190250. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és kapcsolási elrendezés iszapfelhős derítési folyamat optimálására
1 190 250 2 A találmány tárgya eljárás és kapcsolási elrendezés, amely lehetővé teszi a vízkezelési és szennyvízkezelési technológiákban széleskörűen alkalmazott lebegő iszapfelhős derítési folyamatnak a technika állásához képest hatékonyabb optimálását annak révén, hogy a sokváltozós folyamat mindössze két - egyező típusú - változójának felügyelete során olyan beavatkozójelet állítunk elő, amely a vízminőségben bekövetkező gyors változásokhoz és lassú változásokhoz egyaránt optimálisan illeszkedik; a találmány szerinti optimálás az elsőrendű változóként kitüntetett állapotjellemző követő jellegű szabályozása mellett lehetővé teszi további állapotjellemzők optimálását olyan többkörös szabályozással, amelyben a fő jellemző szabályozásához előállított jelet felhasználjuk a további jellemzők többkörös alárendelt szabályozási folyamatában is. A technika állása szerinti megoldások közül széleskörűen elterjedt az a módszer, hogy az ún. derítési próba (jar test) alapján naponta egy-kétszer végzett alap- és segédderítőszeradagolás fajlagos értékét beállítják. Ez azonban becsült érték szerinti nyílthurkú vezérlési művelet; a folyamat pillanatnyi állapotára utaló információt nem használ fel; a kellő biztonság úgy érhető el, hogy mintegy 30-50%-os túladagolással működtetik a derítőket. A deritöpróbán alapuló módszert továbbfejlesztették, így alakult ki a zéta-potenciál méréssel kiegészített derítési próba, a kolloid titrálás és a két eltolt derítési próba módszere (2 432 483 lsz. francia szabadalmi leírás). Ezen módszerek sem tekinthetők azonban a folyamat állapotjellemzőinek felügyeletén alapuló követő szabályozásoknak. A derítés irányításának hatékonyabb alapra helyezésére a modelleken nyugvó módszerek nyújtanak lehetőséget. A fizikai modellt alkalmazó ismert eljárásokban a modell lehet ülepítő (4 279 759 lsz. US szabadalmi leírás) vagy szűrő (3 725 263 lsz. US szabadalmi leírás), amelyek segítségével rövid átfutási idővel becsülhető a kezelés eredménye és időben módosíthatók az adagolások. Vízszintes átfolyású ülepítéssel vagy szűréssel végzett vízkezelésnél az ilyen modell kielégítő szabályozásra adhat lehetőséget, de lebegő iszapfelhős derítők esetében az eltérő fizikai folyamatok miatt e módszerek nem alkalmazhatók. A matematikai modellen alapuló irányítási eljárások első csoportjánál regressziós összefüggések alapján előszabályozást végeznek (55-8822 sz. és 58-17 889 sz. japán szabadalmi bejelentések). Ezen eljárások hátránya, hogy az előreszabályojás önmagában sztatikus jellegű, nem reagál kellő rugalmassággal a folyamat közbeni esetleges kedvezőtlen változásokra, vagyis nem elég biztonságos. Ennél lényegesen fejlettebbek a kétkörös szabályozások : az előszabályozást korrigálják a derített víz zavarosságának fokából leszármaztatott visszacsatolt jel függvényében. Ilyen kétkörös szabályozási módszereket az irodalom vízszintes átfolyású ülepítéssel dolgozó technológiákra ismertet [P. R. Cairo és S. T. Coyle, J. AWWA 68, 385 (1976); 58-40113 sz. japán szabadalmi bejelentés]. Ilyen eljárások már kellő biztonságot nyújthatnak, de az ismertetett formában csak valamely kitüntetett állapotjellemző követésére nyújtanak kielégítő biztonságot. A találmány alapja az a megfontolás, hogy a sok befolyásolási paraméternek alávetett (sokváltozós) derítési folyamat kevésszámú mért jellemző (ellenőrzőjel) alapul vételével csak adaptív módszerrel irányítható eredményesen, megbízhatóan és mégis gazdaságosan. Felismertük, hogy az önmagában ismert adaptív folyamatirányítási elv megvalósítására mód nyílik a lebegő iszapfelhős derítők optimálását szolgáló követő jellegű szabályozó eljárásban, ha abból indulunk ki, hogy a lebegő iszapfelhős derítési folyamat romlási és javulási tranzienseinek időállandói jelentős mén ékben eltérő nagyságrendűek és együtt követjük egyfelől a kisidőállandójú zavaró tényezők okozta állapotváltozásokat és másfelől a nagyidőállandójú zavaró tényezők okozta állapotváltozásokat. A kisidőállandójú zavaró tényezők közé tartoznak, pl. az árhullámok, a nagy indőállandójú zavaró tényezők közé a szezonális változások. Végeredményben a kisidőállandójú változások együttes hatása közvetlenül követhető alkalmasan megválasztoti: tartamú rövid (pl. 15 30 perces) ciklusonként, a nagy időállandójú változások együttes hatása pedig közvetlenül követhető hosszú (pl. 48-72 órás) ciklusonként. Természetesen a rövid, illetve,hosszú ciklusok (Tr, Th) tartama az alkalmazási hely körülményei függvényében eltérően választandó meg, de a rövid, illetve hosszú ciklusok (Tr, Th) periódusidői közötti arányt mindenképpen nagyságrendnyit meghaladó viszcnyszám fogja jellemezni, általában legalább két nagyságrendnyit. Általánosságban ezért mondható, hogy a viszonyszám mindenképpen legalább K. 0 (K egynél nagyobb szám ), előnyösen legalább 102. A találmány szerinti eljárásban a belépő vízáram és a derített vízáram lebegőanyag koncentrációit használjuk fel egy előreszabályozási és különböző periódusidejű kis visszaszabályozási körben. Az előreszabályozással gyakorlatilag a derítőszer szükséges adagjának a belépő vízáram állapotából leszármaztatott durva értékét állítjuk be (a techni- J ka állásához hasonlóan), míg a követő szabályozást (a technika állásától eltérőim) egyfelől a visszaszabályozás hatékonyságát feltétlenül biztosító be- ' avatkozással, másfelől e hatékonyságot optimális gazdaságossággal biztositó beavatkozással hajtjuk végre. A különböző ellenőrzőjelek szerinti korrekció eredője additív vagy multiplikativ módszerrel állítható elő, a szabályozás fentiekben ismertetett találmány szerinti menetén túlmenő megszorítás az apparátusra nézve nincs; sokféle foganatosítási mód lehetséges, amelyek közül az alkalmasnak a megválasztását a szakember a helyi körülmények ismeretében elvégezheti és a technika állásából ismert apparátusok közül a megfelelőknek a találmány szerinti intézkedésekből folyó összehangolása is elvárható a szakembertől. Különös előnye a találmány szerinti eljárásnak, hogy a szabályozás hatékonysá ga más állapotjellemzők (pH, a lebegő iszapfelhő mennyisége) párhuzamos szabályozásával úgy javítható tovább, hogy e továbbiállapotjellemzők kétkörös alárendelt szabályozással befolyásolhatók, és emellett el-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
