Autorzy: Artur Dogielski Jolanta Lipiec Legnickie Przedsibiorstwo Wodocigów i Kanalizacji S.A.

Transkrypt

1 DOWIADCZENIA Z EKSPLOATACJI SYSTEU AUTOATYCZNEGO STEROWANIA DAWKOWANIE KOAGULANTA NA PODSTAWIE POIARÓW ON LINE W KOORZE NITRYFIKACJI NA OCZYSZCZALNI CIEKÓW W LEGNICY. Autorzy: Artur Dogielski Jolanta Lipiec Legnickie Przedsibiorstwo Wodocigów i Kanalizacji S.A. WSTP iejska oczyszczalnia cieków w Legnicy połoona jest w północno-wschodniej czci miasta,jej teren ma kształt nieregularnego wieloboku o powierzchni 23,4 ha. Oczyszczalnia mechaniczno biologiczna ze rednio obcionym osadem czynnym została wybudowana w latach , na podstawie projektu opracowanego w Biurze Projektów Budownictwa Komunalnego we Wrocławiu (cz mechaniczna przekazana do eksploatacji w roku 1979, cz biologiczna przekazana do eksploatacji w roku 1989,a cz osadowa w roku 1991). Nominalna przepustowo wynosiła 50 tys. m 3 /d. SYSTE ODBIORU I OCZYSZCZANIA SCIEKÓW cieki dopływaj do oczyszczalni z terenu miasta Legnicy oraz ssiednich gmin. Wród zakładów przemysłowych jedynie Huta iedzi posiada własn oczyszczalni. Wikszo kanalizacji, zwłaszcza w starej czci miasta,to kanalizacja ogólnospławna, w zwizku z czym w czasie opadów dopływaj cieki deszczowe, charakteryzujce si du iloci zawiesin. Ponadto sie kanalizacyjna zbiera pewne iloci wód infiltracyjnych powodujcych znaczne rozcieczenie cieków. Z rejonów miasta nie posiadajcych kanalizacji, cieki dowoone s na oczyszczalni wozami asenizacyjnymi i przyjmowane do zlewni cieków. Cz mechaniczna cieki surowe doprowadzane s na oczyszczalni kolektorami grawitacyjnymi do studni zbiorczej, skd przepływaj do komory krat i pompowni głównej. W studni zbiorczej zamontowana jest zastawka, za pomoc której moliwa jest regulacja napływu cieków na oczyszczalni,zwłaszcza w czasie opadów. Budynek krat został zmodernizowany w 1997 roku. Z 3 sztuk krat typu KUP-1,8/1,4 o przewicie 20 mm pozostały dwie,natomiast jedn wymieniono na krat schodkow o przewicie 6 mm,która pracuje jako podstawowa. W tym samym czasie wymieniono dwie pompy w pompowni głównej dostosowujc ich wydajno do obserwowanych zmniejszonych przepływów cieków. Pozbawione skratek cieki tłoczone s do piaskownika przedmuchiwanego dwukomorowego o wymiarach B=2,5 m, L=24 m, F=6,0 m 2. Piaskownik współpracuje z hydraulicznym separatorem piasku. Kocowym elementem oczyszczalni mechanicznej s dwa osadniki wstpne radialne o rednicy D=40 m i objtoci czynnej V cz = 5000 m 3.

2 RAL - Wydzielone Komory Fermentacyjne Zagszczacze Grawitacyjne Pochodnia Gazu Odsiarczalnia Gazu Gazu Zlewnia Fekali Pompownia Osadu i Stacja Wirówek Budynek echan. Zagszczania Studnia Budynek Pompownia Piaskownik Osadniki Zbiorcza Krat Główna Wstpne AN AN AN DN DN DN DN/N DN/N DN/N Komora Osadu Czynnego N N N Komora Osadu Recerkulowanego Stacja Dmuchaw Osadniki i Stacja Koagulanta Wtórne Kopanina Legenda kolorów RAL RAL RAL RAL RAL RAL RAL RAL RAL RAL RAL RAL RAL RAL RAL RAL RAL RAL RAL RAL RAL RAL RAL RAL - RAL SCHEAT TECHNOLOGICZNY OCZYSZCZALNI CIEKÓW W LEGNICY 1. Wersja tablicy DTg / wiszca gablota 3 segmenty / 2. Tło tablicy j. popiel. 3. Diody LED φ 10 (2 - kolorowe szt., 3 kolorowe szt.)

3 Cz biologiczna Została zmodernizowana w latach W zwizku z wykorzystaniem istniejcych obiektów kubaturowych jej przepustowo zmalała z 50 tys. m3/d do 35 tys.m 3 /d. odernizacja polegała na wymianie systemu napowietrzania oraz wprowadzeniu procesów usuwania zwizków biogennych (system BARDENPHO). Jako cieków oczyszczonych na odpływie z oczyszczalni cieków w Legnicy. Rok BZT 5 ChZT Zawiesina ogólna Azot ogólny Azot amonowy Fosfor ogólny ,00 53,47 8,00 25,40 21,20 4, (modernizacja) 20,10 64,30 19,80 24,30 20,10 4, (modernizacja) 12,80 39,10 5,40 16,54 11,19 2, I kw. 8,70 28,00 4,10 7,29 1,34 1,24 (po modernizacji) Pozwolenie wodnoprawne 15,00 150,00 50,00 30,00 6,00 1,5 Reaktor biologiczny składa si z trzech równolegle pracujcych komór osadu czynnego. Komora osadu czynnego słuy do oczyszczania cieków w procesach biochemicznych biocenozy niskoobcionego, wielofazowego osadu czynnego ze wspomaganiem defosfotacji biologicznej strcaniem chemicznym. Jest obiektem przepływowym z wydzielonymi nastpujcymi po sobie strefami: beztlenowa, denitryfikacji, denitryfikacji-nitryfikacji, nitryfikacji. W kocowej czci strefy nitryfikacji w rejonie odpływu zainstalowane s pompy recyrkulacji wewntrznej. Przepływ oraz pełne wymieszanie cieków z osadem czynnym zapewniaj zamontowane mieszadła,natomiast pełne natlenienie i wymieszanie system napowietrzania spronym powietrzem. Parametry techniczne reaktora biologicznego: -wymiary reaktora w planie 81x 56 m -głboko czynna 4 m -pojemno czynna m 3 Charakterystyczne parametry komór osadu czynnego: -strefa defosfatacji : pojemno czynna 1568 m 3 czas przetrzymania- T= 1,0 godz. wyposaenie :jedno mieszadło wolnoobrotowe na kad komor, -strefa denitryfikacji : pojemno czynna 5600 m 3 czas przetrzymania- T= 3,9 godz. wyposaenie : dwa mieszadła wolnoobrotowe na kad komor, -strefa denitryfikacji-nitryfikacji: pojemno czynna 2688 m 3 czas przetrzymania- T= 1,8 godz. wyposaenie :dwa mieszadła wolnoobrotowe na kad komor, ruszt napowietrzajcy z dyfuzorami elastomerowymi Schumaflex-RK firmy Schumacher

4 -strefa nitryfikacji pojemno czynna 8288 m 3 czas przetrzymania- T= 5,7 godz. wyposaenie : ruszt napowietrzajcy z dyfuzorami ceramicznymi Brandol firmy Schumacher Komory osadu czynnego współpracuj z dwoma osadnikami wtórnymi radialnymi o rednicy 50 m (V cz =12800 m 3 ),pompowni osadu recyrkulowanego, stacj dmuchaw,stacj dozowania koagulantu. Procesy oczyszczania w bloku biologicznym kontrolowane s i sterowane automatycznie. Zainstalowane w komorach urzdzenia kontrolno-pomiarowe informuj o przebiegu procesu oczyszczania cieków. Rejestrowane s takie parametry jak: -temperatura cieków -odczyn -tlen rozpuszczony -potencjał redox -gsto osadu -stenie azotanów -stenie azotu amonowego -stenie fosforu System analityczno kontrolno pomiarowy umoliwia sterowanie prac urzdze technologicznych takich jak: -dmuchawy w zalenoci od stenia tlenu, -pompy recyrkulacji wewntrznej w zalenoci od stenia azotanów, -pompki dozujce koagulant w zalenoci od stenia fosforu. Wydajno dmuchaw sterowana jest w oparciu o cinienie powietrza w rurocigu głównym. Ilo powietrza doprowadzana do poszczególnych stref komór osadu czynnego regulowana jest za pomoc przepustnic w oparciu o pomiary stenia tlenu w strefach nitryfikacji i nitryfikacji-denitryfikacji. Cz osadowa Osad wstpny odprowadzany jest z osadników wstpnych pomp do dwóch zbiorników zagszczania grawitacyjnego o pojemnoci V cz= 2000 m 3. Zagszczony osad podawany jest do zamknitej komory fermentacyjnej o pojemnoci V cz = 4700 m 3 z zainstalowanym mieszadłem Halberga. Podgrzewanie osadu odbywa si poprzez zewntrzne wymienniki ciepła typu SWC-16 i pompy recyrkulacji osadu. Przefermentowany osad odwadniany jest na dwóch wirówkach (francuskiej firmy Guinard typu D4 LP oraz duskiej firmy Niro Separation typu Hysep D 44) o wydajnoci m 3 /h kada. Do magazynowania gazu fermentacyjnego ujmowanego z WKFZ słuy zbiornik gazowy o pojemnoci 1000 m 3. Biogaz wykorzystywany jest do spalania w kotłowni,wyposaonej w dwa kotły,przystosowane do pracy na biogaz i gaz ziemny.

5 POIAR STENIA FOSFORU ORTOFOSFORANOWEGO Stanowisko pomiarowe Zainstalowany na naszej oczyszczalni analizator on line firmy WTW słuy do pomiarów azotu amonowego, fosforu ortofosforanowego i azotu azotanowego na wylocie ze strefy nitryfikacji komór osadu czynnego. Instalacja składa si z nastpujcych elementów: -3 pomp do poboru próby z kadego cigu komór osadu czynnego -systemu przygotowania próby składajcego si z 3 modułów PurCon/230 -rozdzielacza filtratu -analizatora on line TresCon A111 -modułu pomiarowego azotu azotanowego -modułu pomiarowego azotu amonowego -modułu pomiarowego ortofosforanów -elementów ochrony przeciw przepiciowej -instalacji poboru próbki i odprowadzenia cieków. Cało znajduje si w prefabrykowanym, ocieplanym kontenerze. Czynnoci eksploatacyjne Czynnoci eksploatacyjne przy analizatorze polegaj na okresowych przegldach, konserwacji/regeneracji poszczególnych elementów systemu oraz wymianie zuytych materiałów eksploatacyjnych. Czynnoci obsługowe jednostki centralnej i modułów pomiarowych: -kontrola stanu napełnienia odczynników co najmniej raz w tygodniu -kontrola stanu elektrody amonowej raz w miesicu -kontrola szczelnoci i dronoci wyków doprowadzajcych prób oraz odczynniki co dwa tygodnie -wymiana oraz przesunicie wy pompy perystaltycznej według interwału sygnalizowanego przez TresCon Czynnoci obsługowe systemu przygotowania próby: -kontrola zuycia wy pompy perystaltycznej w systemie przygotowania próby,ewentualne ich przesunicie lub wymiana co trzy tygodnie -czyszczenie filtra kompresora co trzy tygodnie -płukanie komory filtrów wod oraz 24 o godzinna dezynfekcja 1 % roztworem podchlorynu sodu co sze miesicy -płukanie instalacji doprowadzajcej prób z modułów PurCon do analizatorów co trzy miesice Koszty inwestycyjne i eksploatacyjne Koszt inwestycyjny naszego systemu do oznaczania N-NO 3, N-NH 4 i P-PO 4 dla trzech cigów technologicznych wyniósł ok.175 tysicy zł, natomiast koszt zestawu do pomiaru wyłcznie P-PO 4 w jednym punkcie pomiarowym wynosi ok.80 tysicy zł. Koszty eksploatacyjne (materiałów i odczynników do pomiaru ortofosforanów), po pierwszym okresie dowiadcze, szacujemy na 8500 zł/rok.

6 Dokładno pomiarów W celu potwierdzenia pewnoci pomiarów on line wprowadzilimy kontrolne badania wykonywane jednoczenie przez analizator oraz laboratorium. Wyniki jednorazowych prób przedstawia ponisza tabela. Stwierdzana jest dua zbieno wyników pomiarów. iesic Odczyt z analizatora P-P0 4 mg/l Pomiar z laboratorium P-P0 4 mg/l Luty 2,30 2,48 arzec 1,80 2,17 Kwiecie 4,70 4,58 aj 3,40 3,59 FUNKCJONOWANIE SYSTEU SYULTANICZNEGO STRCANIA FOSFORU Wyposa enie Stacja magazynowania i dozowania koagulantu firmy Proinent Dozotechnika składa si z nastpujcych elementów: -3 pompy dozujce typu Sigma o wydajnoci 90 l/h kada -tłumiki pulsacji -zawory stałego cinienia -zawory przelewowe -filtr wstpny -armatura i rurocigi -zbiornik magazynujcy z osprztem o pojemnoci 32 m 3. Algorytm pracy Instalacja dozowania uruchamiana jest automatycznie w przypadku, gdy rednie stenie fosforu mierzone przez analizatory w strefie nitryfikacji w komorach osadu czynnego jest wysze od 0,5 g P-PO 4 /m 3.Warto powysza została ustalona w trakcie rozruchu technologicznego, podczas którego stwierdzono,e warto ta odpowiada steniu fosforu w ciekach oczyszczonych równemu 1,5 g P/m 3. W algorytmie automatycznego sterowania uwzgldniono : -rednie stenie fosforu z trzech komór osadu czynnego mierzone w kadej strefie nitryfikacji za pomoc analizatora fosforu firmy WTW, -dawk koagulantu w g PIX/gP-PO 4,która jest wartoci wybieraln ze stacji operatorskiej, -godzinowy przepływ cieków,podawany sygnałem z przepływomierza cieków oczyszczonych

7 W trakcie rozruchu wypracowano wzór algorytmu: Q = A x ( B 0,5 ) x C /1500 gdzie: Q- przepływ koagulantu, l/h A- dawka koagulantu zadawana przez operatora, g PIX/gP-PO 4 B- rednie mierzone stenie fosforu, g P-PO 4 /m 3 C- przepływ cieków, m 3 /h 1500-gsto roztworu PIX,g /l Algorytm dawkowania koagulantu podlegał cigłej analizie. W pierwszej wersji (wykres nr 1 dla przykładowej dawki A=40 g PIX/gP-PO 4 ) ilo dawkowanego koagulantu wzrastała liniowo w zalenoci od stenia ortofosforanów. Nastpnym krokiem było przyjcie,e wraz ze wzrostem stenia fosforu łatwiejsze jest jego usuwanie,czyli,e jednostkowa dawka koagulantu przy wyszych steniach winna by mniejsza. W zwizku z tym wprowadzono trzy przedziały stenia P-PO 4 : 0,5-3,0 ; 3,0-6,0 ; 6,0-i powyej. Dla kadego z nich zapewniono moliwo oddzielnego ustalania dawki w zakresie od g PIX/gP-PO 4. Przykładowy wykres dla przyjtej w pierwszym przedziale dawki 40 g PIX/gP-PO 4, w drugim - 30 g PIX/gP-PO 4, w trzecim-20 g PIX/gP-PO 4 przedstawia wykres nr 2. Dodatkowo,aby unikn gwałtownych spadków dawki przy przechodzeniu przez wartoci graniczne ( 3 lub 6 ), wprowadzono zatrzaskiwanie dawek do momentu gdy nastpuje ich wzrost ( wykres nr 3 ). Wykres nr 1 Dawka PIX [g/m 3 ] Stenie P-P04 [g/m 3 ]

8 Wykres nr 2 Dawka PIX [g/m 3 ] Stenie P-P04 [g/m 3 ] Wykres nr 3 Dawka PIX [g/m 3 ] Stenie P-P04 [g/m 3 ] Układ regulacji Zadaniem układu regulacji jest wypracowanie sygnału sterujcego wydajnoci pomp dozujcych PIX. Układ regulacji jest układem jednoparametrowym typu PID z wyjciem cigłym. Pomiarem wiodcym jest rednie stenie fosforanów wszystkich cigów bloku biologicznego (rednia arytmetyczna pomiarów),drugim parametrem przychodzcym do systemu jest natenie przepływu cieków oczyszczonych.

9 Załczenie pompy w stan pracy automatycznej nastpuje z chwil zmiany jej stanu przez operatora ze stanu Rka w Auto. Jeeli z wartoci stenia fosforu i przepływu wynika potrzeba dozowania PIX-u, aktualnie zdefiniowana jako prowadzca pompa podejmuje dozowanie w zakresie od 5-90 dawek na minut. Jeeli pierwsza pompa pracuje z maksymaln wydajnoci oraz zwiksza si zapotrzebowanie na dozowanie PIX, regulator dołczy nastpn pomp. Wybór kolejnoci pracy pomp dokonuje operator za pomoc selektora pomp na stacji operatorskiej. Poniej przedstawiamy przykładowy wykres z pracy stacji operatorskiej: Jest to wybrany losowo wykres dobowy przepływu cieków, stenia ortofosforanów oraz iloci wprowadzanego koagulantu.wynika z niego dua nierównomierno iloci cieków (1) od m 3 /h, zmiany stenia ortofosforanów (2) :2,3-3,3 mgp-po 4 /l oraz due wahania iloci wprowadzanego koagulantu (3) : l/h. Wykres obrazuje bardzo wyranie korelacje pomidzy wielkociami branymi pod uwag w algorytmie oraz jak bardzo w cigu doby zmienia si ilo wymaganego do wprowadzenia koagulantu.

10 WNIOSKI 1.W przypadku zastosowania sterowania usuwania fosforu w zalenoci od pomiarów on line ortofosforanów,naley ustali algorytm indywidualnie dla kadej oczyszczalni. Szczególny wpływ ma miejsce dawkowania,skuteczno wymieszania, praca osadników wtórnych charakterystyczne dla danej oczyszczalni. 2.Koszty eksploatacyjne analizatorów nie s znaczne.daj wan informacj o pracy komór osadu czynnego np.o defosfatacji biologicznej. Koszty inwestycyjne s znaczne,ale procentowo w całoci inwestycji niewielkie ( u nas około 1,5 % ). 3.Ze wzgldu na wysoki stopie zaawansowania technicznego analizatorów wymagana jest dua kultura obsługi. 4.Stwierdzono znaczn dokładno wyników analiz wskazywanych przez analizator. 5.Zastosowanie systemu daje moliwo precyzyjnego dawkowania koagulantu. Dalsza obserwacja pracy systemu pozwoli okreli efekt ekonomiczny wynikajcy z optymalizacji zuycia koagulantu.