一种污水处理工艺中水质指标的虚拟监测方法技术

本发明专利技术揭示了一种污水处理工艺中水质指标的虚拟监测方法，主要用于污水处理生化池内氨氮和硝态氮等水质指标的监测。该方法包括在污水处理工艺流程上设置多个虚拟监测点；建立生化池中各项水质指标浓度随时间变化的数学模型；将所述数学模型嵌入污水处理工艺的仿真平台；向所述仿真平台中输入和配置所述污水处理工艺的运行参数，进行仿真，得到各监测点上各项水质指标的仿真结果，以及各项水质指标浓度在生化池上的沿程连续分布。本发明专利技术便于污水厂从全局层面了解和掌握工艺的实时状况和动态变化，发现并诊断运行过程中出现的问题，提升工艺控制和优化的质量，并帮助污水处理厂节约仪表采购和维护费用，进一步提升污水厂的运行水平。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术揭示了，主要用于污水处理生化池内氨氮和硝态氮等水质指标的监测。该方法包括在污水处理工艺流程上设置多个虚拟监测点；建立生化池中各项水质指标浓度随时间变化的数学模型；将所述数学模型嵌入污水处理工艺的仿真平台；向所述仿真平台中输入和配置所述污水处理工艺的运行参数，进行仿真，得到各监测点上各项水质指标的仿真结果，以及各项水质指标浓度在生化池上的沿程连续分布。本专利技术便于污水厂从全局层面了解和掌握工艺的实时状况和动态变化，发现并诊断运行过程中出现的问题，提升工艺控制和优化的质量，并帮助污水处理厂节约仪表采购和维护费用，进一步提升污水厂的运行水平。【专利说明】
本专利技术涉及污水水质指标的监测
，尤其是涉及一种污水处理工艺中水质 指标的虚拟监测方法。
技术介绍
在污水处理厂的运行管理中，氨氮和总氮的达标排放是一个备受关注的问题，而 总氮的去除效果又受限于反硝化过程，即有赖于硝态氮的去除效果。在常规的活性污泥处 理工艺中，如果能实时掌握整个生化工艺流程上的氨氮、硝态氮、包括与氮元素的变化相关 的各项指标，比如以供参照的溶解氧或污泥浓度的动态变化，将会有助于管理者及时发现 和诊断工艺运行中出现的问题，并能对工艺运行参数进行调整，以确保出水水质达标排放。 然而，为实现这一目标，需要在生化池沿程上依次安装大量在线水质监测仪表，这 些设备从采购到日常维护都是不菲的开支，事实上很难可行。因此污水厂一般只在进、出水 处安装仪表，甚至只安装个别种类的仪表，以满足绩效考核指标中规定的监测项目的要求。 而整个生化池廊道的大部分区域却是水质仪表监测的盲点，如图1所示。 因此需要研究出一种水质监测方法来弥补传统仪表在污水处理厂实际应用上存 在的有监测盲点、操作成本高等不足。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种污水处理工艺中水质指标的虚 拟监测方法，通过对污水处理工艺流程进行建模，并在相应的工艺仿真平台上进行仿真，得 出各监测点的仿真结果，用仿真值代替真实仪表的监测值，弥补了由于真实仪表数量的不 足或故障带来的监测盲点的问题。 为实现上述目的，本专利技术提出如下技术方案： -种污水处理工艺中水质指标的虚拟监测方法，包括： S1、在污水处理工艺流程上设置多个虚拟监测点； S2、建立生化池中各项水质指标浓度随时间变化的数学模型； S3、将所述数学模型嵌入污水处理工艺的仿真平台； S4、向所述仿真平台中输入和配置所述污水处理工艺的运行参数，进行仿真，得到 各监测点上各项水质指标的仿真结果，以及各项水质指标浓度在生化池上的沿程连续分 布。 优选地，所述步骤S1为：将污水处理工艺流程按进水流方向沿程分割成多个串联 的完全混合反应器，即多个所述虚拟监测点。 优选地，所述步骤S2包括： S21、基于描述污水处理生化反应过程的数学模型，建立污水处理工艺流程中的物 料平衡关系，得到每个所述反应器内的水质指标浓度随时间变化的数学表述； S22、将每个完全混合反应器内的多种所述水质指标浓度随时间变化的数学表述 汇总成一个大型微分方程组，通过求解所述微分方程组，即能获知在仿真时间内每个完全 混合反应器内的各种水质指标随时间变化的规律。 优选地，所述数学表述为： 【权利要求】1. ，其特征在于，包括： 51、 在污水处理工艺流程上设置多个虚拟监测点； 52、 建立生化池中各项水质指标浓度随时间变化的数学模型； 53、 将所述数学模型嵌入污水处理工艺的仿真平台； 54、 向所述仿真平台中输入和配置所述污水处理工艺的运行参数，进行仿真，得到各监 测点上各项水质指标的仿真结果，以及各项水质指标浓度在生化池上的沿程连续分布。2. 根据权利要求1所述的污水处理工艺中水质指标的虚拟监测方法，其特征在于，所 述步骤S1为：将污水处理工艺流程按进水流方向沿程分割成多个串联的完全混合反应器， 即多个所述虚拟监测点。3. 根据权利要求2所述的污水处理工艺中水质指标的虚拟监测方法，其特征在于，所 述步骤S2包括： 521、 基于描述污水处理生化反应过程的数学模型，建立污水处理工艺流程中的物料平 衡关系，得到每个所述反应器内的水质指标浓度随时间变化的数学表述； 522、 将每个完全混合反应器内的多种所述水质指标浓度随时间变化的数学表述汇总 成一个大型微分方程组，通过求解所述微分方程组，即能获知在仿真时间内每个完全混合 反应器内的各种水质指标随时间变化的规律。4. 根据权利要求3所述的污水处理工艺中水质指标的虚拟监测方法，其特征在于，所 述数学表述为：式中，Ci是沿所述污水处理工艺流程上第i个反应器内的某水质指标的浓度，mg/1 ; Qin和Qout分别代表相应反应器的进水、出水流量，m3/h，Cin和Cout分别表示相应反应器 内水质指标的进水、出水浓度，mg/1 ;ri代表相应反应器内水质指标浓度的过程速率方程， mgAl*h) ;Vol代表相应反应器内的有效容积，m3。5. 根据权利要求1所述的污水处理工艺中水质指标的虚拟监测方法，其特征在于，所 述步骤S4包括： 541、 向所述仿真平台中输入和配置所述污水处理工艺的运行参数，得到每个反应器内 各项水质指标的仿真结果； 542、 将所有所述虚拟监测点上的每项水质指标的仿真结果采用相应算法转换为在时 间或空间上连续分布的仿真结果。6. 根据权利要求5所述的污水处理工艺中水质指标的虚拟监测方法，其特征在于，所 述算法为插值算法。7. 根据权利要求1所述的污水处理工艺中水质指标的虚拟监测方法，其特征在于，所 述虚拟监测点的设置位置为污水处理工艺流程的进水端、厌氧区末端、缺氧区末端、好氧区 或出水端中的一处或多处。8. 根据权利要求7所述的污水处理工艺中水质指标的虚拟监测方法，其特征在于，还 包括： 55、 将污水处理工艺流程出水端的虚拟监测点的仿真结果与真实仪表的实测结果进行 对照，对所述仿真结果进行校验。9. 根据权利要求1或8所述的污水处理工艺中水质指标的虚拟监测方法，其特征在于， 所述运行参数包括进水流量、各项进水水质浓度、曝气量、污泥回流量。10. 根据权利要求1?8任意一项所述的污水处理工艺中水质指标的虚拟监测方法，其 特征在于，所述水质指标包括氨氮、硝态氮、溶解氧、磷酸盐、污泥浓度。【文档编号】G01N33/18GK104049071SQ201410283630【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年6月23日 优先权日:2014年6月23日 【专利技术者】范岳峰, 胡晓东, 胡文青 申请人:上海昊沧系统控制技术有限责任公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种污水处理工艺中水质指标的虚拟监测方法，其特征在于，包括：S1、在污水处理工艺流程上设置多个虚拟监测点；S2、建立生化池中各项水质指标浓度随时间变化的数学模型；S3、将所述数学模型嵌入污水处理工艺的仿真平台；S4、向所述仿真平台中输入和配置所述污水处理工艺的运行参数，进行仿真，得到各监测点上各项水质指标的仿真结果，以及各项水质指标浓度在生化池上的沿程连续分布。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：范岳峰，胡晓东，胡文青，
申请(专利权)人：上海昊沧系统控制技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：上海;31