Печать

Математическое моделирование канализационных очистных сооружений

Действующим с 2012 года Сводом правил "СП 32.13330.2012 Канализация. Наружные сети и сооружения" (п. 9.2.7.7. и п. 9.2.7.10) рекомендовано использовать при проектировании очистных сооружений метод математического (или имитационного) моделирования.

Современное программное обеспечение позволяет реализовать сложные комплексные математические модели.

При этом реализуется возможность изучать поведение объектов как в нестационарно-динамических условиях (во времени), так и их состояние в статике в условиях анализа другой переменной, например, по длине или глубине сооружений.

Это очень важно, поскольку позволяет учитывать гидродинамические параметры реакторов или сооружений посредством описания ячеистыми моделями.

Математические модели отдельных сооружений требуется объединять в комплексные системы, так как процессы очистки (механической, биологической, дезинфекции, доочистки и/или глубокой очистки, обработки осадка различными способами) влияют друг на друга.

Имитация отдельно выделенного сооружения, без учета его связей с полным комплексом, может привести к тому, что технологический процесс в целом будет протекать в искаженном виде.

Метод математического моделирования, применяемый Группой «Водоснабжение и водоотведение» (GPS-X), дает возможность сократить в разы время, а также затраты на разработку проектов сооружений очистки сточных вод.

 

Особое значение этот метод приобретает, когда:

  • Необходимо в кратчайшие сроки выполнить сравнение нескольких вариантов технологических решений, выбрать оптимальный вариант, спрогнозировать работу станции, а также минимизировать суммарную стоимость сооружений и эксплуатационных затрат;
  • Станция функционирует не так, как предполагалось, либо её необходимо реконструировать. Метод позволяет выявить возможные причины нарушения процесса, определить возможные пути интенсификации и эффективность предлагаемых к реализации мероприятий, установить оптимальный режим эксплуатации и технологических параметров, необходимых для достижения наилучшего результата по очистке сточных вод;
  • Предусматривается автоматическое управление очистными сооружения с целью, в том числе, улучшения качества очистки, энергосбережения, экономии реагентов.

 

Основные преимущества математического моделирования:

  • Улучшение качества и наглядности проекта;
  • Возможность избежать ошибок до реализации мероприятий по строительству или реконструкции;
  • Моделирование позволяет повысить энергоэффективность проектируемых сооружений;
  • Сокращение материальных и трудозатрат при наладке работы очистных сооружений. 

 

Основные этапы процесса проектирования очистных сооружений (для одной очереди) с использованием матмодели:

  1. Обследование станции и сбор данных о характеристиках работы сооружения.
  2. Отбор на месте не менее 25 лабораторных проб для определения 144 показателей: фракционный состав ХПК, взвешенные вещества, ХПК, N-NH4, P-PO4. Отбор проб производится совместно с одновременным определением неравномерности притока сточных вод — 12 замеров. Дальнейшая обработка проб и замеров.
  3. Анализ фракционного состава ХПК с точки зрения биоокисляемости. Эти данные являются более достоверным аналогом БПК.
  4. Проведение респирометрических исследований на реальных пробах иловой смеси из аэротенков. Общее количество исходных данных поступающих с респирометра в переносной компьютер составляет порядка 1 млн.

 

Для выполнения этих работ специалисты «ВИВ» оснащены переносными контрольно-измерительными приборами (датчик кислорода, спектрофотометр, респирометр) и специализированным программным обеспечением.

переносные контрольно-измерительные приборы (датчик кислорода, спектрофотометр, респирометр)

Специальное программное обеспечение позволяет статистически обрабатывать огромное количество данных по мере их поступления, руководствуясь их выборками (порядок — тысячи).

Респирометрический анализ выборки позволяет определять характер изменения скорости дыхания ила и кинетические коэффициенты по длине сооружений (аэротенков) в особых условиях (характера нагрузки, токсических воздействий, ингибирования и т.д.), типичных для данного конкретного объекта.

Сбор данных с объекта о технологических нагрузках (расходы, ХПК, БПК, взвешенные вещества, N-NH4, P-PO4) для точек «вход» и «выход» производится для проведения статистического анализа с целью назначения расчетных величин. Количество данных определяется представлениями о характерном периоде времени, типичном для работы объекта в целом. При статистической обработке могут учитываться данные генплана развития города.

Проведение такого вида НИР требуется для выполнения проектных работ, которые включают техническое задание заказчика.

 

Пример:

  1. Построение управляемой по колебаниям притока и концентраций математической модели, включающей все стадии очистки: механическую, биологическую с удалением биогенов, обеззараживание и обработку осадка с рекуперацией газов.
  2. Подбор оправданного по затратам оборудования, способного автоматически изменять характеристики адекватно колебаниям потоков и концентраций в увязке со своей цепочкой сооружений.
  3. Сравнение вариантов технологических схем, оптимизация процессов и сооружений очистки.
  4. Автоматизация процессов на базе имитационного математического моделирования.

 

"ВИВом" выполнено матмоделирование для более 30 объектов России как агропромышленного комплекса (свинокомплексы и молокозаводы), так муниципального назначения (хозяйственно-бытовые сточные воды) различной производительности (в том числе и городах миллионниках – Москва, Новосибирск, Саратов, Нижний Новгород).

 

Информацию о выполненных нами проектах можно посмотреть в разделе "Наши объекты"

 

Чтобы отправить запрос, воспользуйтесь кнопкой «запрос на услуги».

 

ОПРОСНЫЙ ЛИСТ ДЛЯ РАСЧЕТА СИСТЕМЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ПРИ РЕКОНСТРУКЦИИ ОБЪЕКТОВ

 

О программном обеспечении GPS-X, применяемом ЗАО «ВИВ»

Программное обеспечение канадской фирмы Hydromantis Environmental Software Solutions, Inc - GPS-X представляет собой наиболее современное, комплексное и универсальное предложение рынка для проектирования очистных сооружений с удалением азота и фосфора.

Компьютерная программа GPS-X содержит детальную информацию о тысячах апробированных в мире технологиях ОС. Если присвоить каждому сооружению (от песколовки до УФО) и потоку математический символ и завести в программу 1000 лучших технологий в виде символов, то компьютер объективно выдаст подходящую для конкретных условий.

Это самый ускоренный, точный и объективный на сегодня способ выбора технологии.

Программа также позволяет задавать изменения, которые могут возникать в процессе очистки, и вносить в него коррективы.

Пример ниже представляет собой современную схему очистных сооружений водоотведения с доочисткой и обработкой осадка сточных вод. Контроллеры межзонных потоков (или рециркуляций) могут быть настроены на оптимальное качество очистки. Результат виртуальных воздействий отображается достаточно оперативно. При этом математическая модель может содержать виртуальное внедрение в схему очистки сточных вод средств АСУТП (датчики и исполнительные устройства). Важно также, что модель работает в условиях динамически изменяющихся нагрузок (по расходам и концентрациям), что определяет качество очищенных вод как неравномерное на протяжении суток и сезонов.

Модель строится из отдельных логически законченных блоков, например, блок – поступающая сточная вода, блок – аэротенк, блок – вторичный отстойник, и т.д. и может включать все стадии очистки: механическую, биологическую с удалением биогенных элементов, обеззараживание и обработку осадка с рекуперацией газов.

 Аэротенк  Метантенк  Подача реагента  Вторичный отстойник  Подготовка ила к сбраживанию  Песчаный фильтр
Аэротенк Метантенк Подача реагента Вторичный отстойник Подготовка ила к сбраживанию Песчаный фильтр

результат моделирования

увеличить изображение

 

Подробнее о математическом моделировании можно прочитать в статьях:

Использование комплексов имитационного моделирования для технологий очистки сточных вод

Современный этап очистки сточных вод в России

О новациях в сфере техники и технологий в ВКХ

Характеристика современного этапа развития очистных сооружений

Энергосбережение как критерий разработки проекта АСУ ТП сооружений биочистки

Обострение энергоэффективности. Оцениваем размеры "бедствия" для очистных сооружений водоотведения

Математическое моделирование объекта очистки сточных вод