污水处理工艺优化及节能控制系统和方法技术方案

本发明专利技术提供一种污水处理工艺优化及节能控制系统和方法，该污水处理工艺优化及节能控制系统包括：计算机、上位机、执行机构、用于采集被处理污水水质参数的一种以上水质在线监测仪表和一种以上用于调整污水水质参数的水质调整设备。通过采集污水处理现场数据，通过仿真模型对现场数据进行仿真处理，然后通过控制模型的计算，得到控制信号，从而控制水质调整设备的运行状态，形成一个“前馈-后馈-控制模型计算-执行”人工智能闭环控制回路；能够计算出符合工艺需求的水质参数，通过对污水水质工艺参数的精确控制，从而达到优化污水处理工艺及节能的效果。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于污水处理
，具体涉及一种污水处理工艺优化及节能控制系统和方法。
技术介绍
近年来，随着工业迅速发展，污水污染问题日益严重。目前，在污水处理工艺中，生物处理工艺是广泛被采用的一种污水处理技术，其过程是一个复杂的生化过程。在污水处理过程中，为保证污水处理效率，需要严格控制污水处理过程中的多个水质参数，例如，当污水经过预处理设备的处理后流入氧化沟，在氧化沟里进行厌氧-好氧反应时，为保证氧化沟内污水的处理效率，需要保证氧化沟内污水的溶解氧在一定范围内，因此，现有的控制方式为检测氧化沟内污水的溶解氧D0，根据检测结果手动调整曝气机的转速，从而使氧化沟内污水的溶解氧DO不断趋于理论值。但是，由于污水水质的多变性和生物处理系统中 生化反应的复杂性，曝气机转速的调整时间常常远远滞后检测结果得出时间，从而导致氧化沟排出的污水水质不符合要求，降低了污水处理效率。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷，本专利技术提供一种污水处理工艺优化及节能控制系统和方法，基于污水变化趋势仿真模型预测变化后的污水水质信息，然后基于控制模型得到针对变化后的污水水质信息的控制量，从而能够有效的调整污水水质。通过对污水水质的精确控制，从而达到优化污水处理工艺及节能的效果。本专利技术采用的技术方案如下本专利技术提供一种污水处理工艺优化及节能控制系统，包括计算机、上位机、执行机构、用于采集被处理污水水质参数的一种以上水质在线监测仪表和一种以上用于调整污水水质参数的水质调整设备；所述计算机的输入端与各个所述水质在线监测仪表连接，所述计算机的输出端通过所述执行机构与各个所述水质调整设备连接；所述计算机还通过通信网络与所述上位机通信。优选的，所述水质在线监测仪表包括DO检测仪和/或COD检测仪和/或MLSS检测仪和/或PH传感器和/或水位传感器和/或氨氮在线监测仪；所述水质调整设备包括表面曝气机和/或污泥回流泵和/或剩余污泥回流泵。优选的，所述计算机内置有数据管理模块、模型管理模块、仿真管理模块和权限管理模块；所述数据管理模块包括现场数据保存子模块、操作日志保存子模块、历史数据保存子模块和专家经验管理子模块；其中，所述现场数据保存子模块用于保存各个所述水质在线监测仪表上传的现场水质参数；所述操作日志保存子模块用于保存对各个所述水质调整设备的调整信息；所述历史数据保存子模块用于保存各个所述水质在线监测仪表上传的历史水质参数；所述专家经验管理子模块具有自适应与自学习功能，用于维护与污水处理工艺相关的专家经验；所述模型管理模块用于建立并维护控制模型，包括控制模型建立子模块、控制模型修改子模块和控制模型选择子模块；其中，所述控制模型建立子模块用于根据历史统计数据和操作经验建立与各类工艺运行参数对应的控制模型；所述控制模型修改子模块用于修改所述控制模型建立子模块建立的所述控制模型；所述控制模型选择子模块用于根据接收到的所述水质在线监测仪表上传的现场水质参数及工艺需求动态选择对应的控制模型；所述仿真管理模块包括随机数仿真验证模型、历史数据仿真验证模型和污水变化趋势仿真模型；其中，所述随机数仿真验证模型用于接收随机输入的工艺运行参数，然后验证所述控制模型在所述随机输入的工艺运行参数下的合理性；所述历史数据仿真验证模型用于接收历史工艺运行参数，然后验证所述控制模型在所述历史工艺运行参数下的合理性；所述污水变化趋势仿真模型用于预测污水的变化趋势； 所述权限管理模块用于设置访问和操作所述计算机不同功能的权限。本专利技术还提供一种应用上述污水处理工艺优化及节能控制系统的方法，包括以下步骤SI，在对污水进行处理的过程中，所述计算机接收所述水质在线监测仪表上传的污水水质参数；S2，所述计算机判断所述污水水质参数是否在设定区间内，如果判断结果为否，则所述污水水质参数为无效数据，直接发出报警信号；如果判断结果为是，则执行S3 ；S3，所述计算机查找所述模型管理模块，判断所述模型管理模块中是否存储有与所述污水水质参数对应的所述控制模型，如果判断结果为是，则获取并运行查找到的所述控制模型，进行控制参数计算，得到控制指令，然后执行S4 ;如果判断结果为否，则将所述污水水质参数和污水处理需求参数发送给所述专家经验管理子模块，所述专家经验管理子模块基于神经网络进行自学习，判断能否学习到与所述污水水质参数关联的控制解决方法，如果能够学习到，则根据学习到的所述控制解决方法得到控制指令，然后执行S4 ;如果不能够学习到，则转为人工控制模式或粗放控制模式，由人工或粗放控制所述水质调整设备的运行状态，同时，所述专家经验管理子模块记录人工或粗放控制过程；S4，所述计算机向所述执行机构发送控制指令，通过所述执行机构控制所述水质调整设备的运行状态，进而调整被处理的所述污水的实际污水水质参数；通过循环执行S1-S4，使所述污水的实际污水水质参数不断趋向于理论污水水质参数。优选的，SI中，所述污水水质参数包括进水量、污水化学需氧量、污水氨氮浓度、污水悬浮固体浓度和污水水位中的一种或几种。优选的，污水处理中，氧化沟对污水进行氧化降解处理具体为通过进水口不断向氧化沟内注入污水，只有当氧化沟内储存的污水量达到设定值后，才通过所述水质调整设备控制氧化沟内污水水质参数；S1之前还包括当所述氧化沟内储存的污水量达到设定值后，通过所述水质在线监测仪表直接采集所述氧化沟内的污水水质参数。优选的，污水处理中，氧化沟对污水进行氧化降解处理具体为通过进水口不断向氧化沟内注入污水，只有当氧化沟内储存的污水量达到设定值后，才通过所述水质调整设备控制氧化沟内污水水质参数；所述污水处理工艺优化及节能控制方法还包括在第一时间点，通过所述水质在线监测仪表采集所述氧化沟进水口的污水水质参数；需要处理的污水通过所述氧化沟进水口不断注入到氧化沟内，当达到第二时间点时，当需要控制氧化沟内污水水质时，对所述第一时间点采集的所述污水水质参数进行控制计算，得到控制命令；然后向所述水质调整设备发送所述控制命令，控制所述水质调整设备对所述氧化沟内污水的处理过程。优选的，S3具体为所述计算机结合接收到的所述污水水质参数和污水处理整体工况预测设定时间点的污水水质参数；所述计算机选择与预测得到的所述污水水质参数对应的控制模型，所述控制模型进行控制参数计算，得到控制指令；S4中，所述计算机向所述执行机构发送控制指令具体为当达到所述设定时间点时，所述计算机向所述执行机构发送控制指令。优选的，所述水质调整设备包括表面曝气机和/或污泥回流泵和/或剩余污泥回·流泵；S4中，所述计算机向所述执行机构发送控制指令，通过所述执行机构控制所述水质调整设备的运行状态具体为所述计算机调整所述表面曝气机的转速和/或所述污泥回流泵的转速和/或所述剩余污泥回流泵的转速。本专利技术提供的污水处理工艺优化及节能控制方法具有以下有益效果(I)采集污水处理现场数据，通过仿真模型对现场数据进行仿真处理，然后通过控制模型的计算，得到控制信号，从而控制水质调整设备的运行状态，形成一个“前馈-后馈-控制模型计算-执行”人工智能闭环控制回路；能够有效的调整污水水质。(2)控制模型是基于模糊控制、神经网络等的专家控制模型，是实现自适应、自学习的仿人工智能控制系统，能够达到处理工艺优化和过程参数精确控制的目的。(3)通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种污水处理工艺优化及节能控制系统，其特征在于，包括：计算机、上位机、执行机构、用于采集被处理污水水质参数的一种以上水质在线监测仪表和一种以上用于调整污水水质参数的水质调整设备；所述计算机的输入端与各个所述水质在线监测仪表连接，所述计算机的输出端通过所述执行机构与各个所述水质调整设备连接；所述计算机还通过通信网络与所述上位机通信。

【技术特征摘要】
1.一种污水处理工艺优化及节能控制系统，其特征在于，包括计算机、上位机、执行机构、用于采集被处理污水水质参数的一种以上水质在线监测仪表和一种以上用于调整污水水质参数的水质调整设备；所述计算机的输入端与各个所述水质在线监测仪表连接，所述计算机的输出端通过所述执行机构与各个所述水质调整设备连接；所述计算机还通过通信网络与所述上位机通信。2.根据权利要求I所述的污水处理工艺优化及节能控制系统，其特征在于，所述水质在线监测仪表包括DO检测仪和/或COD检测仪和/或MLSS检测仪和/或pH传感器和/或水位传感器和/或氨氮在线监测仪；所述水质调整设备包括表面曝气机和/或污泥回流泵和/或剩余污泥回流泵。3.根据权利要求I所述的污水处理工艺优化及节能控制系统，其特征在于，所述计算机内置有数据管理模块、模型管理模块、仿真管理模块和权限管理模块； 所述数据管理模块包括现场数据保存子模块、操作日志保存子模块、历史数据保存子模块和专家经验管理子模块；其中，所述现场数据保存子模块用于保存各个所述水质在线监测仪表上传的现场水质参数；所述操作日志保存子模块用于保存对各个所述水质调整设备的调整信息；所述历史数据保存子模块用于保存各个所述水质在线监测仪表上传的历史水质参数；所述专家经验管理子模块具有自适应与自学习功能，用于维护与污水处理工艺相关的专家经验； 所述模型管理模块用于建立并维护控制模型，包括控制模型建立子模块、控制模型修改子模块和控制模型选择子模块；其中，所述控制模型建立子模块用于根据历史统计数据和操作经验建立与各类工艺运行参数对应的控制模型；所述控制模型修改子模块用于修改所述控制模型建立子模块建立的所述控制模型；所述控制模型选择子模块用于根据接收到的所述水质在线监测仪表上传的现场水质参数及工艺需求动态选择对应的控制模型； 所述仿真管理模块包括随机数仿真验证模型、历史数据仿真验证模型和污水变化趋势仿真模型；其中，所述随机数仿真验证模型用于接收随机输入的工艺运行参数，然后验证所述控制模型在所述随机输入的工艺运行参数下的合理性；所述历史数据仿真验证模型用于接收历史工艺运行参数，然后验证所述控制模型在所述历史工艺运行参数下的合理性；所述污水变化趋势仿真模型用于预测污水的变化趋势； 所述权限管理模块用于设置访问和操作所述计算机不同功能的权限。4.一种应用权利要求1-3任一项所述污水处理工艺优化及节能控制系统的方法，其特征在于，包括以下步骤 SI，在对污水进行处理的过程中，所述计算机接收所述水质在线监测仪表上传的污水水质参数； S2，所述计算机判断所述污水水质参数是否在设定区间内，如果判断结果为否，则所述污水水质参数为无效数据，直接发出报警信号；如果判断结果为是，则执行S3 ； S3，所述计算机查找所述模型管理模块，判断所述模型管理模块中是否存储有与所述污水水质参数对应的所述控制模型，如果判断结果为是，则获取并...

【专利技术属性】
技术研发人员：史瑞明，
申请(专利权)人：威水星空北京环境技术有限公司，
类型：发明
国别省市：