公布日：2023.11.14
申请日：2023.10.10
分类号：C02F3/30(2023.01)I;C02F3/00(2023.01)I;C02F3/32(2023.01)I
摘要
一种监测与诊断一体化联动污水处理系统和方法，该系统包括控制系统、调节池、生化处理模块和人工湿地处理模块，控制系统包括动态监测模块和专家诊断模块，动态监测模块用于监测调节池中的水质水量数据，专家诊断模块用于根据水质水量数据匹配相应的专家处理模式和确定相应的处理措施，调节池与生化处理模块和人工湿地处理模块的连接可调控，其中，控制系统根据专家诊断模块的诊断结果，控制将调节池仅连接生化处理模块与人工湿地处理模块其中之一，或串联连接生化处理模块与人工湿地处理模块，或串联连接人工湿地处理模块与生化处理模块。该系统可实现村镇污水的智慧检测-诊断-精准治理一体化，有效解决村镇污水水质、水量波动大等问题。
权利要求书
1.一种监测与诊断一体化联动污水处理系统，其特征在于，包括控制系统、调节池、生化处理模块和人工湿地处理模块，所述控制系统包括动态监测模块和专家诊断模块，所述动态监测模块用于监测所述调节池中的水质水量数据，所述专家诊断模块用于根据所述水质水量数据匹配相应的专家处理模式和确定相应的处理措施，所述调节池与所述生化处理模块和所述人工湿地处理模块的连接可调控，其中，所述控制系统根据所述专家诊断模块的诊断结果，控制将所述调节池仅连接所述生化处理模块与所述人工湿地处理模块其中之一，或依序串联连接所述生化处理模块与所述人工湿地处理模块，或依序串联连接所述人工湿地处理模块与所述生化处理模块，从而实现监测与诊断一体化联动污水处理；其中，所述水质水量数据包括COD浓度、氨氮浓度和总磷浓度；所述控制系统配置成：当监测到COD浓度高而氨氮浓度和总磷浓度低时，控制串联所述生化处理模块与所述人工湿地处理模块进行处理；当监测到COD浓度低而氨氮浓度和总磷浓度高时，控制反向串联所述人工湿地处理模块与所述生化处理模块进行处理；当监测到COD浓度、氨氮浓度和总磷浓度及其比例适宜时，控制由所述生化处理模块单独进行处理；当监测到COD浓度、氨氮浓度和总磷浓度均低时，控制由所述人工湿地处理模块单独进行处理；其中所述浓度低、所述浓度高和所述比例适宜均对应于预定义的浓度范围和比例范围。
2.如权利要求1所述的监测与诊断一体化联动污水处理系统，其特征在于，所述生化处理模块包括A2O处理池和沉淀池，所述A2O处理池中进行曝气及加药除磷处理；所述人工湿地处理模块设置有磷快吸附-缓释放填料。
3.如权利要求2所述的监测与诊断一体化联动污水处理系统，其特征在于，所述控制系统根据溶解氧探头的实时监测数据，控制所述A2O处理池中的曝气装置实时单位时间内的曝气量；所述曝气装置的曝气口采用海绵状结构以产生微球形气泡，进行微曝气处理。
4.如权利要求1所述的监测与诊断一体化联动污水处理系统，其特征在于，所述COD浓度高而氨氮浓度和总磷浓度低是指COD浓度>200mg/L、氨氮浓度<25mg/L、总磷浓度<2.0mg/L，所述COD浓度低而氨氮浓度和总磷浓度高是指COD浓度<100mg/L、氨氮浓度>40mg/L、总磷浓度>5.0mg/L，所述COD浓度、氨氮浓度和总磷浓度及其比例适宜是指COD浓度为100-200mg/L、氨氮浓度为25-40mg/L、总磷浓度为3.0-5.0mg/L，所述COD浓度、氨氮浓度和总磷浓度均低是指COD浓度<100mg/L、氨氮浓度<25mg/L、总磷浓度<2.0mg/L。
5.如权利要求4所述的监测与诊断一体化联动污水处理系统，其特征在于，所述比例适宜是指碳氮磷的浓度比值为100：5：1。
6.如权利要求1至5任一项所述的监测与诊断一体化联动污水处理系统，其特征在于，所述控制系统包括流量调节单元，流量调节的过程包括基于频率跟随模式的初步调试阶段、基于流量调节模式的中后期养菌阶段、以及进行自学习流量调节的稳定运行后阶段。
7.如权利要求1至5任一项所述的监测与诊断一体化联动污水处理系统，其特征在于，所述控制系统基于云服务器，实现远程的数据通信、处理和控制。
8.一种监测与诊断一体化联动污水处理方法，其特征在于，使用如权利要求1至7任一项所述的监测与诊断一体化联动污水处理系统，其中，所述动态监测模块监测所述调节池中的水质水量数据，所述专家诊断模块根据所述水质水量数据匹配相应的专家处理模式和确定相应的处理措施，所述调节池与所述生化处理模块和所述人工湿地处理模块的连接可调控，其中，所述控制系统根据所述专家诊断模块的诊断结果，控制将所述调节池仅连接所述生化处理模块与所述人工湿地处理模块其中之一，或依序串联连接所述生化处理模块与所述人工湿地处理模块，或依序串联连接所述人工湿地处理模块与所述生化处理模块，从而实现监测与诊断一体化联动污水处理；其中，所述水质水量数据包括COD浓度、氨氮浓度和总磷浓度；所述控制系统配置成：当监测到COD浓度高而氮磷浓度低时，控制串联所述生化处理模块与所述人工湿地处理模块进行处理；当监测到COD浓度低而氮磷浓度高时，控制反向串联所述人工湿地处理模块与所述生化处理模块进行处理；当监测到COD浓度和氮磷浓度及其比例适宜时，控制由所述生化处理模块单独进行处理；当监测到COD浓度、氨氮浓度和总磷浓度均低时，控制由所述人工湿地处理模块单独进行处理；其中所述浓度低、所述浓度高和所述比例适宜均对应于预定义的浓度范围和比例范围。
发明内容
本发明的主要目的在于克服上述背景技术的缺陷，提供一种监测与诊断一体化联动污水处理系统和方法，能够实现村镇污水的智慧检测-诊断-精准治理一体化。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种监测与诊断一体化联动污水处理系统，包括控制系统、调节池、生化处理模块和人工湿地处理模块，所述控制系统包括动态监测模块和专家诊断模块，所述动态监测模块用于监测所述调节池中的水质水量数据，所述专家诊断模块用于根据所述水质水量数据匹配相应的专家处理模式和确定相应的处理措施，所述调节池与所述生化处理模块和所述人工湿地处理模块的连接可调控，其中，所述控制系统根据所述专家诊断模块的诊断结果，控制将所述调节池仅连接所述生化处理模块与所述人工湿地处理模块其中之一，或依序串联连接所述生化处理模块与所述人工湿地处理模块，或依序串联连接所述人工湿地处理模块与所述生化处理模块，从而实现监测与诊断一体化联动污水处理。
进一步地：
所述生化处理模块包括A2O处理池和沉淀池，所述A2O处理池中进行曝气及加药除磷处理；所述人工湿地处理模块设置有磷快吸附-缓释放填料。
所述控制系统根据溶解氧探头的实时监测数据，控制所述A2O处理池中的曝气装置实时单位时间内的曝气量；所述曝气装置的曝气口采用海绵状结构以产生微球形气泡，进行微曝气处理。
所述控制系统根据总磷探头的实时监测数据，联合温度、pH、水量、微生物活性和污水总磷含量的关系，采用数据拟合和双向计算得到污水处理过程中投药量计算模型，用以控制投药量。
所述水质水量数据包括COD浓度、氨氮浓度、总磷浓度和悬浮物SS浓度、溶解氧浓度以及流速中的一种或多种。
所述控制系统配置成：当监测到COD浓度高而氮磷浓度低时，控制串联所述生化处理模块与所述人工湿地处理模块进行处理；当监测到COD浓度低而氮磷浓度高时，控制反向串联所述人工湿地处理模块与所述生化处理模块进行处理；当监测到COD浓度和氮磷浓度及其比例适宜时，控制由所述生化处理模块单独进行处理；当监测到COD浓度、氨氮浓度和总磷浓度均低时，控制由所述人工湿地处理模块单独进行处理；其中所述浓度低、所述浓度高和所述比例适宜均对应于预定义的浓度范围和比例范围。
具体地，所述COD浓度高而氨氮浓度和总磷浓度低是指COD浓度>200mg/L、氨氮浓度<25mg/L、总磷浓度<2.0mg/L，所述COD浓度低而氨氮浓度和总磷浓度高是指COD浓度<100mg/L、氨氮浓度>40mg/L、总磷浓度>5.0mg/L，所述COD浓度、氨氮浓度和总磷浓度及其比例适宜是指COD浓度为100-200mg/L、氨氮浓度为25-40mg/L、总磷浓度为3.0-5.0mg/L，所述COD浓度、氨氮浓度和总磷浓度均低是指COD浓度<100mg/L、氨氮浓度<25mg/L、总磷浓度<2.0mg/L。
所述比例适宜是指碳氮磷比值约为100：5：1。
所述控制系统包括流量调节单元，流量调节的过程包括基于频率跟随模式的初步调试阶段、基于流量调节模式的中后期养菌阶段、以及进行自学习流量调节的稳定运行后阶段。
所述控制系统基于云服务器，实现远程的数据通信、处理和控制。
一种监测与诊断一体化联动污水处理方法，使用所述的监测与诊断一体化联动污水处理系统，其中，所述动态监测模块监测所述调节池中的水质水量数据，所述专家诊断模块根据所述水质水量数据匹配相应的专家处理模式和确定相应的处理措施，所述调节池与所述生化处理模块和所述人工湿地处理模块的连接可调控，其中，所述控制系统根据所述专家诊断模块的诊断结果，控制将所述调节池仅连接所述生化处理模块与所述人工湿地处理模块其中之一，或依序串联连接所述生化处理模块与所述人工湿地处理模块，或依序串联连接所述人工湿地处理模块与所述生化处理模块，从而实现监测与诊断一体化联动污水处理。
本发明具有如下有益效果：
本发明针对村镇生活污水处理系统水质、水量波动大，人为管理成本高等问题，提供了一种污水处理过程中智慧监测与专家诊断一体化的监测与诊断一体化联动污水处理系统，该系统通过污水水质水量在线监测与专家诊断，依据水质水量相应地将污水送入高负荷生化处理模块或低负荷人工湿地处理模块进行处理，或是将两者依序串联进行污水处理，实现村镇污水的智慧检测-诊断-精准治理一体化，能够有效解决村镇污水水质、水量波动大，人为管理成本高等问题。
（发明人：毛伟;李强;邓新辉;李文姣;马任）
