ООО «Самарские коммунальные системы». Водоочистные станции Самары. Контроль и управление водоподготовкой

Объём выполненных ООО «НВЦ УНИТОК» работ:

1. НФС-1.  

ООО «НВЦ УНИТОК» разработана  РД по объекту: « Модернизация систем ввода реагента и контроля качества воды и водоподготовки на очистных сооружениях НФС-1  ООО «Самарские коммунальные системы». 7-я очередь».

Фактическая производительность 7-й очереди~350 000 м³/сутки. Технологическая схема очистки - 2-х ступенчатая.

1. Из задания на проектирование: 

1.1.          ОСУЩЕСТВИТЬ автоматический контроль значений параметров мутности М, цветности Ц, величины рН, скорости осветления коагулированной взвеси Vосв, температуры Т, и остаточного алюминия CAl  очищаемой воды на разных этапах водоподготовки, тем самым выполнить автоматический контроль всей технологической цепочки: от сырой воды - до готовой.

1.2.          ОСУЩЕСТВИТЬ автоматическое управление дозированием вводимых реагентов пропорционально количеству поступающей природной воды.

1.3.          Обеспечить автоматический контроль исправности оборудования, применяемого при дозировании реагентов.

1.4.          ПРЕДОСТАВИТЬ технологическому персоналу с АРМ МДП дистанционное управление производительностью насосов-дозаторов коагулянта и флокулянта, отбором проб, градуировкой и калибровкой анализаторов, возможность задания параметров управления дозирующими устройствами и режима автоматического определения скорости осветления коагулированной взвеси Vосв, а также оперативное диагностирование исправности оборудования АСУ ТП.

1.5.          ОТОБРАЖАТЬ результаты диспетчеризации процесса водоподготовки на мониторе АРМ в виде графиков, таблиц, мнемосхем. Программное обеспечение АСУ ТП должно обеспечивать интеграцию получаемых данных в существующую SCADA систему.

1.6.          Модернизация систем ввода реагентов и контроля качества воды должна  обеспечить экономию реагентов и расхода воды на собственные нужды, а также снижение влияния человеческого фактора в процессе водоподготовки.

1. Из результатов обследования НФС-1. Контрольные точки.

Необходимость автоматического анализа заданного объёма показателей качества воды на разных этапах её очистки требует определения контрольных точек установки погружных или встраиваемых анализаторов, или отбора проб для магистральных или проточных анализаторов.

Совместно со специалистами НФС-1 определены контрольные точки, рис.1, информация о которых сведена в таблицу 1.

Рис.1. Принципиальная схема 7-й очереди НФС-1 с контрольными точками определения параметров качества очищаемой воды согласно заданию для проектирования

ТАБЛИЦА 1. Количество контрольных точек 7-й очереди НФС-1

Значительное количество контрольных точек требует установки значительного количества однопараметрических однопоточных анализаторов, общее количество которых (Таблица 1) 154, что делает АСУ ТП с указанным набором и количеством датчиков громоздкой и сложной в эксплуатации, рис.2.

Рис.2. Структурная схема автоматизации 1-го блока 7-й очереди НФС-1при использовании однопоточных и однопараметрических анализаторов

Предпочтительней является применение многопоточных измерительных систем, примерами которых являются контрольно-измерительные и управляющие модули (КИМ) разработки и изготовления ООО «НВЦ УНИТОК», рис.3.

Рис.3. Принципиальная схема 1-го блока 7-й очереди НФС-1 с контрольными точками отбора проб в многопоточные измерительные и управляющие системы: КИМ »Коагулянт-Осветлитель», КИМ АДКФ, КИМ ПФО, КИМ «Хлор-Мониторинг». Измерение концентрации остаточного алюминия в фильтрованной воде предусматривается анализатором типа «Флюорат-АА»

3. Практическая реализация.

При рассмотрении Основных Проектных Решений  Заказчиком было определено создание автоматизированной системы контроля и управления технологическим процессом реагентной очистки воды 7-й очереди  НФС-1 на базе КИМ «Коагулянт-Осветлитель» в количестве 3-х комплектов.

На рис.4 приведён скриншот основного окна программного обеспечения «УНИТОК-ДИСПЕТЧЕР».

Рис.4. Основное окно программного обеспечения «Униток-Диспетчер»

Рисунок отображает следующее:

1. Дискретное дозирование рабочих растворов коагулянта и флокулянта  производится под управлением КИМ «Коагулянт-Осветлитель-3». Временной промежуток дозирования реагентов 02:00-06:00.

Насос-дозатор рабочего раствора коагулянта 1-го неисправен.

2. Дозирование коагулянта приводит к увеличению мутности проб, отобранных с выходов смесителей.

3. Дозирование реагентов снижает мутность и цветность осветлённых и фильтрованных проб.

4. Снижение величины рН в очищаемой воде после  её прохождения через смеситель обусловлено кислотными свойствами Al₂(S0₄)₃.

5. Полученные результаты отображаются в виде графиков временных зависимостей, на диаграммах и в таблицах.

6. Диспетчеризация водоподготовки 7-й очереди позволяет оперативно контролировать технологический процесс и своевременно его корректировать.

2. НФС-2.

Выполнены следующие работы: изготовление, поставка, проведение ПНР АСУ ТП «УНИТОК» - автоматизированной системы контроля и управления технологическим процессом реагентной очистки воды в составе КИМ «Коагулянт-Осветлитель-3» в количестве 2-х комплектов, КИМ АДКФ в количестве 2-х комплектов, КИМ ПФО в количестве 4-х комплектов. Производительность станции ~ 450 м³/сутки.

Технологическая схема водоподготовки: одноступенчатая: 8 смесителей+48 контактных осветлителей.

2.1. Решаемые задачи АСУ ТП «УНИТОК»:

---КИМ АДКФ (2 комплекта) - автоматическое дозирование рабочего раствора коагулянта в 8 смесителей станции, стабилизация рабочих доз коагулянта независимо от расхода очищаемой воды.

---КИМ «Коагулянт-Осветлитель-3» (2 комплекта) – автоматическое измерение значений мутности, цветности, величины рН в пробах очищаемой воды, отобранных из 24-х контрольных точек технологического процесса: из водовода  речной воды,  с выходов смесителей и контактных осветлителей.

---КИМ ПФО (4 комплекта) - автоматический контроль промывок 48-ми контактных осветлителей: автоматическое измерение мутности отработанной промывной воды, расчёт количества взвешенных веществ, удаляемых из фильтрующей загрузки при промывке, подача сигнала об её окончании  в АСУ ТП промывок контактных осветлителей.

Рис.5. КИМ «Коагулянт-Осветлитель». Подведены 12 проб фильтрованной воды контактных осветлителей

Рис.6. Блок управления и измерения КИМ «Коагулянт-Осветлитель-3»

Рис.7. КИМ АДКФ для автоматического управления дозированием рабочего раствора коагулянта в 4 (из 8-ми) смесителя станции

Рис.8. Временные зависимости мутности при промывке контактных осветлителей, а также количества взвешенных веществ, удаляемых из фильтрующей загрузки

3. ГВС (городская водопроводная станция).

АСУ ТП «УНИТОК» содержит 4 модуля: КИМ «Коагулянт-Осветлитель», КИМ АДКФ, КИМ «Хлор-Мониторинг», КИМ ПФО. Производительность станции ~ 20 000 м³/сутки.

Технологическая схема водоподготовки  одноступенчатая: 1 смеситель, 12 контактных осветлителей.

Решаемые задачи:

КИМ «Коагулянт-Осветлитель»:

---автоматический контроль мутности, цветности, величины рН речной воды и 11-ти контактных осветлителей.

КИМ АДКФ:

---автоматическое дозирование рабочего раствора коагулянта в  смеситель станции, стабилизация рабочей дозы коагулянта независимо от расхода очищаемой воды.

КИМ «Хлор-Мониторинг»:

--- автоматический контроль концентрации свободного остаточного активного хлора в 6-ти контрольных точках после первичного и вторичного хлорирования,

---автоматическое параметрическое управление дозированием ГХН. Параметр управления - значение концентрации активного хлора в контрольных точках после первичного (выход смесителя) и вторичного (объединённый водовод фильтрованной воды на входе в РЧВ) хлорирования.

КИМ ПФО:

---  автоматический контроль промывок 12-ти контактных осветлителей: автоматическое измерение мутности отработанной промывной воды, расчёт количества взвешенных веществ, удаляемых из фильтрующей загрузки при промывке, подача сигнала об её окончании  в АСУ ТП промывок контактных осветлителей.

На рис.9 приведён скриншот основных окон программ КИМ АДКФ и КИМ «Коагулянт-Осветлитель».

Дискретно, с 09:00 до 12:00,  дозируется один реагент – раствор  сульфата алюминия. Результат его применения виден в скриншоте программы КИМ «Коагулянт-Осветлитель: при дозировании коагулянта снижаются значения мутности и цветности очищаемой воды.

Рис.9. Основные окна программ КИМ АДКФ и КИМ «Коагулянт-Осветлитель»

Рис.10. Основные окна программ КИМ ПФО и КИМ «Хлор-Мониторинг»

На рис.10, в окне программы КИМ ПФО, отражена промывка контактного осветлителя КО №7.

Промывка прекращена при значении мутности отработанной промывной воды 8 мг/л. Количество удалённых взвешенных веществ ~16 кг. Продолжительность промывки 10 мин 01 сек.

В правой части рис.10 отражена работа модуля КИМ «Хлор-Мониторинг».

Стабилизация концентрации активного хлора на выходе смесителя является следствием автоматического управления первичным хлорированием.

Скачок концентрации активного хлора на выходе смесителя до 2 мг/л является следствием изменения концентрации рабочего раствора ГХН.

К настоящему времени АСУ ТП «УНИТОК» работают на водоочистных станциях ООО «Самарские коммунальные системы» около 3-х лет. Технологический персонал станций освоил интерфейс программного обеспечения «УНИТОК-ДИСПЕТЧЕР» и оценил достоинства созданных автоматизированных систем.