bbk 000000

УДК 628.2/.3:658.52.011.56

Реготун А. А., Дайнеко О. Н., Смирнов Александр Владимирович

Автоматизированное управление очистными сооружениями на базе математических моделей

Аннотация

Рассматривается применимость математических моделей при контроле работы очистных сооружений канализации через призму решения проблем эксплуатации. Представлен возможный вариант применения программного комплекса на базе математических моделей семейства ASM для управления работой сооружений биологической очистки с внед­рением в систему управления всем комплексом очистных сооружений канализации. Описаны общие принципы построения системы управления с интегрированной математической моделью процесса биологической очистки. Приводится сравнительный анализ популярных современных программных пакетов моделирования и программы моделирования, разработанной компанией «Май Проект». На примере типовой конфигурации аэротенка продемонстрирована возможность и простота интеграции программы в практически любую современную SCADA-систему. Описан и обратный случай: применение программы в качестве верхнего уровня АСУ ТП биологической очистки сточных вод.

Ключевые слова

биологическая очистка , энергоэффективность , математическое моделирование , автоматизированная система управления , технологический процесс , программно-аппаратный комплекс

bbk 000000

UDC 628.32:62-523

Галицков С. Я., Кичигин В. И., Стрелков А. К., Цыпин А. В.

Автоматическое управление локальными очистными сооружениями промывных вод

Аннотация

На основе системного анализа работы локальных очистных сооружений промывных вод линии горячего цинкования стальной полосы разработана структура технологической установки как объекта управления. Выделены векторы выходных координат управляющих и возмущающих воздействий. Показано, что объект управления является многомерным, нестационарным, имеет переменную структуру. Результаты работы использованы при создании и внедрении системы автоматического управления локальными очистными сооружениями промывных вод.

Ключевые слова

математическое моделирование , гальваническое производство , очист­ные сооружения , объект управления , структура объекта

bbk 000000

УДК 628.35.004.4

Носкова И. А., Баженов В. И., Эпов А. Н.

Использование комплексов имитационного моделирования для технологий очистки сточных вод

Аннотация

Предметом исследований являлся сравнительный анализ комплексов программного обеспечения для имитационного моделирования процессов очистки сточных вод с целью решения задач проектирования и эксплуатации, а также оценка исходных данных для формирования вводных параметров математических моделей. Проанализированы основные параметры описания наиболее сложных моделей с активным илом ASM. Результаты исследований представлены анализом примеров: распределения фракций ХПК в российских условиях и для некоторых стран, характерной неравномерности поступления расхода сточных вод и исходных загрязнений по часам суток, расчетных и измеренных скоростей потребления кислорода OUR, процесса калибровки модели во времени, оптимизации размеров зоны денитрификации в аэротенке для процесса MUCT. Анализ современного программного обеспечения выявил расчетный комплекс GPS-X (Hydromantis, Канада) как наиболее полный и комплексный продукт. Предложенная методика включает комплекс мероприятий: определение фракционирования ХПК с использованием анализатора OxiTop (WTW, Германия); оценка неравномерности поступления исходных масс загрязнений по основным показателям; респирометрические исследования, статистическая обработка данных, полученных на объекте. В ходе имитационного моделирования гидродинамическая структура сооружений очист­ки сточных вод представляется последовательно соединенными ячейками смесителей. Количество ячеек назначается исходя из длины и ширины сооружения, скорости потока, интенсивности перемешивания, наличия внутренних перегородок, а также внутренних рециркуляционных потоков. С помощью имитационной модели возможно оптимизировать следующие показатели: соотношение зон в аэротенке, возраст ила, концентрация растворенного кислорода, величина коэффициентов рециркуляции, а также параметры системы автоматизированного управления.

Ключевые слова

сточные воды , биологическая очистка , математическое моделирование , модели ASM , имитационное моделирование , программное обеспечение GPS­X

УДК 621.929
DOI 10.35776/VST.2023.07.06

Григорьева А. Н.

Исследование оптимального режима взмучивания осадка в приемном резервуаре канализационной насосной станции

Аннотация

Взмучивание осадка в приемном резервуаре канализационной насосной станции является достаточно серьезной проб­лемой из-за большого риска выхода из строя насосного оборудования, а также слеживания и загнивания осадка в самом резервуаре. Как правило, методы борьбы с оседанием осадка направлены на освобождение только области вблизи всасывающих патрубков насосов. В остальной же части резервуара слежавшийся осадок периодически вымывают вручную в периоды технического обслуживания или минимального заполнения. Приводится сравнение двух методов взмучивания осадка в приемном резервуаре канализационной насосной станции. В первом случае осадок взмучивается гидравлическим способом – с помощью трубопроводов, расположенных по периметру емкости. Во втором используются конические мешалки усовершенствованной геометрии, то есть взмучивание осадка осуществляется механическим способом. Сравнение эффективности перемешивания производилось при помощи CFD-моделирования. Согласно результатам моделирования гидродинамики перемешивания, при работе конических мешалок практически не образуются застойные зоны в придонной области перемешивания.

Ключевые слова

очистные сооружения , насосная станция , математическое моделирование , взмучивание осадка , конические мешалки

УДК 628.35
DOI 10.35776/VST.2024.09.04

Степанов С. В., Харькина О. В., Авдеенков П. П., Лазунин М. В., Пономаренко О. С.

Математическое моделирование процессов очистки сточных вод в аэротенках

Аннотация

Разработан новый вариант математической модели процессов очистки сточных вод в аэротенках с биологическим удалением азота и биолого-химическим удалением фосфора на основе взаимного дополнения методик ­ВОДГЕО/СамГТУ и ASM2d. Математически решена «обратная задача» технологического расчета аэротенков – определение концентраций загрязнений в очищенной воде при имеющихся данных по качественному и количественному составу исходной воды для заданных значений технологических и конструктивных параметров сооружений. Разработан алгоритм выдачи количественных технологических рекомендаций. На основании проведенных исследований разработано программное обеспечение «Потенциал», предназначенное для сбора исходных данных, выполнения технологических расчетов и выдачи рекомендаций персоналу очистных сооружений. Внедрение программного обеспечения позволит снизить эксплуатационные затраты за счет оптимизации технологического режима работы сооружений биологической очистки сточных вод в минимальные сроки.

Исследование выполнено в рамках Договора № 4951ГС1/85526 с Федеральным государственным бюджетным учреждением «Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере».

Ключевые слова

сточные воды , биологическая очистка , кинетические константы , математическое моделирование , методика НИИ ВОДГЕО/СамГТУ , расчет аэротенков , модель ASM2d , формулы ферментативной кинетики

bbk 000000

УДК 628.17.001.4

Щетинин А. И., Есин М. А., Малбиев Б. Ю., Реготун А. А.

Моделирование биохимических процессов очистки сточных вод как основа ретехнологизации сооружений

Аннотация

В соответствии с требованиями природоохранного законодательства, на сооружениях биологической очистки сточных вод необходимо внедрение наилучших доступных технологий. При разработке планов реконструкции и капитального ремонта очистных сооружений канализации должна быть выполнена вариантная проработка технологических схем очистки на основе имитационного моделирования. Выполнен подробный анализ и сравнение различных моделей процессов с активным илом. При помощи программы «ЭкоСим 3Р», разработанной компанией «Экополимер», смоделированы процессы очистки на большом количестве сооружений. Показано, что имитационное моделирование позволяет обеспечивать высокую точность предсказания результатов очистки. Разработан подход к ретехнологизации очистных сооружений, базирующийся на математических моделях биохимических процессов с активным илом. Подход, экспериментально проверенный на ряде станций биологической очистки, позволил выполнить их ретехнологизацию, в результате чего содержание биогенных элементов в очищенных сточных водах существенно снизилось.

Ключевые слова

биологическая очистка , удаление азота и фосфора , наилучшие доступные технологии , ретехнологизация , математическое моделирование

bbk 000000

УДК 628.144:006.015.7

Непаридзе Р. Ш., Уракин М. В., Беляев Н. Н., Соколов А. И., Ковыршина Р. Н., Нелюбина А. А.

Результаты гидравлического расчета системы подачи и распределения воды г. Тобольска Тюменской области

Аннотация

Освещается ход выполнения технологических изысканий и гидравлического расчета системы подачи и распределения воды Тобольска специалистами ООО «РВКН» (Москва), ПАО «Сибирско-Уральская энергетическая компания» (Тюмень) и его Тобольского филиала. При проведении этих работ использованы теоретические основы и методика в области гид­равлических расчетов водопроводных сетей ведущих ученых России, а также богатый опыт многочисленных подобных работ, выполненных специалистами ООО «РВКН» в предыдущие годы. Технологические изыскания заключались в натурном обследовании системы водопровода, снятии фактических характеристик насос­ного оборудования и манометрической съемке. По ходу выполнения гидравлического расчета было рассмотрено 25 различных вариантов, которые содержали сезонные изменения режимов работы системы городского водопровода с учетом соблюдения требований пожаротушения. При этом особое внимание было уделено включению в работу вновь вводимого (реконструированного) Соколовского водозаборного узла. Анализ результатов расчетов показал низкую фактическую технологическую и конструктивную надежность системы подачи и распределения воды, особенно эксплуатируемого в настоящее время Жуковского водозаборного узла. Поэтапная программа развития СПРВ города предусматривала мероприятия по оптимизации ее работы в ближайшие годы, а также разработку надежной перспективной схемы водоснабжения Тобольска.

Ключевые слова

оценка технического состояния , гидравлический расчет , математическое моделирование , система подачи и распределения воды , манометрическая съемка , детализация и упрощение расчетной схемы , избыточные свободные напоры , непроизводительные потери воды , фактические характеристики насосного оборудования , технологическая и конструктивная надежность

УДК 628.35
DOI 10.35776/VST.2024.11.03

Степанов С. В., Егорова Ю. А., Харькина О. В., Авдеенков П. П., Нестеренко О. И., Лазунин М. В., Стрелкова Т. А., Злобин И. Д.

Результаты математического моделирования процессов очистки сточных вод в аэротенках на ГОКС г. Самары в период реконструкции и пусконаладочных работ

Аннотация

Представлены результаты математического моделирования работы реальных сооружений биологической очистки сточных вод с применением программного обеспечения «Потенциал», которое использовалось в течение 10 месяцев для оптимизации работы аэротенков в период реконструкции и пусконаладочных работ. Сопоставлены данные о количественном и качественном составе сточных вод, поступающих в аэротенки, принятых в проекте, с фактическими данными за период 2023–2024 годов. Расчет фактических значений прироста и аэробного возраста активного ила по формулам, заложенным в ПО «Потенциал», показал, что стабильное требуемое качество очищенных сточных вод по аммонию и нитритам наблюдалось при аэробном возрасте активного ила 24,1–27 сут и температуре сточных вод 19,1–24,8°С, когда концентрация N–NH4 составила менее 1 мг/л, а N–NO₂ – менее 0,1 мг/л. В результате калибровки и верификации заложенной в программном обеспечении «Потенциал» математической модели подобраны значения кинетических констант и коэффициентов для отдельной технологической линии «аэротенк №7 – вторичный отстойник № 5», которые позволили спрогнозировать работу аэротенков с высокой степенью точности (отклонения расчетных и фактических данных составили менее 8%).

Ключевые слова

сточные воды , кинетические константы , математическое моделирование , методика НИИ ВОДГЕО/СамГТУ , расчет аэротенков , модель ASM2d , формулы ферментативной кинетики , биологическая очистка сточных вод от азота и фосфора

bbk 000000

УДК 628.35:661.5

Есин М. А., Смирнов Александр Владимирович

Современные методики расчета сооружений биологической очистки

Аннотация

Приведены данные аналитических обзоров и практические результаты при расчете и проектировании современных очистных сооружений канализации. Проведен анализ методик расчета сооружений биологической очистки сточных вод (СНиП, ATV) и программ математического моделирования работы сооружений («ЭкоСим», GPS-X и др.), а также программ гидродинамической механики сплошных сред применительно для вычислений характеристик потоков в сооружениях. Математическая модель процессов биологической очистки сточных вод основана на анализе уравнений ферментативной кинетики трансформации загрязнений сточных вод и связывает между собой характеристики исходной и очищенной воды, концентрацию растворенного кислорода и активного ила. На базе модели разработаны основы проектирования и расчета сооружений биологической очистки городских и производственных сточных вод, в том числе с использованием процессов нитри-денитрификации и биологического удаления фосфора. Рассказано о практическом опыте использования указанных методов при проведении предпроектных и проектных работ.

Ключевые слова

биологическая очистка , нитри-денитрификация , математическое моделирование , энергоэффективность оборудования , состав сточных вод , биологическое удаление фосфора