Aktuální vydání

celé číslo

10

2017

Systémy pro řízení výroby, PLM, SCADA

celé číslo

Řízení denitrifikace a srážení fosforečnanů v čistírnách odpadních vod

S tím, jak se zpřísňují legislativní požadavky na výstupní parametry vyčištěné vody, vyvstává požadavek na taková řešení řízení provozů čistíren odpadních vod (ČOV), která minimalizují spotřebu energií i aditiv a eliminují potřebu lidského zásahu do procesu. Automatizační systém Liquiline Control CDW90 nabízí pokročilé řízení dávkování srážedel fosfátů a řízení aerace (eliminace dusíku) v biologickém stupni ČOV. Opírá se jednak o rozšiřující se nabídku senzorů a analyzátorů v klasickém slova smyslu, jednak o spolehlivý řídicí hardware s modulárním softwarem.

Základem systému Liquiline Control CDW90 je programovatelný automat (PLC) se softwarovými komponentami pro řízení a regulaci až tří samostatných procesů (obr. 1). Obsahuje tyto softwarové moduly:

  • řízení dmychadel aerace v kontinuálním nebo přerušovaném provozu,
  • řízení dávkování srážedla pro eliminaci ortofosforečnanů (konvenční nebo hybridní režim) pomocí dávkovacích čerpadel.

Řízení dmychadel aerace

V biologickém stupni čištění odpadní vody probíhá nejprve působením nitrifikačních bakterií proces, kdy dusík vázaný v amoniakálním dusíku oxiduje na dusitany a následně dusičnany. Při nitrifikaci je nutné do vody přivádět kyslík. Následuje denitrifikace, kdy bakterie rozloží dusičnany na plynný dusík, jenž se uvolní do ovzduší. Chování biologického stupně ČOV je možné analyzovat prostřednictvím hodnot koncentrace dusíku vázaného ve formě amoniakální nebo dusičnanové a kyslíku rozpuštěného ve vodě. Na základě naměřených hodnot je potom řízena aerace. Výkon aerace, tedy požadované množství vzduchu vháněného do odpadní vody, je stanovován cyklicky během přestávek činnosti dmychadla. Na začátku aerace, kdy probíhá nitrifikace, je převzata poslední požadovaná hodnota koncentrace kyslíku, která je udržována po celou dobu běhu dmychadla. Požadovaná hodnota koncentrace kyslíku však může být kdykoliv obsluhou změněna. Je tak možné reagovat např. na nárazové zatížení, které může přetížit biologický stupeň.

Systém navíc pracuje s minimální a maximální dobou aerace. Tento způsob řízení se uplatní jen při poruše měření, protože pro málo znečištěnou vodu je zbytečně energeticky náročný a při náhlém zvýšení zátěže není aerace dostatečná.

Řízení dávkování ortofosforečnanů

Systém řízení dávkování srážedla ortofosforečnanů (tzv. o-fosfátů) má tři různé režimy: základní, konvenční a pokročilý. V závislosti na konfiguraci systému mohou být v jednom systému kombinovány různé režimy regulace.

Všechny metody regulace mohou pracovat se všemi srážecími přípravky v kapalné formě. Patří mezi ně srážedla na bázi solí hliníku, železa nebo jejich směsi. Srážedla se mohou dávkovat v jednom místě i vícebodově. Kromě regulace dávkování systém zobrazuje aktuální množství srážedel v nádržích, aktuální a průměrnou spotřebu a odhad dalšího nezbytného množství srážedla po dnech.

V základním režimu se dávkuje přesné množství srážedla na základě výsledků měření průtoku a koncentrace ortofosforečnanů před místem dávkování. V konvenčním režimu regulátor reaguje na koncentraci fosfátů a objemový průtok měřené až za místem dávkování (obr. 2). V pokročilém režimu regulace se uplatňuje adaptivní systém řízení, který autonomně určí optimální hodnotu dávkování srážedel a popř. sám tuto hodnotu dolaďuje na nejlepší účinnost a minimální spotřebu srážedel, a to dokonce i u systémů s velkým zpožděním nebo silně kolísavými průběhy a velkými změnami koncentrace fosfátů.

Analyzátor koncentrace fosforu

Analyzátor Liquiline System CA80PH (obr. 3) ve spojení s filtrační jednotkou umožňuje spolehlivou a rychlou analýzu koncentrace ortofosforečnanů na odtoku z aerační nádrže, která je použita k řízení dávkování srážedel. Opírá se o uznanou metodu kolorimetrické analýzy podle ČSN EN ISO 6878 (75 7465) Jakost vod – Stanovení fosforu – Spektrofotometrická metoda s molybdenanem amonným, která je porovnatelná s laboratorním měřením. Vyznačuje se velmi malou spotřebou reagencií a díky přesnému dávkování reagencií pístovým čerpadlem také minimálními požadavky na údržbu. Všechny důležité prvky systému, jako jsou fotodetektor, lineární pístová čerpadla a směšovací jednotka, jsou koncipovány jako prvky systému Memosens s prediktivní diagnostikou a možností konfigurace na dálku. Skříň je volitelně dodávána ve venkovním provedení s teplotní izolací a odolností proti mrazu. Do převodníku se mohou připojit další senzory a tak se analyzátor může proměnit v inteligentní modulární měřicí stanici.

Závěr

Autonomní systémy na bázi Liquiline Control se schopnostmi malého PLC představují univerzální platformu, která vyhodnocuje parametry, jako jsou koncentrace jednotlivých látek a průtok, a umožňuje integraci do již existujícího systému a konfiguraci a diagnostiku na dálku. Je to modulární flexibilní systém pro řízení odstranění dusíku a fosforu z odpadních vod, který pracuje v reálném čase a s jednotným uživatelským rozhraním. 

(Endress + Hauser)

Obr. 1. Schéma platformy Liquiline Control CDW90

Obr. 2. Sraženi ortofosforečnanů konvenčni režim regulace

Obr. 3. Kolorimetrický analyzátor fosforečnanů