申请日2011.03.15
公开(公告)日2014.03.12
IPC分类号G05B19/418
摘要
本发明涉及一种污水处理过程优化运行方法，步骤为：建立污水处理过程模型，进行污水处理系统出水水质预测，得到污水处理系统出水水质预测值;建立动态优化控制系统;建立工业毒水诊断与应对系统，对侵入工业毒水发出警报;建立污水处理过程远程监控与诊断系统，将污水处理厂本地的实时监控数据传送到企业管理者和上级主管部门做出决策;建立化验室管理系统，对污水处理过程的水质和工业参数进行化验测量，分析各类化验室测量数据;将上述各类化验室测量数据引入动态优化控制系统，对污泥浓度和溶解氧浓度的设定值进行修正。本发明提高了污水处理厂的自动控制水平，实现污水处理过程的节能降耗，提高了污水处理的安全性，降低了污水处理的人力资源成本。
权利要求书
1.一种污水处理过程优化运行方法，其特征在于包括以下步骤：
建立污水处理过程模型，在上述污水处理过程模型基础上进行污水处 理系统出水水质预测，得到污水处理系统出水水质预测值;
根据污水处理系统出水水质预测值，通过对污水处理过程的循环模拟 建立动态优化控制系统;
建立工业毒水诊断与应对系统，对侵入工业毒水发出警报，作出应对 措施;
建立污水处理过程远程监控与诊断系统，将污水处理厂本地的实时监 控数据传送到企业管理者和上级主管部门，企业管理者和上级主管部门根 据上述信息做出决策;
建立化验室管理系统，对污水处理过程的水质和工业参数进行化验测 量，记录到化验室管理系统中，分析各类化验室测量数据;
将上述各类化验室测量数据引入动态优化控制系统，对污泥浓度和溶 解氧浓度的设定值进行修正;
在污水处理过程模型基础上进行污水处理系统出水水质预测为：
对污水处理过程模型在污水处理厂现场仪表的检测数据统计分析 的基础上，利用软测量技术实现化学需氧量、固体悬浮物浓度水质指 标与模型组分浓度间的转换;
根据Arrhenius公式对污水处理过程模型的参数进行校正;
将校正后的参数输入污水处理过程模型，模拟污水处理过程，得到 污水处理系统出水水质预测值。
2.按权利要求1所述的污水处理过程优化运行方法，其特征在于：所 述污水处理过程模型的建立过程为：对ASM1模型的组分及反应过程进 行简化，组分只考虑对化学需氧量有贡献的组分，反应过程只考虑 ASM1模型中的碳去除过程，建立适合描述普通推流式活性污泥法碳 去除过程的模型。
3.按权利要求1所述的污水处理过程优化运行方法，其特征在于：所 述建立动态优化控制系统的过程为：
将污水处理系统出水水质预测值做为反馈值，结合污水处理系统操作 条件，建立溶解氧浓度设定值闭环控制回路和污泥浓度设定值闭环控制回 路，得到溶解氧浓度设定值与污泥浓度设定值;
建立溶解氧浓度闭环控制回路和污泥浓度闭环控制回路，跟随溶解氧 浓度设定值与污泥浓度设定值的变化。
4.按权利要求1所述的污水处理过程优化运行方法，其特征在于：所 述工业毒水诊断与应对系统的建立过程为：
结合工业毒水特征建立专家规则库;
将入水化学需氧量与PH信号数据、曝气池溶解氧数据与专家规则库中 的数据进行比较，当上述数据与专家规则库中的数据相匹配时，认为有工 业毒水侵入;
启动应对措施。
5.按权利要求1所述的污水处理过程优化运行方法，其特征在于：所 述应对措施为：降低系统入水水量;加大污泥回流量。
6.按权利要求1所述的污水处理过程优化运行方法，其特征在于：所 述化验室管理系统包括异常工况处理单元、数据管理单元以及优化控制单 元，其中：异常工况处理单元包括异常工况记录、异常工况报警;数据管 理单元包括历史数据查询及数据记录;优化控制单元包括工艺参数设定修 正及仪表数据校正。
7.按权利要求1所述的污水处理过程优化运行方法，其特征在于：所 述对污泥浓度和溶解氧浓度的设定值进行修正为：根据化验室化验数据灰 分和微生物呼吸率确定有效污泥浓度和污泥活性，根据有效污泥浓度动态 调整污泥浓度设定值，根据污泥活性动态调整溶解氧浓度设定值。
8.按权利要求4所述的污水处理过程优化运行方法，其特征在于：所 述专家规则为：根据仪表测量数据即入水化学需氧量与PH信号数据、曝气 池溶解氧数据与工业毒水侵入之间的联系，即通过对当前工况的仪表测量 数据分析判断是否有工业毒水侵入。
说明书
污水处理过程优化运行方法
技术领域
本发明涉及一种污水处理技术，具体的说是一种污水处理过程优化运 行方法。
背景技术
我国正面临着水资源危机，污水治理任务紧迫而艰巨。目前我国污水 处理厂运行状况不佳，能耗过高是制约污水处理行业发展的重要瓶颈。根 据清华大学环境科学与工程系系统分析研究所对我国559座城镇污水处理 厂2006年能耗状况的统计分析，目前我国城市污水处理厂的吨水耗电量约 为0.29千瓦时，约为发达国家城市污水处理厂的吨水耗电量的2倍，而运 行管理人员数是其若干倍，造成了污水处理运行成本过高。
从污水处理厂的现状来看，目前国内污水处理厂在工艺设计方面与国 外相当，设备大多由国外全套引进，差距主要体现在过程控制和优化管理 方面。
近年来，污水处理的基础理论和处理工艺日益成熟，但是污水处理过 程优化控制技术依然落后。当前我国污水处理厂的控制水平较低，大多使 用简单的PID控制或手动控制，几乎没有优化控制方法的应用。另一方面， 我国污水处理厂的管理水平较低，在一定程度上影响了污水处理系统的运 行效率，增加了不必要的能源和人力资源的浪费，从而增加了污水处理成 本。
发明内容
针对现有技术中存在的污水处理过程能源和人力资源成本高等上述不 足之处，本发明要解决的技术问题是提供一种提高系统运行效率、降低污 水处理成本的污水处理过程优化运行方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
本发明污水处理过程优化运行方法包括以下步骤：
建立污水处理过程模型，在上述污水处理过程模型基础上进行污水处 理系统出水水质预测，得到污水处理系统出水水质预测值;
根据污水处理系统出水水质预测值，通过对污水处理过程的循环模拟 建立动态优化控制系统;
建立工业毒水诊断与应对系统，对侵入工业毒水发出警报，作出应对 措施;
建立污水处理过程远程监控与诊断系统，将污水处理厂本地的实时监 控数据传送到企业管理者和上级主管部门，企业管理者和上级主管部门根 据上述信息做出决策;
建立化验室管理系统，对污水处理过程的水质和工业参数进行化验测 量，记录到化验室管理系统中，分析各类化验室测量数据;
将上述各类化验室测量数据引入动态优化控制系统，对污泥浓度和溶 解氧浓度的设定值进行修正。
所述污水处理过程模型的建立过程为：对ASM1模型的组分及反应过 程进行简化，组分只考虑对化学需氧量有贡献的组分，反应过程只考虑 ASM1模型中的碳去除过程，建立适合描述普通推流式活性污泥法碳 去除过程的模型。
在污水处理过程模型基础上进行污水处理系统出水水质预测为：
对污水处理过程模型在污水处理厂现场仪表的检测数据统计分析 的基础上，利用软测量技术实现化学需氧量、固体悬浮物浓度水质指 标与模型组分浓度间的转换;
根据Arrhenius公式对污水处理过程模型的参数进行校正;
将校正后的参数输入污水处理过程模型，模拟污水处理过程，得到 污水处理系统出水水质预测值。
所述建立动态优化控制系统的过程为：
将污水处理系统出水水质预测值做为反馈值，结合污水处理系统操作 条件，建立溶解氧浓度设定值闭环控制回路和污泥浓度设定值闭环控制回 路，得到溶解氧浓度设定值与污泥浓度设定值;
建立溶解氧浓度闭环控制回路和污泥浓度闭环控制回路，跟随溶解氧 浓度设定值与污泥浓度设定值的变化。
所述工业毒水诊断与应对系统的建立过程为：
结合工业毒水特征建立专家规则库;
将入水化学需氧量与PH信号数据、曝气池溶解氧数据与专家规则库中 的数据进行比较，当上述数据与专家规则库中的数据相匹配时，认为有工 业毒水侵入;
启动应对措施。
所述应对措施为：降低系统入水水量;加大污泥回流量。
所述化验室管理系统包括异常工况处理单元、数据管理单元以及优化 控制单元，其中：异常工况处理单元包括异常工况记录、异常工况报警; 数据管理单元包括历史数据查询及数据记录;优化控制单元包括工艺参数 设定修正及仪表数据校正。
所述对污泥浓度和溶解氧浓度的设定值进行修正为：根据化验室化验 数据灰分和微生物呼吸率确定有效污泥浓度和污泥活性，根据有效污泥浓 度动态调整污泥浓度设定值，根据污泥活性动态调整溶解氧浓度设定值。
所述专家规则为：根据仪表测量数据即入水化学需氧量与PH信号数 据、曝气池溶解氧数据与工业毒水侵入之间的联系，即通过对当前工况的 仪表测量数据分析判断是否有工业毒水侵入。
本发明具有以下有益效果及优点：
1.本发明通过动态优化控制系统，提高了污水处理厂的自动控制水平， 实现污水处理过程的节能降耗。
2.通过工业毒水诊断与应对系统降低了工业毒水侵入的发生频率和带 来的损失，从而提高了污水处理的安全性。
3.通过远程监控与诊断系统和化验室管理提高了管理效率，降低了污 水处理的人力资源成本。
