Hönnun og gangsetning nákvæms loftunarkerfis fyrir fjöl-þrep AAO skólphreinsistöðvar
Yfirlit
Hreinsun skólps er mikilvægur þáttur í borgarbyggingum. Á undanförnum árum hefur skólphreinsunariðnaðurinn í Kína þróast hratt. Djúp þátttaka skólphreinsistöðva í samvinnu við að draga úr losun þjónar sem mikilvægur stuðningur við að byggja upp-kolefnislítið samfélag, þróa lág-kolefnishagkerfi og ná sjálfbærri borgarþróun. Undir „Dual Carbon“ markmiðunum hefur hugmyndin um litla-kolefnishreinsistöðvar fyrir skólphreinsiefni vakið athygli iðnaðarins. Til að samræmast þróunarstefnu skólphreinsistöðva með litla-kolefnislosun er nauðsynlegt að greina og rannsaka lykilþætti sem hafa áhrif á orkusparnað og minnkun losunar.
Flest innlend skólphreinsun notar virkjaða seyruferli. Lykilatriði í þessari meðferð er að útvega hæfilegu magni af súrefni fyrir oxunarviðbrögð örvera í líffræðilegu tönkunum, sem gerir það að verkum að stjórnun loftunarrúmmáls skiptir sköpum. Hefðbundin loftstýring, sem næst með handvirkum rofum, byggir fyrst og fremst á reynslu-rekstraraðila á staðnum, sem leiðir til verulegrar óvissu og sóunar. Til að ná sjálfvirkri stjórn á nákvæmum loftræstingarkerfum og draga úr handvirkum inngripum hafa vísindamenn rannsakað ítarlega loftstýringaraðferðir, þar á meðal óljósa stjórn, taugakerfi, óljós taugakerfi, erfðafræðilega reiknirit og stuðningsferjur. Í þessari grein er lögð áhersla á fjölþrepa AAO ferli skólphreinsistöðvar í Shenzhen, greina og draga saman hönnunar- og gangsetningarferlið á nákvæmu loftunarkerfi þess til að veita viðmiðun fyrir svipuð verkefni.
1 Kerfisyfirlit
1.1 Meginregla nákvæma loftunarkerfisins
Líffræðileg meðhöndlun er mikilvægasta stigið í skólphreinsunarferlinu og miðar venjulega að því að fjarlægja eða draga úr markefnum í skólpi til að uppfylla losunarstaðla með því að viðhalda viðvarandi og áhrifaríkum örveruvexti og stuðla að lífefnafræðilegum ferlum. Hefðbundnar eftirlitsaðferðir geta ekki tímanlega og nákvæmlega brugðist við breytingum á rekstrarbreytum nútíma skólphreinsistöðva. Í fyrstu prufuaðgerðinni eru leiðréttingar oft aðeins gerðar á blásurum eða á loftræstingarpípum endastöðvarinnar, þar sem ekki tekst að framkvæma rauntíma, á-eftirspurn eftir stjórnun loftunarrúmmáls í hvarfgeymum byggt á raunverulegum breytingum á rekstrarástandi á sama tíma og orkusparnaður er náð.
Uppleyst súrefni (DO) er aðal þáttur sem hefur áhrif á líffræðilega meðferðarferlið. Gæði DO eftirlits hefur bein áhrif á skilvirkni skólphreinsunar. Nákvæma loftræstingarkerfið kynnir fjöl-stýringaraðferð sem sameinar "feedforward + feedback + model," sem tekur á eiginleika eins og miklar tafir og ó-línuleiki í skólphreinsistöðvum. Það tekur ítarlega tillit til blásara, stjórnventla á loftunarleiðslum, svo og DO og vatnshleðslu, til að innleiða nákvæma stjórn á líffræðilegu hvarfferlinu, ná -loftun eftir þörfum og þar með auka rekstrarstöðugleika kerfisins og spara orku.
Í skólphreinsistöðvum innihalda framsendingarmerki aðallega innflæðis- og gæðamerki; endurgjöfarmerki innihalda aðallega DO, blandaðan áfengislausn (MLSS) og líffræðileg tankstigsmerki.
DO stjórnunarstefna nákvæmra loftunarkerfa hefur venjulega tvær aðferðir: að stilla stjórnmarkmiðið sem fast gildi eða sem kraftmikið gildi.
Venjulega, samkvæmt áætluninni þar sem DO stýrimarkmiðið er stillt sem fast gildi, reiknar nákvæma loftræstingarkerfið út nauðsynlegt loftrúmmál fyrir hvert líffræðilegt tanksvæði og heildarþörf loftrúmmáls byggt á merkjum eins og innstreymisgæði, innflæðisflæði, DO settpunkti og líffræðilegum tanki MLSS. Það stillir síðan aðalstýrikerfi blásarans og rafmagnslokum á loftræstingarpípunum til að passa við loftframboðið við eftirspurnina og nær þannig stjórn á DO markgildinu.
Með því að taka upp nákvæmt loftræstikerfi geta skólphreinsistöðvar betur náð eftirfarandi markmiðum:
(1) Draga úr orkunotkun á hverja einingu af meðhöndluðu skólpvatni, lækka kostnað.
(2) Bæta heildarstöðugleika og áreiðanleika skólphreinsunaraðgerða.
(3) Stilltu loftun sjálfkrafa út frá hleðslu meðhöndlaðs vatns og mengunarálagi, til að ná -þörf loftun og sjálfvirkri stjórn.
(4) Bættu gæði frárennslis og auka samræmishlutfall frárennslisgæða.
1.2 Heildarhönnun nákvæma loftunarkerfisins
Hönnuð hreinsigeta þessarar skólphreinsistöðvar er 50.000 m³/d. Það tekur upp fjöl-þrep AAO ferli, búið 2 líffræðilegum tönkum. Helstu gæðavísar frárennslis uppfylla yfirborðsvatnsflokk IV staðla. Rennsli skólphreinsunarferlisins er sýnt íMynd 1.
Verkefnið hefur 2 lífræna tanka. Hverjum lífrænum tanki er skipt í 6 DO eftirlitssvæði, þannig að samtals verða 12 DO eftirlitssvæði fyrir lífræna geyma álversins. Hönnunarskýringarmynd af nákvæmu loftunarkerfi þess er sýnd íMynd 2.
Til að ná nákvæmri loftun þarf fullkomið stjórnkerfi fyrir nákvæma loftræstingu. Sjálfvirkni samskiptasvæðisfræði nákvæma loftunarkerfisins er sýnd íMynd 3.
Nákvæma loftræstikerfisaðalstöðin fær beint viðeigandi færibreytur frá loftunarblásurum með samskiptum, safnar merkjum frá -vöktunartækjum á staðnum og sendir stjórnstillingarskipanir til búnaðarloka og blásarakerfisins, og nær þannig fullri sjálfvirkri stjórn á loftunarferlinu og samræmdri stjórnun á flæðistýringarlokum og blásurum.
1.3 Vélbúnaðaríhlutir nákvæma loftunarkerfisins
Einn DO greiningartæki á netinu er stilltur fyrir hvert DO stjórnsvæði. Einn varma gasflæðismælir og einn rafmagnsstýriventill eru stilltir á loftræstingarpípunni sem samsvarar hverju DO stjórnsvæði. Einn varmagasflæðismælir og einn þrýstisendir eru settir á aðalúttaksrörið í blásaraherberginu.
Stillingartafla búnaðar og tækja fyrir nákvæma loftræstikerfið er sýnd íTafla 1.
1.4 Hugbúnaðaríhlutir nákvæma loftunarkerfisins
Nákvæmur loftræstikerfishugbúnaðurinn er settur upp og keyrir á nákvæmri loftunarkerfisvinnustöðinni, sem þjónar sem kjarnavinnslueining kerfisins. Byggt á söfnuðum vettvangsmerkjum, reiknar þessi eining líffræðilega loftþörf lífrænna geyma í gegnum líkan og gefur samtímis stillingarskipanir á vettvangsstýringartæki. Virka, inniheldur það kjarnaeiningar eins og útreikningseining fyrir loftrúmmál, loftdreifingareiningu og blásarastillingareiningu.
Nákvæmur loftræstikerfishugbúnaður er fyrst og fremst hannaður út frá eftirfarandi tveimur þáttum:
(1) Nákvæmt loftræstingarkerfi skiptir loftháðu hlutanum í nokkur sjálfstæð DO-stýringarsvæði, sem geta lagað sig að kröfum ferlistýringarflæðisins, stillir sjálfkrafa loftflæði til að mæta DO-dreifingarferlisskilyrðum sem meðferðareiningarnar krefjast.
(2) Nákvæmt loftunarkerfi gerir notendum kleift að stilla DO-markmið sjálfstætt og styður kraftmikla DO-stillingar. Miðað við þægindi og notkun er hægt að skoða og stilla viðeigandi gögn í miðlæga stjórnklefanum.
Stýribúnaðurinn fyrir nákvæma loftun forgangsraðar á sviðinu, þar á eftir kemur miðstýring efri tölvan, aðallega þar á meðal lokastýring og blásarastýring.
Lokastýring hefur tvær stillingar: staðbundin stjórnstilling og fjarstýringarstilling. Á efri tölvu miðstýringar eru tveir valkostir: handvirk stilling og nákvæm loftun.
Þrýstistýring blásara inniheldur:
(1) Þegar aðalstýriskápurinn fer í staðbundna stillingu, er hægt að stilla þrýstingsstillingu handvirkt á staðnum.
(2) Þegar aðalstýriskápurinn fer í fjarstýrðan sjálfvirkan hátt er þrýstingsstillingunni skipt í tvær stillingar: handvirk og nákvæm loftun, og stjórnrofar í miðlæga stjórnklefann.
Þar sem það hefur þrjár stjórnunarstillingar - fulla sjálfstýringu, sjálfvirka stjórn að hluta og handvirka þvingaða stjórn - og gerir kleift að skipta um stillingar annaðhvort á-staðnum eða í aðalstjórnarherberginu, getur nákvæma loftræstingarkerfið meðhöndlað á fullnægjandi hátt ýmsar aðstæður sem upp koma við notkun skólphreinsistöðvar.
1.5 Virkni nákvæma loftunarkerfisins
1.5.1 Útreikningur á loftþörf
Nákvæmt loftræstikerfið getur reiknað út raunverulega loftþörf á kraftmikinn hátt byggt á breytingum á ýmsum þáttum innan líffræðilegu tankanna, sem gerir loftræstingarkerfinu kleift að veita lofti eftir þörfum. Loftþörf reiknilíkan fyrir nákvæma loftræstingu er sýnt íMynd4.
Í hagnýtri notkun nákvæmrar loftræstingarstýringar í skólphreinsistöðvum getur nákvæma loftræstingarkerfið reiknað út raunverulega loftþörf í rauntíma- eftir því sem áhrifaflæði og gæðaálag breytist, sem tryggir eðlilega loftun sem uppfyllir lífefnafræðilegar kröfur á sama tíma og sparar óþarfa orkunotkun loftunar.
1.5.2 Dreifing loftunarrúmmáls
Nákvæmt loftunarkerfi felur í sér margar loftstýringareiningar. Kerfið felur í sér fjöl-ventlaaftengingarstýringu til að bæla truflun frá stökum-ventlastillingum á öðrum ventlum. Það býr einnig yfir ákjósanlegri-lokaopnunarstýringu, sem gerir hraðvirkum og ákjósanlegum stillingum á lokaopnun kleift að ná hraðri og nákvæmri sendingu og dreifingu loftunarrúmmáls milli mismunandi loftstýringareininga.
1.5.3 Hagræðingarstýring blásara
Orkusparnaður í loftunarferlinu næst með því að hámarka notkun blásara. Kjarninn í loftræstingu kerfisins er að stjórna notkun blásara út frá rekstrarbreytum. Annars vegar þarf aðlögun blásara að huga að raunverulegum rekstrarbreytum; á hinn bóginn verða blásarastillingar einnig að huga að búnaðarvörn. Almenna meginreglan er að starfrækja blásara við hagkvæmustu aðstæður á meðan komið er í veg fyrir óeðlilegar blástursaðstæður (svo sem blástur).
Nákvæmt loftræstikerfi reiknar út nauðsynlegt loftrúmmál út frá núverandi rekstrarbreytum ferlisins og sendir síðan merki til blásarastýriskápsins. Aðgerðir eins og að ræsa/stöðva blásara og stilla op eru framkvæmdar á grundvelli heildarloftrúmmáls settpunktsins til að mæta loftræstingarþörf líffræðilega kerfisins, á meðan þrýstingur gegn þrýstingi er notaður til að vernda blásara frá upphlaupi. Blásar eru kjarnavinnslubúnaður í skólphreinsistöðvum. Nákvæmt loftræstingarkerfi ætti að stjórna blástursaðgerðum til að mæta loftunarþörf líffræðilegra geyma á sama tíma og koma í veg fyrir að blásarinn stækki.
2 Gangsetning nákvæma loftunarkerfisins
Til að tryggja eðlilega virkni nákvæma loftræstingarkerfisins verður fyrst að taka einstök tæki innan kerfisins í notkun eitt af öðru. Í kjölfarið er samræmd gangsetning lífrænna geymaloftunarventla og blásara nauðsynleg, stillt loftrúmmál blásara og eftirlit með þrýstingi í leiðslum. Við gangsetningu skulu allar aðgerðir og aðlögun tryggja engin áhrif á framleiðslu. Sérstaklega ætti að leggja áherslu á varúðarráðstafanir við notkun neyðarblásara:
(1) Við skammtíma-verulegar sveiflur í opnun blásara. Þetta kerfi notar miðflóttablásara með segullageri, sem geta tekið við stillingum sem sendar eru af nákvæmu loftræstikerfinu í rauntíma-. Blásarinn stillir opnunar- og aðgerðatíma út frá mismuninum. Nákvæmt loftræstikerfi er með öryggisvörn fyrir sveiflur í blásara til að koma í veg fyrir sveiflur af völdum sveiflna. Hugsanlegar ástæður fyrir skammtíma-verulegum sveiflum í opnun blásara eru skyndilegar breytingar á gæðum áhrifa, missamræmdar kerfisstillingarbreytur, skyndilegar breytingar á þrýstingi leiðslunnar og bilanir í líffræðilegum geymum. Til að tryggja öryggi búnaðar, til að koma í veg fyrir miklar sveiflur í þrýstingi í leiðslum og hættu á að blása blási, er hægt að hnekkja nákvæmu loftunarkerfinu handvirkt og skipta yfir í handvirka stillingu.
(2) Meðan pústinn stækkar. Við fyrstu gangsetningu er stundum óhjákvæmilegt að blása bylgjast. Hugsanlegar ástæður eru meðal annars ófullnægjandi samhæfing á milli loka og blásara, sem leiðir til aukins þrýstings í leiðslum og hækkandi; eða ósanngjörnar breytur fyrir blásara sjálfar, með opnunarstillingar of hratt, sem veldur því að blásarinn sjálfur stækkar. Þegar þessi bilun kemur upp er hægt að hnekkja nákvæmu loftræstingarkerfinu handvirkt og skipta yfir í handvirka stillingu til notkunar.
3 DO Stjórna skilvirkni og orkusparandi niðurstöður nákvæma loftunarkerfisins
3.1 DO stjórna skilvirkni nákvæma loftunarkerfisins
Sannprófun á virkni nákvæms loftræstingarkerfis fyrir þetta verkefni var fyrst og fremst framkvæmd með því að bera saman aðstæður með og án afskipta kerfisins. Hefðbundnar eftirlitsaðferðir geta ekki brugðist tímanlega og nákvæmlega við áhrifum ýmissa truflana. Þegar netstýrt DO gildi sýnir miklar sveiflur er breytileiki uppleysts súrefnis (DO) með tímanum á ákveðnum stað í líffræðilegum tanki án nákvæmrar loftunar sýnd íMynd 5.
Í samanburði við hefðbundnar líffræðilegar tankstýringaraðferðir getur nákvæma loftstýringaraðferðin stjórnað DO innan líffræðilega tanksins með nákvæmari hætti, sýnt fram á sterkari aðlögunarhæfni og þar með gert betri loftun og orkusparnað. Þróun uppleysts súrefnis (DO) á ákveðnum stað í lífrænum tanki með nákvæmri loftun er sýnd íMynd 6.
Samkvæmt niðurstöðum tilraunaaðgerða nákvæms eftirlitskerfis í þessu verkefni eru líkurnar á að DO gildi dreift innan ±0,5 mg/L frá markmiðssettpunkti 90%; líkurnar innan ±0,3 mg/L eru 30%; og líkurnar innan ±0,2 mg/L eru 20%, uppfyllir hönnunarkröfur og raunverulegar rekstrarþarfir.
3.2 Niðurstöður orkusparnaðar DO-stýringar með nákvæmu loftunarkerfi
Í fjöl-þrepa AAO skólphreinsistöðinni reiknar nákvæma loftræstikerfið út nauðsynlega heildarloftrúmmál í raun-út frá núverandi innflæðisflæði og álagi við stjórn á blásara. Það sendir síðan heildarstillingu loftþörfarinnar til aðalstjórnskáps blásara, sem stjórnar tilheyrandi blásurum í samræmi við sett markmið. Þetta tryggir að loftunarrúmmálið uppfyllir raunverulegar kröfur við bæði mikla og lága álagsaðstæður en dregur úr óþarfa orkunotkun fyrir loftun. Undir hefðbundinni stjórn starfa blásarar venjulega stöðugt á tiltölulega miklu afli. Með nákvæmri stjórnun loftræstingarkerfisins á blásurum er-aðlögun á rekstrarafli náð í rauntíma, til að ná markmiðinu um orkusparnað.
Eftir að hafa tekið upp nákvæma loftræstingarkerfið nýtur fjölþrepa AAO skólphreinsistöðvarinnar góðs af eðlilegri notkun hreinsibúnaðar, nákvæmum tækjagögnum, stöðugu innflæðisflæði og gæðum (ekki meira en ±20% af hönnunargildum), nægilegum rekstrarþrýstingi blásara, stöðugu stillanlegu loftrúmmáli og sjálfvirkum stöðugum þrýstingsaðgerðum aðalstýriskápsins.
4 Niðurstaða
Notkun nákvæma loftunarkerfisins í fjölþrepa AAO skólphreinsistöðinni miðar að því að bjóða upp á fágaða rekstrarlausn fyrir loftunarstig skólphreinsunarferlisins. Nákvæma loftunarkerfislausnin passar að fullu við rekstrarskilyrði verksmiðjunnar og nær nákvæmri loftstýringu. Á þessum grundvelli helst lífefnafræðilegt umhverfi örvera stöðugt og hjálpar þar með skólphreinsistöðinni við að ná fram hreinsuðum, orkusparnaði og sjálfvirkri virkni loftunarkerfisins, sem bætir þar af leiðandi stöðugleika frárennslisgæða.