Фосфор өндірісінің ақаба суларын тазалаудың

компьютерлік басқару жүйесі

Абдимомынова М.М., Мырзакулова М.Б.

Уақыт қажеттілігіне орай, ақаба суды пайдаланудың жалпы жүйесін құру кәсіпорынның жоғарғы деңгейі болып табылады. Фосфор өндірісінде пайдаланылатын ақаба суларды тазалау, сумен жабдықтау, суды жіберу жүйелері бағдарламасын жасау - өндірістің су пайдалану шаруашылығын, экологиялық–экономикалық зияндылығы мен оны болдырмау шараларын тиімді етуге негізделген. Мұндай әдіс «КАЗФОСФАТ» ЖШС функциясын көп жылдар аралығында зерттеуге, ақпаратты жинақтауға және жүйенің элементтерін тиімді ету сараптамалары нәтижесінде табылған, таза суды пайдаланудың көлемін аз етіп ендіруге және өндіріс айналымындағы судың және оны қайта пайдаланудың көлемін ең көп мәнге арттыруға мүмкіндік береді.

Қалдықсыз өндірістерді құру су шаруашылығы кәсіпорындары жұмысына ерекше талаптар жүктейді: сыртқы суларды аз мөлшерде қолданатын тұйық су айналымының есебін шешу, су шаруашылығын тиімді басқару жүйесін құруға арналған «Су» автоматтандырылған компьютерлік басқару жүйесін (КБЖ) құру және кәсіпорынның басты мақсаты, негізгі өнім - таза суды пайдалану мәселелерін қамтамасыз ету.

КБЖ мақсаты - ақаба суды тазалауда су тазалау тиімділігін арттыру және қалдықсыз кешен ұйымдастыру. Осыған орай, фосфор өндірісінің ақаба суды пайдалану тұйық айналымды жүйесінің негізгі реакцияларын қолданып, КБЖ-нің математикалық есептеулерін келтіреміз.

КБЖ бағдарламалық кешені келесі міндеттерді орындайды:

- қолданылатын ақаба сулардың сапасына жедел және толық бақылау жүргізу;

- ақаба су құрамының қажетті мөлшерден ауытқу шамасын табу;

- технологиялық тәртіптің бұзылу себептерін анықтау;

- фосфор өндірісінің суды пайдаланатын жеке бөлімдерін басқару;

- ақаба суларды белгілі уақытта қолданатын жағдайды болжау;

- есеп беру құжаттарын құру.

Берілгендерді орындау үшін келесі құрылым көздері арқылы ақпараттар түсіп отырады:

- су пайдалану шаруашылық бөлімдерін бақылауды басқару (ББ);

- метео-бекет (МБ);

- өндірісті бақылаудың компьютерлік автоматтандырылған жүйесі (БАЖ);

- өндіріс жұмысында «Ауа» КБЖ;

- негізгі цехтарда КБЖ.

«Су» КБЖ-н негізін өндірістегі операторлық басқару бөлімдері құрайды: ақаба суларды шығару мен пайдалануды бақылайды және ауаның бүлінуін тікелей және жанама бағалайды, жауын-шашын немесе қар еру кезіндегі судың ластануын шайып отырады. Барлығы 11 бөлімді құру жоспарланады. Олардың 6 бөлімі өндірістің су жабдықтау жүйесінің жеке бөлімдеріне, 5 бөлімі ақаба суды жіберу және тазалау бөлімдеріне тиісті болады. Негізгі бөлімдер су шаруашылығының ішкі бөлімдерінде ұйымдастырылады, олар - әрқайсысы жеке міндеттерді шешуге тиісті КБЖ-ның жалпы құрылымымен байланыста болады.

Жалпы 3-дәрежелі жүйе құрылады, оның құрамында:

- төменгі дәрежелі автоматтандыру құралдары;

- бағдарламалық - техникалық кешендер;

- орталық есептеу құрылғысы.

Төменгі дәрежелі автоматтандыру құралдары құрылғылар мен құбырларға орналасқан хабарлаушылар мен атқарушылар қызметін ұсынады, ақпарат байланыс жолдары арқылы реттеуші бөлімінен «Су» КБЖ орталығына келесі ағындар жайлы ақпараттар түседі:

- жоғарыдан келетін ағындар (жауын-шашындар және еріген сулар);

- ақаба сулармен толықтырылған ағындар;

- ақаба суды тазалау ағындары;

- ақаба су алынатын ағындар;

- ақаба суларды тазалау құрылғыларынан келетін регенерациялық

ерітінділер;

- бу конденсаты;

- өнеркәсіп ағындары.

Тұйық су айналымы қалыпты жұмыс істеу үшін ағын су мөлшерін азайтып, сапасын арттыру қажет. Автоматтандырылған бақылау құралдарының жиынымен келесі көрсеткіштер бақыланады: температура, рН, электрлік өткізгіштік, F - иондардың айқындығы, шығындар. Құралдар бойынша деректер тәжірибелік жұмыстарда келтірілген бақылау көрсеткіштерінің бірін таңдау кезінде келесі шарттар ескерілуі қажет:

1. Берілген көрсеткішті өлшеу;

2. Өнеркәсіп құралдарының жұмысы;

3. Жұмыс сенімділігі, өлшеу аралығы, құны.

Басқару коллекторларында автоматты құрылғыларды орнатудың қиындау себептері: су деңгейінің тұрақсыздығы (құбырларды жартылай толтыру), еріген заттардың концентрациялық өзгерісі (жаңбырдың ұзақ жауған кезеңі), тазарған су мөлшері көбейгенде құрылғылар мен құралдар жиі өңделуі қажет, зерттелетін аймақтың байланыс нүктелерінен алшақ орналасуы (су, электр энергиясы және т.б.).

«Су» КБЖ-ның маңызды құраушысы цехтардың КБЖ-сы болып табылады. Су шаруашылығының ішкі жүйелерінің жұмысы технологиялық үрдістермен үздіксіз байланысты.

Бақылау бекетінен (ББ) алынатын ақпараттың цех КБЖ-сының деректермен байланысуы су шаруашылығы ішкі жүйелерінің жұмысын реттеуге шешім шығарады. Бұл кезде келесі жағдайлар туындауы мүмкін:

1) Айналымдағы су температурасы судың цехқа келу температурасы мен цехтан шығу температурасының арасындағы айырмашылықты көрсетеді. Цех КБЖ операторына жұмыстың тоқтау себептері жайлы сұраныс береді. Жауап алынса КБЖ жұмысының тоқтауы не қуатын азайтуы жайлы шешім қабылданады.

2) ББ ақаба суларды белгілеп жібереді, ағын құрамы мен көлемі талданады. Цех КБЖ көздері арқылы сораптар жұмысы немесе су көлемінің өзгеру динамикасы туралы ақпарат алынады. Автоматты сараптауға арналған ақаба судың құрамын талдау жүргізіледі.

Қажетті жағдайда суды жіберу ұзақтығы, есептеу көлемі, жіберу көзі, су сапасы, цех КБЖ деректері бұзылғаны жайлы жедел есеп құрылады. КБЖ реттеу бөлімі цехтан түсіру себебін сұрайды және оны жою тәсілдерін ұсынады. Есептеу алгоритміне тоқталсақ, фосфор өндірісінің тұйық айналымды ақаба суларын тазалауға арналған технологиялық кешенді басқаруға математикалық модель жасалынған.

Төменде жұмыс үрдісін оңтайландыруға арналған алгоритм көрсетілген.

Ұсынылатын алгоритм ашық өндірістік есептеулерді, модульдерді қамтиды. Программаны орындауды бастар алдында әр кезең үшін жеке есептеулер қажет. «Ақаба суды тазалау» блогында жалпы фосфор өндірісінің айналымды суды пайдалану жүйесіне қажетті ақаба су есептеледі.

«Ақаба су тазалығын анықтау» блогында – өндірісте пайдаланылатын ақаба су ағындарының тазалығы, мәні, шығыны есептеледі.

«Тазалау құрылғыларында ақаба суларды тазалау нәтижесін анықтау» блогында – құрылғылар берілгендері, келген су мен шығатын су мәндері, құрамы анықталады (1 кесте).

1 кесте – Тазаланған ақаба сулардың химиялық құрамы

Құрамдас компонент	Тазалау құрылғыларына келетін ақаба су
	«Казфосфат» ЖШС	Химпром
Температура	17,8-23,5	17,3-22,8
РН	7,11-7,85	7,18-7,67
Азот жалпы	11,3-29,6	28,1- 36,0
ОХҚ	125 - 597	160-425
ОБҚ5	81,0-227	115-178
Өлшемдік заттар	72 - 205	105 - 272
Қатты қалдық	429- 769	780 - 1604
Қыздырылған қалдық	207 - 428	450 - 865
Сульфидтер	0,47 - 2,2	0,33 - 2,3
Хлоридтер	31,1-156	160 - 246
Сульфаттар	36,2 - 76,8	119-152
Темір жалпы	0,54 - 3,8	0,09-1,06
Мыс	0,002 - 0,057	0,003 - 0,063
Никель	0,0 - 0,175	0,03 - 0,23
Цинк	0,029 - 0,360	0,045-0,51
Хром жалпы	-	-
Фосфаттар	1,59-14,71	5,65-26,7
БЗСБ	0,16-0,94	0,2-0,98
Майлар	13,2 - 30,2	0,36-8,51
Мұнай өнімдері	0,55 - 1,98	0,67-1,78

Ақаба судың құрамындағы зиянды заттар қатынасы алғашқы мәліметтер болып саналады, ақаба су құрамындағы оттекке химиялық және биологиялық қажетілік мәндері анықталады (2 кесте).

2 кесте - Ақаба су құрамын талдау нәтижесі

рН	ОХҚ, мг/л	ОБҚ5, мг/л	Р04 концентра-циясы, мг/л	Фосфаттан тазалау тиімділігі, %
6,69	70,5	42,8	3,96	31,67
6,91	82,0	64,0	5,05	37,13
7,34	70,8	34,5	3,86	50,85
7,58	94,4	79,6	3,14	66,12
7,84	79,6	52,1	2,55	75,59
7,92	57,0	47,2	1,27	79,72

Бағдарламаны қосқан кезде экранда қажетті модульге өтетін батырмалары бар басты терезе пайда болады. Бағдарламалардың жеке модульдері арасында өзара байланыс болады, қажетті жағдайда басты терезеге өту батырмасы бар. Мәліметтерді есептеу екі әдіспен ұйымдастырылады.

Бірінші тәсіл: басты терезедегі «енгізу» түймешесін басу қажет, онда ақаба судың негізгі сипаттамалары жайлы ақпарат болады. Қажетті берілгендерді енгізгеннен кейін жаңа мәліметтерді енгізетін және өзгерістерді сақтайтын кесте пайда болады. Есептеу кезінде алынған мәліметтер автоматты түрде енгізіледі. Екінші тәсіл: қажетті ақаба су нұсқасын таңдау қажет, «Ақаба суды талдау» батырмасы арқылы (1 сурет), жаңа мәліметтер енгізеді. Есептеу жаңа мәліметтер бойынша жүргізіледі, тазалау кезеңі өзгермейді.

1 сурет – Ақаба суды сараптау диаграммасы

КБЖ құруда материалдық өндіріске келетін және шығатын ағындар анықталады (3 кесте).

3 кесте - «Су» модулінің бағдарламалық байланысы

1 - блок	2 - блок
1. Жер бетінің сулары	1. Өндіріске қажетті жер бетіндегі сулар
2. Жер асты сулары	2. Жер бетіндегі су қоймаларындағы қалдық сулар
	3. Қатты түрдегі қалдықтар
	1. Өндірістік ақаба су

Ақаба суды тазалау нәтижелерін анықтаймыз, қажетті концентрацияларын есептейміз. Есептеулерден соң, ақаба суды тазалаудың оңтайлы мәндері анықталады. Алынған алгоритм және бағдарламалардың орындалуы ақаба сулардың сапалық және сандық құрамы жайлы мәлімет алуға мүмкіндік береді, ол қоршаған ортаның жүйелік экологиялық мониторинг бөлігі болып табылады.

Тараз қаласы мен төңіректегі мекендердің өнеркәсіптік аймақтарының экологиялық жағдайы толық қарастырылып «КазФосфат» ЖШС-де ақаба суды пайдалану және сумен жабдықтаудың теңгерімі мен зияндылықты болдырмау есептері және пайдалану нәтижелері келтірілген.

Жаңа технологиялық шешімдерді қабылдау табиғи су қорларын тиімді пайдалануды ұсынады және өндірістің экологиялық шарттарын жақсартады, мазмұнды нәтиже береді.

Қолданылған әдебиеттер

1. Абдимомынова М.М. Модификацияланған өндіріс қалдығының физикалық және химиялық сипаты // ОҚМУ ғылыми журналы, Шымкент, 2007, № 9-10 (17-18). -150-154 б.

2. Тлебаев М.Б., Абдимомынова М.М., Тасжурекова Ж.К., Тлебаева Г.М. Определение кинетических констант активного ила в про-точном и периодическом эксперименте системы водопользования при переработке фосфатного сырья // Природопользование и проблемы ан-тропосферы: Вестник ТарГУ им. М.Х.Дулати., Тараз, 2004. №3(15). -60–65 б.

3. Тлебаев М.Б., Абдимомынова М.М., Тасжурекова Ж.К., Тлебаева Г.М. Математическое моделирование процесса биологической очистки сточных вод в аэротенке-смесителе // Природопользование и проблемы антропосферы: Вестник ТарГУ им. М.Х.Дулати. Тараз, 2004. №3(15). -6–11 б.

4. Бессарабов А.М., Заколодина Т.В., Писковатскова Е.А., Кочетыгов А.Л. Информационные CALS-технологии в маркетинговых исследованиях (на при-мере утилизации отходов производств фосфорной кислоты) // Приборы (и ав-томатизация). 2008. № 8. С. 36-42.

5. Бессарабов А.М., Алякин А.А., Заколодина Т.В., Бабакова О.К. // Вне-дрение концепции CALS при разработке инновационных проектов в химиче-ской промышленности // XII Международная научно-техническая конференция «Наукоемкие химические технологии-2008», Волгоград, Россия, 9-11 сентября 2008 г., с. 297-298.