Dylunio a Chomisiynu System Awyru Union ar gyfer Gwaith Trin Dŵr Gwastraff Aml-AAO
Trosolwg
Mae trin dŵr gwastraff yn elfen hanfodol o adeiladu trefol. Yn y blynyddoedd diwethaf, mae diwydiant trin dŵr gwastraff Tsieina wedi datblygu'n gyflym. Mae cyfranogiad dwfn gweithfeydd trin dŵr gwastraff mewn lleihau allyriadau cydweithredol yn gymorth pwysig ar gyfer adeiladu cymdeithas carbon isel, datblygu economi carbon isel, a chyflawni datblygiad trefol cynaliadwy. O dan y nodau "Carbon Deuol", mae'r cysyniad o weithfeydd trin dŵr gwastraff carbon isel wedi denu sylw'r diwydiant. Er mwyn cyd-fynd â strategaeth ddatblygu gweithfeydd trin dŵr gwastraff carbon isel, mae angen dadansoddi ac astudio'r ffactorau allweddol sy'n dylanwadu ar arbed ynni a lleihau allyriadau.
Mae'r rhan fwyaf o driniaethau dŵr gwastraff domestig yn defnyddio prosesau slwtsh actifedig. Ffactor allweddol yn y driniaeth hon yw cyflenwi swm priodol o ocsigen ar gyfer adweithiau ocsideiddio gan ficro-organebau yn y tanciau biolegol, gan wneud rheoli cyfaint awyru yn hanfodol. Mae rheolaeth awyru traddodiadol, a gyflawnir trwy switshis â llaw, yn dibynnu'n bennaf ar brofiad gweithredwyr ar{-safle, gan arwain at ansicrwydd a gwastraff sylweddol. Er mwyn sicrhau rheolaeth awtomatig o systemau awyru manwl gywir a lleihau ymyrraeth â llaw, mae ymchwilwyr wedi astudio dulliau rheoli awyru yn helaeth, gan gynnwys rheolaeth niwlog, rhwydweithiau niwral, rhwydweithiau niwral niwlog, algorithmau genetig, a pheiriannau fector cymorth. Mae'r papur hwn yn canolbwyntio ar y broses AAO aml-gyfnod o waith trin dŵr gwastraff yn Shenzhen, gan ddadansoddi a chrynhoi proses ddylunio a chomisiynu ei union system awyru i ddarparu cyfeiriad ar gyfer prosiectau tebyg.
1 Trosolwg o'r System
1.1 Egwyddor y System Awyru Union
Triniaeth fiolegol yw'r cam pwysicaf yn y broses trin dŵr gwastraff, gan anelu'n nodweddiadol at ddileu neu leihau sylweddau targed mewn dŵr gwastraff i fodloni safonau gollwng trwy gynnal twf microbaidd parhaus ac effeithiol a hyrwyddo prosesau biocemegol. Ni all strategaethau rheoli traddodiadol ymateb yn amserol ac yn gywir i newidiadau mewn paramedrau gweithredol gweithfeydd trin dŵr gwastraff modern. Yn ystod y gweithrediad treialu cychwynnol, yn aml dim ond i chwythwyr neu i bibellau awyru terfynell y gwneir addasiadau, gan fethu â pherfformio-amser real, ar-reoleiddio cyfaint awyru mewn tanciau adwaith yn seiliedig ar newidiadau gwirioneddol mewn cyflwr gweithredol tra'n cyflawni arbedion ynni.
Mae Ocsigen Toddedig (DO) yn ffactor sylfaenol sy'n effeithio ar y broses driniaeth fiolegol. Mae ansawdd rheolaeth DO yn effeithio'n uniongyrchol ar effeithlonrwydd trin dŵr gwastraff. Mae'r system awyru fanwl gywir yn cyflwyno dull rheoli aml-baramedr sy'n cyfuno "ymborth + adborth + model," gan fynd i'r afael yn effeithiol â nodweddion fel oedi mawr o ran amser a diffyg-llinoledd mewn gweithfeydd trin dŵr gwastraff. Mae'n ystyried yn gynhwysfawr chwythwyr, rheoleiddio falfiau ar bibellau awyru, yn ogystal â DO a llwyth dŵr, i weithredu rheolaeth fanwl gywir dros y broses adwaith biolegol, gan gyflawni awyru ar-alw, a thrwy hynny wella sefydlogrwydd gweithredol y system ac arbed ynni.
Mewn gweithfeydd trin dŵr gwastraff, mae signalau porthiant yn bennaf yn cynnwys signalau llif dylanwadol ac ansawdd; Mae signalau adborth yn bennaf yn cynnwys DO, solidau crog hylif cymysg (MLSS), a signalau lefel tanc biolegol.
Yn nodweddiadol mae gan strategaeth reoli DO o systemau awyru manwl gywir ddau ddull: gosod y targed rheoli fel gwerth cyson neu fel gwerth deinamig.
Fel arfer, o dan y strategaeth lle mae'r targed rheoli DO wedi'i osod fel gwerth cyson, mae'r system awyru fanwl gywir yn cyfrifo'r cyfaint aer gofynnol ar gyfer pob parth tanc biolegol a chyfanswm y cyfaint aer gofynnol yn seiliedig ar signalau megis ansawdd dylanwadol, llif dylanwadol, pwynt gosod DO, a thanc biolegol MLSS. Yna mae'n addasu prif system reoli'r chwythwr a'r falfiau trydan ar y pibellau awyru i gyd-fynd â'r cyflenwad aer â'r galw, a thrwy hynny reoli gwerth targed DO.
Trwy fabwysiadu system awyru fanwl gywir, gall gweithfeydd trin dŵr gwastraff gyflawni'r amcanion canlynol yn well:
(1) Lleihau'r defnydd o ynni fesul uned o ddŵr gwastraff sy'n cael ei drin, gan ostwng costau.
(2) Gwella sefydlogrwydd a dibynadwyedd cyffredinol gweithrediadau trin dŵr gwastraff.
(3) Addasu awyru yn awtomatig yn seiliedig ar lwyth dŵr wedi'i drin a llwyth llygredd, gan gyflawni awyru ar y galw a rheolaeth awtomatig yn wirioneddol.
(4) Gwella ansawdd elifiant a chynyddu cyfradd cydymffurfio ansawdd elifiant.
1.2 Cynllun Cyffredinol y System Awyru Union
Cynhwysedd trin cynlluniedig y gwaith trin dŵr gwastraff hwn yw 50,000 m³/d. Mae'n mabwysiadu proses AAO aml-gam, gyda 2 danc biolegol. Mae'r prif ddangosyddion ansawdd elifiant yn bodloni safonau Dosbarth IV Dŵr Wyneb. Dangosir llif y broses trin dŵr gwastraff ynFfigur 1.
Mae gan y prosiect 2 danc biolegol. Rhennir pob tanc biolegol yn 6 parth rheoli DO, gan arwain at gyfanswm o 12 parth rheoli DO ar gyfer tanciau biolegol y planhigyn. Dangosir y diagram dylunio o'i system awyru fanwl gywir ynFfigur 2.
Er mwyn sicrhau awyru manwl gywir, mae angen rhwydwaith rheoli cyflawn ar gyfer y system awyru fanwl gywir. Dangosir topoleg cyfathrebu awtomeiddio'r system awyru fanwl gywir ynFfigur 3.
Mae gorsaf feistr y system awyru fanwl gywir yn cael paramedrau perthnasol yn uniongyrchol gan y chwythwyr awyru trwy gyfathrebu, yn casglu signalau o offer monitro ar-safle, ac yn anfon gorchmynion addasu rheolaeth i falfiau offer a'r system chwythwr, a thrwy hynny gyflawni rheolaeth awtomatig lawn o'r broses awyru a rheoleiddio cydlynol o falfiau rheoli llif a chwythwyr.
1.3 Cydrannau Caledwedd y System Awyru Union
Mae un dadansoddwr DO ar-lein wedi'i ffurfweddu ar gyfer pob parth rheoli DO. Mae un mesurydd llif nwy thermol ac un falf rheoli trydan wedi'u ffurfweddu ar y bibell gangen awyru sy'n cyfateb i bob parth rheoli DO. Mae un mesurydd llif nwy thermol ac un trosglwyddydd pwysau yn cael eu gosod ar y brif bibell allfa yn yr ystafell chwythwr.
Dangosir y tabl cyfluniad offer ac offeryn ar gyfer yr union system awyruTabl 1.
1.4 Cydrannau Meddalwedd y System Awyru Union
Mae meddalwedd y system awyru manwl gywir wedi'i gosod ac yn rhedeg ar weithfan y system awyru fanwl gywir, gan wasanaethu fel uned brosesu graidd y system. Yn seiliedig ar signalau maes a gasglwyd, mae'r uned hon yn cyfrifo galw aer biolegol y tanciau biolegol trwy fodel ac ar yr un pryd yn cyhoeddi gorchmynion addasu i ddyfeisiau rheoli maes. Yn swyddogaethol, mae'n cynnwys modiwlau craidd fel y modiwl cyfrifo cyfaint awyru, modiwl dosbarthu aer, a modiwl gosod optimeiddio chwythwr.
Mae'r union feddalwedd system awyru wedi'i dylunio'n bennaf yn seiliedig ar y ddwy agwedd ganlynol:
(1) Mae'r system awyru fanwl gywir yn rhannu'r adran aerobig yn nifer o barthau rheoli DO annibynnol, sy'n gallu addasu i ofynion llif rheoli'r broses, gan addasu'r llif awyru yn awtomatig i gwrdd â'r amodau proses ddosbarthu DO sy'n ofynnol gan yr unedau trin.
(2) Mae'r system awyru fanwl gywir yn caniatáu i ddefnyddwyr osod lefelau DO targed yn annibynnol ac mae'n cefnogi pwyntiau gosod DO deinamig. O ystyried hwylustod a gweithrediad, gellir gweld a ffurfweddu data perthnasol yn yr ystafell reoli ganolog.
Mae'r mecanwaith rheoli ar gyfer awyru manwl gywir yn blaenoriaethu'r maes, ac yna'r cyfrifiadur rheoli canolog uchaf, yn bennaf gan gynnwys rheolaeth falf a rheolaeth chwythwr.
Mae gan reolaeth falf ddau ddull: modd rheoli lleol a modd rheoli o bell. Ar y cyfrifiadur rheoli canolog uchaf, mae dau ddewis: modd llaw a modd awyru manwl gywir.
Mae rheolaeth pwysau chwythwr yn cynnwys:
(1) Pan fydd y prif gabinet rheoli yn mynd i mewn i'r modd lleol, gellir gosod y pwynt gosod pwysau â llaw yn lleol.
(2) Pan fydd y prif gabinet rheoli yn mynd i mewn i fodd awtomatig anghysbell, rhennir y gosodiad pwysau yn ddau ddull: awyru â llaw a manwl gywir, a switshis rheoli i'r ystafell reoli ganolog.
Gan fod ganddo dri dull rheoli - rheolaeth awtomatig lawn, rheolaeth rannol awtomatig, a rheolaeth dan orfod â llaw - a'i fod yn caniatáu newid modd naill ai ar-safle neu yn y brif ystafell reoli, gall y system awyru fanwl ymdrin yn ddigonol â gwahanol sefyllfaoedd a wynebir yn ystod gweithrediad y gwaith trin dŵr gwastraff.
1.5 Swyddogaethau'r System Awyru Union
1.5.1 Cyfrifo'r Galw Aer
Gall yr union system awyru gyfrifo'r galw aer gwirioneddol yn ddeinamig yn seiliedig ar newidiadau mewn amrywiol ffactorau o fewn y tanciau biolegol, gan alluogi'r system awyru i gyflenwi aer yn ôl y galw. Dangosir y model cyfrifo galw aer ar gyfer y system awyru fanwl gywir ynFfigur4.
Mewn cymwysiadau ymarferol o reolaeth awyru fanwl gywir mewn gweithfeydd trin dŵr gwastraff, gall y system awyru fanwl gyfrifo'r galw aer gwirioneddol mewn amser real wrth i lif dylanwadol a llwythi ansawdd newid, gan sicrhau awyru rhesymol sy'n bodloni gofynion biocemegol tra'n arbed defnydd ynni awyru diangen.
1.5.2 Dosbarthiad Cyfaint Awyru
Mae'r union system awyru yn cynnwys unedau rheoli awyru lluosog. Mae'r system yn ymgorffori strategaeth rheoli datgysylltu falfiau lluosog i atal ymyriant o addasiadau falf sengl ar falfiau eraill. Mae ganddo hefyd strategaeth rheoli agoriad optimaidd aml-falf, sy'n galluogi addasiadau agor falf cyflym a gorau posibl i gyflawni trosglwyddiad a dosbarthiad cyflym a chywir o gyfaint awyru ymhlith gwahanol unedau rheoli awyru.
1.5.3 Rheoli Optimization Chwythwr
Cyflawnir arbed ynni yn y broses awyru trwy optimeiddio gweithrediad chwythwr. Craidd y system awyru yw rheoleiddio gweithrediad chwythwr yn seiliedig ar baramedrau gweithredol. Ar un llaw, mae angen i addasiadau chwythwr ystyried paramedrau gweithredol gwirioneddol; ar y llaw arall, rhaid i addasiadau chwythwr hefyd ystyried amddiffyn offer. Yr egwyddor gyffredinol yw gweithredu chwythwyr o dan yr amodau mwyaf darbodus tra'n atal amodau chwythwr annormal (fel ymchwydd).
Mae'r system awyru fanwl gywir yn cyfrifo'r cyfaint aer gofynnol yn seiliedig ar baramedrau gweithredol y broses gyfredol ac yna'n anfon y signal i'r cabinet rheoli chwythwr. Perfformir gweithrediadau fel cychwyn / stopio chwythwyr ac addasu agoriadau yn seiliedig ar gyfanswm y pwynt gosod cyfaint aer i gwrdd â galw awyru'r system fiolegol, tra bod pwysau amddiffyn ymchwydd yn cael ei ddefnyddio i amddiffyn chwythwyr rhag ymchwydd. Mae chwythwyr yn offer proses craidd mewn gweithfeydd trin dŵr gwastraff. Dylai'r union system awyru reoleiddio gweithrediad chwythwr i gwrdd â galw awyru tanciau biolegol wrth atal ymchwydd chwythwr.
2 Comisiynu'r System Awyru Union
Er mwyn sicrhau gweithrediad arferol y system awyru fanwl gywir, yn gyntaf rhaid comisiynu dyfeisiau unigol o fewn y system fesul un. Yn dilyn hynny, mae angen comisiynu falfiau awyru tanciau biolegol a chwythwyr yn gydgysylltiedig, gan osod cyfaint aer y chwythwr a rheoleiddio monitro pwysau piblinellau. Yn ystod y comisiynu, rhaid i bob gweithrediad ac addasiad sicrhau na fydd unrhyw effaith ar gynhyrchu. Yn benodol, dylid pwysleisio rhagofalon ar gyfer gweithrediad chwythwr brys:
(1) Yn ystod-tymor byr, amrywiadau sylweddol o ran agor y chwythwr. Mae'r system hon yn defnyddio chwythwyr allgyrchol dwyn magnetig, sy'n gallu derbyn pwyntiau gosod a anfonir gan y system awyru fanwl mewn-amser real. Mae'r chwythwr yn addasu ei amser agor a gweithredu yn seiliedig ar y gwahaniaeth. Mae gan yr union system awyru fecanwaith amddiffyn diogelwch ar gyfer amrywiadau chwythwr i atal ymchwydd a achosir gan amrywiadau. Ymhlith y rhesymau posibl dros amrywiadau sylweddol yn y tymor byr o ran agor chwythwyr mae newidiadau sydyn mewn ansawdd dylanwadol, paramedrau addasu system heb eu cyfateb, newidiadau sydyn ym mhwysedd y piblinellau, a methiannau offerynnau tanc biolegol. Ar gyfer diogelwch offer, er mwyn atal amrywiadau pwysau piblinellau mawr a risgiau ymchwydd chwythwr, gellir diystyru'r union system awyru â llaw a'i newid i'r modd llaw.
(2) Yn ystod ymchwydd chwythwr. Yn ystod y comisiynu cychwynnol, weithiau mae ymchwydd chwythwr yn anochel. Ymhlith y rhesymau posibl mae cydlyniad annigonol rhwng falfiau a chwythwyr, gan arwain at fwy o bwysau ar y biblinell ac ymchwydd; neu baramedrau chwythwr afresymol eu hunain, gydag addasiadau agoriadol yn rhy gyflym, gan achosi'r chwythwr ei hun i ymchwydd. Pan fydd y diffyg hwn yn digwydd, gellir diystyru'r union system awyru â llaw a'i newid i'r modd llaw ar gyfer gweithredu.
3 DO Rheoli Effeithiolrwydd a Chanlyniadau Arbed Ynni'r System Awyru Union
3.1 DO Rheoli Effeithiolrwydd y System Awyru Union
Cynhaliwyd gwiriad effeithiolrwydd yr union system awyru ar gyfer y prosiect hwn yn bennaf trwy gymharu senarios gyda a heb ymyrraeth y system. Ni all dulliau rheoli traddodiadol ymateb yn amserol ac yn gywir i effaith aflonyddwch amrywiol. Pan fydd y gwerth DO a reolir ar-lein yn dangos amrywiadau mawr, dangosir yr amrywiad o Ocsigen Toddedig (DO) dros amser mewn lleoliad penodol mewn tanc biolegol heb awyru manwl gywir ynFfigur 5.
O'i gymharu â dulliau rheoli tanc biolegol traddodiadol, gall yr union ddull rheoli awyru reoli'r DO o fewn y tanc biolegol yn fwy cywir, gan ddangos addasrwydd cryfach, a thrwy hynny alluogi gwell awyru ac arbed ynni. Dangosir y duedd o Ocsigen Toddedig (DO) mewn lleoliad penodol mewn tanc biolegol gydag awyru manwl gywir ynFfigur 6.
Yn ôl canlyniadau gweithrediad prawf y system reoli fanwl gywir yn y prosiect hwn, tebygolrwydd gwerthoedd DO a ddosberthir o fewn ±0.5 mg/L o'r pwynt gosod targed yw 90%; y tebygolrwydd o fewn ±0.3 mg/L yw 30%; a'r tebygolrwydd o fewn ±0.2 mg/L yw 20%, gan fodloni gofynion dylunio ac anghenion gweithredol gwirioneddol.
3.2 Arbed Ynni Canlyniadau Rheoli DO gyda'r System Awyru Union
Yn y gwaith trin dŵr gwastraff AAO aml-gyfnod, mae'r system awyru fanwl gywir yn cyfrifo cyfanswm cyfaint yr aer gofynnol mewn-amser real yn seiliedig ar lif a llwyth cyfredol yr mewnlifiad yn ystod rheolaeth chwythwr. Yna mae'n trosglwyddo pwynt gosod cyfanswm y galw am aer i'r prif gabinet rheoli chwythwr, sy'n rheoleiddio'r chwythwyr cysylltiedig yn unol â'r targed a osodwyd. Mae hyn yn sicrhau bod y cyfaint awyru yn cwrdd â'r gofynion gwirioneddol o dan amodau llwyth uchel ac isel wrth leihau'r defnydd o ynni awyru diangen. O dan reolaeth draddodiadol, mae chwythwyr fel arfer yn gweithredu'n barhaus ar bŵer cymharol uchel. Trwy reolaeth yr union system awyru ar chwythwyr, cyflawnir addasiad amser real o bŵer gweithredu, gan gyflawni'r nod o arbed ynni.
Ar ôl mabwysiadu'r system awyru fanwl gywir, mae gwaith trin dŵr gwastraff aml-gyfnod AAO yn elwa o weithrediad arferol offer trin, data offeryn cywir, llif ac ansawdd dylanwadol sefydlog (heb fod yn fwy na ± 20% o werthoedd dylunio), pwysau gweithredu chwythwr digonol, cyfaint aer y gellir ei addasu'n barhaus, a gweithrediad pwysau cyson awtomatig y prif gabinet rheoli.
4 Casgliad
Nod cymhwyso'r system awyru fanwl gywir yn y gwaith trin dŵr gwastraff AAO aml-gyfnod yw darparu datrysiad gweithredol mireinio ar gyfer cam awyru'r broses trin dŵr gwastraff. Mae'r datrysiad system awyru manwl gywir yn cyd-fynd yn llawn ag amodau gweithredu'r planhigyn, gan gyflawni rheolaeth awyru fanwl gywir. Ar y sail hon, mae'r amgylchedd biocemegol microbaidd yn parhau i fod yn sefydlog, a thrwy hynny gynorthwyo'r gwaith trin dŵr gwastraff i gyflawni gweithrediad mireinio, arbed ynni ac awtomataidd y system awyru, gan wella sefydlogrwydd ansawdd elifiant o ganlyniad.