Jednak, dla zwiększenia efektywności oczyszczania ścieków kluczowym elementem pracy systemu jest sposób interpretacji sygnałów otrzymywanych z urządzeń pomiarowych przez nadrzędny system sterowania. System sterowania STAR 2 zbiera sygnały i weryfikuje nastawy urządzeń w sposób ciągły. Wartość zadana dla danego parametru jest obliczana przez system STAR co 2 minuty i automatycznie przesyłana do systemu SCADA. Obsługa oczyszczalni ma możliwość podjęcia decyzji, czy oczyszczalnia ma być sterowana za pomocą wartości zadanych z systemu STAR czy PLC. Jednak doświadczenia pochodzące z 25 instalacji, na których zainstalowany jest STAR pokazują, iż wartości zadane przez STAR są preferowane przez 100% czasu pracy instalacji. System STAR został zainstalowany między innymi na oczyszczalni ścieków w Poznaniu – Koziegłowach, a ostatnio został z powodzeniem wdrożony na oczyszczalni ścieków Czajka w Warszawie.
    System posiada łatwy w obsłudze interface, który przedstawiono na fot. 1. System sterowania STAR 2 składa się z kilku opatentowanych modułów, które polepszają sterowanie instalacją, takich jak:
DQC – Kontrola jakości danych do sprawdzania jakości parametrów wejściowych przed użyciem ich do czynnego sterowania,
MCC – Sterowanie wieloma czynnikami pozwala na obliczenie wartości zadanej na podstawie dwóch lub więcej sygnałów wejściowych pochodzących z pomiarów
parametrów,
ATS – Sterowanie wodami burzowymi pozwala na zwiększenie przepustowości hydraulicznej oczyszczalni o 25-50%.
    Moduły systemu STAR® są oparte o powszechnie znane strategie pracy oczyszczalni podobne do oprogramowań symulacyjnych pracy oczyszczalni. Archiwizowane przez system dane są wykorzystywane do automatycznego prognozowania pracy oczyszczalni i opracowywania stosownych scenariuszy pracy dla systemu STAR.
    Jak pokazuje wieloletnie doświadczenie jednym z modułów systemu STAR, przynoszących najbardziej wymierne efekty, jest sterowanie długością fazy nitryfikacji i denitryfikacji oraz nadzorowanie pracy systemu napowietrzania, oraz sterowania recyrkulacją. Podczas sterowania długością faz nitryfikacji i denitryfikacji na równoległych ciągach biologicznych część linii (lepiej wyposażonych w czujniki) może pełnić funkcje nadrzędne nad liniami gorzej oprzyrządowanymi. Przykładową strategię sterowania fazami nitryfikacji i denitryfikacji dla takiej sytuacji opisano poniżej:

Sterowanie fazami N/DN
(nitryfikacja/denitryfikacja)

Linie nadrzędne
Strategia sterowania
    System STAR reguluje czas trwania faz N/DN w sposób dynamiczny na podstawie pomiarów azotu amonowego, azotanów i fosforu zarówno dla długich faz i wysokich ładunków, jak i dla krótkich faz pracy przy niskich ładunkach.
Takie rozwiązanie zapewnia zwiększone usuwanie związków azotowych, przy założeniu, iż system posiada możliwość do przeprowadzenia takich procesów.

Strategie awaryjne
    Jeżeli któryś z czujników wskazuje parametr poza zakresem określonym przez system STAR, wówczas system STAR automatycznie uruchamia procedurę sprawdzenia jakości tego parametru w oparciu o czujniki NH4 i NO3.
    Jeżeli wiele z czujników wskazuje parametr poza zakresem określonym przez system STAR, wówczas system STAR automatycznie uruchamia procedurę sprawdzenia jakości tego parametru w oparciu o OUR (Oxygen Uptake Rate), w celu obliczenia długości faz N oraz DN. OUR jest wyliczany w sposób ciągły w oparciu o ilość dostarczonego powietrza/tlenu i pomierzone stężenie tlenu w komorze (DO).

Linie podrzędne
    Parametry z linii głównych będą zastosowane na liniach podrzędnych przy obliczaniu długości faz N/DN.

Rezultaty wdrożenia systemu sterowania STAR
    Wieloletnie doświadczenia w eksploatacji systemów sterowania oczyszczalnią ścieków STAR pokazały, iż można spodziewać się następujących efektów wdrożenia
tego systemu:
• Redukcja zużycia energii dla napowietrzania komór 10-35%
• Redukcja zużycia energii do wewnętrznej recyrkulacji 25-50%
• Redukcja zużycia soli metali przy chemicznym usuwaniu fosforu 30-100%
• Redukcja zużycia zewnętrznego źródła węgla i substancji pożywkowych 30-100%
• Redukcja stężeń azotu ogólnego na odpływie 25-50%
• Redukcja stężeń fosforu ogólnego do 50%
• Zwiększenie pojemności hydraulicznej oczyszczalni 20-100%
• Zwiększenie możliwości przyjmowania ładunków 10-25%

   Fot. 1. Interface systemu sterowania STAR

    Oczywiście każde wdrożenie systemu sterowania musi być poprzedzone wnikliwym badaniem studyjnym, które ma na celu znalezienie odpowiedzi na pytanie, czy dana oczyszczalnia ścieków kwalifikuje się do implementacji systemu STAR oraz które moduły w największym stopniu usprawnią jej pracę.

Veolia Water Systems Sp. z o.o.
ul. Balicka 48, 30-149 Kraków
tel. + 48 (12) 423 38 66
e-mail: info.poland@veoliawater.com
www.veoliawaterst.pl

Autor: dr inż. Tomasz Sionkowski, Veolia Water Systems Sp. z o.o.

Artykuł został opublikowany w magazynie "Ochrona Środowiska" nr 5/2011