürücünün çözünürlüğüdür. En büyük niceleme hatası çözünürlüğün yarısı kadardır ve genel durumda:

(24)

Göreceli en büyük niceleme hatası:

(25)

Alet hatası nicemleme hatasını aşmamalıdır. Bu durumda toplam mutlak statik hata şuna eşittir:

(26)

Toplam bağıl statik hata şu şekilde tanımlanabilir:

(27)

Daha sonra, PLC-150 mikro denetleyicisinin yerleşik DAC'sinin çözünürlüğünü hesaplayalım.DAC'nin çözünürlüğü, giriş kodunun en az önemli basamağına karşılık gelen çıkış voltajıdır: Δ=U maksimum /(2N -1), burada 2 N -1 - giriş kodunun maksimum ağırlığı. U'da maksimum = 10B, n = 10 (yerleşik DAC'nin bit kapasitesi) mikrodenetleyici DAC'nin çözünürlüğünü hesaplayalım:

(28)

N ne kadar büyükse, o kadar küçük Δ ve çıkış voltajı giriş kodunu daha doğru bir şekilde temsil edebilir. DAC çözünürlüğünün göreceli değeri:

(29

Şekil 43 - Bağlantı şeması

Şekil 44 - Bağlantı şeması

2.6 İkinci bölümün sonucu

Bu bölümde yapısal ve işlevsel bir diyagram geliştirildi. Düzenleyici kurumun hesaplanması, regülatör ayarlarının belirlenmesi ve ACS sentezi gerçekleştirildi.

Kontrol nesnesinin transfer fonksiyonunun parametreleri. Seçilen sensör ekipmanı. OWEN PLC 150 mikrokontrolöründe yerleşik olan ADC ve DAC'nin parametreleri de hesaplandı.

1 SAC sisteminin CoDeSys ortamında çalışması için bir algoritmanın geliştirilmesi

Endüstriyel otomasyon sistemlerinin mesleki gelişimi ayrılmaz bir şekilde CoDeSys (Kontrolör Geliştirme Sistemi) ile bağlantılıdır. CoDeSys kompleksinin temel amacı IEC 61131-3 standardının dillerinde uygulama programlarının geliştirilmesidir.

Kompleks iki ana bölümden oluşur: CoDeSys programlama ortamı ve CoDeSys SP yürütme sistemi. CoDeSys bilgisayarda çalışır ve program hazırlamak için kullanılır. Programlar hızlı makine kodunda derlenir ve denetleyiciye yüklenir. CoDeSys SP denetleyicide çalışır; kodun yüklenmesini ve hata ayıklamasını, G/Ç bakımını ve diğer hizmet işlevlerini sağlar.

250'den fazla tanınmış şirket CoDeSys ile ekipman üretiyor. Her gün onunla çalışan binlerce kişi endüstriyel otomasyon sorunlarını çözüyor.

PLC-150 ve diğer birçok kontrol cihazı için uygulama yazılımının geliştirilmesi, Microsoft Windows çalıştıran CoDeSys ortamındaki kişisel bir bilgisayarda gerçekleştirilir. Kod oluşturucu, kullanıcı programını doğrudan makine kodlarına derler, bu da kontrolörün en yüksek performansını sağlar. Yürütme ve hata ayıklama sistemi, kod oluşturucu ve fonksiyon bloğu kütüphaneleri, PLC serisi kontrolörlerin mimarisine özel olarak uyarlanmıştır.

Hata ayıklama araçları, girişleri/çıkışları ve değişkenleri görüntüleme ve düzenlemeyi, bir programı döngüler halinde yürütmeyi, program algoritmasının yürütülmesini grafiksel bir gösterimde izlemeyi, değişkenlerin değerlerinin zaman içinde ve olaylara göre grafiksel olarak izlenmesini, grafiksel görselleştirmeyi ve sürecin simülasyonunu içerir. teçhizat.

Ana CoDeSys penceresi aşağıdaki öğelerden oluşur (pencerede yukarıdan aşağıya doğru düzenlenmiştir):

) Araç Çubuğu. Menü komutlarını hızlı bir şekilde çağırmak için düğmeler içerir.

) POU, Veri türleri, Görselleştirmeler ve Kaynaklar sekmelerine sahip bir nesne düzenleyici.

) Nesne Düzenleyicisi ile CoDeSys çalışma alanı arasındaki ayırıcı.

) Düzenleyicinin bulunduğu çalışma alanı.

) Mesaj penceresi.

) Projenin mevcut durumu hakkında bilgi içeren durum satırı.

Araç çubuğu, mesaj kutusu ve durum çubuğu ana pencerenin isteğe bağlı öğeleridir.

Menü ana pencerenin üst kısmındadır. Tüm CoDeSys komutlarını içerir. Pencerenin görünümü Şekil 45'te gösterilmektedir.

Şekil 45 - Pencere görünümü

Araç çubuğu düğmeleri menü komutlarına daha hızlı erişim sağlar.

Araç çubuğundaki bir düğme kullanılarak çağrılan komut, etkin pencerede otomatik olarak yürütülür.

Araç çubuğundaki düğme bırakıldığında komut yürütülecektir. Fare imlecinizi bir araç çubuğu düğmesinin üzerine getirdiğinizde, kısa bir süre sonra araç ipucunda bu düğmenin adını göreceksiniz.

Araç çubuğundaki düğmeler farklı CoDeSys düzenleyicileri için farklıdır. Bu butonların amacına ilişkin bilgiyi editörlerin açıklamasından alabilirsiniz.

Araç çubuğu devre dışı bırakılabilir, Şekil 46.

Şekil 46 - Araç Çubuğu

CoDeSys program penceresinin genel görünümü aşağıdaki gibidir, Şekil 47.

Şekil 47 - CoDeSys program penceresi

CoDeSys ortamındaki çalışma algoritmasının blok şeması Şekil 48’de gösterilmektedir.

Şekil 48 - CoDeSys ortamında işleyişin blok şeması

Blok şemasından görülebileceği gibi mikro denetleyici açıldıktan sonra program ona yüklenir, değişkenler başlatılır, girişler okunur ve modüller sorgulanır. Otomatik ve manuel mod arasında geçiş yapma seçeneği de mevcuttur. Manuel modda vanayı kontrol etmek ve MEOF'u kontrol etmek mümkündür. Daha sonra çıkış verileri kaydedilir ve seri arayüzler aracılığıyla mesajlar oluşturulur. Bundan sonra algoritma, girdileri okuma döngüsüne girer veya iş biter.

2 CoDeSys ortamında program geliştirme

Codesys'i başlatıyoruz ve ST dilinde yeni bir proje oluşturuyoruz. ARM9 için hedef dosya kişisel bilgisayarınıza zaten yüklenmiştir; gerekli kitaplığı otomatik olarak seçer. Kontrolörle iletişim kuruldu.

reg_for_meof:VALVE_REG; (*PDZ kontrolü için regülatör*)

K,b:GERÇEK; (*kontrol eğrisi katsayıları*)

timer_for_valve1: TON; (*acil kapatma zamanlayıcısı*)

Safety_valve_rs_manual: RS;(*manuel valf kontrolü için*)

referans:GERÇEK; (*PDZ'nin dönüş açısını ayarlayın*)_VAR

(*kurulum sırasında MEOF konum sensöründen gelen sinyali kaydedip değerleri düşük ve yüksek olarak hesaplıyoruz, başlangıçta sensörün 4-20 miliamper olduğunu ve 4 mA'da PDZ'nin tamamen kapalı olduğunu varsayacağız (%0) ve 20 mA'de tamamen açıktır (%100) - PLC konfigürasyonunda yapılandırılmıştır *)auto_mode DEĞİL SONRA (*otomatik mod değilse*)_open:=manual_more; (*bir düğmeye basarak açın*)_close:=manual_less; (*düğmeye basarak kapatın*)

emniyet_valve_rs_manual(SET:=valve_open , RESET1:=valve_close , Q1=>safety_valve); (*acil durum valf kontrolü*)

(*kurulum sırasında basınç sensöründen gelen sinyali kaydedip değerleri düşük veya yüksek olarak hesaplıyoruz, başlangıçta sensörün 4-20 miliamper olduğunu ve 4 mA'da tankın boş (%0) olduğunu varsayıyoruz ve 20 mA dolu (%100) - PLC konfigürasyonlarında yapılandırılmıştır *)

IF basınç sensörü< WORD_TO_REAL(w_reference1) THEN reference:=100; END_IF; (*если уровень меньше "w_reference1", то открываем заслонку на 100%*)

IF basınç_sensor> WORD_TO_REAL(w_reference1) THEN (*dönme açısını ayarlayın - “basınç sensörü” seviyesindeki artışla orantılı olarak azaltın --- açı =K*seviye+b *)

K:=(-100/(WORD_TO_REAL(w_reference2-w_reference1)));

b:=100-K*(WORD_TO_REAL(w_reference1));

referans:=K*basınç_sensörü+b;

(*acil durum flap kontrolü için zamanlayıcı*)

timer_for_valve1(

IN:=(basınç_sensörü> WORD_TO_REAL(w_reference2)) VE yüksek_seviye_sensörü ,

(*acil durum valfini açma koşulu*)

IF timer_for_valve1.Q

referans:=0; (*MEOF'u kapat*)

emniyet_valfi:=DOĞRU; (*acil durum valfini açın*)

emniyet_valfi:=YANLIŞ;

(*damperin kontrol edilmesi için regülatör*)_for_meof(

IN_VAL:=referans ,

POS:=MEOF_konumu ,

DBF:=2 , (*kontrolör hassasiyeti*)

ReversTime:=5 , (*en fazla 600 ekleme yok*)

MORE=>MEOF_open ,

LESS=>MEOF_close ,

FeedBackError=>);_IF;

(*Scad'de görüntülemek için veri dönüşümü*)

w_MEOF_position:=REAL_TO_WORD(MEOF_position);_level:=REAL_TO_WORD (basınç_sensörü);

(*otomatik manuel düğmeleri doldurma modunun göstergesi*)_out:=auto_mode;

(*acil durum valfi kapatma/açma butonlarının doldurulması için çıkışın göstergesi*)_out:=safety_valve;

3.3 Ölçüm bilgilerinin görsel gösterimi için bir arayüzün geliştirilmesi

Görsel ekran arayüzünü geliştirmek için Trace Mode 6 programı seçildi çünkü ihtiyacımız olan tüm işlevlere ve özelliklere sahiptir:

teknolojik süreçleri grafik ekranda simüle etmek için oldukça geniş bir yetenek yelpazesine sahiptir;

SCADA sistemleri ve kontrolörleri için tüm standart programlama dilleri mevcuttur;

kullanıcı dostu grafik arayüzü;

programlanabilir bir mantık denetleyicisine oldukça basit bağlantı;

Bu sistemin tam sürümü üreticinin web sitesinde mevcuttur. Yarış Modu 6, endüstriyel işletmelerin, enerji tesislerinin, akıllı binaların, ulaşım tesislerinin, enerji ölçüm sistemlerinin vb. otomasyonu için tasarlanmıştır.

İzleme Modunda oluşturulan otomasyon sistemlerinin ölçeği, otonom olarak çalışan kontrol kontrolörleri ve operatör iş istasyonlarından, yerel ağ, intranet/İnternet, RS tabanlı seri veri yolları gibi çeşitli iletişimleri kullanarak veri alışverişi yapan düzinelerce kontrolör dahil olmak üzere coğrafi olarak dağıtılmış kontrol sistemlerine kadar her şey olabilir. -232/485, özel ve çevirmeli telefon hatları, radyo kanalı ve GSM ağları.

Trace Mode programındaki entegre proje geliştirme ortamı Şekil 49'da gösterilmektedir.

Şekil 49 - İzleme Modu 6 IDE

Proje gezgini, proje alt öğeleri arasında hızlı bir şekilde gezinmenizi sağlar. Öğelerden birinin üzerine geldiğinizde içeriği anlamanıza olanak tanıyan bir yorum görünür.

Şekil 50 - Proje gezgini

Atıksu arıtımının ilk aşamasına ait bir depolama tankı olan projenin anımsatıcı diyagramı Şekil 0'da gösterilmektedir. Aşağıdakileri içerir:

Kontrol paneli (kontrol modunu seçme imkanı, damperleri ayarlama yeteneği);

PDZ'nin dönüş açısının görüntülenmesi;

Tanktaki su seviyesinin göstergesi;

Acil durum tahliyesi (tanktaki su taştığında);

Ölçüm bilgisi izleme grafiği (su seviyesi koşulları ve vana konumu grafikte görüntülenir).

Şekil 51 - Bir depolama tankının anımsatıcı diyagramı

Gerçek damper dönüş açısı (%0-100) "Konum Konumu" alanı altında görüntülenir ve bu, ölçüm bilgilerini daha doğru bir şekilde izlemenize olanak tanır.

Şekil 52 - PDZ konumu

PLC çıkışları tetiklendiğinde (ACS'den gelen sinyal), yani tankın solundaki okların rengi griden yeşile değişir. Ok yeşilse su seviyesi sensörden yüksek demektir.

Terazi üzerindeki kaydırıcı bir seviye göstergesidir (metran basınç sensörüne dayalıdır) (%0-100).

Şekil 53 - Seviye göstergesi

Kontrol iki modda gerçekleştirilebilir:

) Otomatik.

Bir mod seçtiğinizde ilgili butonun rengi griden yeşile döner ve bu mod kullanıma aktif hale gelir.

Vanaların manuel olarak kontrol edilmesi için "Aç" ve "Kapat" butonları kullanılır.

Otomatik modda, PDZ'nin dönüş açısının bağlı olacağı görevleri ayarlamak mümkündür.

"Görev 1" alanının sağına, tankta PDZ dönüş açısının azalmaya başlayacağı seviyeyi girin.

“Görev 2” alanının sağına, basınç sınırlayıcının tamamen kapanacağı tanktaki seviyeyi girin.

Olası su taşması durumunda acil durum valfi de otomatik olarak çalışır. Seviyenin “Görev 2”nin üzerine çıkması ve üst seviye sensörünün (ALS) 10 saniye içerisinde devreye girmesi durumunda acil durum valfi açılır.

Şekil 54 - Acil durum sıfırlaması

Ölçüm bilgilerinin kolay takibi için su seviyesi durumu ve vana konumu grafik üzerinde görüntülenir. Mavi çizgi tanktaki su seviyesini, kırmızı çizgi ise damperin konumunu gösterir.

Şekil 55 - Seviye ve damper konumu grafiği

4 Üçüncü bölüme ilişkin sonuçlar

Üçüncü bölümde, CoDeSys ortamında sistemin işleyişine yönelik bir algoritma geliştirilmiş, sistemin işleyişine ilişkin blok diyagram oluşturulmuş ve otomatik proses kontrol sistemine bilgi girişi/çıkışı için bir yazılım modülü geliştirilmiştir.

Otomatik kontrol sistemi için Trace Mode 6 programı kullanılarak ölçüm bilgilerinin görsel olarak görüntülenmesine yönelik bir arayüz de geliştirildi.

4. Organizasyonel ve ekonomik kısım

1 Otomatik proses kontrol sistemlerinin ekonomik verimliliği

Ekonomik verimlilik, bir ekonomik sistemin işleyişinin yararlı nihai sonuçları ile harcanan kaynaklarla ilişkili olarak ifade edilen etkinliğidir.

Üretim verimliliği, faaliyet gösteren tüm işletmelerin verimliliğinden oluşur. Kurumsal verimlilik, bir ürün veya hizmetin en düşük maliyetle üretilmesiyle karakterize edilir. Kabul edilebilir kalitede maksimum miktarda ürünü minimum maliyetle üretebilme ve bu ürünleri en düşük maliyetlerle satabilme yeteneğiyle ifade edilir. Bir işletmenin ekonomik verimliliği, teknik verimliliğinin aksine, ürünlerinin pazar gereksinimlerini ve tüketici taleplerini ne kadar iyi karşıladığına bağlıdır.

Otomatik proses kontrol sistemleri, iş gücü verimliliğini artırarak, üretim hacmini artırarak, ürün kalitesini iyileştirerek, sabit kıymet, malzeme ve hammaddelerin rasyonel kullanımını ve işletmedeki çalışan sayısını azaltarak üretim verimliliğinin artmasını sağlar. Kontrol sisteminin tanıtılması, üretim sürecinin daha yüksek bir üretim organizasyonu (düzenliliği) ile karakterize edilen niteliksel olarak yeni bir gelişim aşamasına aktarılmasına olanak sağlaması açısından yeni teknolojinin getirilmesine ilişkin geleneksel çalışmalardan farklıdır.

Üretim organizasyonundaki niteliksel iyileşme, kontrol sisteminde işlenen bilgi hacmindeki önemli bir artıştan, işlem hızındaki keskin bir artıştan ve kontrol kararlarını geliştirmek için kullanılanlardan daha karmaşık yöntem ve algoritmaların kullanılmasından kaynaklanmaktadır. Otomatik proses kontrol sistemlerinin uygulanmasından önce.

Aynı sistemin uygulanmasından elde edilen ekonomik etki, otomatik süreç kontrol sistemlerinin uygulanmasından önce ve sonra üretimin organizasyon düzeyine (teknolojik sürecin (TP) istikrarı ve özelleştirilmesi) bağlıdır, yani farklı işletmeler için farklı olabilir. .

Yeni teknolojinin geliştirilmesinin (veya uygulanmasının) gerekçelendirilmesi, tasarlanan tasarımın mevcut en iyi yerli ve yabancı modellerle karşılaştırılmasıyla teknik bir değerlendirme ile başlar. Yeni bir cihazın veya cihazın yüksek ekonomik verimliliği, ilerici teknik çözümlerin tasarımına dahil edilmesiyle elde edilir. Bu tür cihazları karakterize eden bir teknik ve operasyonel göstergeler sistemi ile ifade edilebilirler. İlerici teknik göstergeler, yeni teknolojiyi değerlendirmenin son kriteri olan yüksek ekonomik verimliliğe ulaşmanın temelidir. Bu, ekonomik verimliliği değerlendirirken teknik göstergelerin önemini azaltmaz.

Tipik olarak, yeni teknolojinin etkinliğinin ekonomik göstergeleri az sayıdadır ve tüm endüstriler için aynıdır ve teknik göstergeler her endüstriye özeldir ve ürünlerin teknik parametrelerini kapsamlı bir şekilde karakterize etmek için sayıları çok büyük olabilir. Teknik göstergeler, yeni bir cihazın üretim veya iş ihtiyacını ne ölçüde karşıladığını ve aynı süreç için kullanılan veya tasarlanan diğer makinelerle ne ölçüde bağlantılı olduğunu ortaya koyar.

Tasarıma (veya uygulamaya) başlamadan önce, cihazın oluşturulduğu (uygulandığı) amacı iyice bilmek, kullanılacağı teknolojik süreci incelemek ve kapsam hakkında net bir fikir edinmek gerekir. Yeni ürün tarafından gerçekleştirilecek iş. Bütün bunlar yeni makine (cihaz) ürününün teknik değerlendirmesine yansıtılmalıdır.

Bir işletmenin faaliyetlerinin değerlendirilmesi, üretimin sonuçlarını ve maliyetlerini dikkate almalıdır. Ancak uygulama, üretim birimlerini yalnızca maliyet-sonuç yaklaşımı göstergelerini kullanarak değerlendirmenin, her zaman yüksek nihai performans sonuçlarına ulaşmayı, iç rezervleri bulmayı amaçlamadığını ve aslında genel verimliliğin artırılmasına katkıda bulunmadığını göstermektedir.

2 Kontrol sisteminin ana maliyetlerinin hesaplanması

Mekanizasyon ve otomasyon araçlarının devreye sokulmasının ekonomik verimliliğini belirlerken aşağıdaki soruların cevaplarının alınması gerekir:

önerilen mekanizasyon ve otomasyon araçlarının teknik ve ekonomik açıdan ne kadar ilerici olduğu ve bunların uygulama için kabul edilmesi gerekip gerekmediği;

Üretimde uygulamanın etkisinin büyüklüğü nedir?

Bir kontrol sistemi oluşturmanın ana maliyetleri, kural olarak, ön tasarım ve tasarım çalışmaları Sn maliyetlerinden ve kontrol sistemine kurulu özel ekipmanın satın alınmasına ilişkin Sob maliyetlerinden oluşur. Aynı zamanda, tasarım işinin maliyeti, projenin geliştirilmesiyle ilgili maliyetlere ek olarak, kontrol bilgisayarının maliyetine ek olarak yazılım geliştirme ve kontrol sisteminin uygulanması maliyetlerini ve ekipman maliyetini de içerir. ekipman, bilgi hazırlamak, iletmek ve görüntülemek için cihazlar, modernizasyonu veya geliştirilmesi proses kontrol sistemi - otomatik proses kontrol sistemindeki ekipmanın çalışma koşullarından kaynaklanan teknolojik ekipman birimlerinin maliyeti. İşletme, bir kontrol sistemi oluşturma maliyetlerine ek olarak işletme maliyetlerine de katlanmaktadır. Buna göre kontrol sisteminin yıllık maliyetleri şöyledir:

(30)

burada T çalışma süresidir; genellikle T = 5 - 7 yıl; - yıllık işletme maliyetleri, ovmak.

Kontrol sisteminin işletme maliyetleri:

(31)

Nerede - kontrol sistemine hizmet veren personelin yıllık ücret fonu, ovmak; - fonlar için amortisman ücretleri ve ücretleri, ovmak; - kamu hizmetleri (elektrik, su vb.), ovma maliyetleri; - malzeme ve bileşenlerin yıllık maliyetleri, ovmak.

Amortisman masrafları ve fon ücretleri:

(32)

Nerede - i-th tipi ekipmanın maliyeti, ovmak; - i-th tipi ekipman için amortisman katsayısı; - fonlar için kesinti katsayısı.

Kontrol sistemine hizmet veren personelin yıllık ücret fonu:

(33)

Nerede - servis personelinin yıllık çalışma süresi, saat; - servis personelinin ortalama saatlik ücreti, ovmak; - mağaza genel gider oranı; m′ - kontrol sistemine hizmet veren personel sayısı ve teknolojik ekipmanın özel cihazları, insanlar.

Kontrol sistemine ilişkin maliyet tahmini aşağıdaki maliyet kalemlerini içerir:

sermaye ekipmanı maliyetleri;

ek ekipman maliyetleri;

işçi ücretleri;

sosyal ihtiyaçlara yönelik katkılar;

makine süresinin maliyeti;

Genel giderler.

Sosn sanatçılarının temel maaşı ruble, aşağıdaki formülle belirlenir:

İLE temel = T Serin *T İle * b, (34)

burada tс çalışma gününün süresi, saat (tс = 8 saat); - 1 kişi-saatin maliyeti (aylık maaşın ayda çalışılacak saat sayısına bölünmesiyle belirlenir), ruble-saat.

1 kişi-saatin ortalama maliyeti 75 ruble

İşin emek yoğunluğu 30,8 adam-gündür.

İLE temel = 30,8 * 8 * 75 = 18.480 ovmak. (35)

Ek maaş Ek maaş, ruble, temel maaşın %15'i oranında kabul edilir.

Ekle = 0,15 * 18.480 = 2.772 ruble.

Sosyal ihtiyaçlara yönelik katkılar Sotch, ruble, temel ve ek ücret tutarından %26,2 oranında hesaplanmaktadır.

İLE rapor = 0,262 * (C temel + C ekstra ), (36)

Sotch = 0,262 * (18480 + 2772) = 5568 ruble.

SM malzemelerinin maliyetleri:

C1 - PLC-150 Mikrodenetleyicinin maliyeti (ortalama maliyet 10.000 ruble);

C2 - güç kaynağının maliyeti (ortalama maliyet 1800 ruble);

C3 - sensör ekipmanının maliyeti (ortalama maliyet 4000 ruble);

C4 - bir bilgisayarın maliyeti (bir bilgisayarın ortalama maliyeti 15.000 ruble, Pentium DC E6700, GA-EG41MFT-US2H,2 x 2GB,500Gb);

C5 - diğer giderler (sarf malzemeleri, teller, bağlantı elemanları vb.);

cm = C1 + C2 + C3 + C4 + C5

C1 = 10.000 ovma.

C2 = 1800 ovmak.

C3 = 4000 ovma.

C4 = 15.000 ovma.

C5 = 9000 ovma.

cm =10000+1800+4000+15000+9000= 39800 ovma.

Makine süresi, bir makinenin (ünite, makine vb.) üzerinde doğrudan insan etkisi olmadan bir ürünü işlemek veya taşımak için iş gerçekleştirdiği süredir.

Bilgisayar zamanının maliyeti aşağıdaki formülle belirlenir:

İLE mv = T maş fasulyesi * C şehit , (37)

burada Tmash teknik araçların kullanım zamanıdır, h;

Cmch - teknik ekipmanın amortismanını, bakım ve onarım maliyetlerini, elektrik maliyetini, sürtünme saatini içeren bir makine saatinin maliyeti.

Teknik araçların kullanılması için gereken süre, sanatçıların iş yoğunluğuna eşit olup 412 saattir.

Bir makine saatinin maliyeti 17 ruble.

Smv = 412 * 17 = 7004 ovmak.

Snake'in genel giderleri, yönetim ve bakımla ilgili tüm maliyetleri içerir. Bu durumda böyle bir masraf yoktur.

Otomatik bir kurumsal sistemin geliştirilmesine yönelik maliyet tahmini Tablo 0'da sunulmaktadır.

Tablo 6 - Geliştirme maliyetleri

Gider kalemi Tutar, rub. Toplamın yüzdesi Malzeme maliyeti 39800 54,2 Temel maaş 1848025,1 Ek maaş 27723,7 Sosyal ihtiyaçlara katkılar 55687,5 Makine zamanı maliyeti 70049,5 Toplam 73624100

Böylece kontrol sisteminin maliyeti 73.624 ruble.

Şekil 56 - Kontrol sisteminin temel maliyetleri

3 Üretim süreçlerinin organizasyonu

Üretim süreçlerinin organizasyonu, insanları, araçları ve emek nesnelerini maddi malların üretimi için tek bir süreçte birleştirmenin yanı sıra temel, yardımcı ve hizmet süreçlerinin mekan ve zamanda rasyonel bir kombinasyonunun sağlanmasından oluşur. Bir üretim yapısının oluşumunun ana yönlerinden biri, üretim sürecinin tüm bileşenlerinin birbirine bağlı işleyişini sağlamaktır: hazırlık işlemleri, ana üretim süreçleri ve bakım. Belirli üretim ve teknik koşullar için belirli süreçlerin gerçekleştirilmesine yönelik en rasyonel organizasyonel formların ve yöntemlerin kapsamlı bir şekilde kanıtlanması gerekmektedir.

Üretim sürecini organize etme ilkeleri, üretim süreçlerinin inşası, işletilmesi ve geliştirilmesinin gerçekleştirildiği başlangıç ​​noktalarını temsil eder.

Farklılaştırma ilkesi, üretim sürecinin ayrı parçalara (süreçler, operasyonlar) bölünmesini ve bunların işletmenin ilgili bölümlerine atanmasını içerir. Farklılaştırma ilkesi, belirli türdeki ürünlerin üretimi için farklı süreçlerin tamamının veya bir kısmının tek bir tesiste, atölyede veya üretimde birleştirilmesi anlamına gelen birleştirme ilkesine karşıttır. Ürünün karmaşıklığına, üretim hacmine ve kullanılan ekipmanın niteliğine bağlı olarak üretim süreci herhangi bir üretim biriminde (atölye, alan) yoğunlaşabilir veya birkaç birime dağıtılabilir.

Konsantrasyon ilkesi, teknolojik olarak homojen ürünlerin üretimi veya fonksiyonel olarak homojen çalışmanın işletmenin ayrı işyerlerinde, alanlarında, atölyelerinde veya üretim tesislerinde gerçekleştirilmesi için belirli üretim operasyonlarının yoğunlaşması anlamına gelir. Benzer işleri ayrı üretim alanlarında yoğunlaştırmanın fizibilitesi aşağıdaki faktörler tarafından belirlenir: aynı tür ekipmanın kullanılmasını gerektiren teknolojik yöntemlerin ortaklığı; işleme merkezleri gibi ekipmanın yetenekleri; belirli ürün türlerinin üretim hacimlerinin arttırılması; belirli türdeki ürünlerin üretimini yoğunlaştırmanın veya benzer işleri yapmanın ekonomik fizibilitesi.

Orantılılık ilkesi, üretim sürecinin bireysel unsurlarının, aralarında belirli bir niceliksel ilişkiyle ifade edilen doğal birleşiminde yatmaktadır. Dolayısıyla üretim kapasitesindeki orantılılık, saha kapasitelerinin veya ekipman yük faktörlerinin eşitliğini gerektirir. Bu durumda, tedarik atölyelerinin verimi, mekanik atölyelerin boş ihtiyaçlarına karşılık gelir ve bu atölyelerin verimi, montaj atölyesinin gerekli parçalara yönelik ihtiyaçlarına karşılık gelir. Bu, her atölyede işletmenin tüm departmanlarının normal çalışmasını sağlayacak miktarlarda ekipman, alan ve işgücüne sahip olma gerekliliğini gerektirir. Bir yandan ana üretim, diğer yandan yardımcı ve hizmet birimleri arasında aynı üretim oranı bulunmalıdır.

4.4 Beşinci bölümün sonucu

Bu bölümde diploma projesi ödevine uygun olarak otomatik süreç kontrol sistemlerinin uygulanmasının ekonomik verimliliği belirlendi. Ana hükümler de gözden geçirilmiş ve kontrol sisteminin ana maliyetleri hesaplanmıştır.

5. Can güvenliği ve çevrenin korunması

1 Can güvenliği

Karmaşık otomatik kontrol sistemleri oluştururken, tüm sistemin verimliliğini ve güvenilirliğini artırmak için büyük rezervler içeren, işyeri güvenliği ve ergonomik destek konularının ilk aşamalarında gündeme geldiği sistem tasarımı giderek daha fazla uygulanmaktadır. Bunun nedeni, işyerinde kaldığı süre boyunca insan faktörünün kapsamlı bir şekilde dikkate alınmasıdır. Güvenlik önlemlerinin temel amacı, elektrik çarpması, yetersiz aydınlatma, işyerindeki gürültü düzeyinin artması, çalışma alanındaki hava sıcaklığının artması veya azalması, hava neminin artması veya azalması, havanın artması veya azalması gibi zararlı etkenlerden insan sağlığını korumaktır. hareketlilik. Bütün bunlar, insan-makine sisteminin geliştirilmesi ve işletimi sırasında gerçekleştirilen, anlam, mantık ve sıra bakımından birbirine bağlı bir dizi prosedür ve faaliyetin yürütülmesi ve uygulanması sonucunda elde edilir. Diploma projesinin konusu “OWEN mikrokontrolörü için bir yazılım modülünün geliştirilmesiyle araba yıkama sonrası atık su arıtma prosesi için otomatik kontrol sistemi”dir. Bu işyerinin özellikleri nedeniyle işletme, atık suyu klor kullanarak arıtıyor ve klor, tehlikeli kimyasal madde (HAS) olarak sınıflandırılıyor.

Bu nedenle, sağlığın korunmasını ve yüksek iş gücü verimliliğini sağlamak için, tehlikeli kimyasal emisyon olasılığı olan bir işletmede çalışırken tehlikeli ve zararlı faktörlerin araştırılması gerekmektedir.

Tehlikeli kimyasallarla çalışırken tehlikeli ve zararlı faktörler

Kaza ve afetler sırasında acil kimyasal olarak tehlikeli maddelerle (HAS) zehirlenme, tehlikeli maddelerin solunum ve sindirim organları, cilt ve mukoza zarları yoluyla vücuda girmesiyle meydana gelir. Lezyonların doğası ve ciddiyeti aşağıdaki ana faktörlerle belirlenir: toksik etkinin türü ve doğası, toksisite derecesi, etkilenen nesnedeki (bölge) kimyasalların konsantrasyonu ve insanın maruz kalma zamanlaması.

Yukarıdaki faktörler aynı zamanda lezyonların klinik belirtilerini de belirleyecektir; bunlar ilk dönemde şunlar olabilir:

) tahriş fenomeni - öksürük, boğaz ağrısı ve boğaz ağrısı, gözlerde gözyaşı ve ağrı, göğüs ağrısı, baş ağrısı;

) merkezi sinir sisteminden (CNS) fenomenlerin artması ve gelişmesi - baş ağrısı, baş dönmesi, sarhoşluk ve korku duyguları, bulantı, kusma, öfori durumu, hareketlerin bozulmuş koordinasyonu, uyuşukluk, genel uyuşukluk, ilgisizlik vb.

Tehlikeli ve zararlı faktörlerden korunma

Klor salınımını önlemek için işletmenin güvenlik kurallarına sıkı sıkıya uyması, tehlikeli maddelerle çalışırken talimatlar vermesi ve tehlikeli maddelerin kabulünü kontrol etmesi gerekir.

İşletmenin acil durumlarda koruyucu ekipmanlara sahip olması gerekmektedir. Bu tür koruma araçlarından biri de GP-7 gaz maskesidir.Gaz maskesi, kişinin solunum sistemini, görüşünü ve yüzünü toksik maddelerden, biyolojik aerosollerden ve radyoaktif tozdan (AS, BA ve RP) korumak için tasarlanmıştır.

Şekil 57 - Gaz maskesi GP-7

Gaz maskesi GP-7: 1 - ön kısım; 2 - filtre emici kutu; 3 - örme kapak; 4 - inhalasyon valfi düzeneği; 5 - interkom (membran); 6 - nefes verme valfi düzeneği; 7 - deklanşör; 8 - başlık (oksipital plaka); 9 - ön kayış; 10 - şakak kayışları; 11 - yanak kayışları; 12 - tokalar; 13 - çanta.

GP-7 gaz maskesi, nüfusa yönelik en yeni ve en gelişmiş gaz maskesi modellerinden biridir. Toksik, radyoaktif, bakteriyel, acil kimyasal olarak tehlikeli maddelerin (HAS) buharlarına karşı oldukça etkili koruma sağlar. Düşük nefes alma direncine sahiptir, güvenilir sızdırmazlık sağlar ve ön kısmın kafaya hafif bir baskı yapmasını sağlar. Bu sayede 60 yaş üstü kişiler ile akciğer ve kalp-damar hastalıkları olan hastalar tarafından rahatlıkla kullanılabilir.

Şekil 58 - GP-7'nin koruyucu etki süresi

Şekil 59 - GP-7'nin teknik özellikleri

Klor salınımı kazası durumunda ne yapılmalı

Tehlikeli maddelerle meydana gelen bir kaza hakkında bilgi alırken, solunum korumasını, cilt korumasını (pelerin, pelerin) giyin, kaza alanını radyo (televizyon) mesajında ​​belirtilen yönde terk edin.

Kimyasal kirlenme bölgesinden rüzgar yönüne dik yönde çıkmalısınız. Aynı zamanda tünelleri, vadileri ve oyukları geçmekten kaçının; alçak yerlerde klor konsantrasyonu daha yüksektir.

Tehlikeli bölgeyi terk etmek mümkün değilse, odada kalın ve acil durum yalıtımı yapın: pencereleri, kapıları, havalandırma açıklıklarını, bacaları sıkıca kapatın, pencerelerdeki ve çerçevelerin birleşim yerlerindeki çatlakları kapatın ve üst katlara çıkın. bina.

Şekil 60 - Kirlenmiş bölgeden tahliye planı

Tehlikeli bölgeyi terk ettikten sonra dış giysilerinizi çıkarın, dışarıda bırakın, duş alın, gözlerinizi ve nazofarinksinizi yıkayın.Zehirlenme belirtileri ortaya çıkarsa: dinlenin, ılık su içirin, doktora başvurun.

Klor zehirlenmesinin belirtileri: göğüste keskin ağrı, kuru öksürük, kusma, gözlerde ağrı, gözyaşı, hareketlerin koordinasyon kaybı.

Kişisel koruyucu ekipman: her türlü gaz maskesi, suyla veya% 2'lik soda çözeltisiyle nemlendirilmiş gazlı bez (bir bardak suya 1 çay kaşığı).

Acil bakım: Kazazedeyi tehlike bölgesinden uzaklaştırın (sadece yatarak taşıma), nefes almayı kısıtlayan kıyafetleri çıkarın, bol miktarda %2'lik soda solüsyonu için, gözleri, mideyi, burnu aynı solüsyonla yıkayın, gözleri 30'luk bir suyla yıkayın. % albucid çözeltisi. Karanlık oda, koyu renk gözlükler.

5.2 Çevre koruma

İnsan sağlığı doğrudan çevreye ve öncelikle içtiği suyun kalitesine bağlıdır. Suyun kalitesi insan vücudunun hayati fonksiyonlarını, performansını ve genel refahını etkiler. Ekolojiye ve özellikle temiz su sorununa bu kadar önem verilmesi boşuna değil.

Teknolojik ilerlemenin arttığı günümüzde çevre giderek daha fazla kirleniyor. Endüstriyel işletmelerden kaynaklanan atık su kirliliği özellikle tehlikelidir.

Atık sudaki en yaygın kirleticiler, yüksek toksisiteleri nedeniyle UNESCO'ya göre en tehlikeli on çevre kirletici arasında yer alan, petrol, akaryakıt, gazyağı, yağlar ve bunların safsızlıklarından elde edilen tanımlanamayan bir hidrokarbon grubu olan petrol ürünleridir. Petrol ürünleri çözeltilerde emülsifiye edilmiş, çözünmüş formda bulunabilir ve yüzeyde yüzen bir tabaka oluşturabilir.

Petrol ürünleriyle atık su kirliliğinin faktörleri

Çevreyi kirleten maddelerden biri de yağ içeren atık sulardır. Petrol üretimi ve kullanımının tüm teknolojik aşamalarında oluşurlar.

Çevre kirliliğini önleme sorununu çözmenin genel yönü, atıksız, düşük atıklı, atıksız ve düşük atıklı sanayilerin yaratılmasıdır. Bu bakımdan petrol ürünlerinin kabulü, depolanması, taşınması ve tüketicilere dağıtımı sırasında kayıplarını mümkün olduğu kadar önlemek veya en aza indirmek için gerekli her türlü tedbirin alınması gerekmektedir. Petrol depolarında ve pompa istasyonlarında petrol ve petrol ürünlerinin rafine edilmesine yönelik teknik araçların ve teknolojik yöntemlerin geliştirilmesiyle bu sorunun çözülmesi gerekmektedir. Bununla birlikte, çeşitli amaçlara yönelik yerel toplama cihazları, dökülen veya sızan ürünleri saf haliyle toplamalarına olanak tanıyarak, bunların suyla uzaklaştırılmasını önleyerek yararlı bir rol oynayabilir.

Yukarıda belirtilen yöntemlerin kullanımı sınırlı olduğundan, petrol depolarında petrol ürünleriyle kirlenmiş atık sular üretilmektedir. Mevcut düzenleyici belgelerin gereklerine uygun olarak oldukça derin temizliğe tabi tutulurlar. Petrol içeren suların arıtılmasına yönelik teknoloji, ortaya çıkan petrol ürünü - su sisteminin faz dağılımlı durumuna göre belirlenir. Petrol ürünlerinin sudaki davranışı, kural olarak, suyun yoğunluğuna kıyasla yoğunluklarının daha düşük olması ve ağır kaliteler için sıfıra yakın olan sudaki son derece düşük çözünürlüklerinden kaynaklanmaktadır. Bu bağlamda petrol ürünlerinden suyun arıtılmasının ana yöntemleri mekanik ve fiziko-kimyasaldır. Mekanik yöntemler arasında en fazla kullanım alanı sedimantasyon, daha az oranda ise filtreleme ve santrifüjlemedir. Fizikokimyasal yöntemlerden bazen mekanik yöntem olarak da sınıflandırılan flotasyon ciddi ilgi görmektedir.

Petrol ürünlerinden kaynaklanan atık suyun çökeltme tankları ve kum tutucular kullanılarak arıtılması

Kum tutucular, partikül boyutu 200-250 mikron olan mekanik yabancı maddeleri ayırmak için tasarlanmıştır. Mekanik yabancı maddelerin (kum, kireç vb.) ön ayırma ihtiyacı, kum tutucuların yokluğunda bu yabancı maddelerin diğer arıtma tesislerine salınması ve dolayısıyla ikincisinin çalışmasını zorlaştırması gerçeğiyle belirlenir.

Kum tutucunun çalışma prensibi, katı ağır parçacıkların sıvı akışındaki hareket hızının değiştirilmesine dayanmaktadır.

Kum tuzakları, sıvının yatay yönde hareket ettiği, suyun doğrusal veya dairesel hareketiyle yatay, sıvının dikey olarak yukarı doğru hareket ettiği dikey ve suyun sarmal (öteleme-dönme) hareketi olan kum tuzakları olarak ikiye ayrılır. . İkincisi, vida hareketi oluşturma yöntemine bağlı olarak teğetsel ve havalandırmalı olarak ayrılır.

En basit yatay kum tutucular üçgen veya trapez kesitli tanklardır. Kum tuzaklarının derinliği 0,25-1 m'dir, içlerindeki suyun hareket hızı 0,3 m/s'yi geçmez. Dairesel su hareketine sahip kum tutucular, atık suyun akışı için çevresel bir tepsiye sahip yuvarlak konik şekilli bir tank şeklinde yapılır. Çamur, işlenmek veya bertaraf edilmek üzere gönderildiği konik bir tabanda toplanır. 7000 m3/gün'e kadar debilerde kullanılır. Dikey kum tutucular, atık suyun 0,05 m/s hızla dikey yukarı doğru akışla hareket ettiği dikdörtgen veya yuvarlak bir şekle sahiptir.

Kum tutucunun tasarımı, atık su miktarına ve askıdaki katı madde konsantrasyonuna bağlı olarak seçilir. En yaygın kullanılanı yatay kum kapanlarıdır. Petrol depolarındaki deneyimlerden, yatay kum tuzaklarının en az 2-3 günde bir temizlenmesi gerektiği anlaşılmaktadır. Kum tuzaklarını temizlerken genellikle portatif veya sabit bir hidrolik asansör kullanılır.

Sedimantasyon, yerçekimi kuvvetinin etkisi altında çökeltme tankının dibine çöken veya yüzeyine yüzen, kabaca dağılmış yabancı maddeleri atık sudan ayırmanın en basit ve en sık kullanılan yöntemidir.

Petrol taşıma işletmeleri (petrol depoları, petrol pompa istasyonları), petrol ve petrol ürünlerinden suyun toplanması ve arıtılması için çeşitli çökeltme tanklarıyla donatılmıştır. Bu amaçla, atık su arıtımının teknolojik şemasına bağlı olarak depolama tankı, çökeltme tankı veya tampon tankı modunda çalışabilen standart çelik veya betonarme tanklar genellikle kullanılır.

Teknolojik sürece bağlı olarak, petrol depolarından ve petrol pompa istasyonlarından gelen kirli su, arıtma tesislerine dengesiz bir şekilde akıyor. Arıtma tesislerine daha düzgün bir kirli su temini için, su dağıtım ve yağ toplama cihazları, atık su ve yağın temini ve boşaltılması için borular, seviye göstergesi, solunum ekipmanı vb. ile donatılmış tampon tankları kullanılır. Sudaki yağ üç durumda olduğundan (kolay, ayrılması zor ve çözünmüş), tampon tanka girdiğinde, ayrılması kolay ve kısmen zor olan yağ su yüzeyine doğru yüzer. Kolayca ayrılabilen yağların %90-95'e varan kısmı bu tanklarda ayrıştırılır. Bunu yapmak için, arıtma tesisi devresine periyodik olarak çalışan iki veya daha fazla tampon tankı kurulur: doldurma, çökeltme, pompalama. Tankın hacmi doldurma, pompalama ve çökeltme zamanına göre seçilir ve çökelme süresi 6 ila 24 saat arasında alınır.Böylece tampon tanklar (çökeltme tankları) sadece atık suyun arıtma tesislerine eşit olmayan şekilde beslenmesini düzeltmekle kalmaz aynı zamanda sudaki yağ konsantrasyonunu da önemli ölçüde azaltır.

Çökmüş suyu tanktan dışarı pompalamadan önce, öncelikle yüzen yağ ve çökelmiş tortu uzaklaştırılır, ardından arıtılmış su dışarı pompalanır. Tortuyu gidermek için tankın dibine delikli borulardan drenaj yerleştirilir.

Dinamik çökeltme tanklarının ayırt edici bir özelliği, sıvı hareket ettikçe sudaki yabancı maddelerin ayrılmasıdır.

Dinamik çökeltme tanklarında veya sürekli çökeltme tanklarında sıvı yatay veya dikey yönde hareket eder, dolayısıyla çökeltme tankları dikey ve yatay olarak ikiye ayrılır.

Dikey çökeltme tankı, çöken çökeltilerin kolay toplanması ve pompalanması için konik tabanlı, silindirik veya kare (planda) bir tanktır. Dikey bir çökeltme tankında suyun hareketi aşağıdan yukarıya doğru gerçekleşir (partiküllerin çökelmesi için).

Yatay çökeltme tankı, 1,5-4 m yüksekliğinde, 3-6 m genişliğinde ve 48 m'ye kadar uzunlukta dikdörtgen (planda) bir tanktır, dibe düşen çökelti, özel kazıyıcılar ile çukura taşınır ve buradan uzaklaştırılır. hidrolik bir asansör, pompalar veya başka cihazlar kullanarak. Yüzen yabancı maddeler, belirli bir seviyeye monte edilen sıyırıcılar ve enine tepsiler kullanılarak giderilir.

Yakalanan ürüne bağlı olarak yatay çöktürme tankları kum tutucular, yağ tutucular, akaryakıt tutucular, benzin tutucular, gres tutucular vb.'ye ayrılır. Bazı yağ tutucu türleri Şekil 0'da gösterilmektedir.

Şekil 61 - Yağ tutucular

Radyal yuvarlak şekilli çökeltme tanklarında su merkezden çevreye veya tam tersi şekilde hareket eder. Atıksu arıtımında kullanılan yüksek kapasiteli radyal çökeltme tankları 100 m'ye kadar çapa ve 5 m'ye kadar derinliğe sahiptir.

Merkezi atık su girişine sahip radyal çökeltme tankları, artan giriş hızlarına sahiptir; bu, çevresel atık su girişi ve merkezde arıtılmış su çıkışı olan radyal çökeltme tanklarına göre çökeltme tankı hacminin önemli bir kısmının daha az verimli kullanılmasına neden olur.

Çökeltme tankının yüksekliği ne kadar büyük olursa, bir parçacığın su yüzeyine çıkması o kadar uzun sürer. Ve bu da karterin uzunluğundaki bir artışla ilişkilidir. Sonuç olarak, geleneksel tasarımlardaki yağ tutucularda çökeltme sürecini yoğunlaştırmak zordur. Çökeltme tanklarının boyutu arttıkça çökeltmenin hidrodinamik özellikleri bozulur. Sıvı tabakası ne kadar ince olursa, diğer her şey eşit olduğunda yükselme (çökme) süreci o kadar hızlı gerçekleşir. Bu durum, tasarım gereği boru ve plakaya bölünebilen ince katmanlı çökeltme tanklarının oluşturulmasına yol açtı.

Boru şeklindeki bir çökeltme tankının çalışma elemanı, 2,5-5 cm çapında ve yaklaşık 1 m uzunluğunda bir borudur.Uzunluk, kirliliğin özelliklerine ve akışın hidrodinamik parametrelerine bağlıdır. Küçük (10) ve büyük (60'ye kadar) boru eğimlerine sahip boru şeklinde çökeltme tankları kullanılır.

Düşük boru eğimine sahip çökeltme tankları periyodik bir döngüde çalışır: suyun arıtılması ve boruların yıkanması. Az miktarda mekanik kirlilik içeren atık suyun arıtılması için bu çökeltme tanklarının kullanılması tavsiye edilir. Aydınlatma verimliliği %80-85'tir.

Dik eğimli boru şeklindeki çökeltme tanklarında tüplerin dizilişi, çökeltinin tüplerden aşağı doğru kaymasına neden olur ve dolayısıyla bunların yıkanmasına gerek kalmaz.

Çökeltme tanklarının çalışma süresi pratikte tüplerin çapına bağlı değildir, ancak uzunluklarıyla birlikte artar.

Standart boru şeklindeki bloklar polivinil veya polistiren plastikten yapılmıştır. Tipik olarak, yaklaşık 3 m uzunluğunda, 0,75 m genişliğinde ve 0,5 m yüksekliğinde bloklar kullanılır, boru şeklindeki elemanın kesit boyutu 5x5 cm'dir.Bu blokların tasarımları, bölümlerin bir araya getirilmesini mümkün kılar. herhangi bir kapasite için bunları; bölümler veya bireysel bloklar dikey veya yatay çökeltme tanklarına kolaylıkla monte edilebilir.

Plakalı çökeltme tankları, aralarında sıvının hareket ettiği bir dizi paralel plakadan oluşur. Suyun ve biriken (yüzen) tortunun hareket yönüne bağlı olarak, çökeltme tankları, suyun ve tortunun hareket yönlerinin çakıştığı doğrudan akışlı tanklara ayrılır; su ve tortunun birbirine doğru hareket ettiği karşı akıntı; suyun tortu hareketi yönüne dik olarak hareket ettiği çapraz. Plakalı ters akışlı çökeltme tankları en yaygın kullanılanlardır.

Şekil 62 - Çökeltme tankları

Boru şeklindeki ve plakalı sedimantasyon tanklarının avantajları, küçük inşaat hacmi nedeniyle maliyet etkinliği, metalden daha hafif olan ve agresif ortamlarda korozyona uğramayan plastik kullanma olasılığıdır.

İnce katmanlı çökeltme tanklarının ortak bir dezavantajı, kolayca ayrılan yağ parçacıklarının ve büyük yağ, kireç, kum vb. pıhtılarının ön ayrımı için bir kap oluşturma ihtiyacıdır. Pıhtıların kaldırma kuvveti sıfırdır, çapları 10-15 cm'ye ulaşabilir birkaç santimetre derinliğe sahip. Bu tür pıhtılar çok hızlı bir şekilde ince tabakalı sedimantasyon tanklarına zarar verir. Plakaların veya boruların bir kısmı bu tür pıhtılarla tıkanmışsa, geri kalanında sıvı akışı artacaktır. Bu durum karterin çalışmasının bozulmasına yol açacaktır. Çökeltme tanklarının şematik diyagramları Şekil 0'da gösterilmektedir.

5.3 Beşinci bölüme ilişkin sonuçlar

Bu bölümde can güvenliği ve çevrenin korunmasına ilişkin temel konular tartışılmıştır. Tehlikeli ve zararlı üretim faktörlerinin analizi yapıldı. Klor salınımına karşı da koruyucu önlemler geliştirildi. Ek olarak, bu bölümde çevreyi korumanın ana görevleri incelenmiş ve atık suyun petrol ürünlerinden arıtılması için yatay bir çökeltme tankının kurulması önerilmiştir.

Çözüm

Bu diploma projesinde, araç yıkama sonrası atık su arıtımı için otomatik kontrol sistemine yönelik bir yazılım bileşeni geliştirilmiştir.

Atıksu arıtmanın temelleri ve modern yöntemleri gözden geçirildi. Ayrıca bu süreçleri otomatikleştirme olasılığı. Kontrol sistemleri için mevcut donanımın (mantıksal programlanabilir PLC kontrolörleri) ve yazılımın bir analizi gerçekleştirildi.

Bir araba yıkama tesisinin atık su arıtma prosesinin kontrolüne yönelik kontrol sisteminin donanımı geliştirilmiştir.

Sistemin CoDeSys ortamında çalışmasına yönelik bir algoritma geliştirilmiştir. Trace Mode 6 ortamında görsel bir ekran arayüzü geliştirildi.

Kaynakça

otomasyon atıksu arıtma

1. “Elektronik” ve “Teknik ölçüler ve aletler” derslerinin anlatımı. Kharitonov V.I.

2. “Teknik sistemlerin yönetimi” Kharitonov V.I., Bunko E.B., K.I. Meşa, E.G. Murachev.

3. "Elektronik" Savelov N.S., Laçin V.I.

MGUP "Mosvodokanal" araba yıkama için teknik belgeler.

Zhuromsky V.M. "Teknik araçlar" kursundaki derslerin kursu

Kazınık E.M. - Organizasyonel ve ekonomik kısmın uygulanmasına ilişkin metodolojik talimatlar - Moskova, MSTU MAMI yayınevi, 2006. - 36 s.

Sandulyak A.V., Sharipova N.N., Smirnova E.E. - “Can güvenliği ve çevrenin korunması” bölümünün uygulanmasına ilişkin metodolojik talimatlar - Moskova, MSTU MAMI yayınevi, 2008. - 22 s.

MGUP "Mosvodokanal" teknik dokümantasyonu

Stakhov - Petrol ürünleri depolama ve taşıma işletmelerinden kaynaklanan yağlı atık suyun arıtılması - Leningrad Nedra.

Web sitesi kaynakları http://www.owen.ru.

Şu anda, biyolojik arıtma süreci için, her biri havalandırma aşamalarının sayısı, aktif çamur rejenerasyonunun varlığı veya yokluğu, atık su ve çamurun yapılara geri dönüş yöntemleri, arıtma derecesi bakımından farklılık gösteren önemli sayıda teknolojik şema bulunmaktadır. vb. Her yapı türü, kendi normal çalışma göstergeleri ile karakterize edilir ve otomatik bir kontrol sisteminin tasarımına bireysel bir yaklaşım gerektirir.

Otomatik bir kontrol sistemi oluşturmak için kullanılabilecek etkiler aşağıdaki gibidir:

Havalandırma tankındaki aktif çamur konsantrasyonunu korumak için geri dönüş çamurunun akış hızının kontrol edilmesi;

Havalandırma tankının tüm hacminde belirli bir çözünmüş oksijen konsantrasyonunu koruyacak şekilde hava akışının kontrol edilmesi;

Sabit bir çamur yaşı sağlamak için sistemden uzaklaştırılan aktif çamurun akış hızının kontrol edilmesi;

Optimum çamur rejenerasyonu amacıyla havalandırma tankı ve rejeneratörün hacimlerinin oranının değiştirilmesi (toplam hacimlerinin sabitliğini korurken);

Gelen atık su akışının paralel çalışan havalandırma tankları arasında dağıtımı;

Havalandırma tankına giren suyun optimum pH değerinin korunması

İçlerindeki optimum çamur seviyesini korumak ve çamur karışımının konsantrasyonuna ve akış hızına, arıtılmış çökelmiş suyun bulanıklığına ve çamur indeksine bağlı olarak değiştirmek için çökeltme tanklarından boşaltılan çamur akışının kontrol edilmesi.

Geleneksel otomatik kontrol sistemleri, kontrol eylemlerini giriş verilerine (veya bunların değişikliklerine) bağlayan algoritmik modelleri kullanır. Geleneksel kontrol yöntemlerinin biyolojik atıksu arıtma süreci ile ilgili dezavantajı, oluşturulan matematiksel modellerin çok boyutluluğu ve karmaşıklığı, düşük doğruluk ve başlangıç ​​bilgilerinin eksikliği ve kontrol kriterinin belirsizliğidir. Öte yandan, biyolojik atık su arıtma ünitesinin işletimi sırasında ortaya çıkan durumlar, çoğu zaman, bir insan uzmanının doğal akıl yürütme sürecine yakın olan resmi akıl yürütme yöntemlerinin kontrol için kullanılmasına izin verir. Biyolojik arıtma kontrol problemleri için, özellikle sistem gereksinimleri ve çevresel koşullar değiştikçe geliştirme ve modifikasyonun zaman ve maliyeti açısından geleneksel kontrol sistemlerinden önemli ölçüde daha etkili olabilirler; bu, teknolojinin sürekli gelişmesi ve teknolojinin sürekli iyileştirilmesi ışığında kritik bir faktördür. Ünite performansının arttırılması biyolojik arıtma. Yönetilen tesisin karakteristik bir özelliği, arıtma istasyonunun teknolojik şemayı ayarlama ve ekipmanın bileşimini değiştirme konusundaki doğal yeteneğidir. Bu durum oluşturulan sistemin açıklık, perspektif ve standardizasyon gereksinimlerini artırmaktadır. Atık su arıtma kalite standartlarındaki değişiklikler, arıtma tesislerinin kapasitesinin artırılması veya yeni kontrol parametrelerinin eklenmesi, geleneksel otomatik kontrol sisteminin matematiksel modellerinin tamamen yeniden işlenmesini gerektirecekken, uzman bir sistemde yalnızca kuralları ayarlamak veya eklemeler yapmak yeterli olacaktır. Yeni olanlar.

Ek olarak, biyolojik arıtmayı yönetme sürecinde, çoğu zaman operatörün kullanımına her zaman erişilemeyebilecek birçok uzmanın deneyiminin, normatif, teknik, referans ve düzenleyici bilgilerin kullanılmasının gerekli olduğu sorunlu durumlar ortaya çıkar. Arıtma tesislerinin işletimini yönetmek, arıtma tesislerinin durumunun ve işleyişinin özellikleriyle ilişkili karmaşık bir görevdir. Uygulamada, atık su arıtma yönetimi konusunda karar veren bir atık su arıtma tesisi teknoloji uzmanı aşağıdaki sorunlarla karşı karşıya kalır:

Sınırlı zaman rezervi ve özel laboratuvar testlerinin yüksek maliyeti nedeniyle karar vermeye yönelik parametrelerin eksikliği;

Karar vermede doğal dil talimatlarının eksikliği ve yanlışlığı;

Atıksu arıtma yönetimi süreci hakkında teorik bilginin yetersiz olması ve belirli bir arıtma tesisinin işletme özelliklerinin dikkate alınmaması.

Atık su arıtma işlemi, sistemin gecikmeli yanıt modunda gerçekleştirilir ve birçok giriş sinyaline bağlıdır. Bu sinyaller heterojendir, farklı frekanslara ulaşır ve bazılarının işlenmesi zaman, özel laboratuvar koşulları ve pahalı reaktifler gerektirir. Atık su arıtma tesisleri kısmen, girdi parametrelerinin etkisine verdikleri tepkiler spesifik ve birbirine bağlı olan çeşitli canlı organizmaların faaliyetlerine bağlı olarak çalışır. Atık su arıtımını gerçekleştiren organizma komplekslerinin varlığı için en uygun koşulların seçilmesi, bu komplekslerin atık suyun bileşimine bağlı olarak değişkenliği nedeniyle çok zordur. Besin konsantrasyonunun düzenlenmesi, ortamın pH'ının ve sıcaklığın gerekli aralıkta tutulması, yalnızca mikroorganizmaların gelişimi üzerinde değil, aynı zamanda ikincisinin su arıtmadaki biyokimyasal aktivitesi üzerinde de olumlu bir etkiye sahiptir. Havalandırma tanklarındaki mikroorganizmaların çalışması için en uygun koşulları seçmek için matematiksel modellere dayanan otomatik kontrol sistemleri kullanılır (Tablo 1.2). Bu tür sistemlerin bir takım dezavantajları vardır. Arıtma tesisi normal çalışırken iyi çalışırlar ve anormal çalışma durumunda uygulanamazlar.

Doğal olarak problem durumları ortaya çıktığında uzmanların bilgi ve tecrübesine ihtiyaç duyulmakta, simülasyon modellerinin ve denklem çözümüne yönelik programların geliştirilmesi açıkça yeterli olmamaktadır. Arıtma tesislerinin işletilmesi sırasında biriken eksik veriler ve objektif bilgilerin yanı sıra yıllar içinde biriken subjektif bilgilerin de kullanılmasına ihtiyaç vardır.

Yapay zeka yöntem ve araçlarının kullanılması, atık su arıtma tesislerinin yönetimi sorununun çözümü için yeni fırsatlar sunmaktadır. Yapay zekaya dayalı uzman sistemler ideal olarak resmi olmayan sorunları çözmede insanlarla karşılaştırılabilecek veya onlardan daha üstün bir verimlilik düzeyine sahip olmalıdır. Her durumda, uzman sistem bir insan uzmandan daha az "bilir", ancak bu bilginin uygulanmasındaki özen onun sınırlamalarını telafi eder. Şu anda yurtdışında atık su arıtımında kullanılan çok sayıda uzman sistem (ES) bulunmaktadır (Tablo 1.3).

Tablo 1.3'teki örnekler analiz edildiğinde, entegre evsel atık su arıtma sisteminin bir unsuru olan biyolojik arıtma ünitesini kontrol etmek için kurallara dayalı bir sistemin kullanılmasının en uygun olduğu belirtilmelidir.

Tablo 1.2 - Biyolojik arıtma tesislerinde klasik kontrol modelleri

İsim	Uygulama örneği	Teçhizat	Modellerin dezavantajları	Modellerin avantajları
Korelasyon	Su özellikleri arasındaki ilişkilerin ve karşılıklı bağımlılıkların kurulması	Arıtma tesisleri	Çok sayıda dış faktörün varlığı, mikroorganizmaların karşılıklı etkisi, substrat ile etkileşimi, sistemi tanımlamak için yeterli bir modelin seçilmesinde zorluklara yol açmaktadır. Modellerin geliştirilmesi zordur, çoğunlukla hatalıdır ve gerçekliği aşırı basitleştirir. Simülasyon modelleme bilinmeyen veya modellenmemiş durumlarla çalışmaz. Nitel veriler sayısal kontrol modeli için kullanılamaz. Veriler hatalı veya eksik, sensörler hatalı bilgi üretiyor veya eksik, modelleme için gerekli tüm özellikler her gün analiz edilmiyor, bu da modellerin doğruluğunu etkiliyor. Akan suyun özellikleri oldukça değişkendir ve kontrol edilemez. Uzun laboratuvar testleri ve analitik hesaplamalar nedeniyle verilerin elde edilmesinde gecikme.	Belirli bir geliştirme senaryosuna (çalışma koşulları ve gelen suyun özellikleri) yanıt olarak atık su arıtma tesislerinin davranışının değerlendirilmesi ve belirli arıtma süreci eylemleri için olası sonuçların orta ve uzun vadeli tahmini Kirletici giderme verimliliğinin artırılması Elektrik tüketiminin, kimyasal reaktiflerin ve arıtma tesislerinin bakım maliyetinin azaltılması Mevcut atık su arıtma tesislerinin güçlendirilmesine yönelik alternatiflerin geliştirilmesi
Uyarlanabilir algoritma	Havalandırma tankında gerekli oksijen seviyesini korumak için	Aerotank
Pragmatik modeller Temel Modeller	Bakteriyel büyüme ve substrat tüketimi	Aerotank
Simülasyon modelleri İstatistiksel sentez	Arıtma tesisi durumlarının gelişiminin modellenmesi	Arıtma tesisleri
Kümeleme	Sensör verilerinin sınıflandırılması	Arıtma tesisleri
Stokes yasası	Biriktirme Modellemesi	Kum tuzağı
Guzman eğrisi	Katı biriktirme simülasyonu
Optimizasyon yöntemi	Çamur arıtmanın optimize edilmesi	Birincil, ikincil çökeltme tankları
Deterministik, tahmine dayalı modeller	Yağış	Birincil, ikincil çökeltme tankları
Performans eğrileri ve stokastik modeller	Çökeltme tankı davranışının tahmini	Birincil, ikincil çökeltme tankları

Tablo 1.3 - Atıksu arıtma tesisleri için geliştirilen yapay zeka araçları

İsim . Geliştirici	Bilgi temsili	Ana işlevler ve özellikler	Kusurlar
Gerçek zamanlı ES. (Baeza, J)		Arıtma tesislerinin işleyişinin düzenlenmesi. Atık su arıtma prosesinin internet üzerinden yönetilmesi.	Kural tabanlı sistemler: İş başında öğrenmeyin Kaynak verilerden bilgi ve deneyim çıkarma sürecindeki zorluklar Öngörü yeteneğinden yoksun oldukları için alanları geçmişte önceden belirlenmiş durumlarla sınırlıdır. Vakaya dayalı sistemler: Bir bilgi tabanındaki emsallerin indekslenmesi sorunu; En yakın emsallerin araştırılması için etkili bir prosedürün organizasyonu; Eğitim, uyum kurallarının oluşturulması; Artık geçerli olmayan emsallerin kaldırılması. Örnekler ve kurallar: Sistem modüllerinin sözdizimsel ve anlamsal entegrasyonu yoktur
Arıtma tesislerinin durumunu belirlemek için ES. (Riano) 4]		Arıtma tesislerinin durumunu belirlemek için kullanılan kuralları otomatik olarak oluşturmaya yönelik bir sistem.
Atık su arıtma tesislerinin kontrolü için ES (Yang)		Atıksu arıtma tesislerinde su arıtma aşamalarının sırasını belirlemek için uzman sistem
İşletim Sistemi kontrolü için ES.(Wiese, J., Stahl, A., Hansen, J.)	emsaller	Aktif çamur sistemindeki zararlı mikroorganizmaların tanımlanmasına yönelik uzman sistem
ES su kirliliğinden kaynaklanan hasarı azaltmak için. (Kuzey Carolina Üniversitesi)	emsaller	Kullanıcı bilgileri ve kararlarına dayalı olarak bir nehir havzasındaki noktasal olmayan kirlilik kaynaklarının yönetimine yönelik potansiyel etkilerin değerlendirilmesi.
Atık su arıtma tesisi kontrolü için gerçek zamanlı ES, (Sanchez-Marre)	emsaller	Atık su arıtma tesislerinin izlenmesi, entegre kontrolü ve yönetimi için PPR. Bir çerçeve yapısında birleştirilir: öğrenme, akıl yürütme, bilgi edinme, dağıtılmış karar verme. Çıkarım kuralları kısmen verileri ve uzman bilgisini modellemektedir. Emsal temelli sistem ampirik bilgiyi modeller.
Aktif çamur sistemi kontrolü. (Comas, J.)	emsaller	Biyolojik arıtma tesislerinde aktif çamur sistemi izleme ve kontrol sistemi. Çekirdek ve ana modüller, çıkarım mekanizmasını uygulayan nesne yönelimli bir kabuk temelinde geliştirilmiştir. Veri toplamayı, veritabanını, kurallar sistemini ve emsalleri yönetir.

Kontrol problemlerini doğrudan biyolojik arıtma ünitesinde çözmenin en tipik biçimi, bilginin bir dizi "eğer-o halde" kurallarıyla temsil edildiği bir üretim modeli temelinde oluşturulan uzman sistemlerdir. Böyle bir uzman sistemin temel avantajları bilginin yenilenmesi, değiştirilmesi ve iptal edilmesinin kolaylığı ve mantıksal çıkarım mekanizmasının basitliğidir. Şekil 1.1'de sunulan uzman sistemin yapısını düzenlemek için teknolojik bilgiyi, bilgi tabanının işleyişini açıklayan bir karar verme yapısına dönüştürmek ve ardından seçilen yazılım kabuğuna dayanarak bir program oluşturmak gerekir. Uzman sistemin işleyişi için.

Bu tezin amacı şu olacaktır: tasarım parametrelerini ve bireysel teknolojik şemayı dikkate alarak, biyolojik bir atık su arıtma ünitesini belirli bir arıtma sürecine kontrol etmek için uzman sistemlerin kullanılması alanındaki teorik araştırma ve pratik çözümler deneyimini uyarlamak Bu arıtma tesislerinin tasarımı sırasında benimsenmesi. Tam teşekküllü bir süreç otomasyon sisteminin oluşturulması ve uygulanması için teknik araçların seçilmesinin yanı sıra.

Şekil 1.1 – Atık su arıtma prosesinin yönetim yapısı

Epov A.N. Ch. teknik Uzman

Kanunnikova M.A. Doktora teknoloji. bilimler,
Su Temini Direktörü
ve su tahliyesi" LLC "Domkopstroy"

Atık su arıtımındaki en karmaşık kontrol sistemi, nitrojen ve fosfor giderimi için biyoremediasyon tesislerinin yönetimidir. Bu teknolojilerin Rusya'da 90'lı yılların ortalarında kullanılmaya başlanmasının aksine, artık bu sistemin uygulanması için süreç kontrolünü otomatikleştirmeye yönelik hemen hemen her fikrin uygulanmasına olanak tanıyan geniş bir güvenilir sensör ve kontrolör yelpazesi bulunmaktadır. Modern ekipmanlar sayesinde, nitrojen ve fosforun kombine giderimi ile biyolojik arıtma prosesi için kontrol sistemlerinin oluşturulmasındaki temel problemler büyük ölçüde çözülmüştür. Öte yandan, tasarım pratiğinde bu tür teknolojiler için otomatikleştirilmiş bir süreç kontrol sisteminin konfigürasyonunun belirlenmesi hâlâ bir sorundur ve tasarımcı-teknoloji uzmanı, otomatik kontrol sistemi tasarımcısı ve müşteri uzmanları arasındaki ortak yaratıcılığın konusudur. Modern biyolojik arıtma tesisleri için proses kontrol sisteminin konfigürasyonu ve hacmine ilişkin karar, her proje için ayrı ayrı verilmektedir. Projelerin analizi, kontrol sistemlerinin hem aşırı karmaşıklıkla hem de teknolojik süreci destekleyecek yetersiz ekipmanla tasarlandığını göstermektedir.

O yıllarda benimsenen teknolojiler için SNiP'nin ilk baskılarında, otomatik süreç kontrol sistemlerinin hacmi ve konfigürasyonu hakkında temel öneriler vardı. Tabii ki, biyorafineri süreçlerinin otomatikleştirilmesi açısından artık önemli ölçüde modası geçmiş durumdalar. Modern atık su arıtma tesisleri için otomatik proses kontrol sisteminin standart bileşimini belirlemek ve böylece proje geliştirmenin ilk aşamasındaki hataları önlemek mümkün müdür? Yabancı uygulamada bu tür kararların uygulanması için onlarca işletim istasyonunun deneyiminden yararlanılmaktadır. Bu yaklaşım, nitrojen ve fosforun biyolojik olarak uzaklaştırıldığı atık su arıtma tesislerini çalıştırırken bilimsel analize önemli yatırım yapılmasını gerektirir. Rusya'da, modern biyorafineri teknolojileri kullanılarak inşa edilen tesislerin sayısı Avrupa'ya ve diğer bazı ülkelere göre önemli ölçüde daha azdır. Çalışmalarını incelemek için hedeflenen bir fon yok, bu da bizi en uygun çözümleri geliştirmenin başka yollarını aramaya zorluyor.

Bu tür görevlerin uygulanması için en iyi seçenek, atık su arıtma süreçlerinin ve otomatik süreç kontrol sistemlerinin matematiksel modellenmesidir. Projelerin uygulanması sırasında otomasyon sistemi ve atık su arıtma tesisi tesislerinin ortak çalışması için GPS-X yazılım paketini temel alan bu tasarım yönteminin kullanılması, sistemin ayrıntılı olarak geliştirilmesine olanak tanır, devreye alma süresini azaltır ve proses kontrol sisteminin performansını artırır. . Bu, önerilen çözümlerin performansını ve yeterliliğini analiz edebileceğiniz, bir simülasyon modeli kullanarak sensörlerin yerleşimini belirleyebileceğiniz, en uygun devre seçeneğini seçebileceğiniz ve bir kontrol algoritması oluşturabileceğiniz en ilerici ve etkili yöntemdir.

Matematiksel modelleme Rusya'da son 10 yılda yaygın olarak kullanılmaktadır. GPS-X yazılım paketi kullanılarak, yazarların katılımıyla, toplam kapasitesi 6 milyon m3/gün'ün üzerinde olan 20'den fazla atıksu arıtma tesisinin tasarımı ve işletiminin analiz edilmesi için çalışmalar yapıldı.

Matematiksel modelleme ve sonuçlarının analizi kullanılarak yapıların hesaplanması için bu yöntemlerin uygulanmasındaki birikmiş deneyim, biyolojik arıtma ve çamur arıtma süreçleri için kompozisyonu ve tercih edilen kontrol şemalarını belirlememize olanak sağlar.

Yönetimin amacı, yöntemi ve temel kuralları

Biyolojik arıtmaya yönelik bir proses kontrol sistemi için standart çözümler geliştirirken, yönetim hedefleri ve uygulama yöntemleri ayrılmalıdır.

Yönetimin amacı belirli bir göstergeyi belirli bir seviyede veya belirli bir aralıkta tutmaktır. Hedef, sürecin biyolojisi, arıtılmış su gereklilikleri ve ekonomisi tarafından belirlenir.

Uygulama yöntemi, belirli bir değerin nasıl ve nerede ölçüleceği ve hangi teknolojik etkilerin destekleneceğidir. Yöntem, sürecin tasarımına göre belirlenir.

Kombine biyolojik nitrojen ve fosfor giderme prosesini desteklemeye yönelik temel yönetim hedefleri, 2002 Biyolojik Fosfor Giderme Tesisi Tasarım ve İşletme Kılavuzu'nda tam olarak ifade edilmiştir. Bu öneriler, nitrojen ve fosforun biyolojik olarak giderildiği istasyonlar için kontrol sistemlerinin matematiksel modellenmesinde temel olarak kullanıldı. Tamamlanan modelleme çalışmasının analizi, konfigürasyon açısından optimal olan süreç kontrol sistemlerinin üretilmesini sağlayan temel kuralları belirlememize olanak tanır.

Kural No. 1 - Fosforun stabil olarak uzaklaştırılması için nitrojen giderim prosesinin kontrolü gereklidir. Kontrol hedefleri:

anaerobik bölgeyi nitratlardan korumak;

Nitrat nitrojeni mümkün olduğu kadar uzaklaştırın, böylece kombine denitrifikasyon ve fosfat giderme sağlanır.

Bu kural, anaerobik ve anoksik koşullar altında fosfat biriktiren mikroorganizmalar (PAO) ve heterotroflar tarafından kolayca oksitlenen organik maddenin kullanılmasına dayanmaktadır.

Kolayca oksitlenen organik maddeyi kullanma sürecinin biyokimyası ve anaerobik ve anoksik koşullar altında polifosfat bağlarının enerjisi hakkında modern matematiksel modellerde kullanılan modern fikirler, Şekil 1'de sunulmaktadır. 1.

Anaerobik koşullar altında fermente edilebilir, kolayca oksitlenebilir maddeler (çözünmüş biyolojik olarak oksitlenebilir COD), uçucu yağ asitleri (VFA) üretmek üzere hidrolize edilirken, fakültatif aerobik mikroorganizmalar hidroliz ve asitleştirme yoluyla büyür. Hidroliz sonucu üretilen ve suda bulunan VFA'lar (asetat ve propiyonat), FAO tarafından PHA biyopolimerleri formunda dahili bir besin rezervi biriktirmek için kullanılır. Kullanılan VFA'ların ve depolanan substratların oksidasyon derecesini dengelemek için glikojen kullanılır. Bir enerji kaynağı olarak - polifosfatlardaki makroenerjetik bağlar. Bu süreçte maksimum VFA kullanılır, maksimum PHA biriktirilir ve maksimum polifosfat salınır.

Nitrit ve nitratlarda bağlı oksijen varlığında, fermente edilebilir organik madde ve VFA'nın bir kısmı, denitrifikasyon sürecinde heterotrofik mikroorganizmalar tarafından kullanılır. FAO mikroorganizmaları da VFA'larla etkileşime girer, ancak glikojen ve polifosfat enerjisi kullanmak yerine bazı VFA'lar bağlı oksijen kullanılarak oksitlenir.

Sonuç olarak depolanan biyopolimerlerin FAO mikroorganizmaları tarafından birikmesi ve anaerobik bölgede fosfor salınımı keskin bir şekilde azalır. Bu nedenle, fosfor gideriminin etkinliği önemli ölçüde azalır - oksijen varlığında FAO'nun büyümesi için daha az substrat vardır ve hücrelerindeki polifosfat konsantrasyonunu eski haline getirmeye gerek yoktur.

Nitratlar ve nitritler anaerobik bölgeye girdiğinde, ilk önce anoksik koşulların karakteristik süreçleri meydana gelir ve daha sonra bağlı oksijen konsantrasyonu minimuma düştüğünde, anaerobik koşulların karakteristik süreçleri meydana gelir. Bu nedenle, depolanan biyopolimerlerin birikiminin ve fosfor salınımının verimliliği, gelen kolayca oksitlenen kütlenin oranına bağlıdır.
maddeler ve gelen bağlı oksijenin kütlesi.

Bu, Yakutsk'taki kentsel atık su arıtma tesislerinin incelenmesi ve modellenmesi sırasında elde edilen verilerle iyice doğrulanmıştır (Şekil 2). Gelen bağlı oksijenin kütlesi, çamurun anaerobik bölgeye geri dönüştürüldüğü denitrifikasyon bölgesinin sonundaki nitrat konsantrasyonuyla orantılıdır. Anaerobik bölgeye giren nitrat konsantrasyonunun yaklaşık 1 mg/l seviyesinde sınırlandırılması, burada yüksek miktarda fosfor salınımının sağlanmasını mümkün kılar. Ayrıca bu seviyeye kadar denitrifikasyonun prosesin hızını düşürmeden gerçekleştiğine de dikkat edilmelidir.

Kural No. 2 - Arıtılmış suyun kalite kontrolü, amonyak nitrojen konsantrasyonuna göre gerçekleştirilir. Nitrifikasyonu kontrol etmek için optimum oksijen koşulları ve çamur yaşı gereklidir.

Çözünmüş oksijen konsantrasyonu ve amonyum nitrojen konsantrasyonu, organik ve inorganik inhibitörlerle birlikte, nitrifikasyonun hem birinci hem de ikinci aşamalarında nitrifikasyon mikroorganizmalarının büyüme hızı üzerinde belirleyici bir etkiye sahiptir.
Proses kontrol sistemleri oluşturulurken çözünmüş oksijen konsantrasyonunun izlenmesi en yaygın parametredir. Kontrol hedefleri:

BOİ ve amonyum nitrojen için gerekli saflaştırma derinliğini sağlayın;

Havalandırma için enerji israfından kaçının.

Nitrifikasyon işlemi için optimal çözünmüş oksijen konsantrasyonu hem literatür verilerinden hem de deneysel olarak belirlendi - Şekil 1. 3. Her durumda, oksijen konsantrasyonunu optimumun üzerine çıkarmak nitrifikasyonda bir iyileşmeye yol açmaz, yalnızca aşırı hava tüketimine neden olur.

Çamurun yaşı, biyolojik azot ve fosfor giderme tesislerine yönelik tüm tasarım yöntemlerinde ve tesislerin işletilmesinde önemli bir faktördür.

Modern modeller çamur yaşının aşağıdaki göstergelerini ayırt eder:

Çamurun aerobik yaşı - bu değer, birinci ve ikinci fazların nitrifikasyon mikroorganizmalarının izin verilen büyüme oranlarını belirler.
Aerobik koşullar altındaki çamur kütlesinin yapılardan uzaklaştırılan çamur kütlesine oranı olarak tanımlanır. Nitritlere yönelik sıkı bir standardizasyon olmadığında, 1 mg/l'lik amonyum nitrojen konsantrasyonlarında daha düşük yaş değerleri kabul edilir. Daha derin nitrifikasyon elde etmek için daha yüksek çamur yaşı değerleri kabul edilir. Ayrıca çamurun yaşında bir artış veya azalma, drenajın sıcaklığındaki değişiklikler ve nitrifikasyon inhibitörlerinin varlığı ile ilişkilidir. İncirde. Şekil 4, çamurun aerobik yaşının tam nitrifikasyon sırasındaki sıcaklığa bağımlılığının yanı sıra, havalandırma tanklarında nitrifikasyon prosesine başlamak için gereken çamurun yaşını göstermektedir.

Çamurun anaerobik yaşı, anaerobik koşullar altında meydana gelen hidroliz ve asitleşme mikroorganizmalarının büyümesinden sorumludur. Anaerobik bölgede ilave VFA elde etme ihtiyacına bağlı olarak anaerobik çamurun yaşı 1 ila 3 gün arasında değişmektedir. Anaerobik bölgedeki çamur kütlesinin, uzaklaştırılan çamurun toplam kütlesine oranı olarak tanımlanır.

Çamurun genel yaşı, biyosinozdaki biyokütle türlerinin oranını ve çamurun kendi kendine oksidasyon derinliğini belirler. Çamurun toplam yaşı, havalandırma tankının tüm bölgelerindeki (anaerobik, anoksik ve aerobik) çamur kütlesinin, büyümeyle birlikte uzaklaştırılan çamur kütlesine oranı olarak belirlenir. Her durumda proseste bir optimal çamur yaşı vardır. Çamurun toplam yaşının azaltılması, çamurun optimal aerobik ve anaerobik yaşlarının elde edilmesine ve denitrifikasyon işlemlerinin gerçekleştirilmesine izin vermez. Artan yaş, çamur otoliz işlemlerinin gelişmesine ve fosfor giderme etkinliğinin azalmasına yol açar (Şekil 5 ve Şekil 6).

Yönetim hedeflerinin önceliği

Belirli bir tesisin işletimi sırasında dikkate alınan kontrol hedefleri birbiriyle çatışabileceğinden, kontrol sistemi tasarlanırken önceliklerin belirlenmesi gerekir.

Yönetim hedeflerinin önceliği Şekil 2'de gösterilmektedir. 7'de şu şekilde açıklanmaktadır:

. nitrifikasyonun restorasyonu nitrifikasyonun büyümesiyle ilişkilidir ve iki hafta kadar sürebilir. Yönetim sistemi eylemleri hiçbir koşulda nitrifikasyon mikroorganizmalarının kaybına yol açmamalıdır. Olumsuz koşullar altında ATV havalandırma tanklarının hesaplanmasına yönelik öneriler de dahil olmak üzere yabancı uygulamada (örneğin, atık su sıcaklığındaki mevsimsel bir düşüş), denitrifikasyon bölgesi nedeniyle havalandırma tanklarının aerobik hacmini artırma olasılığının sağlanması tavsiye edilir;
. denitrifikasyonun restorasyonu, enzimatik sistemin yeniden yapılandırılmasıyla ilişkilidir ve birkaç dakikadan (solunum zincirindeki başka bir enzime geçiş) birkaç saate (enzim sentezi) kadar sürer. Denitrifikasyonun bozulması veya sürenin yetersiz olması durumunda arıtılmış sudaki nitrat konsantrasyonunun artacağı dikkate alınmalıdır.
Arıtılmış sudaki nitrojen ve nitrat konsantrasyonu, yalnızca özel arıtma sonrası tesislerin varlığında teknolojik olarak ayarlanabilir. Bu nedenle, eğer gerekliyse, elverişsiz koşullar altında, havalandırma tankının anaerobik bölgesinin bir kısmını veya tamamını denitrifikasyon için kullanmak mümkündür;
. Fosfor gideriminin restorasyonu hem enzimatik sistemin yeniden yapılandırılması hem de FAO'nun büyümesi ile ilişkilidir. Sürecin restorasyonu birkaç dakikadan (enzimatik sistemde geçiş) bir güne (biyosenozda PAO konsantrasyonunun artması) kadar sürer. Fosfor konsantrasyonu, hem biyolojik arıtma aşamasında hem de arıtma sonrası reaktif tarafından kolayca ayarlanır, böylece reaktifin dozajı kontrol edilirken fosfat giderme verimliliğinde geçici bir kayıp, arıtılmış suyun kalitesinde bir bozulmaya yol açmaz.

Kontrol uygulama yöntemleri

UCT sürecini kullanan biyolojik atık su arıtma şeması örneğini kullanarak, belirlenen hedeflere ulaşan bir kontrol sistemini uygulamak için hangi yöntemlerin kullanılabileceğini düşünelim.

İncirde. Şekil 8, bir anaerobik bölge, bir anoksik bölge, değişken rejime sahip bir bölge (çeşitli koşullar muhafaza edilebilir - aerobik, anoksik veya periyodik havalandırma), bir aerobik bölge ve bir ikincil çökeltme tankı. İlk hedef, nitrojen nitratların (ve nitritlerin) Q2CNO3 kütlesini, gelen organik madde Q1C1 kütlesinden önemli ölçüde daha az olacak şekilde sınırlamaktır. Bu durumda asıl sorun bu oranın nasıl ölçüleceği sorusudur. Burada ilk bakışta iki seçenek kendini gösteriyor:
1) Gelen nitrojen, nitrat ve çözünmüş organiklerin veya çözünmüş biyolojik olarak oksitlenebilir maddelerin konsantrasyonlarını ölçün. Bu yaklaşımı uygulamak için, iki akış hızının (nitrat nitrojen konsantrasyonu ve çözünmüş organik madde konsantrasyonu) kimyasal veya biyokimyasal yöntemlerle ölçülmesi gerekli olacaktır. Böyle bir ölçüm mümkündür ancak sistem oldukça karmaşık ve pahalı olacaktır.
2) Azot ve nitratların etkisini sınırladığımız için anaerobik bölgedeki konsantrasyonlarını ölçün. Burada, düşük konsantrasyonlarda nitrat nitrojenin denitrifikasyon sürecinde sınırlayıcı bir faktör olduğu (aerobik proseslerdeki oksijene benzer şekilde bir elektron alıcısı olarak) dikkate alınmalıdır. Sonuç olarak, nitratların artık nitrojen konsantrasyonu Monod denklemine uyacaktır. Onlar. düşük nitrojen konsantrasyonlarında, reaksiyon hızındaki azalma nedeniyle nitratlar pratikte giderilmez. Sonuç olarak, anaerobik bölgedeki düşük konsantrasyonlarda (modelleme sonuçlarına göre - 0,1 mg/l'den az) nitrat nitrojeni için iki seçenek mümkündür:
. anaerobik bölgeye giren küçük nitrojen nitrat kütlesinin bir sonucu olarak düşük konsantrasyon elde edildi;
. anaerobik bir ortamda nitrojen ve nitratların uzaklaştırılması sonucunda düşük konsantrasyona ulaşılır.

Böylece ölçüm duyarsız olacaktır.

Biyolojik fosfor giderim tesislerinin tasarımı ve işletilmesine yönelik kılavuzda, nitrojen giderimi izlenirken faydalı bir ölçümün redoks potansiyeli Eh'nin ölçümü olduğu belirtildi. Eh değeri (sabit pH'da), çözeltideki oksitleyici ajanların ve indirgeyici ajanların dengesi ile belirlenir; elektronları kabul etme veya bağışlama yeteneğinin yanı sıra oksitleyici maddenin ve indirgeyici maddenin doğası. Oksitleyici maddeler şu sırayla değiştiğinde Eh değeri önemli ölçüde düşer - çözünmüş oksijen - nitritler ve nitratlar - sülfatlar. Böylece Eh sensörünün kullanılması, anaerobik bölgede meydana gelen işlemlerde nitritlerin ve nitratların rolünün yanı sıra oksidan ve organik madde oranının değerlendirilmesini mümkün kılar.

Bu nedenle anaerobik bölgeyi kontrol etmek için Eh'nin kullanılması oldukça basit ve güvenilir bir yöntemdir.

Eh'nin optimal değerini korumak için, söz konusu teknolojide Q2 akış hızını ve CNO3 nitrat konsantrasyonunu kontrol etmek mümkündür.

Akış kontrolü, frekans kontrolörleri kullanan bir pompa kullanılarak oldukça basit bir şekilde uygulanır ve genellikle UCT tabanlı proseslere sahip tüm şemalarda kullanılır, ancak bu, kontrol aralığını etkiler (±%30 ile sınırlıdır). Geri dönüşümün akış hızını azaltmak daha az mantıksızdır çünkü bu, geri dönüşümün ana görevi olan anaerobik bölgeye aktif çamur sağlamakla çelişir. Daha fazla arttırmak da pratik değildir, çünkü akış hızı arttıkça sadece sağlanan çamur kütlesi artmaz, aynı zamanda anaerobik bölgede geçirilen süre de azalır.

CNO3 nitrat konsantrasyonunu kontrol etmek için çeşitli seçenekler vardır. İlk seçenek, Q4'ün akış hızını değiştirerek denitrifikasyon geri dönüşümü Q4CNO3 çıkışında gelen nitrojenin kütlesini kontrol etmektir. Bu kontrol prensibi en kolay uygulananıdır; nitrat konsantrasyonu doğrudan denitrifikasyon bölgesinin sonunda ölçülür ve pompa bir frekans kontrol cihazı tarafından düzenlenir. Bu geri dönüşümün kontrolü, nitrojen giderimi ve kombine nitrojen ve fosfor giderimi ile çoğu şemada kullanılır. Bu geri dönüşümün düzenlenmesi, teknik olarak pompa ve frekans regülatörünün ortak çalışma olanaklarıyla ve teknolojik olarak arıtılmış suda gerekli nitrat konsantrasyonunun elde edilmesiyle sınırlıdır.

Benzer şekilde, gelen nitrojen Q3CNO3 çıkışının kütlesi, Q3'ün akış hızı değiştirilerek kontrol edilebilir. Bu tür bir kontrol daha karmaşıktır, çünkü kural olarak geri dönüş çamurunun akışı bir pompa tarafından değil, geri dönüş çamuru odalarındaki bentler tarafından düzenlenir ve pompa ikincil olarak tanktaki seviyeye göre düzenlenir. Ayrıca, bu tür bir düzenleme, ikincil çöktürme tankı LeSL'deki (bkz. Şekil 8) çamur seviyesinin arttırılması ve geri dönüşüm akış hızının düşürülmesi nedeniyle teknik olarak sınırlandırılmıştır. Bu tür bir düzenleme, geri dönüş çamurunun denitrifikasyonu için ayrı bir bölgenin tahsis edilmesiyle MUCT4 süreci temelinde oluşturulan teknolojik planlarda kullanılır. Bu durumda ikincil çökeltme tanklarındaki çamur seviyesinin izlenmesi arzu edilir.

Nitrojen gidericiye (Q3 + Q4)∙CNO3 çıkışına giren nitrojen kütlesini kontrol etmek için başka bir seçenek, arıtılmış sudaki nitrat nitrojen konsantrasyonunu kontrol etmektir. Bu kontrol yöntemi, kural olarak, değişken rejimlere sahip bölgelerin varlığında denitrifikasyon geri dönüşüm akış hızının düzenlenmesiyle birlikte kullanılır. Qair1 hava akış hızı, değişken mod bölgelerinde nitri-denitrifikasyonu düzenlemek için kullanılır.

Çözünmüş oksijen konsantrasyonunun eş zamanlı nitrit denitrifikasyon seviyesine düşürülmesi veya hava beslemesinin periyodik olarak kapatılması, nitrifikasyon sürecini bozmamak için her zaman amonyum nitrojen NH4 konsantrasyonunun geri bildirimi ile gerçekleşir. Bu durumda aerobik yaş hesabında değişiklik yapılması gerekmektedir.

Periyodik havalandırmalı bölgeler için aerobik yaş şu şekilde hesaplanır:

burada TA/TD havalandırma ve denitrifikasyon süresinin oranıdır;
W, havalandırma tankı bölgesinin hacmidir, m3;
ai - çamur dozu, g/l;
ar, geri dönüş çamurundaki çamur dozu, g/l;
qi - fazla çamur tüketimi, m3/gün.

“Carousel” tipi havalandırma tankları

Bazı projelerde nitri denitrifikasyon sürecini organize etmek için “atlıkarınca” karıştırma prensibine sahip havalandırma tankları kullanılmaktadır. Bu durumda, düzenleme düzenlenirken temelde farklı iki durum arasında ayrım yapılmalıdır.

İlk durum “kısa bir atlıkarıncadır” (Şekil 9). Havalandırma sisteminden çıkışta, nitrifikasyon işlemi için optimal olan çözünmüş oksijen konsantrasyonu korunursa, akışın havalandırma sisteminden çıkıştan dönüşe geçişi sırasında, çözünmüş oksijen konsantrasyonunun zamanı yoktur. denitrifikasyon süreçlerinin seviyesine düşürmek. Bu durumda doğrudur:

Burada L, havalandırma sisteminin başından sonuna kadar olan mesafenin uzunluğudur (m), v, “atlıkarınca”daki su hareketinin hızıdır (m/sn), CO2, konsantrasyondur
havalandırma sisteminden sonraki oksijen (mg/l), OUR - ortalama oksijen tüketim oranı (saniyede mgO2/g DM), ai - çamur dozu (g/l).
Oksijen kaybı için ortalama seyahat mesafesi 50 m'dir.
Bu tür yapılar, çözünmüş oksijen ve amonyum nitrojen sensörleri tarafından kontrol edilen periyodik havalandırma modunda en iyi şekilde çalışır. Amonyum nitrojen konsantrasyonuna bağlı olarak hava beslemesi açılıp kapatılır.

Temel olarak farklı bir durum, seyahat süresinin oksijeni denitrifikasyon optimumuna indirmeyi ve “atlıkarınca”daki uzaydaki denitrifikasyon bölgesini vurgulamayı mümkün kıldığı “uzun atlıkarınca”dır (L/v››CO2 / (OUR∙ai) (Şekil 10).

Bu durumda denitrifikasyon bölgesinin uzunluğunu düzenlemek mümkündür; bir “atlıkarınca” içinde değişken modlu bir alan düzenleyin. Değişken mod bölgesi genel prensibe göre kontrol edilir - Qair1 hava beslemesinin açılması/kapatılması bir amonyum nitrojen sensörü kullanılarak gerçekleştirilir. Havalandırma sistemi açıldığında oksijen konsantrasyonu, O2(1) oksijen sensörüne göre nitrifikasyon optimumunda tutulur. Karuselin her zaman aerobik olan kısmına hava, aerobik bölgenin sonunda bulunan ve atık su besleme noktasında denitrifikasyon işleminin başlamasını sağlayan oksijen sensörü O2(2) aracılığıyla sağlanır.

Havalandırılmış alanlarda çözünmüş oksijen konsantrasyonlarının korunması

Havalandırılmış bölgelerde çözünmüş oksijen konsantrasyonunun korunması farklı algoritmalar kullanılarak gerçekleştirilebilir.
Avantajlarına ve dezavantajlarına daha yakından bakalım.
Doğrudan hava akış kontrolü Şekil 2'de gösterilmektedir. on bir.
Bu, uygulanması en kolay düzenleme algoritmasıdır. Bu tür bir düzenleme, çözünmüş oksijen konsantrasyonunu belirlemek için doğrudan cihazların yerleşik kontrolörlerinden gerçekleştirilebilir. Bu yöntemin aşağıdaki sınırlamaları vardır:
. Minimum hava akışı için koruma yoktur - akış hızı azalırsa, çamur karışımının tabakalaşması ve çamurun havalandırma tankının dibine düşmesi nedeniyle minimum havalandırma yoğunluğu ihlal edilebilir.
. Maksimum hava akışı için koruma yoktur - hava akışındaki artışla havalandırma sisteminin uzun süreli aşırı yüklenmesi mümkündür.
. Amonyum nitrojen hakkında geri bildirim yoktur.

Bu yöntem, havalandırma tankının uzunluğu boyunca ayrı ayrı havalandırılan bölgelerdeki hava akışının ek olarak düzenlenmesi için önerilir; değişken modlu bölgeler için ve tüm havalandırma sisteminin ana hava kanalındaki bir vana ile düzenlenmesi durumunda geçerli değildir. temizleme teknolojisinin ihlaline ve havalandırma sisteminin hizmet ömrünün azalmasına yol açar.

İkinci kontrol yöntemi, tek aşamalı hava akışı kontrol algoritmasıdır (Şekil 12). Bu durumda, belirlenen ve mevcut oksijen konsantrasyonunun karşılaştırılması sonucuna göre, akış ölçere göre valf tarafından tutulan yeni bir hava akışı değeri hesaplanır.

Bu kontrol algoritması çok daha güvenilirdir ve ana hava kanalındaki bir damper dahil olmak üzere hava akışını kontrol etmek için benimsenen ana algoritmadır.

Bu durumda hem minimum hem de maksimum hava akışını korumak, minimum havalandırma yoğunluğunu sağlamak ve havalandırma sisteminin aşırı yüklenmesini önlemek mümkündür. Sadece amonyum nitrojen konsantrasyonuyla hiçbir bağlantı yoktur.

Bir amonyum nitrojen sensöründen gelen sinyalin kullanılması gerekiyorsa, en karmaşık iki aşamalı kontrol algoritması kullanılır (Şekil 13).

Bu durumda, hava akışının önceki prensibe göre düzenlenmesine ek olarak, amonyum nitrojen konsantrasyonunun ölçüm sonuçlarına göre çözünmüş oksijenin "ayar noktasında" bir değişiklik eklenir. Bu, en karmaşık kontrol algoritmasıdır ve enstrümantasyon açısından en pahalı olanıdır. Amonyak nitrojen saflaştırmasının kalitesini korurken en derin denitrifikasyonu elde etmek için değişken rejimlere sahip alanlarda kullanılması tavsiye edilir.

Çamur yaş kontrolü

Çamurun yaşını yönetmek, prensip olarak bir otomasyon sistemi veya bir operatör tarafından gerçekleştirilebilen yavaş bir süreçtir. Yaşı korurken en önemlisi, modelleme sırasında hesaplanan "dinamik çamur yaşı"dır - hesaplanan yaşa karşılık gelen son zaman aralığının ortalama değeri. Çoğu işletme istasyonunda, büyümenin tanımı çeşitli formüller (çoğunlukla güncelliğini kaybetmiş) kullanılarak hesaplandığından, çamur yaş kontrolü yapılmamakta veya yanlış yapılmaktadır.

Kütle dengesine dayalı olarak ikincil çöktürme tanklarından çamur geri dönüşümündeki çamur konsantrasyonu hesaplanabilir:

Aktif çamurun tamamının havalandırma tankının başına beslendiği tesisler için mevcut çamur yaşı aşağıdaki şekilde hesaplanabilir:

burada SAt çamurun toplam yaşıdır, Wat havalandırma tankının toplam hacmidir, Qi fazla çamur tüketimidir, Ri çamurun yeniden sirkülasyon katsayısıdır.

Çamurun denitrifikasyon bölgesinden sağlandığı bir anaerobik bölge varsa, buradaki çamur dozu daha azdır ve anaerobik bölgeye yeniden sirkülasyon katsayısına bağlıdır. Bu durumda anaerobik kısımdaki çamur dozu hesaplanır:

burada: aan yapının anaerobik kısmındaki çamurun dozu, ai anoksik ve aerobik bölgelerdeki çamurun dozu, Ra anaerobik bölgeye yeniden sirkülasyon katsayısıdır.

Daha sonra bu tür yapılarda siltlerin toplam yaşı:

Bu yaş hesaplama yöntemi yalnızca gider değerlerini dikkate alır ve kontrolü otomatikleştirirken uygulanması çok daha kolaydır.

Atık su arıtma tesisi için kontrol şeması örneği

Sonuç olarak, Kirov şehrindeki atık su arıtma tesisleri için açıklanan ilkeler kullanılarak geliştirilen, UCT sürecini kullanan iki koridor havalandırma tankı için bir kontrol şemasını ele alacağız (Şekil 14).

Anaerobik bölgeye giren nitrat kütlesinin sınırlandırılması, Eh sensörünü kullanarak anaerobik bölgeye geri dönüşüm akışını düzenleyerek ve denitrifikasyon bölgesindeki NO3 nitrat nitrojen sensörünü kullanarak denitrifikasyon geri dönüşümünü düzenleyerek elde edilir. Geri dönüşümü anaerobik bölgeye ayarlayarak belirli bir Eh değerleri aralığına ulaşmanın imkansız olması durumunda, NO3 "ayar noktasının" otomatik olarak düzenlenmesi için hazırlık yapılmıştır. Anaerobik bölgeyi uygun olmayan koşullar altında nitrifikasyon giderici olarak kullanmak için operatörün daha yüksek bir "ayar noktası" Eh belirlemesi gerekir.

Çözünmüş oksijen konsantrasyonunun genel düzenlemesi, hava kanalı üzerindeki ortak bir valf kullanılarak O2 oksijen sensörü ve Qair hava akış ölçerden iki aşamalı bir prensiple gerçekleşir. Havalandırma tankının uzunluğu boyunca sabit bir oksijen konsantrasyonunun sağlanması, havalandırıcıların yoğunluğunun değiştirilmesiyle sağlanır. Aerobik bölgenin başlangıcında, belirli bir konsantrasyonu korurken akış hızındaki dalgalanmalar daha az belirgin olduğundan, bu bölgedeki hava akış hızını ayarlamak için ek bir oksijen sensörlü tek aşamalı kontrol prensibi kullanılır.

Çamur yaşının hesaplanması, açıklanan prensibe göre akış hızlarının ölçülmesiyle otomatik olarak gerçekleşir. Deşarj edilen çamurun kütlesine ve optimum yaşa ilişkin ayarlamalar operatör tarafından yapılmalıdır.

sonuçlar

Matematiksel modellemenin kullanılması, nitrojen ve fosforun biyolojik olarak uzaklaştırılmasıyla havalandırma tankları için otomatik kontrol sistemlerinin tasarlanmasının temel prensiplerinin belirlenmesini mümkün kılar.

Fosfor giderim sürecini kontrol etmek için, yeniden sirkülasyon akışlarındaki nitrat nitrojen kütlesinin kontrol edildiği, yeniden sirkülasyon akışlarıyla anaerobik bölgeye giren nitratların etkisini en aza indirmek gerekir. Anaerobik bölgeye giren nitrat nitrojen kütlesini kontrol etmenin ana yöntemi, yeniden sirkülasyon akış hızlarını değiştirerek denitrifikasyon sürecini kontrol etmektir.
ve değişken rejime sahip bölgelerde oksijen rejimi.

Oksidasyon-indirgeme potansiyeli sensörü kullanılarak anaerobik bölgedeki prosesin izlenmesi mantıklıdır.

Nitrifikasyon sürecini sürdürmek için çamurun oksijen rejimi ve aerobik yaşı kontrol edilmelidir.

Bir sistem kurarken aşağıdaki önceliklere uyulmalıdır: nitrifikasyon sürecinin sürdürülmesi, denitrifikasyon sürecinin sürdürülmesi ve ancak o zaman biyolojik fosfor giderimi.

giriiş

1. Otomatik kontrol sistemlerinin yapısı

2. Sevkiyat kontrolü

3. Arıtma tesislerinin işleyişinin izlenmesi

Kaynakça

giriiş

Biyolojik atık su arıtımının otomasyonu - insanları kum tuzaklarında, birincil ve ikincil çökeltme tanklarında, havalandırma tanklarında, öküz tanklarında ve diğerlerinde meydana gelen işlemlere katılımdan kısmen veya tamamen kurtaran teknik araçların, ekonomik ve matematiksel yöntemlerin, kontrol ve yönetim sistemlerinin kullanılması. biyolojik arıtma tesisindeki yapılar Atık su.

Atık su sistemlerinin ve yapılarının otomasyonunun temel hedefleri, su bertarafı ve atık su arıtımının kalitesini iyileştirmektir (atık suyun kesintisiz deşarjı ve pompalanması, atık su arıtımının kalitesi vb.); işletme maliyetlerinin azaltılması; çalışma koşullarının iyileştirilmesi.

Biyolojik atık su arıtımına yönelik sistem ve yapıların ana işlevi, ekipmanın durumunu izleyerek ve bilgilerin güvenilirliğini ve yapıların stabilitesini otomatik olarak kontrol ederek yapıların güvenilirliğini arttırmaktır. Bütün bunlar, atık su arıtımının teknolojik süreç parametrelerinin ve kalite göstergelerinin otomatik olarak stabilizasyonuna, rahatsız edici etkilere (boşaltılan atık su miktarındaki değişiklikler, arıtılmış atık suyun kalitesindeki değişiklikler) hızlı tepki verilmesine katkıda bulunur. Hızlı tespit, proses ekipmanlarının işletimindeki kazaların ve arızaların yerinin belirlenmesine ve ortadan kaldırılmasına katkıda bulunur. Verilerin saklanmasını, hızlı işlenmesini sağlamak ve yönetimin her kademesinde en bilgilendirici biçimde sunmak; veri analizi ve kontrol eylemlerinin geliştirilmesi ve üretim personeline öneriler, teknolojik süreçlerin yönetimini koordine eder ve belge hazırlama ve işlemenin otomasyonu, belge akışının hızlandırılmasına olanak tanır. Otomasyonun nihai hedefi yönetim faaliyetlerinin verimliliğini arttırmaktır.

1 Otomatik kontrol sistemlerinin yapısı

Her sistemin içinde şu yapılar bulunur: işlevsel, organizasyonel, bilgilendirici, yazılımsal, teknik.

Bir sistem oluşturmanın temeli işlevsel yapıdır, geri kalan yapılar ise işlevsel yapının kendisi tarafından belirlenir.

İşlevselliklerine göre her kontrol sistemi üç alt sisteme bölünmüştür:

· teknolojik süreçlerin operasyonel kontrolü ve yönetimi;

· teknolojik süreçlerin operasyonel planlanması;

· teknik ve ekonomik göstergelerin hesaplanması, drenaj sisteminin analizi ve planlanması.

Ek olarak, alt sistemler verimlilik kriterine (fonksiyonların süresi) göre hiyerarşik seviyelere bölünebilir. Aynı seviyedeki benzer işlev grupları bloklar halinde birleştirilir.

Arıtma tesislerinin işletilmesine yönelik otomatik kontrol sisteminin işlevsel yapısı Şekil 1'de gösterilmektedir.

Şekil 1 Atık su arıtma tesisleri için otomatik kontrol sisteminin işlevsel yapısı

2 Sevkiyat kontrolü

Biyolojik atıksu arıtma tesislerinde sevk görevlisi tarafından kontrol edilen ve yönetilen ana teknolojik süreçler şunlardır:

· kum tuzaklarından kumun ve birincil çöktürme tanklarından ham çökeltinin boşaltılması;

· havalandırma tanklarına giren suyun pH değerinin optimum seviyede stabilizasyonu;

· Zehirli atık suyun bir acil durum konteynerine boşaltılması ve bunun ardından kademeli olarak havalandırma tanklarına beslenmesi;

· su akışının bir kısmının depolama tankına boşaltılması veya buradan su pompalanması;

· atık suyun paralel çalışan havalandırma tankları arasında dağıtımı;

· çamur biriktirmek ve arıtılmış suyun ortalama günlük kalitesini artırmak amacıyla oksitleyici ve rejeneratör arasındaki çalışma hacminin dinamik olarak yeniden dağıtılması için atık suyun havalandırma tankının uzunluğu boyunca dağıtılması;

· havalandırma tankının tüm hacmi boyunca optimum çözünmüş oksijen konsantrasyonunu korumak için hava beslemesi;

· Çamur üzerinde sabit bir organik madde yükünün muhafaza edilmesi için geri dönüşlü aktif çamurun sağlanması;

· çamurun ikincil çöktürme tanklarından boşaltılması;

· Optimum yaşını korumak için fazla aktif çamurun havalandırma tanklarından uzaklaştırılması;

· Su, çamur, tortu ve havanın pompalanmasında enerji maliyetlerini en aza indirmek için pompaları ve fanları açıp kapatmak.

Ek olarak, kontrol edilen nesnelerden kontrol merkezlerine aşağıdaki sinyaller iletilir: ekipmanın acil olarak kapatılması; teknolojik sürecin bozulması; tanklardaki maksimum atık su seviyeleri; üretim tesislerinde maksimum patlayıcı gaz konsantrasyonu; Klorlama tesisinin tesislerinde maksimum klor konsantrasyonu.

Kontrol eylemleri çeşitli elektronik ve pnömatik regülatörlere veya doğrudan aktüatörlere verildiğinden, mümkünse kontrol odası tesisleri teknolojik yapılara (pompa istasyonları, üfleme istasyonları, laboratuvarlar vb.) yakın yerleştirilmelidir. Kontrol odaları yardımcı tesisler (dinlenme odaları, banyolar, depo odaları ve tamir atölyeleri) sağlayacaktır.

3 Arıtma tesislerinin işleyişinin izlenmesi

Teknolojik kontrol ve proses kontrol verilerine dayanarak, atık su akış planının, kalitesinin ve enerji tüketim programının su arıtmanın toplam maliyetini en aza indireceği tahmin edilmektedir. Bu süreçlerin izlenmesi ve yönetimi, sevk danışmanı veya otomatik kontrol modunda çalışan bir bilgisayar sistemi kullanılarak gerçekleştirilir.

Prosesin yüksek kalitede kontrolü ve optimize edilmiş yönetimi, aktif çamur mikroorganizmaları için atık su toksisitesi derecesi, bio-oksidasyonun yoğunluğu, gelen ve arıtılmış suyun BOİ'si, çamur aktivitesi ve belirlenemeyen diğerleri gibi parametrelerin ölçülmesiyle sağlanabilir. doğrudan ölçüm yoluyla. Bu parametreler, küçük hacimli teknolojik tanklarda özel yük moduyla oksijen tüketim oranının ölçülmesine dayanan hesaplamayla belirlenebilir. Oksijen tüketim oranı, havalandırma kapatıldığında çözünmüş oksijen konsantrasyonunun maksimumdan belirtilen minimum değerlere düşme süresiyle veya aynı koşullar altında belirli bir süre içinde çözünmüş oksijen konsantrasyonundaki azalmayla belirlenir. Ölçüm, teknolojik bir ünite ve sayaç bileşenlerini kontrol eden ve oksijen tüketim oranını hesaplayan bir mikroişlemci kontrol cihazından oluşan döngüsel bir kurulumda gerçekleştirilir. Bir ölçüm döngüsünün süresi hıza bağlı olarak 10-20 dakikadır. Teknolojik ünite, bir havalandırma tankının veya aerobik stabilizatörün servis köprüsüne monte edilebilir. Tasarım, sayacın kışın açık havada çalışabilmesini sağlar. Büyük hacimli reaktörlerde oksijen tüketim hızı sabit olarak sürekli olarak belirlenebilmektedir. aktif çamur, atık su ve hava temini. Sistem 0,5-2 ve 1 saat kapasiteli düz jet dispenserlerle donatılmıştır. Tasarımın basitliği ve yüksek su akış hızları, endüstriyel koşullarda ölçümlerin yüksek güvenilirliğini sağlar. Sayaçlar organik yükleri sürekli olarak izlemek için kullanılabilir. Oksijen tüketimi oranının ölçülmesinde daha fazla doğruluk ve hassasiyet, basıncın oksijen ilavesiyle muhafaza edildiği kapalı reaktörlerle donatılmış manometrik ölçüm sistemleri tarafından sağlanır. Oksijen kaynağı genellikle darbeli veya sürekli basınç stabilizasyon sistemi tarafından kontrol edilen bir elektrolizördür. Sağlanan oksijen miktarı, tüketildiği hızın bir ölçüsüdür. Bu tip ölçüm cihazları laboratuvar araştırmaları ve BOİ ölçüm sistemleri için tasarlanmıştır.

Hava besleme kontrol sisteminin temel amacı, havalandırma tankının tüm hacmi boyunca belirli çözünmüş oksijen konsantrasyonlarını korumaktır.Kontrol için sadece bir oksijen ölçüm cihazının sinyali değil, aynı zamanda bu tür sistemlerin kararlı çalışması da sağlanabilir. havalandırma tankının aktif bölgesindeki atık su akış hızı veya oksijen tüketim oranı.

Havalandırma sistemlerinin düzenlenmesi, teknolojik temizleme rejiminin istikrara kavuşturulmasına ve ortalama yıllık enerji maliyetlerinin %10-20 oranında azaltılmasına olanak sağlar. Havalandırma için enerji tüketiminin payı biyolojik arıtma maliyetinin %30-50'sidir ve havalandırma için spesifik enerji tüketimi 0,008 ila 2,3 kWh/m arasında değişmektedir.

Tipik çamur tahliye kontrol sistemleri önceden belirlenmiş bir çamur-su arayüzey seviyesini korur. Arayüz seviyesi fotosensörü, durgun bölgedeki çökeltme tankının yan tarafına monte edilir. Bu tür sistemlerin düzenleme kalitesi, ultrasonik arayüz seviye detektörünün kullanılması durumunda geliştirilebilir. Düzenleme için çamur-su arayüzünün izleme seviye göstergesi kullanılırsa daha yüksek kalitede arıtılmış su elde edilebilir.

Çamur rejimini yalnızca çökeltme tanklarında değil, aynı zamanda tüm havalandırma tankı - geri dönüş çamuru pompa istasyonu - ikincil çökeltme tankı sisteminde stabilize etmek için, belirli bir devridaim katsayısının korunması gerekir, yani boşaltılan çamurun akış hızı Çamur, gelen atık suyun akış hızıyla orantılıdır. Çamur durma seviyesi, çamur endeksindeki değişiklikleri veya çamur karışımı akış kontrol sisteminin arızasını dolaylı olarak izlemek için ölçülür.

Fazla çamurun deşarjı düzenlenirken sadece oluşan çamurun sistemden uzaklaştırılması ve çamurun yaşının stabil hale getirilmesi için gün içinde oluşan çamur miktarının hesaplanması gerekir. Bu, yüksek çamur kalitesi ve optimum biyolojik oksidasyon oranları sağlar. Aktif çamur konsantrasyon ölçüm cihazlarının bulunmamasından dolayı bu sorun oksijen tüketim oranı ölçüm cihazları kullanılarak çözülebilir, çünkü çamur büyüme hızı ve oksijen tüketim hızı birbiriyle ilişkilidir. Sistemin hesaplama ünitesi, oksijen tüketimi miktarı ile uzaklaştırılan çamur miktarını entegre eder ve belirlenen fazla çamur tüketimini günde bir kez ayarlar. Sistem fazla çamurun hem sürekli hem de periyodik olarak boşaltılması için kullanılabilir.

Oksitanklarda, yüksek çözünmüş oksijen konsantrasyonlarında çamur zehirlenmesi tehlikesi ve düşük konsantrasyonlarda saflaştırma oranında keskin bir düşüş nedeniyle oksijen rejimini koruma kalitesine daha yüksek talepler getirilir. Oksijen tanklarını çalıştırırken hem oksijen beslemesini hem de atık gazların tahliyesini kontrol etmek gerekir. Oksijen beslemesi ya gaz fazının basıncıyla ya da çekirdekteki çözünmüş oksijenin konsantrasyonuyla kontrol edilir. Atık gazların deşarjı, atık su debisine orantılı olarak veya arıtılan gazdaki oksijen konsantrasyonuna göre düzenlenir.

Kaynakça

1. Voronov Yu.V., Yakovlev S.V. Su bertarafı ve atık su arıtma / üniversiteler için ders kitabı: – M.: İnşaat Üniversiteleri Birliği Yayınevi, 2006 – 704 s.

1

Fenolik bileşiklerin konsantrasyonunu azaltmak için üstel bir model olan gelişmiş oksidasyon süreçlerini (UV radyasyonu, λ = 365 nm, H2O2, FeCl3) kullanarak endüstriyel atık suyun fenolik bileşiklerden arındırılması sürecini (Bisfenol-A örneğini kullanarak) etkin bir şekilde yönetmek, Statistica yazılım ortamında tanımlanan bir . Modelin kararsız parametrelerini stabilize etmek için A.N. Tikhonov'un tavsiyesiyle “sırt regresyonu” işlemi uygulandı. Fizikokimyasal faktörlerin (foto-Fenton reaktifi) etkisi altında sulu bir ortamda fenolik bileşiklerin ayrışma derecesinin proses parametrelerine bağımlılığını ortaya koyan, ortaya çıkan düzenlileştirilmiş model, istatistiksel olarak anlamlıdır (R2 = 0,9995) ve gelişmiş tahmin özelliklerine sahiptir. en küçük kareler yöntemiyle tanımlanan modelden daha fazladır. MathCad sistemindeki Lagrange çarpan yöntemini kullanarak fenolik bileşik konsantrasyonunu azaltmak için düzenli bir model kullanılarak, FeCl3, H2O2'nin spesifik optimal tüketim seviyeleri belirlendi ve atık sudaki fenolik bileşik konsantrasyonunun izin verilen maksimum seviyeye azaltılması sağlandı.

düzenlileştirme

yanlış problemler

modelleme

atık su

geliştirilmiş oksidatif süreçler

1. Vuchkov I., Boyadzhieva L., Solakov E. Uygulamalı doğrusal regresyon analizi. – M.: Finans ve İstatistik, 1987. 240 s.

2. Draper N., Smith G. Uygulamalı regresyon analizi. – M.: Williams Yayınevi, 2007. – 912 s.

3. Eliseeva I.I. Ekonometri. – M.: Yurayt Yayınevi, 2014. – 449 s.

4. Karmazinov F.V., Kostyuchenko S.V., Kudryavtsev N.N., Khramenkov S.V. Modern dünyada ultraviyole teknolojileri: monografi. – Dolgoprudny: Yayınevi “Intellect”, 2012. – 392 s.

5. Moiseev N.N., Ivanilov Yu.P., Stolyarova E.M. Optimizasyon yöntemleri. – M.: Nauka, 1978. – 352 s.

6. Rabek Ya.Fotokimya ve fotofizikte deneysel yöntemler: T. 2. – M.: Mir, 1985. – 544 s.

7. Sokolov A.V., Tokarev V.V. Optimal çözüm yöntemleri. 2 cilt halinde T.1. Genel Hükümler. Matematiksel programlama. – M.: Fizmatlit, 2010. – 564 s.

8. Sokolov E.M., Sheinkman L.E., Dergunov D.V. Su ortamlarındaki fenolik bileşiklerin konsantrasyonunun matematiksel modelleme kullanılarak azaltılmasının incelenmesi // Rusya Bilimler Akademisi Güney Bilim Merkezi Bülteni. – 2013. – T. 9, Sayı 2. – S. 23–31.

9. Sokolov E.M., Sheinkman L.E., Dergunov D.V. Su ortamında fenolik bileşiklerin ayrışmasının doğrusal olmayan kinetiği // Temel Araştırma. – 2014. – Sayı. 9, Bölüm 12. – S. 2677–2681.

10. Sterligova A.N. Tedarik zincirlerinde stok yönetimi. – M.: INFRA-M, 2009. – 430 s.

11. Sychev A.Ya., Isak V.G. Demir bileşikleri ve O2, H2O2 aktivasyonunun homojen kataliz mekanizmaları ve organik substratların oksidasyonu // Kimyadaki ilerlemeler. – 1995. – Sayı 64 (12). – s. 1183–1209.

12. Tikhonov A.N., Arsenin V.Ya. Kötü konumlanmış problemleri çözme yöntemleri. – M.: Nauka, 1979. – 285 s.

13. Tikhonov A.N. Kötü oluşturulmuş problemlerin düzenlenmesi üzerine // SSCB Bilimler Akademisi Raporları. – 1963. – Sayı 153(1). – S.45–52.

14. Tikhonov A.N. Kötü oluşturulmuş problemlerin çözümü ve düzenlileştirme yöntemi // SSCB Bilimler Akademisi Raporları. – 1963. – Sayı 151(3). – s. 501–504.

15. Tikhonov A.N., Ufimtsev M.V. Deney sonuçlarının istatistiksel işlenmesi. – M.: Moskova Devlet Üniversitesi Yayınevi, 1988. – 174 s.

17. Marta I. Litter, Natalia Quici Su ve Atık Su Arıtımında Fotokimyasal Gelişmiş Oksidasyon Süreçleri // Mühendislikle İlgili Son Patentler. – 2010. – Cilt. 4, Sayı 3. – S. 217–241.

18. Xiangxuan Liu, Jiantao Liang, Xuanjun Wang UV-Fenton Yöntemi // Su Ortamı Araştırması Kullanılarak Formaldehit Bozunmasının Kinetiği ve Reaksiyon Yolları. – 2011. – Cilt. 83, Sayı 5. – S. 418–426.

Bir dizi endüstriden (kimya, ilaç, metalurji, kağıt hamuru ve kağıt, madencilik vb.) kaynaklanan atık sular, yüzey ve yeraltı suyu kütlelerinin fenolik ve oksitlenmesi zor organik bileşiklerle kirlenmesine önemli bir katkıda bulunur. Fenol, düşük konsantrasyonlarda bile önemli bir tıbbi sorun teşkil eden potansiyel olarak tehlikeli, kanserojen bir maddedir.

Gelişmiş oksidasyon işlemleri (AOP'ler), atık sularda bulunan organik maddenin geniş bir konsantrasyon aralığında bozunmasında önemli bir rol oynar. AOP işlemleri, çok çeşitli organik maddeleri mineralize edebilen güçlü oksitleyici maddeler olan hidroksil radikallerini üretir. Hidroksil radikali yüksek bir redoks potansiyeline sahiptir (E0 = 2,80 V) ve hemen hemen tüm organik bileşik sınıflarıyla reaksiyona girme kapasitesine sahiptir. Oksitleyici hidroksil radikalleri, foto-Fenton işleminin bir sonucu olarak fotoliz ile başlatılabilir.

Gelişmiş oksidasyon işlemleri kullanılarak fenolik bileşiklerden atık suyun saflaştırılması esas olarak fotokimyasal reaktörlerde gerçekleşir. Fotokimyasal reaktörler, fotokimyasal reaksiyonların gerçekleştirildiği cihazlardır. Ancak içlerinde sadece dönüşümler meydana gelmekle kalmıyor, aynı zamanda kütle ve ısı transferi ve ortamın yoğun hareketi gibi eşlik eden süreçler de meydana geliyor. Saflaştırma işleminin verimliliği ve güvenliği büyük ölçüde reaktör tipinin, tasarımının ve çalışma modunun doğru seçimine bağlıdır.

Fotoreaktörler çeşitli uygulamalı problemleri çözmek için kullanıldığında, büyük miktarda reaktifin etkili ışınlamaya maruz bırakılması gerekir.

Yerel arıtma tesislerinin genel sistemindeki fotokimyasal arıtma modülünün önemli bir unsuru, reaktifler, FeCl3 katalizörü ve hidrojen peroksit H202 için dozaj sistemidir.

Reaktörlerin stabil çalışması ve organik bileşiklerin mineralizasyon verimliliğinin arttırılması için, reaktöre verilen reaktiflerin optimal dozlarının belirlenmesi amacıyla saflaştırma işleminin optimize edilmesi gerekmektedir. Optimizasyon, temizleme prosesinin çevresel düzenlemeleri dikkate alınarak reaktiflerin stoklanması için gereken maliyetlerin en aza indirilmesine dayanabilir. Bir organik kirletici konsantrasyonunun, bir fenolik bileşiğin konsantrasyonunun izin verilen maksimum değeri ile sınırlı olan proses parametrelerine (reaktiflerin konsantrasyonları ve UV ışınlama süresi) bağımlılığının fonksiyonu, çevresel bir düzenleyici olarak hareket edebilir. Konsantrasyon fonksiyonu, en küçük kareler yöntemi (LSM) kullanılarak AOP prosesinin deneysel verilerinin istatistiksel analizine dayanarak belirlenir.

Çoğunlukla, en küçük kareler yöntemini kullanarak bir regresyon denkleminin parametrelerini belirleme sorunu yanlış bir şekilde ortaya konulur ve reaktiflerin optimal dozlarını belirlemek için bir optimizasyon problemini çözerken elde edilen denklemin kullanılması, yetersiz sonuçlara yol açabilir.

Bu nedenle, çalışmanın amacı, bir fenolik bileşiğin konsantrasyonunun fotokimyasal saflaştırma işleminin parametrelerine bağımlılığına ilişkin kararlı bir model oluşturmak ve hidrojen peroksit ve demirin optimal tüketim seviyelerini belirlemek için düzenleme yöntemlerini uygulamaktır (III) reaktiflerin maliyetini en aza indirirken klorür.

Bir fenolik bileşiğin konsantrasyonundaki azalmanın, hidrojen peroksit, demir (III) klorür ve 365 nm dalga boyuna sahip ultraviyole radyasyonun bir fenolik madde üzerinde birleşik etkisi altında AOP işleminin parametrelerine bağımlılığının matematiksel bir modelini oluşturmak. Kimyasal reaktiflerin tüketim seviyelerinin belirlenmesine yönelik optimizasyon problemini çözmek amacıyla, sucul ortamda kirletici madde kullanımı, fenolik bileşikler (bisfenol-A, BPA) içeren model çözeltiler üzerinde sıvı ve gaz kromatografisi kullanılarak deneysel çalışmalar. Optimum deneysel tasarım gerçekleştirilirken, UV radyasyonunun ve oksidanların organik kirleticilerin ayrışma düzeyi üzerindeki etkisi, çeşitli BPA - x1 konsantrasyonlarında (50 μg/l, 100 μg/l); hidrojen peroksit H202 - x2 (100 mg/l; 200 mg/l) ve aktivatör - demir (III) klorür FeCl3 (1; 2 g/l) - x3. BPA, hidrojen peroksit ve FeCl3 içeren bir model çözelti, 2 saat boyunca (ışınlama süresi t - x4) UV radyasyonuna maruz bırakıldı. Işınlamadan 1 ve 2 saat sonra numuneler alındı ​​ve artık BPA (y) konsantrasyonu ölçüldü. Ölçümler bir sıvı kromatografı LC-MS/MS ile gerçekleştirildi. BPA'nın fotodegradasyonu sırasındaki yarı ömür ürünleri, bir GS-MS gaz kromatografisi kullanılarak belirlendi.

pH = 3'te asidik bir ortamda organik kirleticilerin mineralizasyonu için foto-Fenton prosesi (Fe2+/H2O2/hν) uygulandığında, Fe(OH)2+ kompleksi oluşur:

Fe 2+ + H 2 O 2 → Fe 3+ + OH ● + OH - ;

Fe 3+ + H 2 O → Fe(OH) 2+ + H + .

UV ışınımının etkisi altında kompleks ayrışmaya uğrar ve bunun sonucunda OH● radikali ve Fe2+ iyonu oluşur:

2+ + hν → Fe 2+ + OH ● .

Su ortamındaki bir organik kirleticinin bozunmasına uygulanan makro düzeyde foto-Fenton sürecinin niceliksel bir açıklaması, aşağıdaki modelle açıklanabilir:

burada 0 organik kirleticinin başlangıç ​​konsantrasyonudur; 0, 0 - sırasıyla demir (II) iyonları ve hidrojen peroksit içeren aktivatörün başlangıç ​​​​konsantrasyonları; k reaksiyon hızı sabitidir; r - reaksiyon hızı; α, β, γ - maddeler için reaksiyon emirleri.

Bir fenolik bileşiğin konsantrasyonundaki azalmanın, "foto-Fenton" reaktifinin katılımıyla fotokimyasal saflaştırma işleminin faktörlerine bağımlılığının matematiksel bir modelini oluştururken, azaltılabilecek doğrusal modellerden veya modellerden ilerleyeceğiz. genel formda aşağıdaki şekilde yazılabilen uygun bir dönüşüm kullanarak katsayıları doğrusal hale getirin:

burada fi(x1, x2, …, xm) faktörlerin (regresörlerin) keyfi fonksiyonlarıdır; β1, β2,…, βk - model katsayıları; ε deneysel hatadır.

Kütle etkisi yasasına dayanarak, bir fenolik bileşiğin konsantrasyonunun proses faktörlerine bağımlılığı matematiksel olarak aşağıdaki ifadeyle temsil edilebilir:

burada η, t zamanındaki artık BPA konsantrasyonunun seviyesidir, mg/l; x1 - BPA'nın başlangıç ​​konsantrasyonu, mg/l; x2 - hidrojen peroksit konsantrasyonu, mg/l; x3 - demir (III) klorür konsantrasyonu, g/l; x4 - temizleme işlemi süresi, saat; β1, β2, β3, β4, β5 - model parametreleri.

Katsayılar model (2)'ye doğrusal olmayan bir şekilde girmektedir ancak logaritmalar doğal tabana alınarak doğrusallaştırıldığında denklemin (2) sağ ve sol tarafları elde edilmektedir.

(1)'e uygun olarak

Ancak bu dönüşümle birlikte rastgele bir bozulma (deneysel hata) modele çarpımsal olarak girer ve lognormal dağılıma sahip olur; ve logaritmaları aldıktan sonra bu şunu verir:

Doğrusallaştırma ve yeni değişkenlerin eklenmesinden sonra ifade (2) şu şekli alacaktır:

burada tahmin değişkenleri X1, X2, X3, X4 ve yanıt Y logaritmik fonksiyonlardır:

Y = lny, X1 = lnx1,

X 2 = lnx 2, X 3 = lnx 3, X 4 = lnx 4;

b0, b1, b2, b3, b4 - model parametreleri.

Tipik olarak veri işleme problemlerinde deney matrisi ve yanıt vektörü yanlış bilinmektedir; hatalarla doludur ve en küçük kareler yöntemini kullanarak regresyon katsayılarını belirleme sorunu kaynak verilerdeki hatalara karşı kararsızdır. FTF bilgi matrisi kötü koşullandırılmışsa (F, regresör matrisidir), OLS tahminleri genellikle kararsızdır. Bilgi matrisinin zayıf koşulluluğunun üstesinden gelmek için, A.N.'nin çalışmalarında kanıtlanmış bir düzenleme fikri önerildi. Tihonova.

Regresyon problemlerinin çözümüyle ilgili olarak A.N.'nin düzenleme fikri. Tikhonov, A.E. tarafından yorumlandı. Bir “sırt regresyonu” prosedürü olarak Hoerlom. OLS tahminlerini stabilize etmek için sırt regresyon yöntemini kullanırken (b = (FTF)-1FTY ile tanımlanır), düzenlileştirme, FTF matrisinin köşegen elemanlarına bir miktar pozitif sayı τ (düzenleme parametresi) eklemeyi içerir.

Hoerl, Kennard ve Beldwin, düzenlileştirme parametresi τ'nin aşağıdaki gibi seçilmesini önerdi:

burada m, orijinal regresyon modelindeki parametrelerin sayısıdır (serbest terim hariç); SSe, çoklu bağlantı için ayarlama yapılmadan orijinal regresyon modelinden elde edilen artık kareler toplamıdır; b* - formülle dönüştürülen regresyon katsayılarının sütun vektörü

,

burada bj, orijinal regresyon modelindeki Xj değişkenine ait OLS tarafından belirlenen parametredir; - j'inci bağımsız değişkenin ortalama değeri.

τ değerini seçtikten sonra, düzenli regresyon parametrelerini tahmin etmeye yönelik formül şu şekilde olacaktır:

burada I birim matrisidir; F - regresör matrisi; Y, bağımlı değişkenin değerlerinin bir vektörüdür.

Formül (4) ile belirlenen düzenleme parametresinin değeri τ = 1.371·10-4'e eşit bir değer alır.

Bir fenolik bileşiğin konsantrasyonunu azaltmak için Statistica sisteminde formül (5) dikkate alınarak oluşturulmuş düzenli bir model şu şekilde sunulabilir:

burada C ost ve C BPA sırasıyla fenolik kirleticinin kalıntı ve başlangıç ​​konsantrasyonlarıdır, mg/l; - hidrojen peroksit konsantrasyonu, mg/l; CA - demir (III) klorür konsantrasyonu, g/l; t - zaman, h.

Belirleme katsayısı değerleri, R2 = 0.9995, Fisher kriteri F = 5348.417, kritik değeri aşan (F cr (0.01, 4.11) = 5.67), düzenlileştirilmiş modelin deneysel sonuçlara yeterliliğini karakterize eder. anlamlılık düzeyi α = 0,1.

Su arıtma için gerekli olan kimyasal reaktiflerin (FeCl3, H2O2) konsantrasyonlarının optimal spesifik değerlerinin belirlenmesi, minimum spesifik maliyet seviyesine ulaşılması, formun doğrusal olmayan (dışbükey) bir programlama problemidir (7- 9):

(8)

burada f, kimyasal reaktif stokuyla ilişkili mali kaynakların bir fonksiyonudur f = Z(c2, c3); gi, fizikokimyasal saflaştırma işlemi sırasında su ortamındaki bir fenolik bileşiğin konsantrasyonunu azaltma fonksiyonudur, g = Maliyet(c1, c2, c3, t) (sınırlama fonksiyonu); x1, x2,…, xn - işlem parametreleri; x1, fenolik bileşiğin başlangıç ​​konsantrasyonudur, x1 = c1, mg/l; x2 ve x3 – sırasıyla hidrojen peroksit ve demir (III) klorür konsantrasyonları x2 = c2, mg/l, x3 = c3, g/l; t - zaman, h; bi - bir fenolik bileşiğin (MPC) izin verilen maksimum konsantrasyonu, mg/l.

Wilson formülünü dikkate alarak hidrojen peroksit ve demir (III) klorür tedarikiyle ilişkili iki isimlendirmeli bir maliyet modelini temsil eden finansal kaynakların işlevi şu şekilde temsil edilebilir:

(10)

burada Z(c2, c3) - stokla ilgili spesifik toplam maliyetler, rub.; A - bir genel teslimatın belirli genel giderleri, rub.; c2 - spesifik hidrojen peroksit tüketimi, mg/l; c3 - demir klorürün spesifik tüketimi, g/l; I1, I2 - sırasıyla hidrojen peroksit ve demir (III) klorür depolama maliyetlerine ilişkin özel tarifeler; m1, m2 - sırasıyla hidrojen peroksit ve demir (III) klorür için bir siparişin yerine getirilmesinin maliyetlerine atfedilebilen ürün fiyatının payı; i1, i2 - sırasıyla hidrojen peroksit ve demir (III) klorür stoğunun bakım maliyetine atfedilebilen ürün fiyatının payı; k2, k3 - sırasıyla hidrojen peroksit (RUB/mg) ve demir (III) klorür (RUB/g) birimi başına spesifik satın alma fiyatı.

(7)-(9) sistemini çözmek için, Lagrange fonksiyonunu oluşturmak üzere Lagrange çarpanları adı verilen bir dizi λ1, λ2, …, λm değişkeni tanıtılmıştır:

,

kısmi türevler bulunur ve n + m denklemlerden oluşan bir sistem dikkate alınır

(11)

n + m bilinmeyenli x1, x2, ..., xn; λ1, λ2, ..., λm. Denklem sisteminin (11) herhangi bir çözümü, f(x1, x2, ..., xn) fonksiyonunun bir ekstremumunun oluşabileceği koşullu olarak durağan bir noktayı belirler. Kuhn – Tucker koşulları (12.1)-(12.6) karşılanırsa, nokta Lagrange fonksiyonunun bir eyer noktasıdır, yani. (7)-(9) problemine bulunan çözüm optimaldir:

Suyun fenolden arındırılması için gereken minimum mevcut birim maliyet seviyesine ulaşırken endüstriyel atık suyun fenolik bileşiklerden arındırılması işlemi için en uygun parametrelerin belirlenmesi sorunu aşağıdaki ilk verilerle çözüldü: atık sudaki fenolik kirletici maddenin başlangıç ​​konsantrasyonu 0,006 mg'dır. /l (6 MAC); Teknolojik süreçle belirlenen temizlik süresi 5 gün (120 saat); izin verilen maksimum kirletici konsantrasyonu 0,001 mg/l (b = 0,001); Hidrojen peroksit için stok birimi başına spesifik satın alma fiyatı 24,5·10 -6 rub./mg (k2 = 24,5·10 -6), demir (III) klorür için 37,5·10 -3 rub./g (k3 = 37,5·)'dir. 10 ‒3); hidrojen peroksit ve ferrik klorür stokunu koruma maliyetine atfedilebilen ürün fiyatının payı sırasıyla %10 (i = 0,1) ve %12'ye (i = 0,12) eşittir; Hidrojen peroksit ve ferrik klorür siparişinin yerine getirilmesine ilişkin maliyetlere atfedilebilen ürün fiyatının payı sırasıyla %5 (m1 = 0,05) ve %7'dir (m2 = 0,07).

MathCad sisteminde (7)-(9) problemini çözerek koordinatları olan X* noktasını elde ediyoruz

(с2*, с3*, λ*) = (6,361∙103; 5,694; 1,346·10 4),

Kuhn-Tucker koşulları (12.1)-(12.6) karşılanmıştır. Uygun çözümler bölgesine ait olan ve Slater'in düzenlilik koşulunun sağlandığı bir nokta vardır:

Maliyet(c2°, c3°) = Maliyet (10 3 ,1) = - 7,22·10 -9< 0.

Koşullu olarak durağan noktanın türü, Lagrange fonksiyonunun Hessian matrisine göre Sylvester kriterine göre belirlendi:

Sylvester kriterine göre L matrisi ne pozitif ne de negatif belirlidir (yarı tanımlı) (Δ 1 = 4,772·10 -8 ≥ 0; Δ 2 = 6,639·10 -9 ≥ 0; Δ 3 = ‒5,042· 10-17 ≤ 0).

Kuhn-Tucker koşullarının yerine getirilmesinden, Slater düzenliliğinden ve şartlı olarak durağan bir noktada Lagrange fonksiyonunun Hessian matrisinin işaret belirliliğinin incelenmesine dayanarak, (6.361∙10 3; 5.694; 1.346) noktasının olduğu sonucu çıkar. ·10 4) Lagrange fonksiyonunun eyer noktasıdır, yani. (7)-(9) problemine optimal çözüm.

Bu nedenle, endüstriyel atık sudaki fenol seviyesini 0,006 mg/l'den (6 MPC) izin verilen maksimum değere (0,001 mg/l) düşürmek için 1,545 ruble/l'lik spesifik cari maliyet gerekli olacaktır. Temizleme prosesinde hidrojen peroksit 6,361·10 3 mg/l ve demir (III) klorür 5,694 g/l'nin optimum spesifik tüketim seviyeleri kullanıldığında, spesifik maliyetlerin bu değeri minimum düzeydedir.

Teknik ve ekonomik koşullar için Lagrange çarpan yönteminin kullanılması (c 1 = 0,006 mg/l; t = 120 saat; b = 10 -3 mg/l; k 2 = 24,5 10 -6 rub./mg, k 3 = 37). 5·10 -3 rub./g; i 1 = %10, i 2 = %12; m 1 = %5, m2 = %7 Oksitleyici ajan olarak kullanılan bileşenlerin optimal spesifik değerlerinin belirlenmesi problemi fotokatalitik ayrıştırma işlemiyle endüstriyel atık sularda bulunan fenolik bileşik MPC düzeyine kadar çözülmüştür.

Su ortamındaki bir fenolik bileşiğin konsantrasyonundaki azalma seviyesinin fotokimyasal saflaştırma işleminin parametrelerine bağımlılığını belirleyen tanımlanmış düzenli matematiksel model, en küçük kareler yöntemiyle belirlenen modelden daha iyi tahmin özelliklerine sahiptir. Lagrange çarpan yöntemini kullanarak elde edilen düzenli matematiksel modeli kullanarak, kararlı çözümler olan kimyasal reaktiflerin (FeCl 3, H 2 O 2) optimal spesifik tüketim seviyelerinin tahminlerini belirlemek için bir matematiksel programlama problemi çözüldü.

Düzenlemeyi kullanarak fotokimyasal arıtma işleminin optimal parametrelerini belirlemeye yönelik dikkate alınan yaklaşım, fenolik bileşiklerden atık su arıtımının etkili yönetimini sağlayacaktır.

İnceleyenler:

Yashin A.A., Teknik Bilimler Doktoru, Biyolojik Bilimler Doktoru, Genel Patoloji Anabilim Dalı Profesörü, Tıp Enstitüsü, Tula Devlet Üniversitesi, Tula;

Korotkova A.A., Biyoloji Bilimleri Doktoru, Profesör, Biyoekoloji ve Turizm Bölüm Başkanı, Tula Devlet Pedagoji Üniversitesi adını aldı. L.N. Tolstoy", Tula.

Çalışma editör tarafından 16 Şubat 2015'te teslim alındı.

Bibliyografik bağlantı

Sheinkman L.E., Dergunov D.V., Savinova L.N. DÜZENLEME YÖNTEMLERİ KULLANILARAK FENOLİK KİRLETİCİLERDEN ENDÜSTRİYEL ATIK SULARIN FOTOKİMYASAL ARITILMASI SÜRECİNİN PARAMETRELERİNİN TANIMLANMASI // Temel Araştırma. – 2015. – Sayı 4. – S. 174-179;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=37143 (erişim tarihi: 17.09.2019). "Doğa Bilimleri Akademisi" yayınevinin yayınladığı dergileri dikkatinize sunuyoruz