книги из ГПНТБ / Смирнов, Д. Н. Автоматическое регулирование процессов очистки сточных и природных вод

2. Системы автоматического дозирования хлора

Как уже указывалось, автоматические хлораторные установки по принципу действия могут быть разделены

метру. Эти системы могут быть построены на базе се­ рийно выпускаемых хлораторов с заменой обычных ро­

вход в регулятор соотношения, который управляет при­ водом регулирующего вентиля на линии подачи газооб­ разного хлора в эжектор или хлорной воды к месту смешения. В САР концентрации остаточного хлора про­

Академией коммунального хозяйства совместно с Вос­ точной водопроводной станцией, предназначен для по­ дачи хлора пропорционально расходу воды с коррекцией заданной дозы по остаточной концентрации хлора в об­ работанной воде (рис.85).

Расход воды измеряется с помощью диафрагмы 1 дифманометра 2 типа ДМ35-37 и вторичного прибора 3 типа ДСР1-44, вторичный датчик которого посылает на

на электрический исполнительный механизм 5 типа ПР

по линии обратной связи поступает на вход регулятора. Так работает пропорциональная часть системы. При от­ клонении остаточной концентрации хлора в обработан­ ной воде от заданного значения корректирующая часть системы, состоящая из датчика остаточного хлора 9

200

(в САР, предложенной АК\Х, используется прибор АОХ АКХ), вторичного прибора 10 и промежуточного испол­ нительного механизма / / со вторичным датчиком, по­ сылает на третий вход в регулятор сигнал изменения за­ дания. Задание корректируется с интервалом 30—

Рис. 85. Комбинированная САР хлорирования воды

60 мин, так как изменение свойств воды, влияющих на хлоропоглощаемость, происходит еще медленнее.

При содержании в воде аммиака или при хлориро­ вании с аммонизацией кривая зависимости остаточной

ды достигаются при назначении дозы хлора, соответст­ вующей второй, минимальной точке экстремума или не­ сколько большей величине. Экстремальные концентра­ ции остаточного хлора в природной воде зависят от ее температуры, времени контакта с хлором, а также от количества различных примесей.

Для непрерывного поддержания оптимальной кон­ центрации остаточного хлора применяют самонастраива­ ющуюся САР, которая дополнена устройством поиска экстремума функции и инвертором режима поиска, дей­ ствующими таким образом, что после достижения пер­ вого экстремума (максимума) доза хлора продолжает увеличиваться до получения второго экстремума (мини­ мума), после чего этот минимум удерживается.

201

В производственной хлораторной установке, облада­ ющей значительной инерционностью, применяют САР шагового типа. Однако при длительных паузах между перемещениями регулирующего органа снижается каче­ ство регулирования, поэтому поиск экстремума ведется

Хл ор

~-3

Вода

10

Рис. 86. Самонастраивающаяся САР хлорирования воды

не на самой хлораторной установке, а на ее физической модели, где процесс протекает значительно быстрее.

Заданное соотношение «вода—хлор» в самонастраи­ вающейся САР (рис.86) поддерживается регулятором соотношения 1, на вход в который поступают сигналы от расходомеров воды 2 и хлора 3. Сигналы от анализа­ тора остаточного хлора 7, соединенного с выходом из модели 5, поступают на автоматический оптимизатор 6, который, периодически воздействуя на регулятор 7, из­ меряет количество хлора, подаваемого в камеру реак­ ции 4 и смеситель 9. Оптимизатор определяет окрестно­ сти экстремальной точки. Найденное значение точки перелома и указывает оптимальную дозу хлора.

202

Для проверки найденной экстремальной точки на самом объекте регулированияблок управления 8 пери­ одически переключает 7 с выхода из модели на вы­ ход из объекта 10 (контактного резервуара). Датчик остаточного хлора подключается к объекту на таком рас­ стоянии от смесителя, чтобы время контакта хлора с водой было око­ ло 30 мин. Оптимизатор, как и в том случае, когда он подключен к модели, определяет точку опти­ мального режима, и, та­ ким образом, корректи­ руется ранее найденная ускоренным методом (на модели) оптимальная то­ чка.

реагента или хлорной воды. Однако на многих хлораторных установках для обеззараживания воды исполь­ зуется хлорная известь в виде грубой суспензии, дозиро­ вание которой сопряжено с определенными трудностями.

На таких установках получил распространение поршневый насос-дозатор, разработанный Г. П. Коротковым во ВНИИ железнодорожного транспорта (насос Д-Р и Д-А) [30, 31].

тельности за счет ограничения хода всасывания, осуще­

но повышает надежность насоса. Электродвигатель, присоединенный к валу 1, вращает зубчатое колесо 2 в подшипниках 4, которое попеременно подключает вход

203

5 и выход в жидкости к полости рабочего цилиндра. По наклонной плоскости колеса катится ролик 7, рычаг ко­ торого 8 обеспечивает возвратно-поступательное движе­

и реверсивного двигателя 15. Ручное регулирование осу­

жидкости в 1 ч.

Рассмотренный насос-дозатор используется в хлора­ торах, разработанных ВНИИ железнодорожного транс­

нального дозирования, второй—комбинированный, с кор­ рекцией дозы хлорреагента по концентрации остаточно­ го хлора, которая измеряется описанным ранее амперметрическим анализатором. Оба дозатора представляют собой импульсную астатическую систему регулирования.

3. Автоматический контроль процесса

озонирования воды

Промышленные озонаторные установки поступают с заводов оборудованными средствами автоматизации. Обслуживание озонаторов ведется из диспетчерской, ку­ да выведены все вторичные приборы контроля, харак­ теризующие работу установки.

Для правильного ведения технологического процес­ са озонирования контролируют расход поступающей на озонирование воды, концентрацию озона в озоно-воз- душной смеси после озонаторов и при выбросе в атмо­ сферу, содержание остаточного озона в воде после сме­ шения.

Концентрация озона в озоно-воздушной смеси контро­ лируется озонометром ИКРП-446, построенным на ба­ зе газоанализатора ртутных паров. Принцип действия его основан на свойстве озона поглощать ультрафиолето­ вые лучи. Поток ультрафиолетовых лучей проходит че­ рез две кюветы. В одной запаян воздух, не содержащий озона, а через другую пропускается озоно-воздушная смесь. Фотоэлемент, работающий в диапазоне длин волн, соответствующих спектральным линиям озона,

204

улавливает изменение интенсивности ультрафиолетовых лучей. Возникающий при этом ток через электронный усилитель действует на реверсивный двигатель, пере­ мещающий стрелку и перо прибора. Шкала прибора от­ градуирована по величинам концентрации озона.

При омывании измерительного электрода водой, со­ держащей растворенный озон, образуется высший по­ верхностный, окисел, вследствие чего потенциал плати-

03

205

нового электрода становится выше потенциала электро­ да сравнения. Для поддержания постоянного потенциа­ ла на платиновом электроде через электродную пару пропускается постоянный ток. Сила тока между электро­ дами прямо пропорциональна концентрации озона, рас­ творенного в воде (рис.88). Вторичным прибором может служить электронный потенциометр типа КСП с выходом на регулирование.

Для контроля озона в воде может быть использован также амперметрический анализатор АПК-01 с проточ­

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ОСВЕТЛЕНИЯ ВОДЫ ОТСТАИВАНИЕМ И ФИЛЬТРОВАНИЕМ

1. Контроль работы отстойников и осветлителей

Несмотря на кажущуюся простоту, добиться работы отстойников и осветлителей в оптимальном режиме с эф­ фективным использованием их объема довольно трудно, особенно в период наладки. Эти сооружения обычно имеют снабженные дистанционным управлением задвиж­ ки или затворы на входе и выходе воды и на линиях, от­ водящих осадок. Из средств контроля, в лучшем случае, имеются расходомеры, позволяющие более или менее равномерно распределять нагрузку по отдельным соору­ жениям. Средств оперативного контроля за качествен­ ными параметрами, характеризующими работу этих со­ оружений, обычно не имеется.

Подготовленный к выпуску переносный мутномер М-101 (Тбилисского СКВ АП) дает возможность опера­ тивно проверять концентрацию взвешенных веществ во входящей и выходящей воде и оценивать работу отстой­ ника в целом и по частям, от створа к створу. Фотоэлек­ трические сигнализаторы СУФ-42 и их групповую моди­ фикацию СУ-101 (см. главу I V ) , предназначенную для канализационных отстойников, с успехом можно исполь­ зовать при очистке природной воды. Они позволяют не только следить за накоплением осадка в контрольных точках и автоматизировать его выпуск, но и оценивать

206

работу отстойников по наиболее характерному пара­ метру.

Автоматизация осветлителей со взвешенным осадком

в этой области А. Г. Бланка и Р. Б. Беленького [8]. Эти авторы сделали попытку оптимизировать работу освет­ лителя на базе центробежной модели с автоматическим поиском оптимальной дозы коагулянта. Такое устройст­ во было осуществлено на одном из осветлителей Бакин­ ского водопровода.

2. Автоматизация зернистых фильтров

и регулирование скорости фильтрования

Фильтры с инертной зернистой загрузкой (песок, гравий, дробленый антрацит), предназначенные для уда­ ления из воды мелкодисперсных и коллоидных частиц, относятся к устройствам циклического действия с мно­ гочасовыми (6—48 ч и более) рабочими циклами, пе­ риодически прерываемыми на время, необходимое для промывки чистой водой зернистой загрузки для удале­ ния из нее задержанных загрязнений. Промывка фильт­ ра связана с закрыванием и открыванием в определен­ ной последовательности задвижек, а также с пуском и остановкой насосов для подачи промывной воды. Выпол­ нение этих операций и является первой задачей систе­ мы управления фильтром^ Вторая задача заключается в обеспечении необходимой интенсивности промывки и, наконец, третья задача состоит в поддержании более

еще не сформировалась пленка, способствующая повы­ шению адгезионных свойств загрузки. При повышенных скоростях фильтрования вместе с фильтруемой водой вы­ носится зернистый материал и частично загрязнения. Это может случиться и при резком изменении скорости фильтрования по другим причинам. Основная роль ре­ гулятора состоит в том, чтобы не допустить резкого по­ вышения скорости фильтрования,

207

Регуляторы скорости должны быть автоматически действующими, так как потеря напора в загрузке, влия­ ющая на скорость фильтрования, изменяется непрерывно в течение всего рабочего цикла. Ручное регулирование, заключающееся в периодическом открывании задвижек на водоотводящем трубопроводе, не может обеспечить постоянство заданной скорости или плавности ее изме­ нения. Кроме того, ручное регулирование является тру­ доемкой операцией и при большом числе фильтров ста­ новится вовсе невыполнимым.

Медленное и приблизительно равномерное нараста­ ние потерь напора в фильтре [25] со скоростью 0,04— 0,25 м/ч упрощает задачу автоматического регулирова­ ния скорости фильтрования и позволяет применять ас­ татические регуляторы прямого действия с невысокими динамическими свойствами. В качестве регулирующих органов применяются дисковые задвижки (использует­ ся запорная задвижка на водоотводящем трубопроводе), дроссельные заслонки и двухседельные клапаны специ­ альной конструкции.

За управляющий параметр системы регулирования скорости фильтрования (производительности) принима­ ется либо расход воды, измеряемый в водоотводящем трубопроводе, либо уровень воды в фильтре. Последний можно использовать в том случае, когда фильтр напол­ няется из общего коллектора сверху, т. е. когда фильтры не являются сообщающимися сосудами.

По мере загрязнения загрузки фильтра возрастает ее гидравлическое сопротивление, что приводит к умень­ шению расхода воды через фильтр или к возрастанию уровня воды в нем. Для поддерживания постоянного расхода или уровня постепенно уменьшают гидравличе­ ское сопротивление регулирующего органа, компенсируя этим прирост потерь напора. Необходимые размеры площади проходного отверстия регулирующего органа и «запас» его гидравлического сопротивления определя­ ются расчетом [53].

В настоящее время разработано большое число кон­ струкций автоматических регуляторов скорости фильт-

208

рования, действие которых основано на использовании одного из двух указанных параметров регулирования, отличающихся типом регулирующего органа и большим разнообразием общей конструктивной схемы.

Наиболее полные сведения о конструкциях регулято­ ров фильтров приводятся в книге [25] и брошюре [53]. В последней, кроме то­ го, даются методы гид­ равлического расчета регуляторов. Здесь мы приводим только не­ которые типы регуля­ торов, наиболее часто применяемых у нас и за рубежом.

гулятор очень удобен на фильтровальных станциях, ра­ ботающих в постоянном режиме по производительности.

На рис.91 приведена схема весьма распространенно­ го за рубежом статического гидравлического регулято­ ра прямого действия, состоящего из трубы Вентури, дат­ чика расходомера и двухседельного клапана с мембран­ ным гидравлическим приводом, объединенных в одну конструкцию. Клапан имеет устройство для полного за­ крывания при понижении уровня воды в фильтре ниже допустимого и напорный бачок для уравновешивания веса и трения движущихся частей. Недостаток этого ре­ гулятора заключается в громоздкости конструкции.

На рис.92 дана схема регулятора, состоящего из за­ движки с гидроприводом, сопла Вентури и гидравличес­ кого мембранного преобразователя специальной конст­ рукции с золотниковым переключателем на штоке [47].