Řízení aerace přístrojem NITRATAX eco sc

APLIKAČNÍ ZPRÁVA
PROCESNÍ MĚŘENÍ
NITRATAX ECO SC
Autor: Dipl.-Ing. H.-G. Hauser, Niersverband, Německo
Kläranlage Sonsbeck
Řízení aerace přístrojem
NITRATAX eco sc
Stabilita čistírny a hospodárný provoz jsou důležité faktory, které se obvykle
zvažují právě u malých čistíren odpadních vod. Proto se vyplatí nahlédnout
do srdce biologické čistírny odpadních vod, tj. do aktivační nádrže.
Účinnost a stabilita technologie na čistírně závisí z velké míry na provozu
aktivační nádrže. Je známo, že více než 50 % energie se u malých čistíren
odpadních vod spotřebuje na aeraci aktivovaného kalu. Jedním z příkladů
může být čistírna odpadních vod v Sonsbecku (Niersverband, s kapacitou
5.250 EO), která jasně ukazuje výhody střídavé aerace v závislosti na obsahu
dusičnanů.
Klíčová slova
➔ Řízení aerace
➔ Nižší provozní náklady
➔ Snížení obsahu dusíku na odtoku
➔ Stabilita technologie
AERACE_NITRATAX ECO SC
Od časově řízené aktivace až po aeraci
řízenou podle koncentrace dusičnanů
➔
➔
➔
➔
➔
Obr. 1a: NITRATAX eco sc
(ponorný) s přepážkou
Obr. 1b: NITRATAX eco sc
(pohled zepředu)
Kapacita čistírny: 5.250 EO
Zadání zakázky: 1975
Procesní technologie:
Aktivace se střídavou aerací; jeden
povrchový aerátor je nepřetržitě
v provozu, aby se zajistila cirkulace
Aerace: 2rotorový povrchový
aerátor
Údržba procesních přístrojů:
Čištění jednou za měsíc: 20 min
1bodová kalibrace dle potřeby,
2-3krát za rok: 5 min
Kontrolní analýza: jednou týdně
Dynamická odezva na změny zátěže
Stabilnější proces čištění odpadních vod
Přímé monitorování
Nízký obsah dusíku na odtoku
Rychlá návratnost díky úsporám energie
Čistírna odpadních vod
Na čistírně odpadních vod v Sonsbecku
(5.250 EO) probíhá čištění odpadních
vod v aerační nádrži, která je vybavena
dvěma povrchovými aerátory. Dříve bylo
jedno ze zařízení řízeno podle obsahu
kyslíku v aktivační nádrži, zatímco druhé zařízení mělo udržovat dostatečné
míchání v nádrži během nepřetržitého
provozu.
Slabé stránky:
- Odstranění dusíku v aktivační nádrži
probíhalo víceméně náhodně. Tento
nestabilní aspekt čištění vedl ke vzniku
nekontrolovaných denitrifikačních procesů v sekundární usazovací nádrži,
takže někdy docházelo k tvorbě
značné vrstvy kalu plovoucího na hladině. Vše se však dalo znovu relativně
rychle do pořádku v odtokové sběrné
nádrži, takže do recipientu nebyla
vypouštěna nadměrná zátěž.
- Vzhledem k tomu, že rotační aerátor
byl v nepřetržitém provozu, docházelo
k nadměrné aeraci aktivovaného kalu
během období s nízkou zátěží a tím
také ke zbytečné spotřebě energie.
Tyto provozní podmínky vedly k potřebě
jednoduchého řídicího systému, který
by byl schopný reagovat odpovídajícím
způsobem na různé zátěžové situace,
stabilizovat proces čištění a zajistit
konzistentní, nízké hodnoty na odtoku.
Bylo rozhodnuto, že by to bylo možné
pomocí měření dusičnanů.
První krok k regulaci aerace
v závislosti na dusičnanech
Brzy bylo nalezeno vhodné instalační
umístění pro dusičnanovou sondu
(zde: NITRATAX eco sc) a optickou
kyslíkovou sondou (zde: LDO) na stěně
aktivace. Aby se zabránilo možnému
zamotání vláken apod., byla použita
přepážka (obrázky č. 1a+b).
První grafy časového průběhu dusičnanů během jednoho týdne, které někdy
překračovaly hodnotu 10 mg/l (obr. 2),
prokázaly ohromné výhody přímého
měření online, t.j. možnost nepřetržitého
sledování a transparentnost procesu
čištění odpadních vod.
Relé A
Cílová hodnota:
Hystereze:
Max. doba provzdušňování:
Max. doba vypnutí:
Min. doba provzdušňování:
Min. doba vypnutí:
2stupňový regulátor s časovým monitoringem
6,5 mg/l (max. koncentrace dusičnanů)
4,0 mg/l (2,5 mg/l min. konc. dusičnanů)
1 000 min (časovač OnMax)
480 min (časovač OffMax)
10 min (časovač OnMin)
10 min (časovač OffMin)
Relé B
Výstražné hlášení (porucha přístroje)
Tabulka 1: Nastavení relé v kontroléru SC 100
Řízení v závislosti
na dusičnanech
Pro přepnutí na provoz řízený podle
dusičnanů s jedním povrchovým aerátorem bylo nutné, aby byly všechny řídicí
signály přivedeny z kontroléru (zde:
SC 100). K dispozici byly tři reléové kontakty (s pěti volitelnými řídicími režimy)
a dva proudové výstupy. Volba padla na
„2stupňový regulátor s časovým monitoringem” a nastavení (programovatelná),
uvedená v tab. č. 1.
V praxi to vypadá tak, že při koncentraci dusičnanového dusíku 6,5 mg
NO3-N/l je druhý aerátor vypnutý
a zapne se při obsahu dusíku 2,5 mg/l
za předpokladu, že doba provzdušňování nepřekročí 1 000 minut a doba vypnutí není delší než 480 minut.
Pravidelný průběh grafu se zubovitým průběhem na obr. č. 3 dokumentuje
stabilní podmínky v aktivaci. Jak horního, tak i dolního bodu přepnutí je u druhého aerátoru dosaženo rychle. Pouze
o víkendech zasahuje vyšší systém
s časovým řízením, protože zátěž (vstupní uhlík) je tak nízká, že dolní meze není
dosaženo, a proto dochází k nedostatečné denitrifikaci. V tomto případě se
přivádí přebytek O2, neboť aerátor běží
nepřetržitě.
Pozoruhodný výsledek
Díky zavedení systému řízení aktivace
okamžitě došlo ke stabilizaci dříve proměnlivých záznamů (obr. 4). Nejen, že
se interval výkyvů zúžil, ale i koncentrace
amonných iontů a dusičnanů zůstaly na
nižší úrovni. Proces denitrifikace se zlepšil a v druhé usazovací nádrži už neprobíhal. Tyto výsledky otevřely nové možnosti ohledně stanovení nižších poplatků
za vypouštění odpadních vod a vyrovnání investic.
mg/l
Dusičnany
Kyslík
2005
Obr. 2: Typický jednotýdenní časový průběh u čistě časově řízeného provzdušňování
Vypnuto (Off)
mg/l
Dusičnany
Zapnuto (On)
Kyslík
Datum
Obr. 3: Klasická křivka se zubovitým průběhem mezi hodnotami 2,5 a 6,5 mg NO3-N /l
mg/l
Regulace na základě měření O2
Začátek regulace na základě měření
NO3-N
Dusičnany
Amonium
2005
Obr. 4: Hodnoty na odtoku před a po zavedení regulace na základě měření NO3-N
HACH LANGE – www.hach-lange.com
AERACE_NITRATAX ECO SC
Krátká doba návratnosti investic
Jak ukazuje čistírna odpadních vod v Sonsbecku
Služby HACH LANGE
V eurech
vozn
e + pro
Investic
y
í náklad
Podpora našeho technického
personálu přímo v terénu.
Úspora nákladů díky optimalizaci
procesu s přívěsem HACH LANGE.
Obr. 5: Úspory elektřiny ve výši kolem 20 až 30 % díky snížení provozu jednoho aerátoru.
Hospodárnost
Předpokladem cílené a účinné denitrifikace je zabránit zbytečnému nadbytku
kyslíku. Nepřetržitě běžící rotační povrchový aerátor, který se používal pro
udržení cirkulace v aktivaci, by proto měl
být nahrazen mechanickým míchadlem,
které zajistí stejnou funkci (toto opatření
se už plánuje). Uvažujeme-li všechny
investice a další náklady v souvislosti
s míchadlem, dusičnanovou sondou,
kontrolérem, samotnou analýzou a čištěním, vypočítaná doba návratnosti se
pohybuje v rozmezí 2,2 a 3,6 let v závislosti na úspoře nákladů na energii, jež
vyplývají z cílené regulace provzdušňování založené na měření koncentrace
dusičnanů (obr. 5).
Přístroje pro procesní měření
využívaly zařízení
NITRATAX eco sc
Tato nitrátová procesní sonda se samočištěním se nabízí za výhodnou cenu
a je vyrobena z nerezové oceli. Používá
se k měření koncentrace dusičnanů
a dusitanů v reálném čase ve vodách,
odpadních vodách a aktivaci metodou
bez použití reagencií.
Kyslíková sonda: LDO
Sonda, kterou není třeba kalibrovat,
pro měření rozpuštěného kyslíku luminiscenční metodou. Měření není rušeno
přítomností H2S, redukčních nebo oxidačních látek; funguje bez polarizace
a pohybu vody.
Kontrolér SC 100
Univerzální kontrolér pro instalaci na
zeď, potrubí nebo do panelu. Dvě digitální sondy se připojí prostřednictvím
vodotěsných konektorů. Dva analogové
výstupy, tři beznapěťové relé
(5 A 115/230 V AC, 5 A 30 V DC),
digitální rozhraní pro připojení sběrnice
(ModBus, ProfiBus, LonBus).
www.hach-lange.com
aktuální a spolehlivé internetové
stránky, soubory ke stažení,
informace, obchod.
Spolehlivý provoz všech přístrojů
díky flexibilnímu servisu
a servisním smlouvám.
Pravidelné informování zákazníků
poštou a e-mailem.
Zařízení NITRATAX eco sc a sonda LDO
se připojují ke kontroléru SC 100
DOC043.85.00478.Apr07
Roky