Βελτιστοποίηση ελέγχου μονάδων επεξεργασίας λυμάτων

Αναπτύχθηκε από το 2018, το MACS έχει σχεδιαστεί για να υποστηρίζει τη λειτουργία βιολογικών μονάδων επεξεργασίας λυμάτων με βάση ολοκληρωμένα συστήματα απομάκρυνσης οργανικών ενώσεων και θρεπτικών συστατικών. Τα μεμονωμένα συστατικά της λύσης βελτιστοποιούν την απόδοση των τεχνολογικών διαδικασιών. Μία από τις βασικές λειτουργίες εκτελείται από την ενότητα που είναι υπεύθυνη για τον έλεγχο των βιολογικών αντιδραστήρων.«

Απαιτείται μονάδα επεξεργασίας λυμάτων για την επίτευξη ενός επιπέδου καθαρισμού που πληροί τυποποιημένες παραμέτρους για την περιεκτικότητα σε άζωτο και φώσφορο. Το σύστημα MACS βελτιστοποιεί τη διαδικασία επεξεργασίας λυμάτων, διευκολύνοντας την ικανοποίηση των απαιτήσεων περιβαλλοντικής απόρριψης. Οι εφαρμοζόμενοι αλγόριθμοι διασφαλίζουν ότι αυτοί οι στόχοι επιτυγχάνονται με ελάχιστη κατανάλωση ενέργειας. Το σύστημα υποστηρίζει επίσης την αποτελεσματική διαχείριση της βιομάζας βελτιστοποιώντας την εξωτερική ανακυκλοφορία και αποτρέπει τη μεταφορά ενεργοποιημένης ιλύος σε επεξεργασμένα λύματα».
λέει ο Robert Wlaźlak, Διευθυντής του Τμήματος Βιομηχανικού Αυτοματισμού στο DP System.

Το σύστημα MACS έχει εφαρμοστεί, μεταξύ άλλων, στο εργοστάσιο επεξεργασίας λυμάτων στο Słupsk.

«Το σημείο εκκίνησης για τις εργασίες εκσυγχρονισμού ήταν η ανάγκη τήρησης των προτύπων εκπομπών, η οποία συνδέθηκε με τη μείωση των ενεργειακών δαπανών. Ως αποτέλεσμα των αλλαγών που εφαρμόστηκαν, η απόδοση βελτιώθηκε κατά 25 έως 35%. Περίπου το 14% αυτού οφείλεται σε βελτιωμένο έλεγχο, ενώ το υπόλοιπο μέρος προέκυψε από την αντικατάσταση των ανεμιστήρων με σύγχρονες, πιο ενεργειακά αποδοτικές μονάδες. Υπό κανονική λειτουργία, το εργοστάσιο επιτυγχάνει επίπεδο αυτάρκειας 80%, αλλά μερικές φορές αυτό φτάνει ακόμη και το 100%. Αυτό σημαίνει ότι είμαστε ενεργειακά ανεξάρτητοι. Αυτό είναι ένα άμεσο αποτέλεσμα της εφαρμογής της λύσης DP System,»
λέει ο Kazimierz Stachyra, Διευθυντής της μονάδας επεξεργασίας λυμάτων στο Słupsk.

Το σύστημα MACS χρησιμοποιείται για τον έλεγχο του αερισμού, της εσωτερικής και εξωτερικής ανακυκλοφορίας και για τη ρύθμιση της λειτουργίας ενεργοποιητών όπως ανεμιστήρες και αναμικτήρες.

Η λύση σχεδιάστηκε χρησιμοποιώντας την τεχνολογία Siemens που ενσωματώνει έναν παραδοσιακό ελεγκτή PLC με έναν βιομηχανικό υπολογιστή. Α SIMATIC Box PC, μαζί με τις μονάδες επικοινωνίας, χρησιμοποιήθηκε για έλεγχο. Οι βιομηχανικοί υπολογιστές Siemens χαρακτηρίζονται από υψηλή απόδοση, ευρύ φάσμα θερμοκρασιών λειτουργίας και αντοχή σε κραδασμούς, ενώ καταλαμβάνουν ελάχιστο χώρο στο θάλαμο ελέγχου. Έχουν επίσης σχεδιαστεί για να λειτουργούν αξιόπιστα σε σκληρές περιβαλλοντικές συνθήκες.

«Επιλέξαμε μια λύση Siemens επειδή είναι μια ευέλικτη πλατφόρμα που συνδυάζει τις δυνατότητες ενός προγραμματιζόμενου λογικού ελεγκτή με έναν βιομηχανικό υπολογιστή υψηλής απόδοσης. Αυτή η υπολογιστική ισχύς είναι απαραίτητη για την ενσωμάτωση με το περιβάλλον MATLAB, το οποίο χρησιμοποιείται για την εφαρμογή μαθηματικών μοντέλων, την αναπαραγωγή των βιοχημικών διεργασιών της μονάδας επεξεργασίας και την εκτέλεση υπολογισμών για τον έλεγχο της διαδικασίας. Αυτή η προσέγγιση μας επέτρεψε να ενσωματώσουμε εύκολα το επίπεδο βελτιστοποίησης με το σύστημα ελέγχου στο ίδιο περιβάλλον».
εξηγεί ο Robert Wlaźlak, Διευθυντής του Τμήματος Βιομηχανικού Αυτοματισμού στο DP System.

Ένα σημαντικό πλεονέκτημα της εφαρμογής του συστήματος MACS είναι η ευρέως κατανοητή αύξηση της ασφάλειας των διαδικασιών που πραγματοποιούνται από την εγκατάσταση που το χρησιμοποιεί.

Ένα άλλο όφελος που επιτυγχάνεται μέσω του εκσυγχρονισμού είναι η ευρέως κατανοητή αύξηση της ασφάλειας των διαδικασιών που πραγματοποιούνται από την εγκατάσταση. Η εφαρμοζόμενη λύση καθιστά δυνατή την επίτευξη πρόσθετου αποθεματικού χωρητικότητας φορτίου περίπου 20.000 PE (ισοδύναμο πληθυσμού). Αυτό επιτρέπει στη μονάδα επεξεργασίας να δέχεται μεγαλύτερο όγκο λυμάτων για επεξεργασία χρησιμοποιώντας τον ήδη υπάρχοντα αντιδραστήρα.

Μια άλλη εγκατάσταση όπου έχει εφαρμοστεί η λύση MACS, που λειτουργεί σε συσκευές Siemens, είναι το εργοστάσιο επεξεργασίας λυμάτων στην Iława. Στην περίπτωση αυτή, ο πρωταρχικός λόγος εφαρμογής ήταν η ανάγκη μείωσης της περιεκτικότητας σε άζωτο στα επεξεργασμένα λύματα. Το DP System κέρδισε τον διαγωνισμό και ξεκίνησε εργασίες που περιλαμβάνουν την αντικατάσταση στοιχείων ελέγχου, αποσβεστήρων και εξαρτημάτων κίνησης που είναι υπεύθυνα για τον έλεγχο ανακυκλοφορίας.

Ο εκσυγχρονισμός κάλυψε εσωτερική και εξωτερική ανακυκλοφορία, έλεγχο αερισμού και δοσολογία πηκτικών PIX. Στο πλαίσιο των ολοκληρωμένων εργασιών, το εξωτερικό σύστημα ανακυκλοφορίας άλλαξε από αλγόριθμο ελέγχου βασισμένο στον όγκο εισερχόμενων λυμάτων σε έναν που βασίζεται στα επίπεδα ιλύος σε δευτερεύοντες καθαριστές. Ως αποτέλεσμα αυτών των αλλαγών, ήταν απαραίτητο να αυτοματοποιηθούν οι πύλες εξόδου που ήταν εγκατεστημένες στους δευτερεύοντες καθαριστές. Ο εκσυγχρονισμός οδήγησε σε βελτίωση της ποιότητας των επεξεργασμένων λυμάτων. Έχουν επίσης επιτευχθεί αξιοσημείωτα οφέλη όσον αφορά την εξοικονόμηση ενέργειας.

«Η κατανάλωση ενέργειας εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τον τύπο των λυμάτων που ρέουν στη μονάδα επεξεργασίας. Ένα πιο δύσκολο φορτίο απαιτεί περισσότερο αέρα και τη χρήση ανεμιστήρων που καταναλώνουν σημαντικές ποσότητες ηλεκτρικής ενέργειας. Λόγω της μεταβλητότητας των εισερχόμενων λυμάτων με διαφορετικές συγκεντρώσεις, είναι δύσκολο να εκτιμηθεί με ακρίβεια πόσο ενεργειακά αποδοτική είναι η νέα λύση. Ωστόσο, κατά τη διάρκεια της σταθερής λειτουργίας παρατηρούμε σημαντική βελτίωση της απόδοσης και αυξημένη ενεργειακή απόδοση της εγκατάστασης. Ο έλεγχος των αποσβεστήρων και η απενεργοποίηση των ανεμιστήρων στις σωστές στιγμές καθιστά δυνατή τη σαφή μείωση της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας. Χάρη στη βελτιστοποίηση, είμαστε πλέον σε θέση να αξιοποιήσουμε πλήρως τις δυνατότητες του συστήματος επεξεργασίας λυμάτων».
λέει ο Krzysztof Draszewski, αναπληρωτής επικεφαλής της μονάδας επεξεργασίας λυμάτων στην Iława.

Η εφαρμοζόμενη λύση διευκολύνει τη μεγιστοποίηση της ποσότητας βιοαερίου που λαμβάνεται σε χημικές διεργασίες. Ένα άλλο πλεονέκτημα του συστήματος MACS είναι η μείωση του χρόνου που απαιτείται για ορισμένες εργασίες.

«Σε ορισμένες πτυχές, ήταν δυνατό να μειωθεί η εισροή εργασίας. Αυτό ισχύει, μεταξύ άλλων, για τον έλεγχο σε δευτερεύοντες καθαριστές, οι οποίοι πριν από τον εκσυγχρονισμό απαιτούσαν χειροκίνητη ρύθμιση των θυρών για τη ρύθμιση των επιπέδων λάσπης, ενώ τώρα αυτή η διαδικασία είναι πλήρως αυτοματοποιημένη».
σημειώνει ο Κρζίστοφ Ντράσεφσκι.

«Το σύστημα MACS επιτρέπει τη συνεχή παρακολούθηση των συσκευών μέτρησης. Επιτρέπει, μεταξύ άλλων, την αξιολόγηση της αξιοπιστίας των τρεχουσών μετρήσεων. Εάν το σύστημα διαπιστώσει ότι μια δεδομένη μέτρηση είναι αναξιόπιστη, ενημερώνει τον χρήστη και μεταβαίνει σε μια εναλλακτική μέτρηση ή βασίζει τον αλγόριθμο ελέγχου σε ιστορικές τιμές.
προσθέτει ο Τόμας Κρζεσσιγιάνεκ από το σύστημα DP.