Қазіргі уақытта биологиялық тазарту процесінің технологиялық схемаларының айтарлықтай саны бар, олардың әрқайсысы аэрация сатыларының санымен, белсенді тұнбаның регенерациясының болуы немесе болмауымен, ағынды суларды және кері тұнбаны құрылымдарға енгізу әдістерімен, тазарту дәрежесімен ерекшеленеді. , т.б. Құрылымның әрбір түрі қалыпты жұмыс істеудің өзіндік көрсеткіштерімен сипатталады және автоматтандырылған басқару жүйесін жобалауға жеке көзқарасты талап етеді.

Автоматтандырылған басқару жүйесін құру үшін келесі әсерлерді қолдануға болады:

аэротенктегі белсенді тұнбаның концентрациясын сақтау мақсатында қайтарылатын лайдың шығынын бақылау;

аэротенктің барлық көлемінде еріген оттегінің берілген концентрациясын сақтайтындай ауа ағынын бақылау;

Тұнбаның тұрақты жасын сақтау үшін жүйеден шығарылған белсенді тұнбаның шығынын бақылау;

Шламды оңтайлы регенерациялау мақсатында аэротенк пен регенератордың көлемдерінің арақатынасын өзгерту (олардың жалпы көлемінің тұрақтылығын сақтай отырып);

Параллель жұмыс істейтін аэротенктердің арасында келіп түсетін ағынды су ағынын бөлу;

Аэрацияға түсетін судың оңтайлы рН мәнін сақтау

Тұндырғыштардан шығарылатын тұнбаның ағынын бақылау, олардағы тұнбаның оңтайлы деңгейін ұстап тұру және оны тұнба қоспасының концентрациясы мен шығынына, тазартылған тұндырылған судың лайлылығына, сондай-ақ тұнба индексіне байланысты өзгерту.

Дәстүрлі автоматтандырылған басқару жүйелері басқару әрекеттерін кіріс деректерімен (немесе олардың өзгеруімен) байланыстыратын алгоритмдік модельдерді пайдаланады. Ағынды суларды биологиялық тазарту процесіне қатысты дәстүрлі бақылау әдістерінің кемшілігі бастапқы ақпараттың дәлдігі төмен және толық емес және бақылау критерийінің анық еместігімен құрылған математикалық модельдердің көп өлшемділігі мен күрделілігі болып табылады. Екінші жағынан, ағынды суларды биологиялық тазарту қондырғысын пайдалану кезінде туындайтын жағдайлар көбінесе адам сарапшысының табиғи ойлау бағытына жақын бақылау үшін ресми дәлелдеу әдістерін қолдануға мүмкіндік береді. Биологиялық тазартуды бақылау проблемалары үшін олар дәстүрлі басқару жүйелеріне қарағанда айтарлықтай тиімдірек болуы мүмкін, әсіресе жүйе талаптары мен қоршаған орта жағдайларының өзгеруіне байланысты әзірлеу және өзгерту уақыты мен құны бойынша, бұл технология мен технологияны үздіксіз жетілдіру аясында маңызды фактор болып табылады. қондырғының өнімділігін арттыру биологиялық тазарту. Басқарылатын объектінің сипатты ерекшелігі тазалау станциясының технологиялық схеманы реттеуге және жабдықтың құрамын өзгертуге тән қабілеті болып табылады. Бұл жағдай жасалған жүйенің ашықтығына, болашағына және стандарттауына қойылатын талаптарды арттырады. Сарқынды суларды тазарту сапасының стандарттарын өзгерту, тазарту құрылғыларының қуаттылығын арттыру немесе бақылаудың жаңа параметрлерін қосу дәстүрлі автоматтандырылған басқару жүйесінің математикалық үлгілерін толығымен қайта өңдеуді талап етеді, ал сараптамалық жүйеде тек ережелерді түзету немесе қосу жеткілікті болады. жаңалары.

Сонымен қатар, биологиялық тазартуды басқару процесінде проблемалық жағдайлар жиі туындайды, оны жеңу үшін көптеген сарапшылардың тәжірибесін, нормативтік, техникалық, анықтамалық және нормативтік ақпаратты пайдалану қажет, олар операторға әрқашан қол жетімді бола бермейді. Тазарту құрылыстарын пайдалануды басқару тазарту құрылыстарының жағдайы мен жұмыс істеу ерекшеліктерімен байланысты күрделі міндет болып табылады. Тәжірибеде ағынды суларды тазалауды басқару бойынша шешім қабылдайтын ағынды суларды тазарту қондырғысының технологы келесі мәселелерге тап болады:

Шектеулі уақыт қоры мен мамандандырылған зертханалық зерттеулердің жоғары құнына байланысты шешім қабылдау үшін параметрлердің болмауы;

Шешім қабылдауға арналған табиғи тілдегі нұсқаулардың толық еместігі және дәл болмауы;

Ағынды суларды тазартуды басқару процесі туралы теориялық білімнің жеткіліксіздігі және нақты тазарту қондырғысының жұмыс ерекшеліктерін ескермеу.

Ағынды суларды тазарту процесі жүйенің кешіктірілген жауап беру режимінде жүзеге асырылады және көптеген кіріс сигналдарына байланысты. Бұл сигналдар гетерогенді, әртүрлі жиілікте келеді және олардың кейбіреулерін өңдеу уақытты, сонымен қатар арнайы зертханалық жағдайларды және қымбат реагенттерді қажет етеді. Ағынды суларды тазарту қондырғылары ішінара кіріс параметрлерінің әсеріне жауаптары нақты және өзара тәуелді болып табылатын әртүрлі тірі организмдердің әрекеттеріне байланысты жұмыс істейді. Ағынды суларды тазартуды жүзеге асыратын организмдер кешендерінің өмір сүруінің оңтайлы жағдайларын ағынды сулардың құрамына байланысты бұл кешендердің өзгермелілігіне байланысты таңдау өте қиын. Қоректік заттардың концентрациясын реттеу, қоршаған ортаның рН және температураны қажетті диапазонда ұстау микроорганизмдердің дамуына ғана емес, сонымен қатар суды тазартудағы соңғысының биохимиялық белсенділігіне де оң әсер етеді. Аэротенктердегі микроорганизмдердің жұмыс істеуінің оңтайлы жағдайларын таңдау үшін математикалық модельдерге негізделген автоматтандырылған басқару жүйелері қолданылады (1.2-кесте). Мұндай жүйелердің бірқатар кемшіліктері бар. Олар тазарту қондырғысы қалыпты жұмыс кезінде жақсы жұмыс істейді және қалыпты емес жұмыс жағдайында нашар қолданылады.

Әрине, проблемалық жағдайлар туындаған кезде мамандардың білімі мен тәжірибесі қажет, ал теңдеулерді шешуге арналған симуляциялық модельдер мен бағдарламаларды әзірлеу жеткіліксіз. Жылдар бойы жинақталған субъективті ақпаратты, сонымен қатар тазарту құрылыстарын пайдалану кезінде жинақталған толық емес мәліметтер мен объективті ақпаратты пайдалану қажеттілігі туындайды.

Жасанды интеллект әдістері мен құралдарын пайдалану ағынды суларды тазарту қондырғыларын басқару мәселесін шешудің жаңа мүмкіндіктерін береді. Жасанды интеллектке негізделген сараптамалық жүйелер адаммен салыстырылатын немесе одан жоғары болатын бейресми мәселелерді шешуде тиімділік деңгейіне ие болуы керек. Кез келген жағдайда, сарапшылық жүйе адам сарапшысынан азырақ «біледі», бірақ бұл білімді қолданудағы ұқыптылық оның шектеулерінің орнын толтырады. Қазіргі уақытта ағынды суларды тазарту үшін шетелде қолданылатын бірқатар сараптамалық жүйелер (ЭЖ) бар (1.3-кесте).

1.3-кестедегі мысалдарды талдай отырып, кіріктірілген тұрмыстық ағынды суларды тазарту жүйесінің элементі болып табылатын биологиялық тазарту қондырғысын басқару үшін ережелерге негізделген жүйені пайдалану ең орынды екенін атап өткен жөн.

Кесте 1.2 – Биологиялық тазарту қондырғыларындағы классикалық бақылау үлгілері

Аты	Қолданба үлгісі	Жабдық	Модельдердің кемшіліктері	Модельдердің артықшылығы
Корреляция	Су сипаттамалары арасындағы байланыстар мен өзара тәуелділікті орнату	Емдеу қондырғылары	Сыртқы факторлардың көп болуы, микроорганизмдердің өзара әсері, субстратпен әрекеттесу жүйені сипаттау үшін адекватты модельді таңдауда қиындықтарға әкеледі. Модельдерді әзірлеу қиын, көбінесе дәл емес және шындықты тым жеңілдетеді. Имитациялық модельдеу белгісіз немесе модельденбеген жағдайлармен жұмыс істемейді. Сандық басқару моделі үшін сапалы деректерді пайдалану мүмкін емес. Деректер дұрыс емес немесе жоқ, сенсорлар қате ақпаратты шығарады немесе жоқ, модельдеуге қажетті сипаттамалар күн сайын талданбайды, бұл үлгілердің дәлдігіне әсер етеді. Ағын судың сипаттамалары өте өзгермелі және бақыланбайтын. Ұзақ зертханалық сынақтар мен аналитикалық есептеулерге байланысты мәліметтерді алудың кешігуі.	Арнайы даму сценарийіне жауап ретінде ағынды суларды тазарту қондырғыларының мінез-құлқын бағалау (кіретін судың жұмыс жағдайлары мен сипаттамалары) және тазарту процесінің белгілі бір әрекеттері үшін ықтимал нәтижелердің орташа және ұзақ мерзімді болжамы Ластаушы заттарды жою тиімділігін арттыру Электр энергиясын, химиялық реагенттерді тұтынуды және тазарту құрылыстарын ұстауға кететін шығындарды азайту Қолданыстағы ағынды суларды тазарту қондырғыларын қайта жабдықтаудың баламаларын әзірлеу
Бейімделу алгоритмі	Аэрациялық резервуардағы қажетті оттегі деңгейін ұстап тұру үшін	Аэротенк
Прагматикалық модельдер Негізгі үлгілер	Бактериялардың көбеюі және субстрат шығыны	Аэротенк
Имитациялық модельдер Статистикалық синтез	Тазарту қондырғыларының күйлерінің эволюциясын модельдеу	Емдеу қондырғылары
Кластерлеу	Сенсорлық мәліметтердің классификациясы	Емдеу қондырғылары
Стокс заңы	Депозиттерді модельдеу	Құм тұзағы
Гусман қисығы	Қатты заттардың тұндырылуын модельдеу
Оңтайландыру әдісі	Шламды өңдеуді оңтайландыру	Бастапқы, қайталама тұндырғыштар
Детерминистік, болжамдық модельдер	Атмосфералық жауын-шашын	Бастапқы, қайталама тұндырғыштар
Өнімділік қисықтары және стохастикалық модельдер	Тұндырғыштардың әрекетін болжау	Бастапқы, қайталама тұндырғыштар

Кесте 1.3 – Ағынды суларды тазарту қондырғылары үшін әзірленген жасанды интеллект құралдары

Аты . Әзірлеуші	Білімді бейнелеу	Негізгі функциялары мен сипаттамалары	Кемшіліктер
Нақты уақыттағы ES. (Баэза, Дж)		Тазарту құрылыстарының жұмысын реттеу. Интернет арқылы сарқынды суларды тазарту процесін басқару.	Ережеге негізделген жүйелер: Жұмыста үйренбеңіз Бастапқы деректерден білім мен тәжірибені алу процесінің қиындықтары Болжауға қабілетсіз, олардың аумағы өткен алдын ала анықталған жағдайлармен шектеледі. Жағдайға негізделген жүйелер: Білім базасындағы прецеденттерді индекстеу мәселесі; Ең жақын прецеденттерді іздеудің тиімді тәртібін ұйымдастыру; Бейімделу ережелерін оқыту, қалыптастыру; Енді маңызды емес прецеденттерді жою. Прецеденттер мен ережелер: Жүйелік модульдердің синтаксистік және семантикалық интеграциясы жоқ
Тазарту құрылыстарының жағдайын анықтауға арналған ЭС. (Риано) 4]		Тазалау қондырғыларының жағдайын анықтау үшін қолданылатын ережелерді автоматты түрде құру жүйесі.
Ағынды суларды тазарту қондырғыларын бақылауға арналған ES. (Ян)		Ағынды суларды тазарту қондырғыларында суды тазарту кезеңдерінің реттілігін анықтаудың сараптамалық жүйесі
ОЖ басқаруға арналған ES.(Wiese, J., Stahl, A., Hansen, J.)	Прецеденттер	Белсендірілген тұнба жүйесіндегі зиянды микроорганизмдерді анықтауға арналған сараптамалық жүйе
Судың ластануынан болатын зиянды азайту үшін ES. (Солтүстік Каролина университеті)	прецеденттер	Пайдаланушы ақпараты мен шешімдері негізінде өзен бассейніндегі ластаудың нүктелік емес көздерін басқаруға ықтимал әсерлерді бағалау.
Сарқынды суларды тазарту қондырғысын басқаруға арналған нақты уақыттағы ES, (Санчес-Марре)	прецеденттер	Ағынды суларды тазарту қондырғыларын бақылау, кешенді бақылау және басқару үшін PPR. Фреймдік құрылымға біріктіреді: оқыту, пайымдау, білімді меңгеру, таратылған шешім қабылдау. Қорытынды ережелері ішінара үлгі деректер мен сарапшылық білім. Прецедентке негізделген жүйе эмпирикалық білімді модельдейді.
Белсендірілген тұнба жүйесін басқару. (Кома, Дж.)	прецеденттер	Биологиялық тазарту қондырғыларындағы белсенді тұнба жүйесін бақылау және бақылау жүйесі. Негізгі және негізгі модульдер қорытындылау механизмін жүзеге асыратын объектілі-бағытталған қабық негізінде әзірленген. Деректерді жинауды, дерекқорды, ережелер жүйесін және прецеденттерді басқарады.

Тікелей биологиялық тазарту қондырғысында бақылау мәселелерін шешудің ең типтік түрі білім «егер-онда» ережелерінің жиынтығымен ұсынылған өндірістік модель негізінде құрылған сараптамалық жүйелер болып табылады. Мұндай сараптамалық жүйенің негізгі артықшылықтары ақпаратты толықтыру, өзгерту және жоюдың қарапайымдылығы және логикалық қорытынды жасау механизмінің қарапайымдылығы болып табылады. 1.1-суретте берілген сараптамалық жүйенің құрылымын ұйымдастыру үшін технологиялық ақпаратты білім қорының жұмысын сипаттайтын шешім қабылдау құрылымына түрлендіру, содан кейін таңдалған бағдарламалық қабық негізінде бағдарлама құру қажет. сараптамалық жүйенің жұмысы үшін.

Бұл дипломдық жұмыстың мақсаты болады: ағынды суларды биологиялық тазарту қондырғысын бақылау үшін сараптамалық жүйелерді пайдалану саласындағы теориялық зерттеулер тәжірибесін және практикалық шешімдерді жобалау параметрлері мен жеке технологиялық схеманы ескере отырып, нақты тазарту процесіне бейімдеу. жобалау кезінде қабылданған осы тазарту құрылыстарының. Сондай-ақ процестерді автоматтандырудың толыққанды жүйесін құру және оны жүзеге асыру үшін техникалық құралдарды таңдау.

Сурет 1.1 – Ағынды суларды тазарту процесін басқару құрылымы

Жақсы жұмысыңызды білім қорына жіберу оңай. Төмендегі пішінді пайдаланыңыз

Білім қорын оқу мен жұмыста пайдаланатын студенттер, аспиранттар, жас ғалымдар сізге шексіз алғысын білдіреді.

http://www.allbest.ru/ сайтында жарияланған.

Кіріспе

Технологиялық процестер мен өндірісті автоматтандыру қазіргі кезеңде өнеркәсіптің барлық салаларына енгізілуде. Процесті басқарудың автоматтандырылған жүйелерінің негізгі артықшылықтарының бірі адам факторының бақыланатын процеске әсерін азайту, тіпті толық жою, персоналды қысқарту, шикізат шығындарын барынша азайту, өндірілетін өнімнің сапасын жақсарту және түптеп келгенде өндіріс тиімділігінің айтарлықтай артуы. Мұндай жүйелер орындайтын негізгі функцияларға бақылау және бақылау, мәліметтер алмасу, өңдеу, жинақтау және ақпаратты сақтау, дабылдарды генерациялау, графиктер мен есептерді шығару жатады.

1. Сипаттамакәсіпорындарға ағынды сулар

Ағынды сулар – өнеркәсіптік кәсіпорындардың және елді мекендердің аумақтарынан су қоймаларына кәріз жүйесі арқылы немесе тартылыс күші әсерінен ағызылатын, адам әрекетінің нәтижесінде қасиеттері нашарлаған кез келген су мен жауын-шашын.

Ағынды су – бұл:

Өндірістік (өндірістік) ағынды сулар (өндіріс немесе тау-кен өндіру кезінде технологиялық процестерде пайда болады) өндірістік немесе жалпы кәріз жүйесі арқылы шығарылады.

Тұрмыстық (тұрмыстық және фекальды) ағынды сулар (тұрғын үй-жайларда, сондай-ақ өндірістегі тұрмыстық үй-жайларда, мысалы, душ, дәретханада пайда болады) тұрмыстық немесе жалпы кәріз жүйесі арқылы шығарылады.

Жер үсті ағынды сулары (жаңбыр және еріген су болып бөлінеді, яғни қар, мұз, бұршақ еріген кезде пайда болады) әдетте нөсерлі кәріз жүйесі арқылы шығарылады.

Өндірістік ағынды суларды бөлуге болады:

Ластаушы заттардың құрамына қарай:

Ең алдымен минералды қоспалармен ластанған;

Ең алдымен органикалық қоспалармен ластанған;

Минералды және органикалық қоспалармен ластанған;

Ластаушы заттардың концентрациясы бойынша.

Ағынды суларда ластаушы заттардың екі негізгі тобы бар - консервативті, яғни. химиялық реакцияларға түсуі қиын және іс жүзінде биологиялық ыдырамайтындар (мұндай ластаушы заттардың мысалдары ауыр металдардың тұздары, фенолдар, пестицидтер) және консервативті емес, т.б. алатындар, соның ішінде. су қоймаларының өзін-өзі тазарту процестерінен өтеді.

Ағынды сулардың құрамына бейорганикалық (топырақ бөлшектері, кен және бос жыныстар, шлактар, бейорганикалық тұздар, қышқылдар, сілтілер); және органикалық (мұнай өнімдері, органикалық қышқылдар), соның ішінде. биологиялық объектілер (саңырауқұлақтар, бактериялар, ашытқылар, соның ішінде қоздырғыштар).

Объектінің технологиялық процесі

Бүкіл сыртқы қондырғы жауын-шашын мен өңделген өнімнің төгілуі мүмкін төгілуін жинау үшін су төгетін науаға қарай еңісі бар бетон жабынымен жабдықталған.

Су төгетін науалардағы жинақ қондырғының әртүрлі ұштарында орналасқан Е-314/1.2 көмілген контейнерлерге жіберіледі (технологиялық схема). Ыдыстарға жиналған су, жиналған суды талдаудың қанағаттанарлық нәтижелері және ауысым бригадирінен айдауға рұқсат алғаннан кейін, Н-314/1.2 сорғыларымен АЖО-ның химиялық ластанған кәріз жүйесіне (КҚС) айдалады. WWTP. Айдау кезінде мұнай қабатының болуы қадағаланады, егер ол анықталса, айдау тоқтатылады.

Егер су айтарлықтай ластанған болса, ол мүмкін болса, қайта өңделген сумен сұйылтылады немесе лай таситын көлікпен СҚТҚ-ның тұнба қоймасына тасымалданады.

Егер мұнай қабаты анықталса, ол жанармай таситын көліктің көмегімен О-23 контейнері арқылы қайта өңдеуге жіберіледі. Е-314/1 резервуарындағы деңгей LIA - 540 құрылғысымен бақыланады.

Процесс ағынының диаграммасы

Қолданыстағы жүйенің кемшіліктері:

- сенсордан алынған мұнай қабатының деңгейін бақылау және талдаудың ешқандай мүмкіндігі жоқ, бұл өз кезегінде бүкіл технологиялық процесті басқаруға мүмкіндік бермейді.

- процестерді басқару және басқарудың автоматтандырылған жүйесі жоқ.

- автоматтандырылған процесті басқару жүйелерінің бұл жүйеде байқалмайтын негізгі артықшылықтарының бірі адам факторының басқарылатын процеске әсерін азайту, персоналды қысқарту, шикізат шығындарын азайту, түпкілікті өнім сапасын жақсарту болып табылады. өнім, сайып келгенде өндіріс тиімділігінің айтарлықтай артуы.

- жүйеге енгізілген қолданыстағы құрылғылар қоршаған ортаның әсеріне ұшырайды.

Технологиялық процестерді бақылау мен басқарудың автоматтандырылған жүйелерін құрудың жалпы принциптері

Технологиялық процестерді басқару жүйелерін құрудың әртүрлі принциптері бар, олар: 1) басқару тізбегіндегі оператордың орнымен және 2) технологиялық қондырғылардың аумақтық орналасуымен анықталады.

Бірінші принципке сүйене отырып, жүйелерді құрудың келесі нұсқалары мүмкін.

Ақпараттық жүйе басқарушы персоналға көрсеткіштерге байланысты қайталама өлшеу құралдарының көмегімен жүріп жатқан процестің барысын бақылауға, процестің барысын реттеу бойынша сол немесе басқа шешім қабылдауға және қажет болған жағдайда қолмен басқарылатын құрылғыларды пайдалана отырып түзетулер енгізуге мүмкіндік береді.

Өлшеу құралдарының техникалық базасына байланысты өлшеу жүйелерін енгізудің келесі әдістері мүмкін:

Бірінші жағдайда қосымша өлшеу құралдары ретінде көрсеткіш аспаптар қолданылады. Бұл әдіс операторға көрсеткіш немесе цифрлық аспаптардың көрсеткіштерін пайдаланып процестің барысын бақылауға, есеп журналына мәліметтерді енгізуге, процестің барысын реттеу туралы шешім қабылдауға және оны жүзеге асыруға мүмкіндік береді. Бұл әдістің архаикалық сипатына қарамастан, ол әлі де кеңінен қолданылады, әсіресе өлшеу құралдарын әртүрлі сигнал беру және қашықтан басқару құралдарымен толықтыруға болады;

Екінші жағдайда есепке алу аспаптары қосалқы өлшеу құралдары ретінде пайдаланылады: автоматты тіркеуіштер, потенциометрлер және диаграмма қағазына жазатын басқа ұқсас құрылғылар. Бұл әдіс сонымен қатар оператордан процесті тұрақты бақылауды талап етеді, бірақ оны оқуларды жазудың әдеттегі процедурасынан босатады. Жоғарыда аталған жағдайлар әртүрлі уақыт аралықтарында жазылған қажетті мәндерді табудың қиындығымен және статистикалық деректерді өңдеудің белгілі бір күрделілігімен сипатталады, өйткені олар компьютерге қолмен өңдеуді немесе қолмен енгізуді қажет етеді, тұйық циклді басқару жүйесін құрудың қиындығы;

Үшінші жағдайда, ақпараттық жүйені іске асыру электронды есептеуіш машина негізінде ақпаратты өлшеу, өңдеу және сақтау құралдарының комбинациясын қамтиды. Есептеуіш техниканы қолдану технологиялық процесс туралы ақпаратты кешенді өңдеудің автоматты жүйесін құруға мүмкіндік береді. Мұндай жүйе мәліметтерді өңдеуге оның мазмұнына қарай икемді көзқарасқа мүмкіндік береді, сонымен қатар алынған мәліметтерді қажетті статистикалық өңдеу, сақтау және оларды дисплей экранында және қатты тасымалдағышта қажетті нысанда көрсету қамтамасыз етіледі, ақпарат ұзақ қашықтыққа оңай тасымалданады. Бұл ақпаратты жинау, өңдеу, сақтау, беру және ұсынудың автоматтандырылған жүйесін ұйымдастыруға мүмкіндік береді.

Технологияның дамуының қазіргі кезеңінде цифрлық есептеуіш техникасы негізінде құрылған ақпараттық және басқару жүйелері технологиялық процестерді және жалпы өндірісті автоматтандырылған және автоматты басқару және басқару жүйелерінің негізі болып табылады.

Басқарудың автоматтандырылған жүйелерінің бір түрі ақпараттық-кеңес беру жүйесі болып табылады, басқаша шешімдерді қолдау жүйесі немесе сараптамалық жүйе деп аталады. Жүйенің бұл түрі объектіден технологиялық мәліметтерді автоматты түрде жинауды, ақпаратты қажетті өңдеуді, сақтауды және беруді жүзеге асырады. Ақпаратты өңдеу оны дерекқорда сақтауға қолайлы пішімге түрлендіруге, одан қажетті деректерді шығаруға мүмкіндік береді, олар бойынша ұсыныс ақпаратын синтездеуге болады.

Ақпараттық-кеңес беру жүйелерінің дамуы автоматты басқару жүйесі (АБЖ) болып табылады. Өздігінен жүретін зеңбіректердің құрылысы аналогтық және цифрлық элементтер негізінде де мүмкін. Технологияның дамуының осы кезеңінде ең перспективалы негіз ақпаратты жинауға, өнеркәсіптік есептеуіш машиналарды пайдалана отырып ақпаратты одан әрі өңдеуге, басқару әрекеттерін синтездеуге және блоктың модульдерін беру арқылы басқару объектісіне басқару сигналдарын жіберуге арналған микропроцессорлық блок-модульдік жүйелер болып табылады. ақпаратты жинауға және беруге арналған модульдік жүйе.

Заманауи компьютерлік технологияларды қолдану сонымен қатар байланыс желілері және ақпаратты берудің тиісті хаттамалары болған жағдайда әртүрлі автоматты басқару жүйелері арасында ақпарат беруді ұйымдастыруға мүмкіндік береді. Осылайша, ұқсас принцип бойынша құрылған автоматты басқару жүйесі технологиялық объектіні басқару және бақылау мәселесін шешуді және жүйені иерархияның басқа деңгейлерімен біріктіру мүмкіндігін қамтамасыз етеді.

Аумақтық орналасуына қарай бақылау және бақылау жүйелері орталықтандырылған және бөлінген жүйелерге бөлінеді.

Орталықтандырылған жүйелер басқару объектілерінің географиялық дисперсті болуымен және цифрлық басқару машинасында жүзеге асырылатын орталық басқару нүктесінен басқарылатындығымен сипатталады. Технологиялық процестің жай-күйі туралы барлық ақпарат бір басқару нүктесінде шоғырланған және бақылау жүзеге асырылатын артықшылығына қарамастан, мұндай жүйе байланыс желілерінің жағдайы мен сенімділігіне айтарлықтай тәуелді.

Бөлінген басқару жүйелері автономды басқару контроллері әсер ететін дисперсті объектілерді басқаруға мүмкіндік береді. Орталық нүктемен байланыс технологиялық процестің барлық жүру барысына бақылаушы бақылау деп аталатын жолмен жүзеге асырылады, сонымен қатар қажетті түзету сигналдары да жасалады және автономды басқару контроллерлеріне беріледі.

Автоматтандырылған бақылау және басқару жүйелерін құрудың жалпы принциптерін және мұндай жүйелерді жобалау кезінде мемлекеттік стандарттармен қойылатын талаптарды талдаумен қатар, технологиялық процестерді басқарудың автоматтандырылған жүйесіне тапсырыс берушінің талаптары ескерілді.

Ең алдымен, бүгінгі таңда технологиялық процестерді басқарудың автоматтандырылған жүйесі мен орталық басқару пунктін бір ақпараттық жүйеге біріктіру қажет. Құбырларды автоматтандыру да бірдей маңызды. Бұл маңызды технологиялық ақпаратты дәл және жылдам алуға мүмкіндік береді: қысым, температура, тасымалданатын заттың шығыны.

Мұндай ақпарат технологтарға профилактикалық және жөндеу жұмыстарын жүргізу және технологиялық процестің тұрақтылығын бағалау үшін қажет. Тасымалданатын көмірқышқыл газының мөлшерін өлшеу технологиялық есепке алу үшін қажет. Сайып келгенде, басқару шешімдерін қабылдау сапасын жақсартатын ақпаратқа жедел қол жеткізу пайда болады.

Жұмыста келесі міндеттер қойылып, шешілді:

1) Барлық технологиялық процесті жан-жақты зерделеу және автоматтандырылған жүйені енгізу қажеттілігін негіздеу.

2) Тапсырманы жүзеге асыру үшін сенсорлар мен құрылғыларды таңдау.

3) Жүйелік жабдықты таңдау.

4) Процестерді автоматтандыру элементтерін енгізуді ескере отырып, функционалдық диаграмманы құру.

5) Процесті басқару және басқарудың автоматтандырылған жүйесін бағдарламалық және аппараттық қамтамасыз етуді әзірлеу.

6) Енгізілген автоматтандырылған жүйенің функционалдығы мен техникалық мүмкіндіктерінің сипаттамасы.

Біріктірілген автоматтандырылған жүйесі бар объектінің функционалдық диаграммасы Және тақырып

Автоматтандырылған жүйенің функционалдық схемасын сипаттау

Технологиялық нысанды автоматтандырудың функционалдық схемасы 1-суретте көрсетілген. (2). Диаграммада технологиялық бақылаудың бастапқы өлшеу түрлендіргіштерінің орналасуы көрсетілген. Жүйе сенсорлары қоршаған ортаның әсеріне төзімді және жарылысқа төзімді конструкциясы бар материалдардан жасалған, сонымен қатар 10,0 МПа дейінгі қысымға төзімді. Е-314/1 резервуарынан ағынды суларды автоматтандырылған айдау LIDC 540 Rosemount 5300 толқындық радар деңгейінің датчигі позициясымен жұмыс істейтін LV 540/1 позициясындағы басқару клапанының көмегімен жүзеге асырылады (фазалық бөлу кезінде). Су деңгейі 100% жеткенде FV 540/1 басқару клапаны ашылады. Гидростатикалық күштің әсерінен ыдысқа айналмалы суды береді. LIDC 540 деңгей сенсоры (фазалық интерфейсте) анықтайтын май қабатына жеткенде клапан жабылады.

2. Қолданылатын құрылғылар тізімі

1) ДеңгейЛИДА- 540: Rosemount 5300

Rosemount 5300 - деңгейді, интерфейсті және қатты денелерді өлшеуге арналған екі сымды басқарылатын толқын деңгейін таратқыш. Rosemount 5300 жоғары сенімділікті, жетілдірілген қауіпсіздік шараларын, пайдаланудың қарапайымдылығын және процесті басқару жүйелеріне шексіз қосылу мен интеграцияны қамтамасыз етеді.

Жұмыс принципіБасқарылатын толқын деңгейін өлшегіштер:

Rosemount 5300 Time Domain Reflectometry (TDR) технологиясына негізделген. Төмен қуатты микротолқынды наносекундтық радар импульстары технологиялық сұйықтыққа батырылған зондқа бағытталған. Радиолокациялық импульс диэлектрлік өтімділігі басқа ортаға жеткенде, импульстік энергияның бір бөлігі қарама-қарсы бағытта көрінеді. Радиолокациялық импульсті беру сәті мен жаңғырық сигналын қабылдау сәті арасындағы уақыт айырмашылығы екі ортаның сұйықтық деңгейі немесе интерфейс деңгейі есептелетін қашықтыққа пропорционал. Шағылған эхосигналдың қарқындылығы ортаның диэлектрлік өтімділігіне байланысты. Диэлектрлік өтімділік неғұрлым жоғары болса, шағылысқан сигналдың қарқындылығы соғұрлым жоғары болады. Басқарылатын толқын технологиясы басқа деңгейлерді өлшеу әдістеріне қарағанда бірқатар артықшылықтарға ие, өйткені радиолокациялық импульстар ортаның құрамына, резервуар атмосферасына, температура мен қысымға іс жүзінде иммунитетке ие. Радар импульстері резервуардың бойына еркін таралмай, зонд бойымен бағытталатындықтан, басқарылатын толқын технологиясы шағын және тар резервуарларда, сондай-ақ тар саптамалары бар цистерналарда сәтті қолданылуы мүмкін. Әртүрлі жағдайларда пайдалану және техникалық қызмет көрсетудің қарапайымдылығы үшін 5300 деңгей таратқыштары келесі принциптер мен дизайн шешімдерін пайдаланады:

Дизайндардың модульділігі;

Жетілдірілген аналогтық және цифрлық сигналдарды өңдеу;

Нивелирді пайдалану шарттарына байланысты зондтардың бірнеше түрін қолдану мүмкіндігі;

Екі сымды кабель арқылы қосылу (қуат сигнал тізбегі арқылы беріледі);

375 немесе 475 үлгісіндегі Handheld Communicator немесе Rosemount Radar Master бағдарламалық құралын іске қосатын дербес компьютер арқылы сандық деректер шығысын және қашықтағы құрал конфигурациясын қамтамасыз ететін сандық HART байланыс протоколын қолдайды.

2) F.V.540 -өшіру басқару клапаны

Өшіру және реттеу клапаны сұйық және газ тәріздес орталардың, соның ішінде агрессивті және өрт қауіпті орталардың ағынын автоматты түрде басқаруға, сондай-ақ құбырларды жабуға арналған.

Басқару клапанының жұмыс принципі гидравликалық кедергіні және, тиісінше, дроссель жинағының ағынының аймағын өзгерту арқылы клапанның өткізу қабілетін өзгерту болып табылады. Поршеньдің қозғалысы жетекпен басқарылады. Жетек штангасы басқару сигналының әсерінен қозғалғанда, клапан плунжері гильзада кері қозғалыс жасайды. Қажетті шартты өткізу қабілеті мен ағын сипаттамаларына байланысты втулканың цилиндрлік бетінде тесіктер жиынтығы немесе профильді терезелер жасалады. Жұмыс ортасы дроссель арқылы өтетін тесіктердің ауданы плунжердің биіктігіне байланысты.

Тура немесе кері әсер ететін диафрагма-серіппелі жетек жұмыс қуысына берілетін сығылған ауа қысымының өзгеруін стержень қозғалысына түрлендіреді. Жетектің жұмыс қуысында сығылған ауа қысымы болмаған кезде плунжер серіппемен дамыған күштің әсерінен NC жетегіндегі ең төменгі күйге орнатылады (нұсқасы - әдетте жабық).

Позициялаушы жетек өзегі мен оған жалғанған клапан өзегінің орналасу дәлдігін жақсартуға арналған.

3) Технограф-160 млн

TECHNOGRAPH 160M көрсететін және жазатын аспаптар он екі арна (K1-K9, KA, HF, KS) арқылы кернеу мен тұрақты токты, сондай-ақ тұрақты токтың электр сигналдарына немесе белсенді кедергіге түрленетін электрлік емес шамаларды өлшеуге және жазуға арналған.

Құрылғылар өндірістік және технологиялық процестерді бақылау және тіркеу үшін әртүрлі салаларда қолданылуы мүмкін.

Құрылғылар сізге мүмкіндік береді:

Позицияны бақылау;

Бір таңбалы дисплейде арна нөмірін және төрт таңбалы дисплейде өлшенген мәннің мәнін көрсету;

Диаграммалық таспада аналогтық, цифрлық немесе аралас тіркеу;

ДК-ден RS-232 немесе RS-485 арнасы арқылы деректер алмасу;

Лездік ағынды өлшеу және тіркеу (түбірді алу), сонымен бірге сағатына орташа немесе жалпы шығынды жазу.

Тіркеу алты түсті фломастер басып шығару механизмімен жүзеге асырылады, жазу ресурсы әр түс үшін бір миллион нүктеден тұрады.

Интерфейс параметрлері: беру жылдамдығы 2400 бит/сек, деректер 8 бит, 2 тоқтату бит, паритет және дайын сигналдар жоқ.

4) Жан-жақтыші өнеркәсіптік реттегіш KR5500

KR 5500 сериялы әмбебап өнеркәсіптік реттегіштер тұрақты токтың қуатын және кернеуін немесе қысымның, ағынның, деңгейдің, температура датчиктерінен және т.б. әсерінен белсенді қарсылықты өлшеуге, көрсетуге және реттеуге арналған.

Реттегіштерді металлургия, мұнай-химия, энергетика және басқа салаларда өндірістік және технологиялық процестерді бақылау және реттеу үшін қолдануға болады. Бұл құрылғылардың сөзсіз артықшылығы оларды пайдалану үшін климаттық жағдайлардың кеңейтілген диапазоны болып табылады: олар -5...+55°С температура диапазонында және 10...80% ылғалдылықта жұмыс істей алады.

KR 5500 сериясының әмбебап өнеркәсіптік реттегіштері - бұл пайдаланушы бағдарламалайтын басқару заңы (P, PI, PID) және әртүрлі типтегі 1 немесе 2 шығыстары бар ең заманауи деңгейдегі жоғары дәлдіктегі және сенімді құрылғылар. ДК-мен деректер алмасу RS 422 немесе RS 485 интерфейстері арқылы жүзеге асырылады.Түбірлеу және квадраттау функциялары температураны ғана емес, сонымен қатар технологиялық процестердің басқа да параметрлерін – қысымды, шығынды, өлшенетін шама бірліктерімен деңгейді басқаруға мүмкіндік береді. Өлшеу нәтижелері LED дисплейінде көрсетіледі.

Мақсат

Сандық дисплейі және басқару заңының бағдарламаланатын түрі бар реттегіштер - PID, PD, P - температураны және басқа электрлік емес шамаларды (қысым, ағын, деңгей және т.б.) өлшеуге және реттеуге арналған, тұрақты ток қуаты мен кернеуінің электрлік сигналдарына түрлендіріледі. .

Қорытынды

автоматтандырылған қалдықтарды технологиялық бақылау

Бұл жұмыста ағынды суларды жинаудың технологиялық процесін автоматтандыру мәселесі қарастырылды.

Бастапқыда бізге қандай параметрлерді бақылау және реттеу керек екені белгіленді. Содан кейін белгіленген мақсатқа жетуге болатын реттеу объектілері мен жабдықтар таңдалады.

Параметрлерді автоматтандырылған басқаруды және ауыспалы режимде жұмыс істейтін механизмдері бар әртүрлі технологиялық жүйелердің жұмысын оңтайландыруды пайдаланудың жоғары тиімділігі көп жылдық әлемдік тәжірибемен расталды. Автоматтандыруды қолдану технологиялық қондырғылардың жұмысын оңтайландыруға және өнім сапасын арттыруға мүмкіндік береді.

Әдебиеттер тізімі

1. ИФ – 9 цехының жобалық құжаттамасы. «Уралоргсинтез» ААҚ 2010 ж.

2. Rosemount 5300 бағыттаушы толқын деңгейінің таратқыштары. Пайдалану нұсқаулығы.

3. «Өнеркәсіптегі технологиялық процестерді бақылаудың, реттеудің және тіркеудің заманауи құралдары» өнім каталогы «Сенсорика» НФП Екатеринбург.

4. Химия өнеркәсібіндегі өндірістік процестерді автоматтандыру / Лапшенков Г.И., Полоцкий Л.М. Ред. 3-ші, қайта қаралған және қосымша - М.: Химия, 1988, 288 б.

5. «Теплоприбор» ААҚ өнімдері мен өтінімдерінің каталогы, Челябі қ

Allbest.ru сайтында жарияланған

Ұқсас құжаттар

Процесті басқарудың автоматтандырылған жүйелерінің (АТАЖ) негізгі функцияларын, оларды енгізу әдістерін қарастыру. Процесті басқарудың автоматтандырылған жүйесін қамтамасыз ету түрлері: ақпараттық, аппараттық, математикалық, бағдарламалық, ұйымдастырушылық, метрологиялық, эргономикалық.

презентация, 02/10/2014 қосылды


Ағынды суларды қалдық мұнай өнімдерінен және механикалық қоспалардан тазарту қажеттілігін негіздеу. Автоматтандырылған блоктарды тазалау қондырғыларының үш стандартты өлшемі. Флотациялық әдіспен суды тазарту сапасы. Черновское мұнай өңдеу қондырғысында суды тазарту схемасы.

курстық жұмыс, 04.07.2015 қосылған


Макарон өнімдерін кептірудің технологиялық процесін зерттеу. Процесті басқарудың автоматтандыру жүйесінің құрылымдық сұлбасы. Аспаптар мен автоматика құралдары. Құрылымдық диаграммаларды түрлендіру (негізгі ережелер). Динамикалық байланыстардың қосылу түрлері.

курстық жұмыс, 22.12.2010 қосылған


Тазалау құрылыстарына дейін ағынды сулардағы ластаушы заттардың концентрациясын анықтау. Тазартылған ағынды сулардың талап етілетін сапа көрсеткіштері. Судың айналмалы қозғалысы бар көлденең құм ұстағыштар. Гидромеханикаландырылған құм жинау. Тұрмыстық суды тазарту схемасы.

сынақ, 11/03/2014 қосылды


Поливинилхлорид өндірісіндегі автоклавты реактордағы температураны реттеу және реттеу жүйесі. Сүзгілеудің технологиялық процесін автоматтандырудың құрылымдық схемасы. Басқару жүйесінің құрылғыларының жұмыс принципі. Шланг клапанының дизайны.

курстық жұмыс, 02.01.2014 қосылған


Өлшемдер мен өлшеу құралдарының метрологиялық сипаттамалары мен қателері. Коэффициенттердің техникалық мәліметтері, мақсаты, конструкциясы және жұмыс істеу принципі. Механикалық және гидростатикалық деңгей өлшегіштердің негізгі түрлері, жұмыс істеу принциптері және қолдану аймақтары.

сынақ, 11/02/2010 қосылған


Химия өнеркәсібін автоматтандыру мәселелері. Химия өнеркәсібі кәсіпорындарындағы технологиялық процестерді автоматтандырылған басқарудың заманауи жүйелерінің мүмкіндіктері. Химия кәсіпорындарының технологиялық жабдықталуының негізгі ерекшеліктері.

аннотация, 12/05/2010 қосылған


Ағынды сулардың классификациясы және оларды тазарту әдістері. «Мосводоканал» кәсіпорнының негізгі қызметі. Автокөлік жуу және суды сүзу процесінің технологиялық схемасы. Суды тазарту жүйесін басқарудың құрылымдық схемасы, CoDeSys бағдарламасының операторлары.

практикалық есеп, 06/03/2014 қосылды


Ағынды суларды тазарту процестерін автоматтандыру мүмкіндігін талдау. Резервуарды толтыру үшін су деңгейінің құрылымдық схемасын құру. Автоматтандыру жүйесінің жұмыс істеу алгоритмін және өлшем ақпаратын визуалды бейнелеу интерфейсін әзірлеу.

Диссертация, 06.03.2014 жылы қосылды


Кәсіпорындағы жылу және сумен жабдықтау жүйелерінің технологиялық процесін және технологиялық жабдықтардың сипаттамаларын зерттеу. Басқару жүйесін және басқару параметрлерін бағалау. Электр энергиясын бақылау мен есепке алудың автоматтандырылған басқару жүйесін таңдау.

Ағынды суларды тазарту қондырғыларын автоматтандыру

Әрбір нақты жағдайда автоматтандыру жұмыстарының көлемі экономикалық тиімділік пен санитарлық әсермен расталуы керек.

Тазарту қондырғыларында мыналарды автоматтандыруға болады:

1. қалыпты жұмыс кезінде технологиялық жағдайдағы өзгерістерді тіркейтін құрылғылар мен аспаптар;
2. аварияларды локализациялауды қамтамасыз ететін және жедел ауыстыруды қамтамасыз ететін құрылғылар мен аспаптар;
3. құрылыстарды пайдалану кезіндегі қосалқы процестер, әсіресе сорғы станциялары үшін (сорғыларды құю, дренажды суды айдау, желдету және т.б.);
4. тазартудан өткен сарқынды суларды залалсыздандыру қондырғылары.

Автоматтандырудың кешенді шешімімен қатар жеке технологиялық процестерді автоматтандыру орынды: ағынды суларды құрылыстар бойынша бөлу, жауын-шашын мен шлам деңгейін реттеу.

Ішінара автоматтандыру болашақта бүкіл технологиялық циклді кешенді автоматтандыруға көшу мүмкіндігін қамтамасыз етуі тиіс.

Тамақ өнеркәсібінің кәсіпорындарында ағынды суларды тазарту технологиясында автоматты басқару қондырғыларының салыстырмалы түрде аз болуы тазарту қондырғыларының көпшілігінің төмен немесе орташа өнімділікке ие болуымен түсіндіріледі, осыған байланысты автоматтандыруға арналған күрделі шығындар жиі айтарлықтай мөлшерде көрінеді және сәйкесінше өтелмейді. операциялық шығындарды үнемдеу. Болашақта ағынды суларды тазарту қондырғыларында реагенттерді автоматты мөлшерлеу және сарқынды суларды тазарту тиімділігін бақылау кеңінен қолданылады.

Ағынды суларды тазарту процестерін автоматтандыруға қойылатын техникалық талаптарды төмендегідей қорытындылауға болады:

1. кез келген автоматты басқару жүйесі оларды тексеру және жөндеу кезінде жекелеген механизмдерді жергілікті басқаруға мүмкіндік беруі керек;
2. екі әдісті бір уақытта басқару мүмкіндігін (мысалы, автоматты және жергілікті) алып тастау керек;
3. жүйені қолмен басқарудан автоматты басқаруға ауыстыру жұмыс істеп тұрған механизмдерді өшірумен қатар жүрмеуі керек;
4. автоматты басқару тізбегі технологиялық процестің қалыпты жүруін және орнатудың сенімділігі мен дәлдігін қамтамасыз етуі керек;
5. қондырғыны қалыпты өшіру кезінде автоматтандыру тізбегі келесі автоматты іске қосуға дайын болуы керек;
6. берілген құлыптау құрылғыны авариялық өшіргеннен кейін автоматты немесе қашықтан іске қосу мүмкіндігін болдырмауы керек;
7. автоматтандырылған қондырғының қалыпты жұмысы бұзылған барлық жағдайларда тұрақты кезекші станцияға дабыл сигналы берілуі керек.

1. сорғы станциялары – негізгі агрегаттар мен дренаждық сорғылар; резервуарлар мен шұңқырлардағы сұйықтық деңгейіне байланысты қосу және өшіру, бір сорғы істен шыққан кезде резервтік сорғыға автоматты түрде қосу; сорғы қондырғыларының істен шығуы немесе қабылдау резервуарындағы деңгейдің асып кетуі жағдайында дыбыстық сигнал беру;
2. дренаждық шұңқырлар - апаттық деңгейдегі дабыл;
3. сорғы қондырғыларының қысым клапандары (тұйық клапандағы қондырғыны іске қосу кезінде) – сорғылардың жұмысымен блокталатын ашу және жабу;
4. механикалық тырмалар – берілген бағдарламаға сәйкес жұмыс істеу;
5. электр жылыту құрылғылары - бөлме температурасына байланысты электр жылыту құрылғыларын қосу және өшіру;
6. тұнба сорғы станцияларының қабылдау цистерналары – қалдық сұйықтықты қайта суспензиялау;
7. тұнба сорғы станцияларының қысымды құбырлары – сорғыларды тоқтатқаннан кейін босату;
8. механикалық тазалауы бар құрылыс торлары – торға дейінгі және одан кейінгі деңгейлердің айырмашылығына байланысты механикалық тырмаларды қосу және өшіру (тордың бітелуі) немесе уақыт кестесіне сәйкес;
9. құм ұстағыштар - уақыт кестесіне сәйкес немесе құм деңгейіне байланысты құмды сорып алу үшін гидравликалық элеваторды қосу, ағынның тұрақты жылдамдығын автоматты түрде сақтау;
10. тұндырғыштар, түйіспелі резервуарлар – уақыт кестесі бойынша немесе тұнба деңгейіне байланысты тұнбаны (шөгіндіні) шығару (сору); скрепер механизмдерін уақыт кестесі бойынша немесе тұнба деңгейіне байланысты пайдалану; жылжымалы қырғыш ферманы іске қосу кезінде гидравликалық клапанды ашу;
11. ағынды суларды залалсыздандыру станциялары, тікенді әк негізіндегі хлорлау станциялары – ағынды су ағынына байланысты реагентті мөлшерлеу.

Тамақ өнеркәсібі кәсіпорындарының ағынды суларының тән ерекшелігі биохимиялық процестерге азот және фосфор нормаларының жоқтығы болып табылады.

Сондықтан қоректік заттар түрінде жетіспейтін элементтерді қосу қажеттілігі туындайды.

Қоспаларды қолдану ағынды сулардың ағыны мен ластаушы заттардың мөлшеріне байланысты қоспалардың мөлшерін реттеудің қиындығымен байланысты. Ағынды сулардың өзгермелі ағынын ескере отырып, қоректік заттарды мөлшерлеу әсіресе қиын, сондықтан ағынды сулардың шығынын өлшеу үшін «Союзводоканалпроект» институты индукциялық ДЕМП-280 типті дифференциалды манометрлер диафрагмалар мен қалтқыларды көрсететін автоматтандыру схемасын әзірледі. сенсорлар қолданылады.

Дифференциалды манометрден импульстар ЕРС-67 электронды қатынас реттегішіне беріледі, ол реттеуші клапанда әрекет ететін MG типті электр жетекті пайдалана отырып, қоректік заттардың шығынын ағынды сулар ағынының мөлшеріне сәйкес келтіреді. Бұл ретте ағынды сулар мен қоректік заттардың шығыны арасындағы қажетті есептік арақатынас реттеушіге тазарту қондырғысына түсетін ағынды сулардағы ластаушы заттардың концентрациясының өзгеруіне байланысты белгіленеді.

Кіріспе

1. Автоматты басқару жүйелерінің құрылымы

2. Диспетчерлік басқару

3. Тазалау құрылыстарының жұмысын бақылау

Библиография

Кіріспе

Ағынды суларды биологиялық тазартуды автоматтандыру - адамдарды құм ұстағыштарда, бастапқы және қайталама тұндырғыштарда, аэротенктерде, өгіздік цистерналарда және басқаларда болып жатқан процестерге қатысудан ішінара немесе толық босатып, техникалық құралдарды, экономикалық және математикалық әдістерді, басқару және басқару жүйелерін пайдалану. биологиялық тазарту қондырғысындағы құрылымдар Ағынды сулар.

Ағынды су жүйелері мен құрылыстарын автоматтандырудың негізгі мақсаттары суды бұру және сарқынды суларды тазарту сапасын арттыру (ағынды суларды үздіксіз ағызу және айдау, ағынды суларды тазарту сапасы және т.б.); операциялық шығындарды азайту; еңбек жағдайларын жақсарту.

Ағынды суларды биологиялық тазартуға арналған жүйелер мен құрылымдардың негізгі қызметі жабдықтың жағдайын бақылау және ақпараттың сенімділігі мен құрылымдардың тұрақтылығын автоматты түрде тексеру арқылы құрылымдардың сенімділігін арттыру болып табылады. Осының барлығы ағынды суларды тазалаудың технологиялық процесс параметрлері мен сапа көрсеткіштерін автоматты тұрақтандыруға, алаңдататын әсерлерге жедел әрекет етуге (ағынды сулар мөлшерінің өзгеруі, тазартылған ағынды сулардың сапасының өзгеруі) ықпал етеді. Жылдам анықтау технологиялық жабдықтың жұмысындағы апаттар мен ақауларды оқшаулауға және жоюға ықпал етеді. Деректердің сақталуын және жедел өңделуін қамтамасыз ету және оларды басқарудың барлық деңгейлерінде барынша ақпараттық түрде ұсыну; деректерді талдау және бақылау әрекеттері мен өндірістік персоналға ұсыныстарды әзірлеу технологиялық процестерді басқаруды үйлестіреді, ал құжаттарды дайындау мен өңдеуді автоматтандыру құжат айналымын жылдамдатуға мүмкіндік береді. Автоматтандырудың түпкі мақсаты басқару қызметінің тиімділігін арттыру болып табылады.

1 Автоматты басқару жүйелерінің құрылымы

Әрбір жүйенің ішінде келесі құрылымдар бар: функционалдық, ұйымдастырушылық, ақпараттық, бағдарламалық, техникалық.

Жүйені құрудың негізі функционалдық құрылым болып табылады, ал қалған құрылымдар функционалдық құрылымның өзімен анықталады.

Функционалдылығына қарай әрбір басқару жүйесі үш ішкі жүйеге бөлінеді:

· технологиялық процестерді жедел бақылау және басқару;

· технологиялық процестерді жедел жоспарлау;

· техника-экономикалық көрсеткіштерді есептеу, дренаж жүйесін талдау және жоспарлау.

Сонымен қатар, ішкі жүйелерді тиімділік критерийі (функциялардың ұзақтығы) бойынша иерархиялық деңгейлерге бөлуге болады. Бір деңгейдегі ұқсас функциялардың топтары блоктарға біріктірілген.

Жұмыс істеп тұрған тазарту құрылыстарын басқарудың автоматтандырылған жүйесінің функционалдық құрылымы 1-суретте көрсетілген.

1-сурет Ағынды суларды тазарту қондырғыларын басқарудың автоматтандырылған жүйесінің функционалдық құрылымы

2 Диспетчерлік басқару

Биологиялық тазарту құрылыстарында диспетчер басқаратын және басқаратын негізгі технологиялық процестер:

· құм ұстағыштардан құмды және бастапқы тұндырғыштардан шикі шөгінділерді түсіру;

· аэротенктерге түсетін судың рН мәнін оңтайлы деңгейде тұрақтандыру;

· улы ағынды суларды авариялық контейнерге ағызып, кейін оны аэротенктерге біртіндеп беру;

· су ағынының бір бөлігін резервуарға жіберу немесе одан су айдау;

· параллель жұмыс істейтін аэротенктер арасында ағынды суларды бөлу;

· шламды жинақтау және тазартылған судың орташа тәуліктік сапасын арттыру мақсатында тотықтырғыш пен регенератор арасындағы жұмыс көлемін динамикалық қайта бөлу үшін аэрациялық резервуардың ұзындығы бойынша ағынды суларды бөлу;

· аэротенктің бүкіл көлемі бойынша еріген оттегінің оңтайлы концентрациясын сақтау үшін ауаны беру;

· тұнбаға органикалық заттардың тұрақты жүктемесін ұстап тұру үшін қайтарылатын белсенді тұнбаны беру;

· екінші реттік тұндырғыштардан шламды түсіру;

· оның оңтайлы жасын сақтау үшін аэротенктерден артық белсенді тұнбаны шығару;

· суды, тұнбаны, шөгіндіні және ауаны айдау үшін энергия шығындарын азайту үшін сорғылар мен үрлегіштерді қосу және өшіру.

Сонымен қатар басқарылатын объектілерден басқару орталықтарына келесі сигналдар беріледі: жабдықты авариялық тоқтату; технологиялық процестің бұзылуы; резервуарлардағы ағынды сулардың максималды деңгейі; өндірістік үй-жайлардағы жарылғыш газдардың шекті концентрациясы; хлорлау қондырғысының үй-жайларындағы хлордың максималды концентрациясы.

Мүмкіндігінше диспетчерлік пункт үй-жайларын технологиялық құрылымдарға (сорғы станциялары, үрлеу станциялары, зертханалар және т.б.) жақын орналастыру керек, өйткені бақылау әрекеттері әртүрлі электронды және пневматикалық реттегіштерге немесе тікелей жетектерге беріледі. Басқару бөлмелері қосалқы үй-жайларды (демалу бөлмелері, ванна бөлмелері, қоймалар және жөндеу шеберханалары) қамтамасыз етеді.

3 Тазалау құрылыстарының жұмысын бақылау

Технологиялық бақылау және процесті бақылау деректеріне сүйене отырып, суды тазартудың жалпы шығындарын азайту үшін ағынды сулардың ағынының кестесі, оның сапасы және энергияны тұтыну кестесі болжанады. Бұл процестерді бақылау және басқару не диспетчерлік кеңесші, не автоматты басқару режимінде жұмыс істейтін компьютерлік жүйе арқылы жүзеге асырылады.

Процестің жоғары сапасын бақылау және оны оңтайландырылған басқаруды белсенді тұнба микроорганизмдері үшін ағынды сулардың уыттылық дәрежесі, биототықсыздану қарқындылығы, түсетін және тазартылған судың ТҚК, тұнбаның белсенділігі және анықтау мүмкін емес басқалары сияқты параметрлерді өлшеу арқылы қамтамасыз етуге болады. тікелей өлшеу арқылы. Бұл параметрлерді арнайы жүктеме режимі бар шағын көлемді технологиялық цистерналардағы оттегін тұтыну жылдамдығын өлшеуге негізделген есептеу арқылы анықтауға болады. Оттегін тұтыну жылдамдығы аэрация өшірілген кезде еріген оттегі концентрациясының максималды көрсетілген мәндерден ең төменгі мәндерге дейін төмендеу уақытымен немесе сол шарттарда берілген уақыт ішінде еріген оттегі концентрациясының төмендеуімен анықталады. Өлшеу циклдік қондырғыда жүзеге асырылады, ол технологиялық блоктан және есептегіш компоненттерін басқаратын және оттегін тұтыну жылдамдығын есептейтін микропроцессорлық контроллерден тұрады. Бір өлшеу циклінің уақыты жылдамдыққа байланысты 10-20 минут. Технологиялық блокты аэротенктің немесе аэробты тұрақтандырғыштың қызмет көрсету көпіріне орнатуға болады. Дизайн есептегіштің қыста ашық ауада жұмыс істеуін қамтамасыз етеді. Үлкен көлемді реакторларда тұрақты күйде оттегін тұтыну жылдамдығын үздіксіз анықтауға болады. белсенді тұнбаны, ағынды суларды және ауаны жеткізу. Жүйе сыйымдылығы 0,5-2 және 1 сағат болатын жазық ағынды диспенсерлермен жабдықталған. Конструкцияның қарапайымдылығы және су ағынының жоғары жылдамдығы өндірістік жағдайларда өлшеудің жоғары сенімділігін қамтамасыз етеді. Есептегіштерді органикалық жүктемелерді үздіксіз бақылау үшін пайдалануға болады. Оттегін тұтыну жылдамдығын өлшеудегі үлкен дәлдік пен сезімталдық қысымы оттегінің қосылуы арқылы сақталатын герметикалық реакторлармен жабдықталған манометрлік өлшеу жүйелерімен қамтамасыз етіледі. Оттегі көзі әдетте импульстік немесе үздіксіз қысымды тұрақтандыру жүйесімен басқарылатын электролизер болып табылады. Берілген оттегінің мөлшері оны тұтыну жылдамдығының өлшемі болып табылады. Осы типтегі есептегіштер зертханалық зерттеулер мен BOD өлшеу жүйелеріне арналған.

Ауаны беруді басқару жүйесінің негізгі мақсаты аэротенктің бүкіл көлемі бойынша еріген оттегінің белгіленген концентрациясын ұстап тұру болып табылады.Осындай жүйелердің тұрақты жұмысын бақылау үшін тек оттегі өлшегіштің сигналы ғана емес, сонымен қатар пайдаланылған жағдайда қамтамасыз етуге болады. ағынды судың шығыны немесе аэротенктің белсенді аймағындағы оттегін тұтыну жылдамдығы.

Аэрация жүйелерін реттеу технологиялық тазалау режимін тұрақтандыруға және орташа жылдық энергия шығындарын 10-20%-ға төмендетуге мүмкіндік береді. Аэрацияға жұмсалатын энергияның үлесі биологиялық тазарту құнының 30-50% құрайды, ал аэрацияға арналған энергияның меншікті шығыны 0,008-ден 2,3 кВт/м-ге дейін өзгереді.

Тұнбаны шығаруды басқарудың әдеттегі жүйелері тұнба мен судың алдын ала анықталған деңгейін сақтайды. Интерфейс деңгейінің фотосенсоры тоқырау аймағында тұндырғыштың бүйірінде орнатылған. Мұндай жүйелерді реттеудің сапасын ультрадыбыстық интерфейс деңгейінің детекторы пайдаланылса, жақсартуға болады. Реттеу үшін тұнба мен су интерфейсінің бақылау деңгейінің өлшегіші пайдаланылса, тазартылған судың жоғары сапасын алуға болады.

Тұндырғыштарда ғана емес, сонымен қатар аэротенктің бүкіл жүйесінде – кері тұнба сорғы станциясында – қайталама тұндырғышта тұнба режимін тұрақтандыру үшін берілген рециркуляция коэффициентін сақтау қажет, яғни ағызылатын судың шығыны шлам келіп түсетін ағынды сулардың шығынына пропорционал. Тұнбаның тұру деңгейі тұнба индексіндегі өзгерістерді немесе тұнба қоспасы ағынын басқару жүйесінің дұрыс жұмыс істемеуін жанама бақылау үшін өлшенеді.

Артық тұнбаның ағызылуын реттеу кезінде жүйеден тек өскен шламды алып тастау және шламның жасын тұрақтандыру үшін тәулік ішінде өскен лайдың мөлшерін есептеу қажет. Бұл тұнбаның жоғары сапасын және биототығудың оңтайлы жылдамдығын қамтамасыз етеді. Белсендірілген тұнба концентрациясын өлшегіштердің болмауына байланысты бұл мәселені оттегі шығынын өлшегіштер арқылы шешуге болады, өйткені шламның өсу қарқыны мен оттегін тұтыну жылдамдығы өзара байланысты. Жүйенің есептеу блогы оттегі шығынының мөлшерін және шығарылған шламның мөлшерін біріктіреді және артық лайдың белгіленген шығынын күніне бір рет реттейді. Жүйені артық тұнбаны үздіксіз және мерзімді түрде төгу үшін де пайдалануға болады.

Окситенктерде еріген оттегінің жоғары концентрациясында тұнбаның улану қаупіне және төмен концентрацияларда тазарту жылдамдығының күрт төмендеуіне байланысты оттегі режимін сақтау сапасына жоғары талаптар қойылады. Оттегі цистерналарын пайдалану кезінде оттегінің берілуін де, қалдық газдардың шығарылуын да бақылау қажет. Оттегінің берілуі газ фазасының қысымымен немесе ядродағы еріген оттегінің концентрациясымен бақыланады. Қалдық газдардың шығарылуы ағынды судың шығынына пропорционалды немесе тазартылған газдағы оттегі концентрациясына сәйкес реттеледі.

Библиография

1. Воронов Ю.В., Яковлев С.В. Су бұру және сарқынды суларды тазарту / ЖОО үшін оқулық: – М.: Құрылыс университеттері қауымдастығының баспасы, 2006 – 704 б.

1

Өнеркәсіптік ағынды суларды фенолды қосылыстардан тазарту процесін тиімді басқару үшін (Бисфенол-А мысалын қолдана отырып) жетілдірілген тотығу процестерін (УК-сәулелену, λ = 365 нм, H2O2, FeCl3), фенолдық қосылыстардың концентрациясын төмендетудің экспоненциалды моделін пайдалана отырып, Statistica бағдарламалық жасақтама ортасында анықталған, ұсынылған. Модельдің тұрақсыз параметрлерін тұрақтандыру үшін реттеу идеясын А.Н. Тихонов, «жотаның регрессиясы» процедурасы орындалды. Физико-химиялық факторлардың (фото-Фентон реагенті) әсерінен сулы ортада фенолды қосылыстардың ыдырау дәрежесінің процесс параметрлеріне тәуелділігін белгілейтін, нәтижесінде алынған регулярланған модель статистикалық маңызды (R2 = 0,9995) және болжамдық қасиеттерін жақсартты. ең кіші квадраттар әдісімен анықталған модельге қарағанда. MathCad жүйесінде Лагранж мультипликаторы әдісін қолдану арқылы фенолды қосылыстардың концентрациясын төмендетудің реттелген моделін пайдалана отырып, ағынды сулардағы фенолды қосылыстардың концентрациясының шекті рұқсат етілген деңгейге дейін төмендеуін қамтамасыз ете отырып, FeCl3, H2O2 меншікті оңтайлы тұтыну деңгейлері анықталды.

реттеу

дұрыс емес мәселелер

модельдеу

ағынды сулар

тотығу процестерін жақсартады

1. Вучков И., Бояджиева Л., Солаков Е. Қолданбалы сызықтық регрессиялық талдау. – М.: Қаржы және статистика, 1987. 240 б.

2. Дрейпер Н., Смит Г. Қолданбалы регрессиялық талдау. – М.: Уильямс баспасы, 2007. – 912 б.

3. Елисеева И.И. Эконометрика. – М.: «Юрайт» баспасы, 2014. – 449 б.

4. Кармазинов Ф.В., Костюченко С.В., Кудрявцев Н.Н., Храменков С.В. Қазіргі әлемдегі ультракүлгін технологиялар: монография. – Долгопрудный: «Интеллект» баспасы, 2012. – 392 б.

5. Моисеев Н.Н., Иванилов Ю.П., Столярова Е.М. Оңтайландыру әдістері. – М.: Наука, 1978. – 352 б.

6. Рабек Я.Фотохимия және фотофизикадағы эксперименттік әдістер: Т.2. – М.: Мир, 1985. – 544 б.

7. Соколов А.В., Токарев В.В. Оптималды шешімдердің әдістері. 2 томдық Т.1. Жалпы ережелер. Математикалық бағдарламалау. – М.: Физматлит, 2010. – 564 б.

8. Соколов Е.М., Шейнкман Л.Е., Дергунов Д.В. Математикалық модельдеуді қолдана отырып, су ортасындағы фенолды қосылыстардың концентрациясын төмендетуді зерттеу // Ресей ғылым академиясының Оңтүстік ғылыми орталығының хабаршысы. – 2013. – Т. 9, No 2. – 23–31 б.

9. Соколов Е.М., Шейнкман Л.Е., Дергунов Д.В. Су ортасындағы фенолды қосылыстардың ыдырауының сызықты емес кинетикасы // Іргелі зерттеулер. – 2014. – No 9, 12-бөлім. – Б.2677–2681.

10. Стерлигова А.Н. Жеткізу тізбегіндегі қорларды басқару. – М.: ИНФРА-М, 2009. – 430 б.

11. Сычев А.Я., Исак В.Г. Темір қосылыстары және O2, H2O2 активтенуінің және органикалық субстраттардың тотығуының біртекті катализінің механизмдері // Химия жетістіктері. – 1995. – No 64 (12). – 1183–1209 беттер.

12. Тихонов А.Н., Арсенин В.Я. Қолайсыз есептерді шешу әдістері. – М.: Наука, 1979. – 285 б.

13. Тихонов А.Н. Қойылған проблемаларды ретке келтіру туралы // КСРО Ғылым академиясының баяндамалары. – 1963. – No 153(1). – 45–52 б.

14. Тихонов А.Н. Қойылған мәселелердің шешімі және нормалау әдісі // КСРО Ғылым академиясының баяндамалары. – 1963. – No 151(3). – 501–504 беттер.

15. Тихонов А.Н., Уфимцев М.В. Эксперимент нәтижелерін статистикалық өңдеу. – М.: ММУ баспасы, 1988. – 174 б.

17. Марта I. Литер, Наталья Квичи Суды және ағынды суларды тазартуға арналған фотохимиялық жетілдірілген тотығу процестері // Инженерлік саласындағы соңғы патенттер. – 2010. – Т. 4, No 3. – 217–241 б.

18. Xiangxuan Liu, Jiantao Liang, Xuanjun Wang Ультракүлгін-Фентон әдісін қолдану арқылы формальдегид ыдырауының кинетикасы және реакция жолдары // Су ортасын зерттеу. – 2011. – Т. 83, No 5. – 418–426 б.

Бірқатар өнеркәсіптердің (химия, фармацевтика, металлургия, целлюлоза-қағаз, тау-кен өнеркәсібі, т.б.) ағынды сулары жер үсті және жер асты су объектілерінің фенолды және қиын тотығатын органикалық қосылыстармен ластануына үлкен үлес қосады. Фенол – тіпті төмен концентрацияларда да елеулі медициналық проблема тудыратын ықтимал қауіпті, канцерогенді зат.

Жетілдірілген тотығу процестері (AOPs) ағынды суларда кездесетін органикалық заттардың концентрациялардың кең ауқымында ыдырауында маңызды рөл атқарады. AOP процестері органикалық заттардың кең спектрін минералдандыруға қабілетті күшті тотықтырғыштар болып табылатын гидроксил радикалдарын тудырады. Гидроксил радикалы жоғары тотығу-тотықсыздану потенциалына ие (E0 = 2,80 В) және іс жүзінде органикалық қосылыстардың барлық кластарымен әрекеттесуге қабілетті. Тотықтырғыш гидроксил радикалдары фото-Фентон процесінің нәтижесінде фотолиз арқылы басталуы мүмкін.

Ағынды суларды фенолды қосылыстардан жетілдірілген тотығу процестерін қолдану арқылы тазарту негізінен фотохимиялық реакторларда жүреді. Фотохимиялық реакторлар - фотохимиялық реакциялар жүретін құрылғылар. Бірақ оларда тек түрлендірулер ғана емес, сонымен бірге масса мен жылу алмасудың және ортаның қарқынды қозғалысының ілеспе процестері жүреді. Тазалау процесінің тиімділігі мен қауіпсіздігі көбінесе реактор түрін дұрыс таңдауға, оның конструкциясы мен жұмыс режиміне байланысты.

Фотореакторларды әртүрлі қолданбалы есептерді шешу үшін пайдаланған кезде реагенттердің үлкен көлемі тиімді сәулеленуге ұшырауы керек.

Жергілікті тазарту құрылыстарының жалпы жүйесіндегі фотохимиялық өңдеу модулінің маңызды элементі реагенттерді, FeCl 3 катализаторын және H 2 O 2 сутегі асқын тотығын мөлшерлеу жүйесі болып табылады.

Реакторлардың тұрақты жұмыс істеуі және органикалық қосылыстардың минералдану тиімділігін арттыру үшін реакторға енгізілген реагенттердің оңтайлы дозаларын анықтау мақсатында тазарту процесін оңтайландыру қажет. Оңтайландыру тазалау процесінің қоршаған ортаны реттеуін ескере отырып, реагенттерді сақтауға қажетті шығындарды азайтуға негізделуі мүмкін. Фенолды қосылыс концентрациясының шекті рұқсат етілген мәнімен шектелген органикалық ластаушы концентрациясының процестің параметрлеріне (реагенттер концентрациясы және УК сәулелену уақытына) тәуелділік функциясы қоршаған ортаны реттеуші ретінде әрекет ете алады. Шоғырлану функциясы ең кіші квадраттар әдісін (ЛСМ) пайдалана отырып, AOP процесінің тәжірибелік деректерін статистикалық талдау негізінде анықталады.

Көбінесе регрессия теңдеуінің параметрлерін ең кіші квадраттар әдісімен анықтау мәселесі дұрыс қойылмайды, ал алынған теңдеуді оңтайландыру мәселесін шешу кезінде реагенттердің оңтайлы дозаларын анықтау үшін пайдалану адекватты емес нәтижелерге әкелуі мүмкін.

Осылайша, жұмыстың мақсаты - фенолды қосылыс концентрациясының фотохимиялық тазарту процесінің параметрлеріне тәуелділігінің тұрақты моделін құру үшін регуляризация әдістерін қолдану және сутегі асқын тотығы мен темірді (III) тұтынудың оңтайлы деңгейін анықтау. реагенттердің құнын азайту кезінде хлорид.

Сутегі асқын тотығының, темір (III) хлоридінің және толқын ұзындығы 365 нм ультракүлгін сәулеленудің фенолға біріктірілген әсерінен фенолды қосылыс концентрациясының төмендеуінің АОП процесінің параметрлеріне тәуелділігінің математикалық моделін құру. химиялық реагенттерді тұтыну деңгейлерін анықтауды оңтайландыру мәселесін шешу үшін су ортасындағы ластаушы зат, сұйық және газ хроматографиясын қолдана отырып, құрамында фенолды қосылыстар (бисфенол-А, ВРА) бар үлгілік ерітінділерге эксперименттік зерттеулер жүргізу. Оңтайлы тәжірибелік жоспарлауды жүргізу кезінде органикалық ластаушы заттардың ыдырау деңгейіне ультракүлгін сәулеленудің және тотықтырғыштардың әсері BPA - x1 (50 мкг/л, 100 мкг/л) әртүрлі концентрацияларында бағаланды; сутегі асқын тотығы H 2 O 2 - x2 (100 мг/л; 200 мг/л) және активатор - темір (III) хлориді FeCl 3 (1; 2 г/л) - х3. Құрамында BPA, сутегі асқын тотығы және FeCl 3 бар үлгі ерітіндісі 2 сағат бойы ультракүлгін сәулеленуге ұшырады (сәулелену уақыты t - x4). Сынамалар сәулеленуден кейін 1 және 2 сағаттан кейін алынды және BPA (y) қалдық концентрациясы өлшенді. Өлшемдер LC-MS/MS сұйық хроматографымен жүргізілді. BPA фотодеградациясы кезіндегі жартылай ыдырау өнімдері GS-MS газ хроматографының көмегімен анықталды.

Қышқыл ортада рН = 3 кезінде органикалық ластаушы заттардың минералдануы үшін фото-Фентон процесін (Fe2+/H2O2/hν) жүзеге асырған кезде Fe(OH) 2+ кешені түзіледі:

Fe 2+ + H 2 O 2 → Fe 3+ + OH ● + OH − ;

Fe 3+ + H 2 O → Fe(OH) 2+ + H + .

Ультракүлгін сәулеленудің әсерінен кешен ыдырауға ұшырайды, нәтижесінде OH● радикалы мен Fe 2+ ионы түзіледі:

2+ + hν → Fe 2+ + OH ● .

Су ортасындағы органикалық ластаушының ыдырауына қолданылатын макродеңгейдегі фото-Фентон процесінің сандық сипаттамасын модель арқылы сипаттауға болады:

мұндағы 0 – органикалық ластаушының бастапқы концентрациясы; 0, 0 - тиісінше құрамында темір (II) иондары және сутегі асқын тотығы бар активатордың бастапқы концентрациясы; k – реакция жылдамдығының тұрақтысы; r – реакция жылдамдығы; α, β, γ – заттардың реакция реттері.

При создании математической модели зависимости снижения концентрации фенольного соединения, от факторов процесса фотохимической очистки с участием реагента «фото-Фентона» будем исходить из линейных моделей или моделей, которые можно свести к линейным по коэффициентам с помощью подходящего преобразования, которые могут быть записаны в общем виде келесідей :

мұндағы fi(x1, x2, …, xm) факторлардың (регрессорлардың) ерікті функциялары; β1, β2,…, βk – модельдік коэффициенттер; ε – эксперименттік қате.

Массалық әсер ету заңына сүйене отырып, фенолды қосылыс концентрациясының процесс факторларына тәуелділігін келесі өрнекпен математикалық түрде көрсетуге болады:

мұндағы η – t уақытындағы қалдық BPA концентрациясының деңгейі, мг/л; x1 - BPA бастапқы концентрациясы, мг/л; х2 – сутегі асқын тотығының концентрациясы, мг/л; x3 - темір (III) хлоридінің концентрациясы, г/л; x4 – тазалау процесінің уақыты, сағ; β1, β2, β3, β4, β5 – үлгі параметрлері.

Коэффиценттер (2) модельге сызықты емес түрде енеді, бірақ логарифмдерді табиғи негізге, (2) теңдеудің оң және сол жақтарына алу арқылы сызықтық түрде берілгенде, біз аламыз

(1) тармағына сәйкес

Алайда, бұл түрлендіру кезінде кездейсоқ бұзылу (эксперименттік қате) модельге мультипликативті түрде енеді және логнормальдық үлестірімге ие болады, яғни. , және логарифмдерді алғаннан кейін бұл береді

Сызықтыру және жаңа айнымалылар енгізілгеннен кейін өрнек (2) пішінді алады

мұндағы X1, X2, X3, X4 болжау айнымалылары және Y жауабы логарифмдік функциялар:

Y = lny, X1 = lnx1,

X 2 = lnx 2, X 3 = lnx 3, X 4 = lnx 4;

b0, b1, b2, b3, b4 - үлгі параметрлері.

Әдетте, деректерді өңдеу мәселелерінде эксперимент матрицасы мен жауап векторы дұрыс емес белгілі, яғни. қателері бар, ал ең кіші квадраттар әдісі арқылы регрессия коэффициенттерін анықтау мәселесі бастапқы деректердегі қателерге тұрақсыз. Егер FTF ақпарат матрицасы нашар шартталған болса (F - регрессорлық матрицасы), OLS бағалаулары әдетте тұрақсыз болады. Ақпараттық матрицаның нашар шарттылығын жеңу үшін А.Н. еңбектерінде дәлелденген реттеу идеясы ұсынылды. Тихонова.

Регрессия мәселелерін шешуге қатысты реттеу идеясын А.Н. Тихоновты А.Е. Хоерлом «жоталық регрессия» процедурасы ретінде. OLS бағалауларын тұрақтандыру үшін (b = (FTF)-1FTY арқылы анықталған) жотаның регрессия әдісін пайдаланған кезде регуляризация FTF матрицасының диагональды элементтеріне кейбір оң τ санын (реттеу параметрі) қосуды қамтиды.

Хоерл, Кеннард және Белдвин τ регуляризация параметрін келесідей таңдауды ұсынды:

мұндағы m – бастапқы регрессия үлгісіндегі параметрлер саны (еркін терминді қоспағанда); SSe – мультиколлинеарлық үшін түзетусіз бастапқы регрессия моделінен алынған квадраттардың қалдық сомасы; b* - формула бойынша түрленетін регрессия коэффициенттерінің баған векторы

,

мұндағы bj – OLS арқылы анықталған бастапқы регрессия моделіндегі Xj айнымалысы үшін параметр; - j-ші тәуелсіз айнымалының орташа мәні.

τ мәнін таңдағаннан кейін, реттелген регрессия параметрлерін бағалау формуласы пішінге ие болады.

мұндағы I – сәйкестік матрицасы; F – регрессорлық матрицасы; Y – тәуелді айнымалы мәндердің векторы.

(4) формула бойынша анықталатын регуляризация параметрінің мәні τ = 1,371·10-4 тең мәнді қабылдайды.

(5) формуланы ескере отырып Statistica жүйесінде құрастырылған фенолды қосылыс концентрациясын төмендетудің реттелген моделі түрінде ұсынылуы мүмкін.

мұндағы C ost және C BPA сәйкесінше фенолды ластаушының қалдық және бастапқы концентрациясы, мг/л; - сутегі асқын тотығының концентрациясы, мг/л; СА – темір (III) хлоридінің концентрациясы, г/л; t - уақыт, сағ.

Детерминация коэффициентінің мәндері, R 2 = 0,9995, Фишер критерийі F = 5348,417, критикалық мәннен асатын (F cr (0,01, 4,11) = 5,67), реттелген үлгінің эксперимент нәтижелеріне сәйкестігін сипаттайды. маңыздылық деңгейі α = 0,1.

Суды тазарту үшін қажетті химиялық реагенттер концентрациясының (FeCl 3, H 2 O 2) оңтайлы меншікті мәндерін анықтау шығындардың минималды меншікті деңгейіне қол жеткізу (7-) нысанындағы сызықты емес (дөңес) бағдарламалау мәселесі болып табылады. 9):

(8)

мұндағы f – химиялық реагенттер қорымен байланысты қаржы ресурстарының функциясы f = Z(c2, c3); gi – физикалық-химиялық тазарту процесі кезінде су ортасындағы фенолды қосылыс концентрациясын төмендету функциясы, g = Құны(c1, c2, c3, t) (шектеу функциясы); x1, x2,…, xn - процесс параметрлері; x1 – фенолды қосылыстың бастапқы концентрациясы, х1 = с1, мг/л; x2 және x3 – тиісінше сутегі асқын тотығы мен темір (III) хлоридінің концентрациясы x2 = c2, mg/l, x3 = c3, g/l; t - уақыт, сағ; bi – фенолды қосылыстың (ШРК) шекті рұқсат етілген концентрациясы, мг/л.

Вильсон формуласын ескере отырып, сутегі асқын тотығы мен темір (III) хлоридін жеткізумен байланысты екі номенклатуралық шығын моделін білдіретін қаржы ресурстарының функциясын келесідей көрсетуге болады.

(10)

мұндағы Z(c2, c3) - қормен байланысты нақты жиынтық шығындар, руб.; A - бір жалпы жеткізілімге арналған меншікті үстеме шығындар, руб.; с2 - сутегі асқын тотығының үлестік шығыны, мг/л; с3 - темір хлоридінің үлестік шығыны, г/л; I1, I2 - тиісінше сутегі асқын тотығы мен темір (III) хлоридін сақтауға арналған шығындардың үлестік тарифтері руб.; м1, м2 - тиісінше сутегі асқын тотығы мен темір (III) хлориді бойынша бір тапсырысты орындау шығындарына жататын өнім бағасының үлесі; i1, i2 - тиісінше сутегі асқын тотығы мен темір (III) хлоридінің қорын ұстауға арналған шығындарға жататын өнім бағасының үлесі; k2, k3 - сәйкесінше сутегі асқын тотығы (РУБ/мг) және темір (III) хлоридінің (РУБ/г) бірлігіндегі меншікті сатып алу бағасы.

(7)-(9) жүйесін шешу үшін Лагранж функциясын құру үшін Лагранж көбейткіштері деп аталатын λ1, λ2, …, λm айнымалылар жиыны енгізіледі:

,

жеке туындылар табылып, n+m теңдеулер жүйесі қарастырылады

(11)

n + m белгісіздермен x1, x2, ..., xn; λ1, λ2, ..., λm. (11) теңдеулер жүйесінің кез келген шешімі f(x1, x2, ..., xn) функциясының экстремумы пайда болуы мүмкін шартты стационарлық нүктені анықтайды. Егер Кун – Такер шарттары (12.1)-(12.6) орындалса, нүкте Лагранж функциясының седла нүктесі болып табылады, яғни. (7)-(9) есептің табылған шешімі оптималды:

Суды фенолизациялауға қажетті ағымдағы бірлік шығындарының минималды деңгейіне қол жеткізу кезінде өндірістік ағынды суларды фенолды қосылыстардан тазарту процесінің оңтайлы параметрлерін анықтау мәселесі келесі бастапқы деректермен шешілді: ағынды сулардағы фенолды ластаушы заттардың бастапқы концентрациясы 0,006 мг. /л (6 MAC); технологиялық процесспен анықталатын тазалау уақыты 5 күн (120 сағат); ластаушы заттардың шекті рұқсат етілген концентрациясы 0,001 мг/л (b = 0,001); Сутегі асқын тотығы үшін қор бірлігін сатып алудың өзіндік бағасы 24,5·10 -6 руб./мг (к2 = 24,5·10 -6), темір (III) хлориді үшін 37,5·10 -3 руб./г (к3 = 37,5·) 10 ‒3); сутегі асқын тотығы мен темір хлоридінің қорын ұстау құнына жататын өнім бағасының үлесі тиісінше 10%-ға (i = 0,1) және 12%-ға (i = 0,12) тең; сутегі асқын тотығы мен темір хлоридіне тапсырысты орындау шығындарына жататын өнім бағасының үлесі тиісінше 5% (м1 = 0,05) және 7% (м2 = 0,07) құрайды.

MathCad жүйесінде (7)-(9) есепті шығара отырып, координаталары бар Х* нүктесін аламыз

(с2*, с3*, λ*) = (6,361∙103; 5,694; 1,346·10 4),

онда (12.1)-(12.6) Кун-Такер шарттары орындалады. Слейтердің заңдылық шарты орындалатын мүмкін болатын шешімдер аймағына жататын нүкте бар:

Сост(c2°, c3°) = Сост (10 3 ,1) = - 7,22·10 -9< 0.

Шартты стационарлық нүктенің түрі Лагранж функциясының Гессиан матрицасына қатысты Сильвестр критерийіне сәйкес анықталды:

Сильвестр критерийіне сәйкес L матрицасы оң да, теріс анықталған (жартылай анықталған) да емес (Δ 1 = 4,772·10 -8 ≥ 0; Δ 2 = 6,639·10 -9 ≥ 0; Δ 3 = ‒2·5,0) 10 -17 ≤ 0).

Кун-Такер шарттарының, Слейтер заңдылығының орындалуынан және шартты стационар нүктеде Лагранж функциясының Гессиан матрицасының таңба-анықталуын зерттеу негізінде нүктенің (6,361∙10 3; 5,694; 1,346) болатыны шығады. ·10 4) Лагранж функциясының седла нүктесі, яғни. (7)-(9) есебінің оңтайлы шешімі.

Осылайша, өнеркәсіптік ағынды сулардағы фенолдардың деңгейін 0,006 мг/л (6 ШРК) рұқсат етілген шекті мәнге (0,001 мг/л) дейін төмендету үшін 1,545 рубль/л меншікті ағымдағы шығындар қажет болады. Тазалау процесінде сутегі асқын тотығы 6,361·10 3 мг/л және темір (III) хлориді 5,694 г/л тұтынудың оңтайлы үлестік деңгейлерін пайдалану кезінде меншікті шығындардың бұл мәні минималды.

Техникалық-экономикалық жағдайлар үшін Лагранж көбейткіш әдісін қолдану (c 1 = 0,006 мг/л; t = 120 сағат; b = 10 -3 мг/л; k 2 = 24,5 10 -6 руб./мг, k 3 = 37 . 5·10 -3 руб./г; i 1 = 10%, i 2 = 12%; m 1 = 5%, м2 = 7%) тотықтырғыш ретінде қолданылатын ингредиенттердің оңтайлы меншікті мәндерін анықтау мәселесі Фотокаталитикалық ыдырау процесі ШРК деңгейіне дейін өндірістік ағынды сулардың құрамындағы фенолды қосылыспен шешілді.

Су ортасындағы фенолдық қосылыс концентрациясының төмендеу деңгейінің фотохимиялық тазарту процесінің параметрлеріне тәуелділігін белгілейтін анықталған регуляризацияланған математикалық модель ең кіші квадраттар әдісімен анықталған модельге қарағанда жақсы болжамдық қасиеттерге ие. Лагранж мультипликаторы әдісі арқылы алынған регулярланған математикалық модельді пайдалана отырып, тұрақты шешімдер болып табылатын химиялық реагенттерді (FeCl 3, H 2 O 2) тұтынудың оңтайлы меншікті деңгейлерінің бағалауын анықтау үшін математикалық бағдарламалау мәселесі шешілді.

Регуляризацияны қолдана отырып, фотохимиялық тазарту процесінің оңтайлы параметрлерін анықтаудың қарастырылған тәсілі фенолды қосылыстардан ағынды суларды тазартуды тиімді басқаруды қамтамасыз етеді.

Рецензенттер:

Яшин А.А., техника ғылымдарының докторы, биология ғылымдарының докторы, Тула мемлекеттік университетінің Медицина институтының жалпы патология кафедрасының профессоры, Тула қ.;

атындағы Тула мемлекеттік педагогикалық университетінің биоэкология және туризм кафедрасының меңгерушісі, биология ғылымдарының докторы, профессор Короткова А.А. Л.Н. Толстой», Тула.

Жұмыс 2015 жылдың 16 ақпанында редакторға түсті.

Библиографиялық сілтеме

Шейнкман Л.Е., Дергунов Д.В., Савинова Л.Н. РЕТТЕУ ӘДІСТЕРІН ҚОЛДАНУ МЕНЕН ӨНДІРІСТІК АҒЫНДЫ СУЛАРДЫ ФЕНОЛДЫ БАСТАУЛАРДАН ФОТОХИМИЯЛЫҚ ТАЗАЛАУ ПАРАМЕТРЛЕРІН АНЫҚТАУ // Іргелі зерттеулер. – 2015. – No 4. – Б.174-179;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=37143 (кіру күні: 17.09.2019). Назарларыңызға «Жаратылыстану ғылымдары академиясы» баспасынан шыққан журналдарды ұсынамыз.