HYDROThrix. Verze 2.0. Uživatelský manuál a referenční příručka. Provozní deník ČOV

HYDROThrix Provozní deník ČOV

Verze 2.0 Uživatelský manuál a referenční příručka

HYDROThrix – uživatelská příručka

Obsah OBSAH .................................................................................................................................................... 1 ÚVOD – PRAXE PROVOZU ČOV .......................................................................................................... 2 MĚŘENÍ PRŮTOKŮ .................................................................................................................................. 3 ZJIŠŤOVÁNÍ CHEMICKO-TECHNOLOGICKÝCH KONCENTRAČNÍCH ÚDAJŮ ...................................................... 3 SLEDOVÁNÍ KVALITY AKTIVOVANÉHO KALU ............................................................................................... 3 VYHODNOCOVÁNÍ ZÍSKANÝCH DAT........................................................................................................... 3 NÁVRH ŘÍZENÍ PROVOZU ČISTÍRNY................................................................................................... 4 HYDROTHRIX – ZÁKLADNÍ CHARAKTERISTIKA PROGRAMU ........................................................ 5 POPIS PROGRAMU................................................................................................................................ 6 GRAFICKÁ ČÁST PROGRAMU ................................................................................................................... 6 Pracovní prostředí ........................................................................................................................... 6 Uživatelské menu ............................................................................................................................ 6 Objekty ............................................................................................................................................ 7 DATABÁZOVÁ ČÁST PROGRAMU ............................................................................................................ 10 Typy dat objektů ............................................................................................................................ 10 Databázové tabulky objektů .......................................................................................................... 10 Archivace dat................................................................................................................................. 11 Uživatelské pohledy ...................................................................................................................... 11 DATOVÝ MODEL PROGRAMU ................................................................................................................. 24 Datové struktury ............................................................................................................................ 24 Vazby datového modelu................................................................................................................ 25 PRINCIPY VÝPOČTŮ............................................................................................................................ 26 BILANCE PRŮTOKŮ ............................................................................................................................... 26 BILANCE ZNEČIŠTĚNÍ ............................................................................................................................ 26 KALKULACE ZATĚŽOVACÍCH PARAMETRŮ JEDNOTLIVÝCH OBJEKTŮ .......................................................... 26 EKONOMICKÉ HODNOCENÍ PROVOZU ..................................................................................................... 26 PRÁCE S PROGRAMEM...................................................................................................................... 27 ZALOŽENÍ PROJEKTU A TVORBA UŽIVATELSKÉ SESTAVY ČOV ................................................................. 27 ZADÁVÁNÍ A KONTROLA DATOVÝCH VSTUPŮ ........................................................................................... 29 VÝPOČTY PROGRAMU........................................................................................................................... 31 VÝSTUPY PROGRAMU ........................................................................................................................... 32

Strana

1


Úvod – praxe provozu ČOV V souvislosti s převratnými změnami na politickém i ekonomickém poli, jež se udály v letech nedávno minulých, došlo ke změně v náhledu na potřeby ochrany životního prostředí. Jednou z nejkřiklavějších oblastí, ve kterých se projevila nutnost aplikace moderních myšlenek a systémů, je oblast čištění odpadních vod. V minulosti aplikované technologie čištění odpadních vod se v drtivé míře zakládali na prostém snížení organických a nerozpuštěných látek z odpadních vod před jejich vypuštěním do recipientu, a to bez ohledu na množství a koncentraci dalších ukazatelů znečištění. Potřeba ochrany životního prostředí spojená s ekonomickými a legislativními tlaky položila základ nutnosti aplikace takových moderních technologických procesů, které jsou schopny dosahovat zvýšené nároky na kvalitu vyčištěných odpadních vod. Během posledních deseti let byly po technologické a koncepční stránce realizovány projekty, které snesou srovnání s projekty podobného druhu v ekonomicky vyspělých zemích. Na rozdíl od technologií aplikovaných v minulosti však realizace moderních aktivačních systémů přináší provozovatelům řadu nových úkonů, a tedy i problémů, se kterými se dříve nesetkávali. U v minulosti realizovaných čistíren odpadních vod založených převážně na biologickém čištění v tzv. „klasické aktivaci“ nebylo nezbytné provádění většího množství chemických rozborů či technologických sledování, neboť tyto poměrně jednoduché systémy neposkytovaly mnoho příležitostí pro řízení procesu. Hlavní starostí provozovatele bylo, aby v aktivační nádrži byl dostatek rozpuštěného kyslíku (ale aby ho tam nebylo zase příliš mnoho, neboť to stálo zbytečné peníze), případně aby byl systém dostatečně odkalován a kal se nehromadil v aktivačních nádržích. Moderní aktivační systémy, s nimiž se u nás v poslední době setkáváme jak u čistíren nově uváděných do provozu, tak u čistíren modernizovaných a intenzifikovaných, však vykazují potřebu výrazně vyšší sledovanosti a popisu a znalosti probíhajících biologických procesů. Takovéto moderní aktivační systémy lze od „klasické aktivace“ ve stručnosti odlišit následujícími znaky: •

aktivační část technologické linky se neskládá jen z provzdušňované (aerobní, oxické) nádrže, ale jsou v ní zařazeny i zóny neprovzdušňované, které podle povahy převládajících procesů označujeme jako anaerobní (nutné pro ustavení mechanismu zvýšeného biologického odstraňování fosforu) nebo anoxické, ve kterých dochází k biologické denitrifikaci. V takovémto uspořádání pak provzdušňovaná aerobní zóna slouží především k dosažení požadovaného stupně nitrifikace a v neposlední řadě též oxidaci buněčných zásobních látek, neboť rozhodující podíl organického znečištění by měl být z odpadní vody odstraněn v předcházejících zónách anaerobních a anoxických,

•

aktivační systémy biologického odstraňování nutrientů jsou navrhovány s hodnotami stáří kalu mnohem vyššími než bylo běžné pro klasickou aktivaci; s tím souvisí i změny ve složení biocenóz aktivovaných kalů, které mohou mít dopad mj. i na separační vlastnosti aktivovaných kalů,

•

v aerobních nádržích se ve většině případů používá dnes aerace tlakovým vzduchem s využitím jemnobublinných aeračních elementů, převážně membránového typu, Strana

2

HYDROThrix – uživatelská příručka •

u středních a velkých čistíren odpadních vod je běžná anaerobní stabilizace primárního i přebytečného aktivovaného kalu s následujícím účinným strojním odvodněním stabilizovaného kalu; tím se do čistícího procesu vracejí nezanedbatelná množství kalové vody obsahující produkty anaerobní stabilizace, zejména amoniakální dusík a fosforečnany.

Ve snaze úspěšně řídit, kontrolovat a vyhodnocovat moderní aktivační systémy zahrnující biologické odstraňování nutrientů je nutné sledovat a kolektovat poměrně širokou škálu informací. Následující body stručně popisují základní oblasti, ve kterých jsou získávány elementární hodnoty pro další podrobný výpočet a popis moderních technologických linek ČOV. Měření průtoků Měření průtoků jednotlivých proudů na čistírně odpadních vod je základem pro bilance hmotnostních toků, a to jak na vstupu do ČOV (důležité z hlediska dimenzování procesů), tak na výstupu (jejich stanovení může být součástí rozhodnutí vodohospodářského orgánu). Látkové toky v interních proudech jsou pak důležité pro vlastní řízení procesu. Zjišťování chemicko-technologických koncentračních údajů Kromě koncentrací důležitých ukazatelů znečištění v surové odpadní vodě a finálním odtoku je nutno sledovat koncentrace vybraných ukazatelů i v odpadní vodě po primární sedimentaci (skutečný vstup do aktivace) i v jednotlivých vnitřních proudech (recyklovaného vratného kalu, interní recirkulace, vracená kalová voda apod.). V jednotlivých reakčních zónách je dále nutno sledovat, zda-li v nich skutečně převládají očekávané kultivační podmínky. Zjišťování těchto parametrů úzce souvisí s volbou odběrných míst provozních a technologických sledování a se způsobem a četností odběru vzorků. Sledování kvality aktivovaného kalu Aby byl provozovatel v dostatečném předstihu náležitě informován o změnách v biocenóze aktivovaného kalu, musí zodpovědně přistoupit nejen k pravidelnému sledování kalových indexů (ve smyslu jeho skutečné definice, tj. nejen k sledování objemu kalu po 30 min. sedimentaci, přičemž správné by bylo provádění tzv. ředěného kalového indexu), ale mnohdy mu nezbyde nic jiného, než za poměrně drahé peníze zakoupit dobrý mikroskop a nechat vyškolit některého z pracovníků laboratoře k jeho efektivnímu využívání. Na čistírnách, kde už tento vývoj postoupili však vědí, že jim tento finančně náročný krok pomohl se opět zmocnit vlády nad jejich aktivovaným kalem. Vyhodnocování získaných dat Posledním krokem při popisu a kontrole provozu moderní ČOV je vyhodnocování získaných dat. V současné době jsou na našich ať již klasických či moderních čistírnách odpadních vod výše zmiňované údaje o provozu více či méně sledovány a následně různým způsobem zpracovávány. Jedná se po většinou o vysoce individuální a značně roztříštěný a nejednotný přístup. Důvodem je skutečnost, že se

Strana

3

HYDROThrix – uživatelská příručka jen obtížně daří kompletovat a následně efektivně využívat data ze sledování chemických a provozních ukazatelů, údaje ze sledování průtoku a údaje o zařízeních na kterých vlastní čistírenské procesy probíhaj. Z tohoto důvodu jsou spíše vyjímečně vyhodnocovány provozní parametry jednotlivých funkčních celků. Provozovatel tak nemá k dispozici aktuální údaje o provozu a ČOV řídí spíše intuitivně. Tento stav je alarmující i z toho důvodu, že již v celé řadě daleko „elementárnějších“ odvětví jsou k dispozici specializované softwarové produkty zajišťující hladký chod využívaných zařízení.

Návrh řízení provozu čistírny Sledování účinnosti ČOV patří k nejdůležitějším činnostem provozu čistírny. Přitom pod účinností si lze představit nejen vlastní efektivitu čištění odpadních vod a dosaženou redukci znečištění, ale také efektivitu ekonomického provozu. Za tímto účelem je na čistírnách odpadních vod zpracováván provozní denník ČOV. V tomto denníku jsou k dispozici všechny základní informace jak o objektech ČOV, tak i o měřených datech a výsledcích čištění. Bohužel se většinou jen obtížně daří dávat dohromady data ze sledování chemických ukazatelů s údaji o průtocích a spíše výjimečně jsou vyhodnocovány provozní parametry jednotlivých zařízení. Množství měřených veličin a jejich četnost závisí na povaze technologického procesu čištění, na jeho velikosti a na možnostech provozovatele. Provozovatel většinou nemá k dispozici všechny potřebné aktuální provozní údaje a ČOV řídí na základě své osobní zkušenosti a bez podpory nástrojů informačních technologií. Data jsou převážně zpracovávána s periodou jednoho dne. Jde o jasně definovaný soubor informací, které však vzhledem k záznamu na papír nelze jednoduše vyhodnotit, analyzovat a případně variantně hledat optimalizované řešení provozu ČOV. Přitom je zjevnou snahou získané provozní údaje využívat ke kontrole hydraulických poměrů a správné funkce technologických zařízení. Tímto stavem řízení zaostávají ČOV za celou řadou odvětví, kde jsou pro zjišťování parametrů a řízení výrobních procesů k dispozici specializované softwarové produkty. Jako příklady lze uvést software pro banky, supermarkety, zubaře, autoopravy, pivovary apod. Zdá se tedy naprosto zřejmé, že tento segment musí být vyplněn. V zahraničí již programové prostředky tohoto druhu existují. Jejich velkou nevýhodou je však kromě ceny produktu zaměření na lokální předpisy a nařízení dané země (navíc s většinou anglickým uživatelským prostředím). Při vědomí výše uvedených skutečností se Hydroprojekt a.s. rozhodl vyvinout specializovaný grafický informační systém HYDROTHRIX, jehož ambicí je pomoci lepšímu zpracování provozních informací a řízení provozu čistíren odpadních vod v ČR. Při budování systému bylo plně využito dlouholetých zkušeností specialistů firmy v oblasti čištění odpadních vod.

Strana

4


HYDROTHRIX – základní charakteristika programu Základním účelem a cílem programu je vytvoření podpůrného systému k rozhodování a efektivnímu řízení provozu ČOV. Ve verzi 1,0 lze tento program charakterizovat jako digitální obdobu provozního deníku, který umožňuje jednoduché a uživatelsky přátelskou archivaci měřených dat o aktuálním stavu objektů čistírny, kvantitativní a kvalitativní bilancování funkce ČOV a tvorbu periodických výkazů o provozu ČOV. Filosofie tvorby programového prostředku je založena na využití definované knihovny objektů ČOV. Sestavu ČOV je možné vytvářet interaktivně na obrazovce počítače s využitím ikon objektů (viz.Obr.1). Tímto způsobem lze dosáhnout dostatečné variability při tvorbě uživatelských sestav ČOV. Tento rys významně odlišuje program HYDROTHRIX od jiných komerčně dostupných programů. Každý objekt je definován databázovými tabulkami obsahujícími základní, měřená a počítaná data. Data lze analyzovat graficky v podobě trendů jednotlivých vybraných veličin ve vlastním grafickém serveru nebo je lze jednoduše exportovat do standardních programů (EXCEL, WORD). Program je vytvořen jako 32 bitová Windows 95 (nebo Windows NT) aplikace pomocí programovacího prostředku Visual Basic 5.0. Ke své funkci nevyžaduje žádné dodatečné konfigurace počítače nebo doplňkový software. Jako databázového jádra je použito programu Microsoft Access’97.

obrázek 1: Využití ikon k sestavení technologického schématu ČOV

Strana

5


Popis programu Základním rysem programu je automatizované propojení databázového jádra a grafické nadstavby s automatickým předáváním informací mezi objekty. Zatímco grafické rozhraní zprostředkovává komfort a zajišťuje komfort ovládání programu HYDROTHRIX, v databázové části jsou uloženy veškeré informace o dané sestavě ČOV včetně všech základních, měřených a počítaných dat. Informace o aktuálních průtocích a kvalitativních parametrech jsou předávány mezi objekty včetně rebilancí kvantity a kvality. Na tomto principu je založen logický datový model programu. V následujících odstavcích je věnována pozornost grafickému rozhraní, databázovému jádru programu a logickému datovému modelu programu. Grafická část programu Grafická část programu HYDROTHRIX je tvořena standardním Windows rozhraním s definovanou pracovní plochou, roletovým ovládacím menu a lištou uživatelských tlačítek. Dolní část okna aplikace je tvořena informační lištou, kde uživatel získává některé potřebné informace o aktuálním objektu. Pracovní prostředí Plocha pracovního prostředí je definována na celé vnitřní ploše aplikace. Na této ploše uživatel vytváří a modifikuje technologické schéma konkrétní čistírny odpadních vod. Flexibilita ve změnách velikosti pracovní plochy je dána principy Windows (maximalizace, zvětšení přes úchyt na rohu nebo podél hran okna). Úprava velikosti vytvořeného technologického schématu je potom umožněna několika uživatelskými funkcemi programu (viz menu Možnosti / zarovnání objektů). Uživatelské menu Uživatelské menu je vytvořeno jako standardní roletové menu Windows. Obsahuje základní bloky rolet definované podle funkce jako Projekt, Objekty, Nástroje, Výpočty, Výkazy, Možnosti a Nápověda.

V menu „Projekt“ je možno provádět tisk aktuálního stavu technologického schématu, popřípadě spustit ukázková data (demo). V menu „Objekty“ je k dispozici soubor nástrojů pro vkládání, manipulaci a mazání grafických prvků potřebných pro sestavení technologického schématu ČOV. Roleta „Nástroje“ obsahuje důležité informace pro globální nastavení parametrů projektu a technologického schématu. V roletě jsou dále k dispozici nástroje pro prohlížení databázových tabulek a tvorbu grafů.

Strana

6

HYDROThrix – uživatelská příručka Funkce menu „Výpočty“ provádějí výpočet průtoků a kvalitostních parametrů ve všech spojených objektech. Výpočet proběhne pouze po zadání vstupních – měřených dat. V této položce menu je rovněž umožněna kontrola integrity systému ČOV. Roleta „Výkazy“ obsahuje nadefinované výstupní tabulky s informacemi o denní a měsíční účinnosti jednotlivých bloků ČOV a o ekonomice provozu. Menu „Možnosti“ obsahuje některé užitečné funkce pro globální ovládání grafiky. V roletě „Nápověda“ je poté k dispozici jednoduchý pomocník pro tvorbu a provoz aplikace. V liště tlačítek jsou uživatelsky předdefinovány některé často se opakující kroky při práci tak, aby bylo možno tuto práci urychlit. Objekty Manipulace s grafickými objekty tvoří podstatu prací při sestavování a úpravách technologického schématu čistírny odpadních vod. Grafické objekty jsou rozděleny na tzv. objekty fiktivní a objekty reálné. Mezi fiktivní objekty patří objekt spojení, rozdělovací objekt, vstupní a výstupní objekt. Za reálné objekty jsou považovány všechny skutečné objekty ČOV a sice pro část mechanicko-biologickou : odlehčení, hrubé česle, jemné česle, lapák štěrku, lapák písku (může být dále dělen na horizontální, vertikální, vírový, provzdušňovaný), čerpací stanice (může být dále dělena na vstupní, kalu z usazovacích nádrží, aktivovaného kalu), lis shrabků, pračka písku, usazovací nádrž, dosazovací nádrž. Vlastní objekt aktivace může být složen jako logická kombinace nádrží pro nitrifikaci, denitrifikaci, anaerobii a regeneraci. Pro část kalového hospodářství jsou potom v programu definovány objekty vyhnívací nádrž, zahušťovací nádrž, strojní zahuštění kalu, uskladnění kalu, odvodnění kalu a plynojem. V programu je k dispozici 25 objektů. Pomocí těchto grafických prvků uživatel nejdříve seskládá technologické schéma čistírny odpadních vod. Reálné objekty dané čistírny jsou nejdříve umístěny (pomocí myši) na plochu aplikace a poté jsou propojeny pomocí fiktivních objektů potrubí a rozdělovacích objektů. Na vstupu a výstupy z čistírny je potom nutné vložit vstupní a výstupní objekty. Po správném propojení objektů a nadefinování směrů toku vody je technologické schéma hotovo a může být uloženo do databáze. Všechny grafické prvky jsou ovládány pomocí funkcí roletového menu, případně lišty tlačítek. V následujících tabulkách jsou popsány jednotlivé grafické objekty včetně zásad pro jejich použití.

Strana

7

HYDROThrix – uživatelská příručka Tabulka reálných objektů (s definovanými spoji) Popis objektu Ikona objektu Čerpací stanice (3 spoje) V případě použití tohoto objektu jako čerpací stanice aktivovaného kalu je nutno použít spoj č.1 pro výstup vratného kalu, spoj č.3 pro výstup přebytečného kalu. Hrubé česle (2 spoje) Jemné česle (3 spoje) Spoj č.3 třeba použít k odvodu písku Odlehčení (2 spoje) Dosazovací nádrž (3 spoje) Spoj č.3 nutno použít pro odvod odebíraného kalu Lapák písku (3 spoje) Spoj č.3 nutno použít k odstranění písku Lapák štěrku (3 spoje) Spoj č.3 nutno použít pro odvod štěrku Usazovací nádrž (3 spoje) Spoj č.3 nutno použít pro odebíraný kal Regenerační zóna (2-3 spoje)

Nitrifikační zóna (2-3 spoje) Denitrifikační zóna (2-3 spoje) Anaerobní zóna (2-3 spoje)

Vyhnívací nádrž (3 spoje)

Zahušťovací nádrž (3 spoje) Spoj č.2 nutno použít pro odvod zahuštěného kalu Spoj č.3 nutno použít pro odvod kalové vody

Strana

8


Uskladnění kalu (2 spoje)

Plynojem (1 spoj)

Odvodnění kalu (2 spoje) Spoj č.2 nutno použít pro odvod kalové vody Strojní zahuštění kalu (3 spoje) Spoj č.1 nutno použít pro odvod kalové vody Spoj č.3 nutno použít pro odvod zahuštěného kalu Pračka písku (1 spoj) Lis shrabků (1 spoj)

Tabulka fiktivních objektů(s definovanými spoji) Popis objektu

Ikona objektu

Vstupní objekt čistírny odpadních vod (1 spoj) Povinný objekt Výstupní objekt čistírny (1 spoj) Povinný objekt Spojení Spojení jsou používána k definování směrů toku v technologickém schématu ČOV. Po přiblížení libovolného konce spojení k danému objektu dojde k uchycení spojení na nejbližší spoj objektu Rozdělovací objekt Rozdělovací objekt umožňuje dělení proudu do více směrů nebo spojení proudů z více směrů. K rozdělení dochází pomocí spojení, Viz následující odstavec. Rozdělovací objekt umožňuje tvorbu komplikovaných technologických schémat čistíren odpadních vod. Při použití tohoto objektu je však nutné věnovat pozornost nastavení objektu. Uživatel může volit celkový počet napojení (max.6) a definovat vstupy a výstupy včetně poměrného dělení průtoků (viz. Obr.vpravo) Při aktuálním výpočtu bilance průtoků v každém časovém kroku pak je tato informace využita pro správnou distribuci průtoků do daných objektů.

Strana

9


Databázová část programu Databázová část programu je tvořena databází ACCESS’97. Komunikace s databází je zprostředkována pomocí vývojového jazyka Visual Basic a objektů DAO. V programu je uživatelsky nadefinován soubor dotazů (QBE) umožňující rychlé analýzy provozního stavu čistírny a jejích objektů. Uživatelé programu se znalostí databáze ACCESS mohou využít možností této databáze k úpravám nebo plnění datového jádra programu DATA.MDB v prostředí ACCESS’97. Typy dat objektů U každého grafického objektu jsou definovány tři druhy datových údajů. Jde o data základní, měřená a vypočtená. Základní data jsou data vztahující se k základní charakteristice objektu (rozměry, návrhové hodnoty,…). Data jsou vložena do databáze pouze jednou a nejsou v průběhu doby měněna. Data měřená představují typ informace, u které se předpokládá, že se bude získávat nejvýše s denní periodou. Data výpočtová pak představují odvozené informace spočtené s využitím základních a měřených dat. Databázové tabulky objektů Všechna data programu HYDROTHRIX jsou uložena v datovém jádru databáze ACCESS. Datové jádro DATA.MDB je vytvořeno databázovými tabulkami a to jak pro všechny grafické objekty, tak i pro bilanční výpočty ČOV. Databáze obsahuje následující tabulky: aktivace_AN, aktivace_AN_add, aktivace_DN, aktivace_DN_add, Aktivace_N, Aktivace_A_add, aktivace_REG, aktivace_REG_add, cerpadlo, cerpadlo_add, dos_nadrz, dos_nadrz_add, hrub_cesle, hrub_cesle_add, jem_cesle, jem_cesle_add, lap_pisku, lap_pisku_add, lap_sterku, lap_sterku_add, lis_shrab,

Strana

10

HYDROThrix – uživatelská příručka lis_shrab_add, odlehceni, odlehceni_add, odvod_kalu, odvod_kalu_add, plynojem, plynojem_add, prac_pisku, prac_pisku_add, propoj, setup, spoj, us_nadrz, us_nadrz_add, usklad_kalu, usklad_kalu_add, vstup, vstup_add, vyhn_nadrz, vyhn_nadrz_add, vystup, vystup_add, zahust_kalu, zahust_kalu_add, zahust_nadrz, zahust_nadrz_add. Vypsané tabulky archivují všechny informace o daném technologickém schématu ČOV. Archivace dat Archivaci dat je možné rozdělit na archivaci grafických dat (technologické schéma), která jsou zaznamenávána do tabulek se zkratkou názvu daného objektu (např.dos_nadrz) a dat negrafických, vztahujících se k danému objektu - jako základní, měřená a vypočtená data, která jsou zaznamenávána do tabulek se zkratkou názvu daného objektu a příponou add (např. dos_nadrz_add). Oba typy dat jsou ukládána automaticky. Uživatelské pohledy Tvorba uživatelských pohledů do databázových tabulek je standardním krokem při vývoji databázových aplikací. Jejím smyslem je umožnit uživateli rychlejší a přehlednější orientaci v jeho datech bez zbytečného bloudění a hledání v tabulkách s čísly. Pro program HYDROThrix bylo definováno několik druhů pohledů. Předně jde o pohledy do aktuálních dat konkrétního objektu, dále o pohledy do denních výkazů a o pohledy do měsíčních bilancí. V následujících odstavcích jsou tyto uživatelské pohledy presentovány. Pohled do tabulky obj.: čerpací stanice Vypočtené údaje

Pohled do tabulky obj: čerpací stanice Základní a měřené údaje

Strana

11


Pohled do tabulky obj.: jemné česle

Pohled do tabulky obj: hrubé česle

Pohled do tabulky obj: lapák štěrku Základní údaje

Pohled do tabulky obj: lapák štěrku Měření a výpočty

Strana

12


Pohled do tabulky obj: odlehčení Základní a měřené údaje

Pohled do tabulky obj: odlehčení Vypočtené údaje

Pohled do tabulky obj: lapák písku Základní údaje

Pohled do tabulky obj: lapák písku Měřené a vypočtené údaje

Pohled do tabulky obj: pračka písku Pohled do tabulky obj: lis shrabků

Strana

13


Pohled do tabulky obj: usazovací nádrž Základní údaje

Pohled do tabulky obj: usazovací nádrž Měřené údaje

Pohled do tabulky obj: usazovací nádrž vypočtené údaje

Pohled do tabulky obj: odvodnění kalu Základní údaje

Strana

14


Pohled do tabulky obj: odvodnění kalu měřené údaje

Pohled do tabulky obj: odvodnění kalu Vypočtené údaje

Pohled do tabulky obj: nitrifikace Základní údaje

Pohled do tabulky obj: nitrifikace Měřené údaje

Strana

15


Pohled do tabulky obj: nitrifikace vypočtené údaje

Pohled do tabulky obj: plynojem

Pohled do tabulky obj: anaerobie Základní údaje

Pohled do tabulky obj: anaerobie měřené údaje

Pohled do tabulky obj: anaerobie vypočtené údaje

Pohled do tabulky obj: denitrifikace Základní údaje

Strana

16


Pohled do tabulky obj: denitrifikace Měřené údaje

Pohled do tabulky obj: denitrifikace vypočtené údaje

Pohled do tabulky obj: regenerace Základní údaje

Pohled do tabulky obj: regenerace Měřené a vypočtené údaje

Strana

17


Pohled do tabulky o.:zahušťovací nádrž Základní údaje

Pohled do tabulky o.:zahušťovací nádrž Měřené údaje

Pohled do tabulky o.:zahušťovací nádrž vypočtené údaje

Pohled do tabulky obj: zahuštění kalu Základní údaje

Strana

18


Pohled do tabulky obj: zahuštění kalu měřené údaje

Pohled do tabulky obj: lapák písku Vypočtené údaje

Pohled do tabulky obj: dosazovací nádrž Pohled do tabulky obj: dosazovací nádrž Základní a měřené údaje vypočtené údaje

Strana

19


Pohled do tabulky obj: čer. stanice kalu Základní údaje

Pohled do tabulky obj: čer. stanice kalu Měřené údaje

Pohled do tabulky obj: čer. stanice kalu vypočtené údaje

Pohled do tabulky obj: vyhnívací nádrž Základní údaje

Strana

20


Pohled do tabulky obj: vyhnívací nádrž měřené údaje

Pohled do tabulky obj: vyhnívací nádrž Vypočtené údaje

Pohled do tabulky obj: uskladňovací n. Základní údaje

Pohled do tabulky obj: uskladňovací n. Měřené a vypočtené údaje

Strana

21


Pohled do tabulky obj: vstup

Pohled do tabulky obj: výstup Základní údaje

Pohled do tabulky obj: výstup měřené údaje

Pohled do tabulky obj: výstup Vypočtené údaje

Strana

22


Pohled do tabulky obj: zahuštění kalu Základní údaje

Pohled do tabulky obj zahuštění kalu Měřené údaje

Pohled do tabulky obj: zahuštění kalu Vypočtené údaje

Strana

23

HYDROThrix – uživatelská příručka Datový model programu Návrh datového modelu vytváří základní podmínky pro zajištění požadovaných funkčních vlastností programu HYDROTHRIX. Návrh sestával v tomto případě ze dvou kroků a to z návrhu datových struktur a z návrhu logických vazeb mezi datovými strukturami. Datové struktury Definice datových struktur je velmi podstatnou částí prací na logickém datovém modelu. Správný návrh těchto struktur výrazně zjednodušuje následné úpravy nebo dodatečné funkce programu. Datovou strukturou je zde míněn soubor proměnných, který se váže na daný objekt. Příkladem může být datová struktura odlehčovacího objektu (viz. níže). Objekt: Odlehčovací objekt na vstupu do ČOV základní údaje Délka přelivné hrany Typ přelivu Provozní informace Výška Šířka Délka Kóta dna Kóta přelivné hrany

měřené údaje Množství odlehčených vod

vypočtené údaje chemická spotřeba kyslíku biochemická spotřeba kyslíku nerozpuštěné látky amoniakální dusík dusitanový dusík dusičnanový dusík anorganický dusík organický dusík celkový dusík celkový fosfor

Qod_s

m3.d-1

-

-

CHSK_od kg.d-1 = Qod,_s * CHSK_s * 24 / 1000 BSK5_od kg.d-1 = Qod,_s * BSK5_s * 24 / 1000 NL_od kg.d-1 = Qod,_s * NL_s * 24 / 1000 NH4-N_od kg.d-1 = Qod,_s * NH4-N_s * 24 / 1000 NO2-N_od kg.d-1 = Qod,_s * NO2-N-s * 24 / 1000 NO3-N_od kg.d-1 = Qod_s * NO3-N_s * 24 / 1000 Nanorg_od kg.d-1 = Qod,_s * Nanorg_s * 24 / 1000 Norg_od kg.d-1 = Qod_s * Norg_s * 24 / 1000 Ncelk_od kg.d-1 = Qod_s * Ncelk_s * 24 / 1000 Pcelk_od kg.d-1 = Qod_s * Pcelk_s * 24 / 1000

Strana

24

HYDROThrix – uživatelská příručka U odlehčovacího objektu je nadefinována datová struktura sestávající ze základních, měřených a vypočtených údajů. Mezi těmito údaji samozřejmě existují matematické vztahy (viz druhý sloupec tabulky „vypočtené údaje“). Definice těchto vztahů je nedílnou součástí stavby datového modelu. Úplný přehled datových dokumentován v příloze.

struktur

použitých

v programu

HYDROThrix

je

Vazby datového modelu Základní principy logických vazeb datového modelu vycházejí z výhledové ambice programu být podporou pro řízení provozu čistírny odpadních vod v reálném čase. Na tomto faktu jsou jsou založeny následující úvahy, které jsou implementovány do programu. • • • • • • •

Celé technologické schéma ČOV je složeno z objektů. Každý objekt má soubor vstupů a soubor výstupů, kterými podle logiky schématu vtéká a vytéká odpadní voda do/z objektu. V každém objektu musí platit rovnice kontinuity průtoků a směšovací rovnice pro definované parametry kvality vody. Tím je definováno proudění mezi objekty obecně v každém časovém kroku (v této verzi s časovým krokem 1 den). Každý objekt „ví“ o okolních objektech a o jejich funkci a je schopen od těchto objektů data přebírat nebo jim je odevzdávat. Ve všech objektech jsou v jedné chvíli pouze kvantitativní a kvalitativní informace jednoho časového kroku. Data každého časového kroku tvoří jeden záznam v databázi (včetně časové informace)

Strana

25


Principy výpočtů Výpočty, na kterých je program HYDROThrix založen a které k bilancovaní jednotlivých veličin využívá, lze podle své povahy rozdělit do následujících skupin: Bilance průtoků Bilance průtoků je založena na jednoduché úvaze, že součet všech aktuálních přítoků do daného objektu se rovná součtu všech aktuálních výtoků z objektu. Vzhledem k okolnosti, že tato informace není známa po zadání měřených dat u všech objektů, program provádí dobilancování těchto veličin tak, aby platila rovnice kontinuity a to jak pro objekt tak i pro celou ČOV. Bilance znečištění Bilance znečištění protékajícího sestavenou linkou ČOV je v přímé návaznosti na bilance hydraulické. Při výpočtech znečištění odpadních vod v jednotlivých uzlech program pro zjištění aktuálního znečištění využívá jednak klasické směšovací rovnice (viz. rov. 1) a zároveň prostého výpočtu hmotnostního toku (rov. 2) v závislosti a zadané koncentraci sledovaného ukazatele a objemu proteklé odpadní vody. Pro každý zadaný ukazetel znečištění lze v provozně nejpodstatnějších článcích (jako jsou přítok odpadní vody na ČOV, odtok odpadní vody z mechanického stupně čištění a odtok z ČOV po biologickém stupni čištění) zjisit jednak jeho koncentraci a zároveň i hmotnostní tok.

Q1 * c 1 + Q 2 * c 2 +.....+Q n −1 * c n −1 = (Q 1 + Q 2 +.....+Q n −1 ) * c n kde: Q*c = m

kde

Q c

(1)

objem, průtok koncentrace

(2) Q c m

objem, průtok koncentrace hmotnostní množství

Kalkulace zatěžovacích parametrů jednotlivých objektů Výpočty hlavních zatěžovacích parametrů jednotlivých funkčních celků sestavené ČOV jsou prováděny v souladu s ČSN 75 6401 „Čistírny odpadních vod pro více než 500 ekvivalentních obyvatel Ekonomické hodnocení provozu Samostatnou částí výpočtů je ekonomické hodnocení provozu ČOV, kdy jsou na základě nezbytně zadaných vynaložených a příjmových položek vypočteny ekonomické ukazatele provozu ČOV a to jak z hlediska nákladů na množství, tak i znečištění přivedených odpadních vod.

Strana

26


Práce s programem Založení projektu a tvorba uživatelské sestavy ČOV Prvním krokem při založení uživatelské sestavy ČOV je vyplnění základních informací o vytvářené ČOV. Za tímto účelem je nutno zadat data do dialogu „Nastavení projektu“, který se automaticky objeví po spuštění aplikace. Data tohoto dialogu jsou permanentní a určují základní návrhové parametry čistírny.

Další postup prací sestává z tvorby technologického schématu ČOV pomocí uživatelsky předefinovaných objektů. Jako nezbytné základní objekty jsou v rámci zvolené koncepce považovány objekt VSTUP (na začátku celého schématu ČOV) a objekt VÝSTUP (na konci tohoto schématu). Bez těchto objektů nelze zprovoznit schéma ČOV a jsou automaticky zahrnuty do všech schémat. Tyto objekty nelze smazat.

Strana

27


Objekty je možno vložit buď pomocí položky roletového menu „OBJEKTY/VLOŽIT/OBJEKT/…nebo výběrem z dialogu objektů. Tento dialog je možné vyvolat pomocí roletového menu „OBJEKTY/DIALOG OBJEKTU nebo také pomocí tlačítka z lišty tlačítek. Po zvolení objektu pomocí myši je možno daný objekt přemístit na pracovní plochu programu a opětovným stisknutím levého tlačítka objekt přilepit na plochu. Stejným způsobem je možno vkládat i ostatní objekty. Objekty lze smazat pomocí položky menu OBJEKTY/SMAZAT. Vlastní rušení objektů pak probíhá pomocí klávesy DELETE a myší označený objekt. Druhou nezbytnou fází tvorby technologického schématu čistírny je propojení objektů do logického celku. Pro tyto účely jsou v programu k dispozici dva fiktivní předdefinované objekty, a sice „SPOJENÍ“ a „OBJEKT ROZDĚLENÍ“. Objekt „SPOJENÍ“ umožňuje logické spojování objektů čistírny podle směru toku médií, objekt „ROZDĚLENÍ“ pak umožňuje provádět větvení průtoku podle stanoveného procentuálního poměru. Objekty lze jednoduše vkládat do technologického schématu pomocí standardních pravidel CAD systémů. U objektu „SPOJENÍ“ je prvním stiskem myši definován počáteční bod objektu a druhým stiskem bod koncový. To se také projeví na zobrazené šipce potrubí, která definuje směr proudu. Pakliže již při generaci tohoto objektu nedojde ke spojení s objektem fyzickým, je možno s objekty spojení manipulovat po ploše pracovního prostředí tak, aby bylo možno sestavu upravit. K tomu je možno použít nabídky roletového menu nebo tlačítka z tlačítkové lišty. Po zachycení objektu spojení pomocí stisku myši na jednom z jeho konců lze tažením myši napojit spojení na daný objekt. Napojovaný objekt automaticky zareaguje nabídnutím některého ze svých spojů. Po uvolnění tlačítka myši je spojení uskutečněno. Popsanou činnost lze použít také pro rozpojování objektů technologického schématu. Upravovat je možné také tvar spoje. Tento nový rys programu HYDROThrix od verze 2.0 umožňuje vložení a mazání vnitřních bodů spoje (potrubí) a jejich pohyb. Mód úpravy tvaru spojení je aktivován pomocí menu OBJEKTY / UPRAVIT TVAR SPOJENÍ nebo tlačítka na nástrojové liště. Tato funkce je použitelná pouze pro vnitřní body spojení a umožňuje:

Strana

28

HYDROThrix – uživatelská příručka 1. Vložení nového bodu - do spoje docílíme tak, že najedeme myší na spojení (to se červeně vysvítí) a stiskneme klávesu „I“ na klávesnici a držíme ji. Dále stiskneme datové (levé) tlačítko na myši a uvolníme klávesu i tlačítko. Aktuální část spojení (potrubí) se rozdělí na dvě části a obě mají vykreslenu šipku označující směr proudění 2. Posun vnitřního bodu v rámci spojení docílíme tak, že najedeme myší na spojení (to se červeně vysvítí) a myš posuneme nad bod, který chceme posunout (pokud není vidět vrchol, leží uprostřed nejbližších šipek směru proudění). Stiskneme datové (levé) tlačítko myši a držíme a současně posuneme bod do požadované polohy. Poté uvolníme tlačítko myši 3. Smazání vnitřního bodu v rámci spojení docílíme tak, že najedeme myší na spojení (to se červeně vysvítí). Myš posuneme nad bod, který chceme posunout (pokud není vidět vrchol, leží uprostřed nejbližších šipek směru proudění) a stiskneme klávesu „D“ na klávesnici a uvolníme. Tím byl vnitřní bod smazán. Fyzické objekty technologického schématu lze posouvat po pracovním prostředí pomocí položky roletového menu nebo pomocí tlačítka z tlačítkové lišty. Obdobným způsobem jako fyzické objekty reaguje objekt ROZDĚLENÍ. Tento objekt je možno vložit po jeho vybrání z roletového menu nebo DIALOGU OBJEKTU po stisknutí levého tlačítka myši na zvoleném místě. Přesun objektu je umožněn opět pomocí tlačítka z tlačítkové lišty. Objekt ROZDĚLENÍ reaguje na objekt SPOJENÍ stejným způsobem jako reálné objekty (viz. výše). Pomocí výše uvedených objektů (fyzických a fiktivních) je uživateli umožněno vytvořit technologické schéma libovolné čistírny odpadních vod. Třetí nezbytnou součástí tvorby technologického schématu čistírny je definování směru proudění médií. Zjednodušeně lze tuto fázi prací vykonat při akceptování zásady, že prvním bodem vytvářeného potrubí je vstup a koncovým je výstup. To se také vizuálně projeví na objektu potrubí ve formě šipky, znázorňující směr proudění. Další možností je redefinování (otočení) směru proudění pomocí položky roletového menu nebo pomocí tlačítka z tlačítkové lišty. Po zapnutí této volby je možno jednoduchým stiskem levého tlačítka myši na daném spojení měnit definovaný směr proudění médií. To je vizuálně znázorněno změnou směru šipky daného spojení. Ukládání vytvořeného technologického schématu čistírny je prováděno automaticky. Zadávání a kontrola datových vstupů Je-li technologické schéma čistírny vytvořeno, je možno započít se vkládáním informací. Tyto informace jsou děleny na údaje základní, měřené a vypočtené (viz.výše). Vkládání dat je umožněno pomocí uživatelských pohledů do databáze. Tyto pohledy lze u každého objektu vyvolat dvěma způsoby. Buď uživatel umístí kurzor myši na zájmový objekt (který v té chvíli změní svou barvu na červenou) a stiskne pravé tlačítko myši. Tím aktivuje plovoucí menu myši, ze kterého zvolí položku VLASTNOSTI. Aktivací této položky dojde k vyvolání dialogu s pohledem do databázové tabulky daného objektu. Druhou možností, jak vyvolat tento dialog je využití tlačítka editace z tlačítkové lišty. Po jeho zapnutí lze vyvolat dialog pouze stisknutím levého tlačítka myši na zvoleném objektu. Strana

29


Údaje základní tvoří data, která popisují technické vlastnosti jednotlivých objektů čistírny. Tato data je nutné zadat pouze jednou při vytváření digitálního provozního deníku. Data lze editovat a přepisovat. Měřená data mohou být zadávána libovolně a minimálním časovým krokem 1 den. Tato data jsou uchována v databázi spolu s informací o datumu vložení a slouží k výpočtům vlastní funkce čistírny. Data lze editovat a přepisovat. Data vypočtená jsou výsledkem výpočtu funkce čistírny ve zvoleném dni. Tato data nelze editovat a přepisovat. V programu je uživateli nabídnuta také možnost prohlížet databázové tabulky v jejich přirozené formě. K tomu slouží položka roletového menu NÁSTROJE/TABULKA nebo uživatelské tlačítko z lišty tlačítek. Odezvou na tento úkon je vyvolání dialogu POHLED DO DATABÁZE (viz následující obrázek)

Funkce a účinnost ČOV může být sledována také v grafické podobě. Pro libovolnou položku dat z libovolného objektu je možno zpracovat a vytisknout její časový průběh pomocí grafického serveru. Ten je možné vyvolat pomocí menu NÁSTOJE/GRAFY nebo pomocí tlačítka (viz následující obrázek). Data lze také přenášet do jiného uživatelského programu (např. EXCEL) pomocí standardní techniky COPY-PASTE.

Strana

30


Výpočty programu Po správném zadání základních a měřených dat a za předpokladu logicky správně sestaveného technologického schématu ČOV mohou být provedeny výpočty. K tomuto účelu slouží položky roletového menu VÝPOČTY. Položka KONTROLA INTEGRITY vykonává automatický dopočet průtoků ve všech objektech. Tento úkol lze provést také pomocí tlačítka z lišty tlačítek. Při správném zadání dat dojde k dočasnému překreslení všech objektů červenou barvou. V případě, že vstupy nejsou konzistentní tak, aby tyto bilance průtoků mohly být spočteny dojde k chybové hlášce a k vygenerování chybového protokolu (viz. Obrázek).

Uživatel musí identifikované chyby odstranit tak, aby výsledná kontrola integrity byla v pořádku. Poté je možno přikročit k výpočtům kvality vody. K tomuto účelu slouží položka menu VÝPOČTY/KVALITA V OBJEKTECH. . Tento úkol lze provést také pomocí tlačítka z lišty tlačítek. Po provedení těchto výpočtů lze u každého objektu najít v databázovém pohledu vypočtená data pro konkrétní den. Z těchto dat je dále možno vytvářet denní výkazy. K tomuto účelu slouží položka menu Strana

31

HYDROThrix – uživatelská příručka VÝPOČTY/VYPLNÉNÍ VÝKAZU. Po její aktivaci dojde k vyplnění výkazů o účinnostech mechanického a biologického stupně, celkové účinnosti ČOV a technologických parametrů. Tento úkol lze provést také pomocí tlačítka z lišty tlačítek. Po vyladění systému je možné celý proces kontroly, výpočtu a vyplnění zjednodušit na stisknutí jednoho tlačítka. Za tímto účelem byl program HYDROThrix doplněn o další dvě funkce: na nástrojové liště 1. Přepočet a vyplnění aktuálního dne. Pomocí tlačítka dojde ke kontrole sestavy a k výpočtu a vyplnění a aktualizaci výkazů v rámci jednoho aktuálního dne. 2. Přepočet a vyplnění celé databáze. Pomocí tlačítka na nástrojové liště dojde ke kontrole sestavy ČOV a k výpočtu a vyplnění a aktualizaci výkazů v rámci všech záznamů v databázi (tedy i několik let). Výstupy programu Výstupy programu je možné rozdělit na tabelární a grafické. Tabelárními výstupy jsou v první řadě denní výkazy funkce čistírny. Tyto výkazy lze vyvolat pomocí položky menu VÝKAZY. Reakcí na položku roletového menu VÝKAZY\ÚČINNOST MECHANICKÉHO STUPNĚ je vygenerována následující tabulka. Reakcí na položku roletového menu VÝKAZY\ÚČINNO ST BIOLOGICKÉHO STUPNĚ je vygenerována následující tabulka.

Strana

32

HYDROThrix – uživatelská příručka Reakcí na položku roletového menu VÝKAZY\SHRNUTÍ TECHNOLOGICKÝ CH PARAMETRU je vygenerována následující tabulka.

Reakcí na položku roletového menu VÝKAZY\ÚČINNOST ČOV je vygenerována následující tabulka.

Všechny tabulky je možno vytisknout jako formulář na tiskárně A4. Kromě denních výkazů je dále prováděno měsíční vyhodnocení funkce čistírny. Reakcí na položku roletového menu VÝKAZY\MĚSÍČNÍ BILANCE PROVOZU ČOV a VÝKAZY\EKONOMIKA PROVOZU ČOV jsou vygenerovány následující tabulky.

Strana

33


Tyto tabulky je opět možno vytisknout ve formě formuláře na tiskárně A4.

Strana

34

HYDROThrix. Verze 2.0. Uživatelský manuál a referenční příručka. Provozní deník ČOV

Recommend Documents