Точное добавление источников углерода: повышение эффективности работы очистных сооружений (перепечатка) 

В сложном процессе очистки сточных вод добавление источников углерода играет ключевую роль в росте и метаболизме микроорганизмов, а также в удалении загрязняющих веществ, таких как азот и фосфор, из сточных вод. В течение долгого времени традиционные методы добавления источников углерода имели множество недостатков, не позволяя точно адаптироваться к динамическим изменениям качества сточных вод, что приводило к растрате химикатов, высоким затратам на очистку и нестабильному качеству очищенной воды. Сегодня, с постоянным прогрессом науки и техники, появились системы точного добавления углерода, которые ведут отрасль очистки сточных вод к новому этапу развития, характеризующемуся высокой эффективностью, энергосбережением и экологичностью.

Традиционное добавление источников углерода в основном зависит от опыта персонала или простой модели добавления в определенные сроки и в определенных количествах. При частых колебаниях качества и количества исходной воды ручная регулировка часто имеет задержку. Например, после ливневых дождей большое количество дождевой воды, смешанной с загрязненными поверхностными водами, поступает в канализационную сеть, в результате чего показатели концентрации органических веществ, содержания азота и фосфора в исходной воде резко меняются, а ручная регулировка дозировки источников углерода затруднена, что не позволяет микроорганизмам получить подходящую питательную среду, в результате чего эффективность удаления азота и фосфора значительно снижается, а качество очищенной воды не соответствует нормативам. В то же время фиксированный режим добавления может привести к избыточному добавлению источников углерода, что не только увеличивает затраты на закупку реагентов, но и может вызвать чрезмерное размножение микроорганизмов в последующих блоках очистки, нарушить экологический баланс системы очистки, увеличить сложность очистки и энергопотребление.

Для решения этих сложных задач научные сотрудники и предприятия объединили свои усилия и разработали серию передовых систем точного дозирования углерода, в основе которых лежат такие передовые технологии, как автоматическое управление, мониторинг с помощью датчиков, анализ данных и интеллектуальные алгоритмы. На примере системы точного дозирования источников углерода известного бренда, в системе на входе в сточные воды и на ключевых этапах очистки установлены высокоточные датчики качества воды, которые в режиме реального времени контролируют такие ключевые параметры, как расход сточных вод, химическое потребление кислорода (COD), аммиачный азот, общий фосфор, и передают данные с частотой в секунды в центральную систему управления. Встроенный в систему интеллектуальный алгоритм на основе этих данных в реальном времени, а также исторических данных об изменениях качества воды и модели процессов очистки точно рассчитывает необходимое количество углерода и автоматически управляет дозирующим оборудованием для его точного добавления.

В практическом применении система точного дозирования углеродных источников показала отличные результаты. Водоочистная станция по регенерации воды в Чэнду в сотрудничестве с Baidu Intelligent Cloud и Chengdu Environmental Innovation Technology Co., Ltd. создала интеллектуальную систему дозирования углеродных источников на основе «механизма + интегрированного моделирования на основе данных», которая учитывает множество факторов, таких как качество и количество поступающей воды, и использует алгоритм обучения DeepONet для регулярной калибровки механических параметров с целью точного прогнозирования дозировки углеродных источников. Благодаря этой системе водоочистная станция добилась значительного снижения расхода углерода на 30% по сравнению с ручным добавлением, что позволило обеспечить стабильное соответствие качества воды нормативам и значительно сократить расходы на химикаты.

Водоочистная станция Changtan в Чунцине, расположенная в районе ущелья Трех Грядей, благодаря оптимизации режима аэрации, регулированию внутреннего обратного потока и усовершенствованию методов добавления углеродных источников, а также применению цифровых технологий, снизила удельный расход углеродных источников на 12,3% по сравнению с предыдущим годом. Это позволило не только сэкономить около 1 млн юаней, но и улучшить качество воды на выходе, что положительно сказалось на состоянии водной среды в бассейне реки Лянтан.

С точки зрения отрасли в целом, широкое применение систем точного дозирования источников углерода способствует переходу очистных сооружений к интеллектуальной и точной эксплуатации. С одной стороны, точное дозирование обеспечивает стабильность среды для роста микроорганизмов, значительно повышает эффективность очистки сточных вод, делает качество воды на выходе более стабильным и даже превосходящим нормы сброса, снижает риск загрязнения окружающей среды. С другой стороны, точное регулирование дозировки источников углерода позволяет эффективно снизить расход химических реагентов и затраты на очистку, повысить экономическую эффективность и конкурентоспособность очистных сооружений. ​

В перспективе, с глубокой интеграцией и постоянными инновациями в области технологий 5G, Интернета вещей, искусственного интеллекта и т. д., системы точного добавления источников углерода будут развиваться в направлении большей интеллектуализации и адаптивности. Например, путем создания межрегиональной платформы больших данных по очистке сточных вод можно будет обеспечить обмен данными и совместную оптимизацию работы различных очистных сооружений, что позволит еще больше повысить эффективность использования источников углерода и уровень очистки сточных вод в целом, а также внести более весомый вклад в охрану окру