CN110255808A - 基于物联网和人工智能为一体的污水处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于物联网和人工智能为一体的污水处理系统。包括依次串联的处理池，与各处理池分别对应设置的检测装置和操作装置，接收检测装置的检测数据判断是否需要回流重新处理和/或根据所述检测数据控制所述操作装置对对应的处理池进行相应处理的远程控制中心。本发明在传统的MBR工艺上利用物联网和人工智能对其进行控制，实现更加智能化的污水处理系统。

Description

基于物联网和人工智能为一体的污水处理系统

技术领域

本发明涉及污水处理系统，尤其涉及基于物联网和人工智能为一体的污水处理系统。

背景技术

目前发展物联网现在已提到国家的战略高度，是实现国家产业结构调整，推动产业转型升级的一次重要契机。其中智慧环保又是物联网时代新一代信息技术的重要组成部分。但是现有的水处理设备大部分是基于传统的工艺进行优化及组合，在与物联网和人工智能方面则刚起步。

例如，现有的污现有的一体化智能化MBR设备大部分是基于传统的工艺演化而来，由于成本以及检测手段的原因，不能实时监控进、出水的水质如TOC、COD、浊度、TDS、水温以及压力、溶解氧等参数，并对系统的运行状态进行综合判断。仅通过少数的水煮参数如产水COD等作为主要指标，不能及时反馈MBR系统的运行状况，如上游水质是否波动较大，MBR膜丝是否断裂，膜丝是否有污堵风险，产水是否持续合格，曝气量是否过高或者高低等情况不能做出智能判断。往往需要人工来调整，如遇紧急情况，轻则产水水质不稳定，重则系统污堵，不能产水。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术存在的没有利用物联网来具体改善污水处理系统实现智能化控制的缺陷，提供一种基于物联网和人工智能为一体的污水处理系统。

本发明的污水处理系统，包括依次串联的处理池，与各处理池分别对应设置的检测装置和操作装置，接收检测装置的检测数据判断是否需要回流重新处理和/或根据所述检测数据控制所述操作装置对对应的处理池进行相应处理的远程控制中心。

在一个实施例中，所述处理池包括依次串联的缺氧生化池、曝气池和膜池。

在一个优选实施例中，所述处理池还包括串联在所述缺氧生化池之前的预处理池和BAF池。

具体的，与所述预处理池对应设置的检测装置包括设置在预处理池进水管路上的进水流量计、第一水质传感器，所述远程控制中心根据所述进水流量计采集的流量以及第一水质传感器检测的数据计算预处理所需的工艺选择以及絮凝处理时间、加药量。

具体的，与所述BAF池对应设置的检测装置包括设置在所述BAF池进水管路处的第二水质传感器，与所述BAF池对应的操作装置包括连接所述BAF池的进水管路与所述预处理池的第一回流管路，所述远程控制中心根据所述第二水质传感器的检测数据判断所述预处理效果是否符合要求，若不符合则控制第一回流管路进行回流重新进行预处理，否则继续判断是否需要进行BAF处理，若不需要，直接送至所述缺氧生化池，若需要，则进入所述BAF池进行生化处理。

具体的，与所述缺氧生化池对应设置的检测装置包括设置在所述缺氧生化池进水管路处的第三水质传感器，与所述缺氧生化池对应设置的操作装置包括第一水泵，所述远程控制中心根据所述第一水质传感器收集的数据判断所述BAF池的生化时间和水力停留时间，并根据判断结果控制所述第一水泵的流量。

具体的，与所述曝气池对应设置的检测装置包括设置在所述曝气池进水管路处的第四水质传感器、设于所述曝气池内的溶解氧传感器，与所述曝气池对应设置的操作装置包括第一曝气风机，所述远程控制中心根据所述第四水质传感器的检测数据和溶解氧传感器的检测数据，控制所述第一曝气风机的曝气量以及曝气时间。

具体的，与所述膜池对应设置的检测装置包括设置在所述膜池进水管路处的第五水质传感器、设置在所述膜池出水管路处的水压传感器、第六水质传感器、出水流量计，与所述膜池对应设置的操作装置包括第二水泵、第二曝气风机、连接所述膜池的出水管路与所述缺氧生化池的第二回流管路，所述远程控制中心根据所述第五水质传感器的检测数据计算出所述膜池所需的曝气量，根据所述水压传感器、第六水质传感器以及出水流量计判断所述膜池的超滤膜的运行工况以及出水流量。

优选的，所述超滤膜为PVDF中空纤维超滤膜。

优选的，任意水质传感器的检测数据包括水温、浊度、TOC、 COD、 TDS当中的至少一种。

本发明将现有的MBR工艺与传感器、远程控制中心相结合，在每个处理单元（处理池）都部署专有的传感器，通过采集的数据，经过物联网和人工智能来全方面控制MBR系统运行，在确保MBR出水水质连续达标的情况下，同时让系统在最佳的工况下运行，真正实现物联网，人工智能与MBR系统的有机结合。

附图说明

图1示出了本发明的结构示意图。

图2示出了本发明的处理流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对发明进行详细的说明，且所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1、图2所示，本发明的污水系统除了依次串联的多个处理池以外，每个处理池都具有对应的检测装置和操作装置，检测装置将检测数据发送给远程控制中心，然后远程控制中心经过大数据分析、计算等手段来对操作装置进行控制，并且远程控制中心还可以与客户的各个终端连接，将处理过程中的数据或状态发送给客户的终端，例如发送到客户的手机APP上，发送至客户的电脑上等等。本发明在所有的处理池的对应位置都设置了相关的检测设备，对每个处理池的处理的水质进行实时监测，通过采集的数据智能判断各单元的运行状况并做出相应的反馈。

本发明的处理池包括依次串联的预处理池、BAF池、缺氧生化池、曝气池和膜池。本发明在现有的MBR系统上增加了预处理池和BAF池，通过预处理将大部分的固体杂质清除，通过BAF减少了水中的油分，这样本发明的MBR系统可以处理多种废水，尤其是高油脂高悬浮物废水。如果没有良好的预处理，悬浮物和油脂类的污染物会附着在膜丝的表面，MBR膜的通量会很快衰减，膜会污堵，反洗和化学清洗的频率要增多，造成额外的人力，能量和药剂损耗。

与预处理池1对应设置的检测装置包括设置在预处理池进水管路上的进水流量计11、第一水质传感器12，当原水经过预处理池1的进水管路时，设置在预处理池进水管路上的第一水质传感器12和进水流量计11就会采集检测数据，远程控制中心根据第一水质传感器12（采集的检测数据包括TOC、COD、浊度、水温等）和流量传感器11采集的数据计算预处理所需的工艺选择以及絮凝处理时间，加药量等。比如说水质为轻度污染时，设定絮凝剂的加药量为X ml/H, 絮凝时间为Y min. 当来水变成中度污染时，则系统自动设置加药量为1.5X ml/H, 絮凝时间相应为1.5Y min.同理，当来水水质为重度污染时，系统自动设置加药量为2X ml/H, 絮凝时间相应为2Y min. 以上X和Y值为根据本领域内技术人员的经验去设置为系统默认值。当系统第一次启动时，系统按照初始设定值运行，并不断记录絮凝产水浊度随着絮凝时间的变化，控制中心可以根据所得的曲线计算出最佳的加药量和絮凝时间。后续通过数据的不断采集分析，会不断的更新加药量和絮凝时间的最佳取值。

经过预处理后的水在流入下一个处理单元BAF池2时，与BAF池2对应设置的检测装置包括设置在BAF池2进水管路处的第二水质传感器21，与BAF池2对应的操作装置包括连接BAF池2的进水管路与预处理池1的第一回流管路，第二水质传感器21通过浊度参数来判断预处理效果是否符合进入BAF池2,如果符合要求，则进入BAF池,否则产水通过第一回流管路回流到预处理池继续处理。此外，通过对比TOD、COD、浊度的变化值来判断来水中溶解性COD和非溶解性COD的所占的比例，为下一步生化系统提供优化依据。而且，污水在进BAF池前，控制中心通过第二水质传感器21采集的水质可以智能判断是否需要进入BAF池2进行处理，如果水质的含油量较低则直接进入缺氧生化池3，省却BAF的处理步骤，提高处理效率。如污水中含油量较高，则需要进入BAF池2中进行处理。

与缺氧生化池3对应设置的检测装置包括设置在缺氧生化池3进水管路处的第三水质传感器31，与缺氧生化池3对应设置的操作装置包括第一水泵23，污水进入缺氧生化池3之前，通过第三水质传感器31收集的数据来判断生化时间以及水力停留时间，并由此控制第一水泵23的流量。

与曝气池4对应设置的检测装置包括设置在曝气池4进水管路处的第四水质传感器41、设于曝气池4内的溶解氧传感器42，与曝气池4对应设置的操作装置包括第一曝气风机43，经过厌氧处理后的水进入曝气池4，通过第四水质传感器41收集的水质数据计算出最佳曝气量，并充分结合溶解氧传感器42，控制中心可以智能控制第一曝气风机43的曝气量及曝气时间，优化第一曝气风机43的工艺参数，在降解污染物的同时，能节省能耗。例如，同一水质白天温度较高，产水水质较好达标的情况下，适当降低曝气量，并提高产水通量，采用间歇式曝气；晚上温度较低，曝气量恢复原值。

与膜池5对应设置的检测装置包括设置在膜池5进水管路处的第五水质传感器51、设置在膜池5出水管路处的水压传感器53、第六水质传感器54、出水流量计55，与膜池5对应设置的操作装置包括第二水泵56、第二曝气风机52、连接膜池5的出水管路与缺氧生化池的第二回流管路，经过好氧处理后的废水进入膜池5前，通过第五水质传感器51采集数据，控制中心计算出膜池需要的最佳曝气量，并通过水质的变化来合理调整第二曝气风机52的曝气量。此外通过综合分析原水的水量和水质，各生化池的水质，膜的运行压力等参数自动调整第二水泵56的流量。并且通过水压传感器53以及出水流量计55来判断膜池5中超滤膜的运行工况，膜是否有污堵，是否需要清洗等。通过第六水质传感器54采集的数据判断MBR系统产水是否合格，如果合格则排放，如果未能满足排放标准，则通过第二回流管路回流到缺氧生化池3继续处理。

本发明在膜池5的出水管路的末端（即第六水质传感器之后）设置了一个产水箱6，产水箱连接一条回流管路至出水管路的前端（即水压传感器附近，包括之前或之后），该回流管路上设有第三水泵61和第二流量传感器62，当膜池5的膜发生污堵需要清洗时，控制中心控制第三水泵61执行反冲洗，并通过水压传感器53结合第二流量传感器62判断反冲洗以后，膜的通量是否恢复，若是恢复了，则继续产水，若是没有恢复，则提醒人工进行化学清洗。

本发明任意水质传感器的检测数据包括水温、浊度、TOC、 COD、 TDS当中的至少一种。本发明的膜池所采用的的超滤膜为PVDF中空纤维超滤膜，本发明的进水流量计11除了可以实时监控原水流量、计算絮凝的加药量和絮凝时间以外，还可以结合水质的COD来计算COD负荷，计算曝气量及水力停留时间。本发明的出水流量计55则是可以被远程控制中心利用其所检测的产水流量来计算以及控制膜的通量，并且通过与水温、产水压力相互结合共同来判断膜是否有污堵。

上述实施例仅用于说明本发明的具体实施方式。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和变化，这些变形和变化都应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种污水处理系统，包括依次串联的处理池，其特征在于，还包括：与各处理池分别对应设置的检测装置和操作装置，接收检测装置的检测数据判断是否需要回流重新处理和/或根据所述检测数据控制所述操作装置对对应的处理池进行相应处理的远程控制中心。

2.如权利要求1所述的污水处理系统，其特征在于，所述处理池包括依次串联的缺氧生化池、曝气池和膜池。

3.如权利要求2所述的污水处理系统，其特征在于，所述处理池还包括串联在所述缺氧生化池之前的预处理池和BAF池。

4.如权利要求3所述的污水处理系统，其特征在于，与所述预处理池对应设置的检测装置包括设置在预处理池进水管路上的进水流量计、第一水质传感器，所述远程控制中心根据所述进水流量计采集的流量以及第一水质传感器检测的数据计算预处理所需的工艺选择以及絮凝处理时间、加药量。

5.如权利要求4所述的污水处理系统，其特征在于，与所述BAF池对应设置的检测装置包括设置在所述BAF池进水管路处的第二水质传感器，与所述BAF池对应的操作装置包括连接所述BAF池的进水管路与所述预处理池的第一回流管路，所述远程控制中心根据所述第二水质传感器的检测数据判断所述预处理效果是否符合要求，若不符合则控制第一回流管路进行回流重新进行预处理，否则继续判断是否需要进行BAF处理，若不需要，直接送至所述缺氧生化池，若需要，则进入所述BAF池进行生化处理。

6.如权利要求3所述的污水处理系统，其特征在于，与所述缺氧生化池对应设置的检测装置包括设置在所述缺氧生化池进水管路处的第三水质传感器，与所述缺氧生化池对应设置的操作装置包括第一水泵，所述远程控制中心根据所述第一水质传感器收集的数据判断所述BAF池的生化时间和水力停留时间，并根据判断结果控制所述第一水泵的流量。

7.如权利要求3所述的污水处理系统，其特征在于，与所述曝气池对应设置的检测装置包括设置在所述曝气池进水管路处的第四水质传感器、设于所述曝气池内的溶解氧传感器，与所述曝气池对应设置的操作装置包括第一曝气风机，所述远程控制中心根据所述第四水质传感器的检测数据和溶解氧传感器的检测数据，控制所述第一曝气风机的曝气量以及曝气时间。

8.如权利要求3所述的污水处理系统，其特征在于，与所述膜池对应设置的检测装置包括设置在所述膜池进水管路处的第五水质传感器、设置在所述膜池出水管路处的水压传感器、第六水质传感器、出水流量计，与所述膜池对应设置的操作装置包括第二水泵、第二曝气风机、连接所述膜池的出水管路与所述缺氧生化池的第二回流管路，所述远程控制中心根据所述第五水质传感器的检测数据计算出所述膜池所需的曝气量，根据所述水压传感器、第六水质传感器以及出水流量计判断所述膜池的超滤膜的运行工况以及出水流量。

9.如权利要求8所述的污水处理系统，其特征在于，所述超滤膜为PVDF中空纤维超滤膜。

10.如权利要求4至8任意一项所述的污水处理系统，其特征在于，任意水质传感器的检测数据包括水温、浊度、TOC、 COD、 TDS当中的至少一种。