申请日2015.12.04
公开(公告)日2016.03.30
IPC分类号C02F3/30
摘要
本发明公开了一种污水处理系统优化的方法，包括收集污水处理系统的设计参数和运行参数，通过数学模型获得该污水处理系统最优的动力学参数和计量学参数;获取污水处理系统的进水水质特征;设置模拟值的第95百分位数，以污水处理系统当前的操作参数作为初始操作参数，先通过数学模型计算初步的出水浓度，如果出水浓度小于预先设置的目标区间，则调整操作参数，分别通过数学模型计算初步的出水浓度，从所有满足预先设置的目标区间的操作参数中挑选出最优的操作参数。本发明保障出水达标的同时避免了过量曝气和过量药剂添加情况的发生，可以大幅降低曝气能耗及药剂量。
摘要附图
权利要求书
1.一种污水处理的调控方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)收集污水处理系统的设计参数和运行参数，通过数学模型获得该污水处理系统最优的动力学参数和计量学参数;
2)获取污水处理系统的进水水质特征;
3)设置模拟值的第95百分位数，以污水处理系统当前的操作参数作为初始操作参数，先通过数学模型计算初步的出水浓度，如果出水浓度小于预先设置的目标区间，则调整操作参数，分别通过数学模型计算初步的出水浓度，从所有满足预先设置的目标区间的操作参数中挑选出最优的操作参数。
2.根据权利要求1所述的污水处理的调控方法，其特征在于，所述设计参数包括处理构筑物的容积和尺寸(长度、宽度及深度)、生化池的格室数量、操作方法，所述运行参数包括水力负荷、历史进出水水质特征数据;和/或
所述数学模型为ASM3+bio-p模型。
3.根据权利要求1所述的污水处理的调控方法，其特征在于，所述步骤1)包括：
以实测进水水质特征作为模拟值输入，通过数学模型计算模拟出水水质特征，若所述模拟出水水质特征超过实测出水水质特征的误差区间，则修改数学模型的缺省值，重新计算模拟出水水质特征，直至所述模拟出水水质特征在所述实测出水水质特征的误差区间内。
4.根据权利要求1所述的污水处理的调控方法，其特征在于，在步骤3)的优化计算时有以下几种情况：
A)初步模拟计算，若在污水处理系统现行的操作参数下，出水可以达到排放要求，此时，再进一步优化操作参数，同时确保出水模拟值满足预设的第95百分位数;优化的操作参数作为决定因子提供给决策执行系统，下达执行命令，按照最优的操作参数执行;
B)初步计算，没有达到出水要求，但经过优化操作参数，能达到排水要求，继续按上述A)执行。
C)初步计算，没有达到出水要求，经过优化操作参数后，仍然不能达到排水要求，则投加碳源，进一步强化脱氮除磷，并在投加量及操作参数之间多次调整优化，达到一个平衡，继续按上述A)执行。
5.根据权利要求1所述的污水处理的调控方法，其特征在于，所述操作参数包括曝气量、硝化液回流比、污泥回流比以及碳源投加量。
6.根据权利要求1所述的污水处理的调控方法，其特征在于，所述污水处理系统的污水处理系统基于物联网，包括潜水泵位于曝气沉砂池内，从曝气沉砂池抽水至贮水箱，进水蠕动泵从贮水箱抽水至缺氧池，且缺氧池、好氧池、二沉池从左至右依次相连通;潜水泵的启停由液位控制器控制，液位控制器接受贮水箱的水位信号。
7.根据权利要求6所述的污水处理的调控方法，其特征在于，在缺氧池内设置搅拌器，好氧池还与空气压缩机相连，送气管道上设有若干个电动调节阀;
所述好氧池尾端的混合液出口通过硝化液回流管道与好氧池的前端相连通，硝化液回流比控制在50～150%。
8.根据权利要求6所述的污水处理的调控方法，其特征在于，所述二沉池底部的污泥出口一部分通过污泥回流管道与好氧池前端的管道相连通，剩余污泥排出系统之外。
9.根据权利要求6所述的污水处理的调控方法，其特征在于，在该污水处理系统的前端设置在线传感器，在缺氧池和好氧池内分别设有若干个简易传感器。在所有传感器处及电动调节阀处均设有ZigBee节点，收集的信息作为接收信号传至中央监控机，经过数据分析及控制策略优化，形成决策，转换为发送信号，到达电动调节阀处，实现对污水处理过程的调控优化。
说明书
一种污水处理的调控方法
技术领域
本发明涉及环境资源技术领域，特别是涉及一种污水处理的调控方法。
背景技术
快速的工业化及城镇化建设导致环境压力的增大和环境健康的退化，迫切需要削减人为的营养物输入，以降低对受纳水体的影响及富营养化、从而改善水生态环境并保护饮用水水源。污水处理系统被广泛应用于去除市政污水的可降解有机物及营养盐。随着对污水处理系统出水水质要求的提高以及对能耗削减的重视，污水处理过程优化已经成为当前污水处理研究的热点。操作条件对能耗和出水水质有着重要的影响，一般来说，一旦一个具体的污水处理系统构筑物建成，工艺形式改变的灵活性就会受到限制。然而，一些对污染物的去除及微生物群落产生重要影响的操作参数是可控制的。比如，溶解氧是微生物细胞新陈代谢中的重要基质之一，溶解氧水平不仅与出水水质有极大的关系，还与能耗有直接的联系。
活性污泥模型(比如ASMs系列)越来越可靠，可以用于描述污水处理过程中的生化转变过程及污染物降解过程，是污水处理过程优化调控的有效手段。数学模型可以根据反应的动力学方程及操作条件的限制，计算出最优的情景。对操作条件及控制方式进行及时调整，实现同步去除有机物及氮磷化合物，节约污水处理成本。
在污水厂中常用的简易传感器有温度(T)、电导率、pH、氧化还原电位(ORP)、溶解氧(DO)、流量、浊度、总溶解性固体等传感器，它们性能可靠，可方便及时的获取水质信息，而且维护费用极低，已广泛应用于污水处理系统中。其它传感器，如有机物传感器、营养盐传感器以及软件传感器等，它们是新兴的水质监测仪器，随着技术的发展，其精度、频率以及可靠性已经适用于污水处理过程在线监控系统。经过几十年的发展，传感器不再是在线控制的瓶颈，而污水厂缺乏灵活性则成为其调控运行的关键制约。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种污水处理的调控方法，以在保障出水水质的同时，降低曝气能耗和药剂量，从而节省污水处理成本。
基于上述目的，本发明提供的污水处理的调控方法包括以下步骤：
1)收集污水处理系统的设计参数和运行参数，通过数学模型获得该污水处理系统最优的动力学参数和计量学参数;
2)获取污水处理系统的进水水质特征;
3)设置模拟值的第95百分位数，以污水处理系统当前的操作参数作为初始操作参数，先通过数学模型计算初步的出水浓度，如果出水浓度小于预先设置的目标区间，则调整操作参数，分别通过数学模型计算初步的出水浓度，从所有满足预先设置的目标区间的操作参数中挑选出最优的操作参数。
在本发明的一些实施例中，所述设计参数包括处理构筑物的容积和尺寸(长度、宽度及深度)、生化池的格室数量、操作方法，所述运行参数包括水力负荷、历史进出水水质特征数据;和/或
所述数学模型为ASM3+bio-p模型。
在本发明的一些实施例中，所述步骤1)包括：
以实测进水水质特征作为模拟值输入，通过数学模型计算模拟出水水质特征，若所述模拟出水水质特征超过实测出水水质特征的误差区间，则修改数学模型的缺省值，重新计算模拟出水水质特征，直至所述模拟出水水质特征在所述实测出水水质特征的误差区间内。
在本发明的一些实施例中，在步骤3)的优化计算时有以下几种情况：
A)初步模拟计算，若在污水处理系统现行的操作参数下，出水可以达到排放要求，此时，再进一步优化操作参数，同时确保出水模拟值满足预设的第95百分位数;优化的操作参数作为决定因子提供给决策执行系统，下达执行命令，按照最优的操作参数执行;
B)初步计算，没有达到出水要求，但经过优化操作参数，能达到排水要求，继续按上述A)执行。
C)初步计算，没有达到出水要求，经过优化操作参数后，仍然不能达到排水要求，则投加碳源，进一步强化脱氮除磷，并在投加量及操作参数之间多次调整优化，达到一个平衡，继续按上述A)执行。
在本发明的一些实施例中，所述操作参数包括曝气量、硝化液回流比、污泥回流比以及碳源投加量。
在本发明的一些实施例中，所述污水处理系统的污水处理系统基于物联网，包括潜水泵位于曝气沉砂池内，从曝气沉砂池抽水至贮水箱，进水蠕动泵从贮水箱抽水至缺氧池，且缺氧池、好氧池、二沉池从左至右依次相连通;潜水泵的启停由液位控制器控制，液位控制器接受贮水箱的水位信号。
在本发明的一些实施例中，在缺氧池内设置搅拌器，好氧池还与空气压缩机相连，送气管道上设有若干个电动调节阀;
所述好氧池尾端的混合液出口通过硝化液回流管道与好氧池的前端相连通，硝化液回流比控制在50～150%。
在本发明的一些实施例中，所述二沉池底部的污泥出口一部分通过污泥回流管道与好氧池前端的管道相连通，剩余污泥排出系统之外。
在本发明的一些实施例中，在该污水处理系统的前端设置在线传感器，在缺氧池和好氧池内分别设有若干个简易传感器。在所有传感器处及电动调节阀处均设有ZigBee节点，收集的信息作为接收信号传至中央监控机，经过数据分析及控制策略优化，形成决策，转换为发送信号，到达电动调节阀处，实现对污水处理过程的调控优化。
从上述可以看出，本发明提供的污水处理的调控方法可以根据实时监测系统提供的进水水质信息，依据模型分析系统提供决策支持，灵活调整可控的操作参数(如曝气量、污泥回流比、硝化液回流比、碳源投加量等)，增强了工艺运行调控管理的灵活性;保障出水达标的同时，避免了过量曝气和过量药剂添加情况的发生，可以大幅降低曝气能耗及药剂量。
