Способ дозирования реагентов в очищаемую воду и устройство для реализации указанного способа Российский патент 2022 года по МПК C02F1/00 F17D3/12 

Способ дозирования реагентов в очищаемую воду и устройство для реализации указанного способа относятся к области дозирования реагентов (коагулянты, флокулянты, дезинфектанты, растворы кислот и щелочей) и могут применяться на сооружениях для очистки природных и сточных вод (отстойники, скорые фильтры, контактные осветлители и др. сооружения).

Известен способ дозирования реагентов в очищаемую воду с помощью поддержания заданной расчетной концентрации реагента, вводимого в очищаемую воду, при изменяющемся её расходе за счет изменения производительности насоса-дозатора на основе алгоритма ПИД-регулирования. Источник: Полоцкий Л. М. Автоматизация химических производств. Теория, расчет и проектирование систем автоматизации. М.: Химия, 1982

Недостатком указанного способа является то, что расчетная концентрация реагента поддерживается исходя из предположения, что качество подаваемой на очистку воды стабильно во времени. На практике качество природных и сточных вод может изменяться в течение суток (месяца, года). Отклонение текущего качества воды от расчетного может привести как к недостаточному, так и избыточному дозированию реагента. При избыточном дозировании реагента возможен его перерасход, а при недостаточном - снижение степени извлечения загрязнений и превышение предельно допустимой концентрации (ПДК) загрязняющего вещества в очищенной воде.

Известно Автоматическое устройство дозирования реагентов по патенту RU93495, опубликованному 27.04.2010, состоящее из установленного на трубопроводе расходомера, электрически связанного с контроллером, насоса-дозатора, производящего дозирование реагента в трубопровод, электрически связанного с контроллером, датчика давления, установленного на трубопровод, электрически связанного с контроллером, при этом на трубопровод установлен электрохимический датчик, электрически связанный с контроллером.

Недостаток устройства заключаются в том, что по ПДК дозируемого реагента, например общего алюминия, в очищенной воде сооружений водопровода невозможно судить о качестве процесса извлечения загрязнений, например, общего органического углерода, а для сооружений биологической очистки сточных вод (не использующих реагенты) способ в принципе не применим.

Указанные способ и устройство являются ближайшими аналогами изобретения.

Технической проблемой, решаемой изобретением, является создание способа дозирования реагентов в очищаемую воду и устройства для реализации указанного способа, позволяющих поддерживать заданную эффективность извлечения загрязнений в автоматическом режиме при изменяющемся качестве и расходе воды на входе очистных сооружений, обеспечивать соответствие показателей качества нормативным требованиям, снизить расход реагентов за счет повышения точности дозирования.

Технический результат: поддержание заданной эффективности извлечения загрязнений в автоматическом режиме при изменяющемся качестве и расходе воды на входе очистных сооружений, обеспечение соответствия показателей качества нормативными требованиями, снижение расхода реагентов за счет повышения точности дозирования.

Для достижения технического результата в способе дозирования реагентов в очищаемую воду при текущем качестве воды, подаваемой на очистку, задают расчетную концентрацию реагента по условию обеспечения требуемой эффективности извлечения загрязнений, определенной с помощью контроллера в режиме реального времени на основе анализа качества воды до и после очистки по заданным показателям, с помощью насоса-дозатора поддерживают заданную концентрацию реагента путем изменения производительности пропорционально величине текущего расхода обрабатываемой воды.

Если текущая эффективность извлечения загрязнений оказывается отличной от требуемой, то с помощью контроллера корректируют расчетную концентрацию реагента по типу отрицательной обратной связи.

Для достижения технического результата устройство для дозирования реагентов в очищаемую воду, состоящее из расходомера, установленного на трубопроводе подаваемой на очистку воды, насоса-дозатора, производящего дозирование реагента, согласно изобретению содержит анализатор качества воды, подаваемой на очистку, установленный на входе в очистные сооружения, анализатор качества очищенной воды, установленный на выходе очистных сооружений, при этом расходомер, насос-дозатора и анализаторы электрически связаны с контроллером.

Также для достижения технического результата анализаторы качества воды, содержащиеся в устройстве, выполнены с возможностью измерения рН, мутности, цветности, общего и растворенного органического углерода, общего и свободного хлора, азота аммонийного, азота нитратного и других параметров, доступных для измерения в реальном времени.

Наличие в устройстве расходомера, насоса-дозатора, анализаторов воды до и после очистки позволяет задавать расчетную концентрацию реагента, поддерживать заданную концентрацию путем изменения производительности пропорционально величине текущего расхода обрабатываемой воды, с помощью контроллера в режиме реального времени рассчитывать эффективность извлечения загрязнений на основе анализа качества воды до и после очистки по заданным показателям, что в результате позволяет поддерживать заданную эффективность извлечения загрязнений в автоматическом режиме при изменяющемся качестве и расходе воды на входе очистных сооружений, обеспечивать соответствие показателей качества нормативными требованиями, снизить расход реагентов за счет повышения точности дозирования.

Сущность технического решения поясняется фигурами:

Фиг. 1. Блок-схема устройства дозирования реагентов в очищаемую воду

Фиг. 2 График, показывающий характер изменения дозы реагента при переменном качестве очищаемой воды для различных способов управления процессом.

На фиг.1 обозначены следующие элементы устройства дозирования реагентов в очищаемую воду:

1-трубопровод исходной воды, 2-расходомер, 3-контроллер, 4-насос-дозатор реагентов, 5-ализатор качества исходной воды, 6-очистные сооружения, 7-анализатор качества очищенной воды.

Устройство дозирования реагентов в очищаемую воду состоит из расходомера 2, установленного на трубопроводе 1 подаваемой на очистку воды, электрически связанного с контроллером 3, насоса-дозатора 4 с регулируемой производительностью, производящего дозирование реагента в очищаемую воду, электрически связанного с контроллером 3, анализатора качества воды 5, подаваемой на очистку, установленного на входе в очистные сооружения, электрически связанного с контроллером 3, анализатора качества очищенной воды 7, установленный на выходе очистных сооружений, электрически связанный с контроллером 3.

При этом анализаторы выполнены с возможностью измерения рН, мутности, цветности, общего и растворенного органического углерода, общего и свободного хлора, азота аммонийного, азота нитратного и других параметров, доступных для измерения в реальном времени.

Способ дозирования реагентов в очищаемую воду предусматривает расчет необходимого количества реагента для поддержания заданной эффективности очистки на основе алгоритма, учитывающего информацию о количестве загрязнений в исходной воде, количестве загрязнений в очищенной воде, расходе воды, полученных в результате их измерений в реальном времени.

При текущем качестве воды, подаваемой на очистку, задают расчетную концентрацию реагента по условию обеспечения требуемой эффективности извлечения загрязнений, определенной с помощью контроллера в режиме реального времени на основе анализа качества воды до и после очистки по заданным показателям. Насос-дозатор 4 поддерживает заданную концентрацию реагента путем изменения производительности пропорционально величине текущего расхода обрабатываемой воды. В режиме реального времени контроллер 3 рассчитывает эффективность извлечения загрязнений на основе анализа качества воды до и после очистки по заданному(-ым) показателю(-ям).

Если текущая эффективность извлечения загрязнений оказывается отличной от требуемой, то контроллер корректирует расчетную концентрацию реагента по типу отрицательной обратной связи.

Изобретение относится к области дозирования реагентов (коагулянты, флокулянты, дезинфектанты, растворы кислот и щелочей) и может применяться на сооружениях для очистки природных и сточных вод (отстойники, скорые фильтры, контактные осветлители и др. сооружения). Способ дозирования реагентов в очищаемую воду при текущем качестве воды, подаваемой на очистку, характеризуется тем, что задают расчетную концентрацию реагента по условию обеспечения требуемой эффективности извлечения загрязнений, определенной с помощью контроллера в режиме реального времени на основе анализа качества воды до и после очистки по заданным показателям, с помощью насоса-дозатора поддерживают заданную концентрацию реагента путем изменения производительности пропорционально величине текущего расхода обрабатываемой воды. Устройство для дозирования реагентов в очищаемую воду состоит из расходомера, установленного на трубопроводе подаваемой на очистку воды, насоса-дозатора, производящего дозирование реагента, анализатора качества воды, подаваемой на очистку, установленного на входе в очистные сооружения, анализатора качества очищенной воды, установленного на выходе очистных сооружений, при этом расходомер, насос-дозатора и анализаторы электрически связаны с контроллером. Технический результат: поддержание заданной эффективности извлечения загрязнений в автоматическом режиме при изменяющемся качестве и расходе воды на входе очистных сооружений, обеспечение соответствия показателей качества нормативными требованиями, снижение расхода реагентов за счет повышения точности дозирования. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ дозирования реагентов в очищаемую воду, характеризующийся тем, что при текущем качестве воды, подаваемой на очистку, задают расчетную концентрацию реагента по условию обеспечения требуемой эффективности извлечения загрязнений, определенной с помощью контроллера в режиме реального времени на основе анализа качества воды до и после очистки по заданным показателям, с помощью насоса-дозатора поддерживают заданную концентрацию реагента путем изменения производительности пропорционально величине текущего расхода обрабатываемой воды.

2. Способ дозирования реагентов в очищаемую воду по п.1, отличающийся тем, что в случае, если текущая эффективность извлечения загрязнений оказывается отличной от требуемой, то с помощью контроллера корректируют расчетную концентрацию реагента по типу отрицательной обратной связи.

3. Устройство для дозирования реагентов в очищаемую воду, состоящее из расходомера, установленного на трубопроводе подаваемой на очистку воды, насоса-дозатора, производящего дозирование реагента, отличающееся тем, что содержит анализатор качества воды, подаваемой на очистку, установленный на входе в очистные сооружения, анализатор качества очищенной воды, установленный на выходе очистных сооружений, при этом расходомер, насос-дозатора и анализаторы электрически связаны с контроллером.

4. Устройство для дозирования реагентов в очищаемую воду по п.3, отличающееся тем, что анализаторы качества воды выполнены с возможностью измерения рН, мутности, цветности, общего и растворенного органического углерода, общего и свободного хлора, азота аммонийного, азота нитратного и других параметров, доступных для измерения в реальном времени.