CN111362328A - 一种基于水质水量的污水处理设施动态优化调度系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于水质水量的污水处理设施动态优化调度系统及方法。本系统及方法的目的是为污水处理设施运行和管理提供降低成本的运行调度方案，包括改变粗放型的污水处理运行方式为节能、降低物料消耗的动态运行调控方式，并通过水质和水量的监控数据，最大程度地保证污水处理设施处于最佳运行状态。此外，本系统还将减少来水水质和水量不稳定造成的对污水处理设施的负荷冲击，并防止因污水处理设施出水水质不稳定造成水质超标排放情况，从而减少环保督查和处罚风险。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理领域，具体涉及一种基于水质水量的污水处理设施动态优化调度系统及方法。
背景技术
我国对于废水排放的工业企业，均要求对污水处理达标后方可排放。污水处理属于能耗密集型行业，污水处理费用是工业企业的一项重要成本支出，污水超标排放所造成的环保处罚也是工业企业的治污成本。如何对污水处理设施优化运行管理、节能降耗、降低处理成本并避免污水超标排放造成的环保处罚，是工业企业污水处理运行过程中的重要内容和目标。能源消耗和物料使用消耗是污水处理的主要运行成本，据研究统计，我国污水处理厂的污水处理过程中，进水泵、曝气鼓风设备、潜水搅拌设备等是主要耗能设备，絮凝剂、氧化还原剂等是主要加药消耗物料。目前通过设备提升、工艺改造和程序优化等对于污水处理过程中的能耗和物耗降低有显著作用，但在污水浓度和污水水量不稳定和变动的情况下，难以进一步调整。当前水质和流量监测设备已日趋成熟，已普遍应用于污水处理设施的运行和监管中；应用当前成熟的水质和流量监测技术，用于污水处理设施的节能的动态运行调控和污水达标排放调控中同样具有较大的实用和经济价值。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种基于水质水量的污水处理设施动态优化调度系统及方法，对污水处理设施中的进水、处理及出水情况进行适时调整，保证污水处理的正常稳定运行，并降低污水处理设施能耗和物耗。具体技术方案如下：
一种基于水质水量的污水处理设施动态优化调度系统，该系统包括中央控制系统、监测系统和现场控制系统；
中央控制系统由PC处理设备、数据传输设备和数据采集仪组成；用于对现场水质、流量和水位等监测设备的数据采集、存储和分析，并对现场控制设备发出控制指令，同时进行数据显示、查询和输出；
监测系统包括流量监测设备、水位监测设备、水质监测设备；监测系统用于对污水处理设施中水质、水位或流量等进行实时监测；
现场控制系统包括：污水处理设施内的进水调节泵、出水调节泵、出水调节池放水阀、进水调节池放水阀、进水控制泵、出水截污阀、应急抽水泵物料投加设备、污水搅拌器和曝气鼓风机等调控设备，及调控设备相应的电流控制器；进水水池、出水水池、进水调节池和出水调节池；现场控制系统用于对污水处理设施运行的能耗和物耗相关设备进行操作和控制，以及对进水和出水水量调度。
进一步的方案，所述PC处理设备为工控机或电脑终端，进行数据分析、存储，依据人工控制或预设程序下达相关指令，同时提供对外显示和输出；
所述数据传输设备为数据线路或无线信号发送/接收设备，为数据采集仪和PC处理设备提供数据和信息传输通道，将数据采集仪采集的各类实时监测数据传输至PC处理设备，及将PC处理设备下达的各项指令传输至数据采集仪；
所述数据采集仪用于统一收集监测设备实时监测数据，并根据PC处理设备下达的相关指令向现场控制系统中调控设备的电流控制器发出相关控制指令。
进一步的方案，所述流量监测设备采用超声波流量计或者电磁流量计，用于实时监测污水处理设施中各工艺设备内进出水管道内的污水流量；
所述水位监测设备采用液位计，用于监测污水处理设施中污水的水位高度；
所述水质监测设备采用一个或多个水质指标的监测仪器，所述水质指标根据污水处理设施运行的主要污染物控制指标进行确定。
进一步的方案，进水水池为污水前端处理设施；出水水池为污水排出后的设施；进水调节池，用于对进入污水处理设施的水质相对较好的污水进行蓄存；出水调节池，用于对污水处理设施处理后水质相对较好的出水进行蓄存；
所述进水调节泵用于将进水水池的污水抽调到进水调节池内；出水调节泵用于将出水水池的污水抽调至出水调节池内；进水控制泵设置于进水水池之后，用于控制污水进入污水处理设施；出水截污阀设置于出水水池之后，用于控制经处理后的污水排出；进水调节池放水阀设置于进水调节池与进水水池之间的连接通道上，用于将进水调节池内的水放至进水水池内；出水调节池放水阀设置于出水调节池与出水水池之间的连接通道上，用于将出水调节池内的水放至出水水池内；应急抽水泵用于对出水水池内超标的污水抽至进水水池内进行重新处理；物料投加设备为污水处理过程进行投加相应药剂和物料的设施；污水搅拌器，指污水处理过程中在厌氧、缺氧等环节中进行水力搅拌的设备；曝气鼓风机用对污水进行曝气增氧的设备；以上设备均作为污水处理设施的调控设备。
所述调控设备的电流控制器用于接收相应控制指令和信号，并通过电流信号对相应调控设备的开关启停状态、运行时间和运行功率等进行控制。
进一步的方案，所述进水水池为污水设施内的调节池或初沉池或其他；所述出水水池为污水处理设施内的巴歇尔槽或出水池或其他；所述药剂和物料为pH调整剂或氧化还原剂或絮凝剂或其他。
进一步的方案，所述水质指标为酸碱度（pH）、溶解氧（DO）、化学需氧量（COD）、总磷（TP）、氨氮（NH3-N）或污泥浓度（MLSS）中的一种或多种。
本发明还提供一种采用上述所述调度系统实现污水处理设施动态优化调度的方法，具体分为进水优化调度、污水处理过程优化调度和出水优化调度；
（1）进水优化调度
通过进水控制泵、进水调节泵、进水调节池放水阀完成调度工作，进水控制泵的抽水流量依据进水水池内水质和水位情况进行调控；进水调节泵的开关及运行状态根据进水水池内的水质和水位，以及进水调节池内的水位进行调控；进水调节池放水阀的开启和关闭根据进水水池内的水质情况进行调控；
（2）出水优化调度
通过出水调节泵、出水截污阀、出水调节池放水阀和应急抽水泵完成调度工作，出水调节泵的开关与运行状态根据出水水池内的水质和水位、及出水调节池内的水位进行调控，出水截污阀的开启和关闭根据出水水池内的水质和水位进行调控，应急抽水泵的开启和关闭根据出水水池内的水质和水位进行调控；出水调节池放水阀的开启和关闭根据出水水池内的水质情况进行调控；
（3）污水处理过程优化调度
污水进入污水处理设施后，由监测系统中安装于污水处理各工艺设施进水管管道内的流量监测设备或在水体侧壁上的水位监测设备、水质监测设备实时监测污水处理各工艺设施内的水量数据和水质数据；由数据采集仪收集实时监测数据，并通过数据传输设备传送至PC处理设备；PC处理设备依据设定程序，对污水处理设施内的水质和水量实时监测数据进行分析，并对现场控制系统中调控设备的电流控制器发出调控指令。
进一步的方案，所述（1）进水优化调度依据如下时间函数进行：
KJzi+1=M1×KJzi
KJbi+1=M2×KJbi
KJgi+1=M3
其中，
KJz、KJb、KJg分别为调控设备中进水控制泵运行功率、进水调节泵运行功率、进水调节池放水阀开关状态三项调控参数；对于阀门的控制“1”表示开启，“0”表示关闭；i为调控的某一时间段，i+1为调控下一时段；
M1、M2、M3为调控系数，其与调控i时间的水质和水量相关通过建立M1=F1{CJi}×f1{VJi}、M2=F2{CJi}×f2{VJi}×Sji和M3=F3{CJi}调控函数进行实时计算得到，其中CJ为进水水池内某项指标的水质浓度，根据水质监测设备获取；VJ为进水水池水位，根据水位监测设备获取。
具体的，调控函数可按下式进行预先设定：
上式中：
CJ为进水水池内某项指标的水质浓度，根据水质监测设备获取；
CJ1、CJ2表示某项进水水质指标预先设定的最小值和最大值；
VJ为进水水池水位，根据水位监测设备获取；
VJ1、VJ2表示预先设定的正常运行时的最佳水位值和最高允许水位值；
ZJ为进水调节池最高水位信号，由进水调节池内的水位监测设备监测其蓄满后，发出的信号，当进水调节池水位达最高水位时，ZJ=1，否则ZJ=0；
a1、a2、a3、a4、a5、a6为调整参数，需根据实际调控效果进行预设和调整。
进一步的方案，所述（2）进水优化调度依据如下时间函数进行，即：
KCfi+1=M4
KCbi+1=M5×KCbi
KCci+1=M6
KCgi+1=M7
其中，
KCf、KCb、KCc、KCg分别为出水截污阀开关状态、出水调节泵功率、应急抽水泵开关状态、出水调节池放水阀开关状态四项调控参数；对于阀门的控制“1”表示开启，“0”表示关闭；对于应急抽水泵，作为应急设备，通常不进行区间调控，“1”表示以额定功率开启，“0”表示关闭；i为调控的某一时间段，i+1为调控下一时段；
M4、M5、M6、M7为调控系数，其与调控i时间的水质和水量相关，通过建立M4=F4{CCi}*f4{VCi}、M5=F5{CCi}×f5{VCi}×Sci、M6=F6{CCi}×f6{VCi}和M7=F7{CCi}调控函数进行计算得到，其中CC为出水水池内某项指标的水质浓度，根据水质监测设备获取；VC为出水水池水位，根据水位监测设备获取。
具体的，调控函数可按下式进行预先设定：
式中：
CC为出水水池内某项指标的水质浓度，根据水质监测设备获取；
CC1、CC2表示出水水池排放污水中某项水质指标预先设定的最小值和最高限值；
VC为出水水池水位，根据水位监测设备获取；
VC1、VC2表示出水水池预先设定的最佳控制水位和最高控制水位；
Zc为进水调节池最高水位信号，当进水调节池水位达最高水位时，Zc=1，否则Zc=0；
a7为调整参数，需根据实际调控效果进行预设和调整。
进一步的方案，所述（3）污水处理过程优化调度依据如下时间函数进行，其通用调控公式为：
KQi+1=Ni×KQi
其中，
KQ为某项调控设备的调控强度，即某项能耗或物耗设备的运行功率；i为调控的某一时间段，i+1为调控下一时段；
N为设备运行的调控系数，现场控制系统的各调控设备具有不同调控系数，根据调控i时间的监测数据，建立Ni=F8{CQi}×f8{CQi,VQi}×ƞ{HRTi,Ri,MLSSi,DOi}函数进行计算，以此指导下一时段的调控策略；ƞ{HRTi,Ri,MLSSi,DOi}用于生化处理设施；其中CQ为污水处理工艺设施内某项指标的水质浓度，根据水质监测设备获取；VQ为污水处理工艺设施内水量，通过水位监测设备和污水处理设施的设计参数进行计算得到；HRTi表示该污水处理工艺设施的某时段的水力停留时间，通过水位或流量监测设备进行计算得到；MLSS表示污水处理设施的生物污泥浓度，由污泥浓度监测设备获取；R表示污水处理设施的生物污泥回流比，根据污泥浓度的监测值进行计算得到；DO表示污水处理设施内的溶解氧浓度，根据溶解氧监测设备获取。
具体的，相关函数可按下式进行预先设定：
式中：
CQ为污水处理工艺设施内某项指标的水质浓度，根据水质监测设备获取；
CQ1、CQ2表示该工艺设施内某项水质指标预先设定的最小值和最高限值；
VQ为污水处理工艺设施内水量，通过水位监测设备和污水处理设施的设计参数进行计算得到；
CV1、CV2为该工艺设施内某类污染物处理最佳效果的最小污染物总量和最大污染物总量；
HRT为污水处理设施的水力停留时间，HRT1为该污水处理工艺设施预先设定的最佳水力停留时间；HRTi表示该污水处理工艺设施的某时段的水力停留时间，通过水位或流量监测设备进行计算，即HRTi=VQi/Qi；
MLSS表示污水处理设施的生物污泥浓度，由污泥浓度监测设备获取，MLSS1为该工艺设施内生物污泥浓度预计设定的最佳值；
R表示污水处理设施的生物污泥回流比，Ri需根据污泥浓度的监测值进行计算，按Ri=MLSSi/(RSSSi-MLSSi)进行计算，其中MLSSi为该工艺设施的污泥浓度的监测值，RSSSi为污泥回流设施内的回流污泥浓度；
R1表示该工艺设施的预先设定的最佳生物污泥回流比；
DO表示污水处理设施内的溶解氧浓度，DO1表示该工艺设施预先设定的最佳溶解氧浓度；
a8、a9、a10、a11、a12、a13、a14、a15为调整参数，需根据不同水质指标的影响和调控效果进行预设和调整。
本发明提供的基于水质水量监测的污水处理设施动态优化调度系统及方法。其目的是为污水处理设施运行和管理提供降低成本的运行调度方案，包括改变粗放型的污水处理运行方式为节能、降低物料消耗的动态运行调控方式，并通过水质和水量的实时监控数据，最大程度地保证污水处理设施处于最佳运行状态。此外，本系统还将减少来水水质和水量不稳定造成的对污水处理设施的负荷冲击，并防止因污水处理设施出水水质不稳定造成水质超标排放情况，从而减少环保督查和处罚风险。
附图说明
图1 本发明调度系统框架图；
图2 本发明调度系统动态优化调度方法流程图；
图3 实施例2调度系统框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1和2所示，本实施例提供一种基于水质水量监测的污水处理设施动态优化调度系统，该系统包括中央控制系统、监测系统和现场控制系统；
中央控制系统由PC处理设备、数据传输设备和数据采集仪组成；用于对现场水质、流量、水位等监测设备的数据采集和存储，并根据预设的程序对数据进行实时分析，并对现场控制设备进行实时控制；同时可进行显示、查询、输出；
监测系统包括流量监测设备、水位监测设备、水质监测设备；用于对污水处理设施中水质、水位或流量等进行实时监测；
现场控制系统包括污水处理设施内的进水调节泵、出水调节泵、出水调节池放水阀、进水控制泵、出水截污阀、进水调节池放水阀、应急抽水泵、物料投加设备、污水搅拌器和曝气鼓风机及相应的电流控制器，以及进水水池、出水水池、进水调节池和出水调节池；用于对污水处理设施运行的能耗和物耗相关设备进行操作和控制，以及进水和出水水量调度，以此实现污水处理设施的优化运行。
所述PC处理设备为工控机或电脑终端，进行数据分析、存储，依据人工控制或预设程序下达相关指令，同时提供对外显示和输出；
所述数据传输设备为数据线路或无线信号发送/接收设备，为数据采集仪和PC处理设备提供数据和信息传输通道，将数据采集仪采集的各类实时监测数据传输至PC处理设备，及将PC处理设备下达的各项指令传输至数据采集仪；
所述数据采集仪用于统一收集监测设备实时监测数据，并根据PC处理设备下达的相关指令向现场控制设备发出相关控制指令。
所述流量监测设备采用超声波流量计或者电磁流量计，用于实时监测污水处理设施中各工艺设备内进出水管道内的污水流量；
所述水位监测设备采用液位计，用于监测污水处理设施中的污水水位高度；
所述水质监测设备采用一个或多个水质指标的监测仪器，所述水质指标根据污水处理设施运行的主要污染物控制指标进行确定。
进水水池为污水前端处理设施；出水水池为污水排出口；进水调节池，用于对进入污水处理设施的水质相对较好的污水进行蓄存；出水调节池，用于对污水处理设施处理后水质相对较好的出水进行蓄存；
所述进水调节泵用于将污水处理设施中进水水池的污水抽调到进水调节池内，其相应电流控制器用于接收相应电流控制信号，并对其开关状态、工作功率进行控制；
所述出水调节泵用于将污水处理设施中出水水池的污水抽调至出水调节池内，其相应电流控制器用于接收相应电流控制信号，并对其的开关状态、工作功率进行控制；
所述进水控制泵，设置于进水水池之后，用于控制污水进入污水处理设施，其相应的电流控制器用于接收相应控制指令和信号，并对其的开关状态、开度或运行功率等进行控制；
所述出水截污阀，设置于出水水池之后，用于控制经处理后的污水排出至外环境水体。其相应的电动阀门控制器用于接收相应控制指令和信号，并对其的开关状态进行控制；
所述进水调节池放水阀，设置于进水调节池与进水水池之间的连接通道上，用于将进水调节池内的水放至进水水池内，其相应电动阀门控制器用于接收相应电流控制信号，并对其开关状态进行控制；
所述出水调节池放水阀，设置于出水调节池与出水水池之间的连接通道上，用于将出水调节池内的水放至出水水池内，其相应电动阀门控制器用于接收相应电流控制信号，并对其开关状态进行控制；
所述应急抽水泵，用于对出水水池内超标的污水抽至进水水池内进行重新处理，其相应的电流控制器用于接收相应控制指令和信号，并对抽水泵的开关、运行功率进行控制；
所述物料投加设备为污水处理过程进行投加相应药剂和物料的设施，其相应的电流控制器用于接收电流控制信号，并对物料投加设备的启停，运行时间和投加速度等进行控制，以调控物料投加通量；
所述污水搅拌器，指污水处理过程中在厌氧、缺氧等环节中进行水力搅拌的设备，其相应的电流控制器用于接收电流控制信号，对污水搅拌器的启停、运行时间和工作功率等进行控制；
所述曝气鼓风机，指污水处理过程相关工艺中进行曝气增氧的设备，其相应的电流控制器用于接收电流控制信号，对曝气鼓风机的启停、运行时间和工作功率等进行控制。
所述进水水池为调节池或初沉池或其他；所述出水水池为巴歇尔槽或出水池或其他；所述药剂和物料为氧化还原剂或絮凝剂或其他。
所述水质指标为酸碱度（pH）、溶解氧（DO）、化学需氧量（COD）、总磷（TP）、氨氮（NH3-N）或污泥浓度（MLSS）中的一种或多种。
实施例2
以某污水处理厂A2/O工艺段处理酸性高浓度COD污水的调控为例。其处理段的工艺流程如图3所示。
在运行的某一时刻，现场控制系统中的电流控制器1~13的电流的实时信息分别为Ai1~Ai13，以电流量的形式记录和控制调节池中碱性试剂的投加量、搅拌机1~3的搅拌强度、鼓风机1的鼓风量、PAM投加量、进水控制泵运行功率、水阀1~2的开闭、抽水泵1~2的运行功率、截污阀的开闭、应急泵的启停；现场控制系统中的水质水量在线监测设备实时开展监测，包括：调节池内的pH在线监测设备1、液位计1的监测数据C1i、Z1i，蓄水池1和2的液位计2、3的监测数据Z2i、Z3i，缺氧池内的污泥在线监测设备1和管道流量计1的监测数据ML1i、Q1i（Q1i可用于计算得到HRTi），好氧池内DO在线监测设备3的监测数据C3i，二沉池的污泥在线监测设备2的监测数据ML2i，清水池的液位计4和COD在线监测设备2的监测数据Z4i、C2i。
由后台中央控制系统对实时监测数据和现场控制系统的运行数据进行实时记录存储和分析；同时，中央控制系统事先对系统运行的参数进行设定，包括：调节池内pH值调控最佳值为6-9，调节池最高水位ZT2，蓄水池1最大设计水位ZX1，生化工艺最佳设计水力负荷HRT1、最佳污泥回流比R1、最佳污泥浓度MLSS1、最佳溶解氧DO1，清水池内COD允许最大值CQ2，清水池最大水位ZC1，蓄水池2最大设计水位ZX2；以及设定调控设备的调控参数M1~M13。优化调控方案主要包括以下内容：
调节池内碱性药剂投加调控，当pH值小于6时则增加碱性试剂的投加量，当pH值大于9时则减少碱性试剂的投加量，同时进水水闸关闭（即A7j=0），即由碱性试剂投加电流控制器1的控制指令变化完成，即A1j=M1×6/C1i×A1i（pH<6）或A1j=M1×C1i/9×A1i（pH>9）；
当来水水质较好且水量较大，即调节池内的pH值C1i在6-9的范围，而调节池水位Z1i接近ZT2、且蓄水池1的水位Z2i小于最大设计水位ZX1时，则启动抽水泵1（即电流控制器10的运行指令为A10j=1），将优质水抽到蓄水池1进行蓄存，直到蓄水池1的水位Z2i等于最大设计水位ZX1时，则抽水泵1停止工作，即A10j=0；
当来水负荷不足（水质较差）时，即调节池内水位Z1i接近0或pH<6或pH>9时，则由蓄水池1进行放水，由水阀1的电流控制器8启动并打开水阀1，即A8j=1，将优质水释放进行稀释并保证污水处理设施的进水负荷。
当进水水力负荷HRTi（HRTi根据Qi进行计算得到）与HRT1有较大偏差时，对进水水闸进行的调控，使进水水力负荷趋近HRT1，即A7j=M7×(HRT1/HRTi)×A7i；
当好氧池溶解氧DOi与DO1有较大偏差时，对鼓风机1进行调控，使溶解氧浓度趋近DO1，即A5j=M5×(DO1/DOi)×A5i；
当清水池内的COD在线监测设备2在线监测数据C2i小于CQ2时，则根据C2i大小、进水水力负荷、污泥回流比、污泥浓度、溶解氧等对生化工艺内的调控设备进行节能的优化调控，如优化进水控制泵运行功率、搅拌器1~3的搅拌强度、鼓风机1的曝气强度、PAM投加强度等，各设备的优化权重根据运行成本和调控效益进行预先设定，在M2、M3、M4、M5、M6、M7中体现，即搅拌器1的电流控制器2的运行功率调控为A2j=M2×(HRT1/HRTi)×R1/(ML1i/(ML2i-ML1i))×(MLSS1/MLSSi)×(DO1/C3i)×(C2i/CQ2)×A2i（其它调控设施的调控电流A3j~A7j与A2j的调控计算方式相同，在此不再列出）；
当清水池内COD在线监测设备2监测数据C2i远小于CQ2且蓄水池2水位Z3i低于最大设计水位ZX2时，启动抽水泵2将清水池内优质出水蓄存至蓄水池，即电流控制器11的运行指令为A11j=M11×(CQ2/C2i)×ZX2/Z3i；
当清水池内COD在线监测设备2监测数据C2i大于CQ2时，则关闭截污阀（即A12j=0），同时启动水阀2（即A9j=1），以此减少超标污水排放，并利用蓄水池内的优质水进行稀释；当清水池C2i仍大于CQ2且水位接近ZC1，启动应急泵（即A13j=1）将清水池的超标水抽到应急池或调节池进行重新处理。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (10)
1.一种基于水质水量的污水处理设施动态优化调度系统，其特征在于：该系统包括中央控制系统、监测系统和现场控制系统；
中央控制系统由PC处理设备、数据传输设备和数据采集仪组成；用于对现场水质、流量和水位等监测设备的数据采集、存储和分析，并对现场控制设备发出控制指令，同时进行数据显示、查询和输出；
监测系统包括流量监测设备、水位监测设备和水质监测设备；用于对污水处理设施中水质、水位或流量等进行实时监测；
现场控制系统包括污水处理设施内的进水调节泵、出水调节泵、出水调节池放水阀、进水调节池放水阀、进水控制泵、出水截污阀、应急抽水泵、物料投加设备、污水搅拌器和曝气鼓风机等调控设备，及调控设备相应的电流控制器；还包括进水水池、出水水池、进水调节池和出水调节池；现场控制系统用于对污水处理设施运行的能耗和物耗相关设备进行操作和控制，以及对进水和出水进行水量调度。
2.根据权利要求1所述的一种基于水质水量的污水处理设施动态优化调度系统，其特征在于：
所述PC处理设备为工控机或电脑终端，进行数据分析、存储，依据人工控制或预设程序下达相关指令，同时提供对外显示和输出；
所述数据传输设备为数据线路或无线信号发送/接收设备，为数据采集仪和PC处理设备提供数据和信息传输通道，将数据采集仪采集的各类监测数据传输至PC处理设备，及将PC处理设备下达的各项指令传输至数据采集仪；
所述数据采集仪用于统一收集监测设备监测数据，并根据PC处理设备下达的相关指令向现场控制系统中调控设备的电流控制器发出相关控制指令。
3.根据权利要求1所述的一种基于水质水量监测的污水处理设施动态优化调度系统，其特征在于：
所述流量监测设备采用超声波流量计或者电磁流量计，用于监测污水处理设施中各工艺设施进出水管道内的污水流量；
所述水位监测设备采用液位计，用于监测污水处理设施中污水的水位高度；
所述水质监测设备采用一个或多个水质指标监测仪器，所述水质指标根据污水处理设施运行的主要污染物控制指标进行确定。
4.根据权利要求1所述的一种基于水质水量的污水处理设施动态优化调度系统，其特征在于：
进水水池为污水前端进水设施；出水水池为污水排出后的设施；进水调节池，用于对进水水池内水质相对较好的污水进行蓄存；出水调节池，用于对出水水池内水质相对较好的出水进行蓄存；
所述进水调节泵用于将进水水池的污水抽调到进水调节池内；出水调节泵用于将出水水池的污水抽调至出水调节池内；进水控制泵设置于进水水池之后，用于控制污水进入污水处理设施；出水截污阀设置于出水水池之后，用于控制经处理后的污水排出；进水调节池放水阀设置于进水调节池与进水水池之间的连接通道上，用于将进水调节池内的水放至进水水池内；出水调节池放水阀设置于出水调节池与出水水池之间的连接通道上，用于将出水调节池内的水放至出水水池内；应急抽水泵用于对出水水池内超标的污水抽至进水水池内进行重新处理；物料投加设备为污水处理过程进行投加相应药剂和物料的设施；污水搅拌器，指污水处理过程中在厌氧、缺氧等环节中进行水力搅拌的设备；曝气鼓风机用对污水进行曝气增氧的设备；以上设备均作为污水处理设施的调控设备;
所述调控设备的电流控制器用于接收相应控制指令和信号，并通过电流信号对相应调控设备的开关启停状态、运行时间和运行功率等进行控制。
5.根据权利要求4所述的一种基于水质水量的污水处理设施动态优化调度系统，其特征在于：所述进水水池为污水设施内的调节池或初沉池或其他；所述出水水池为污水处理设施内的巴歇尔槽或出水池或其他；所述药剂和物料为pH调整剂或氧化还原剂或絮凝剂或其他。
6.根据权利要求5所述的一种基于水质水量的污水处理设施动态优化调度系统，其特征在于：
所述水质指标为酸碱度（pH）、溶解氧（DO）、化学需氧量（COD）、总磷（TP）、氨氮（NH3-N）或污泥浓度（MLSS）中的一种或多种。
7.一种根据权利要求1-6任一所述调度系统实现污水处理设施动态优化调度的方法，其特征在于：分为进水优化调度、污水处理过程优化调度和出水优化调度；
（1）进水优化调度
通过进水控制泵、进水调节泵、进水调节池放水阀完成调度工作，进水控制泵的抽水流量依据进水水池内水质和水位情况进行调控；进水调节泵的开关及运行状态根据进水水池内的水质和水位，以及进水调节池内的水位进行调控；进水调节池放水阀的开启和关闭根据进水水池内的水质情况进行调控；
（2）出水优化调度
通过出水调节泵、出水截污阀、出水调节池放水阀和应急抽水泵完成调度工作，出水调节泵的开关与运行状态由出水水池内的水质和水位、及出水调节池内的水位进行调控，出水截污阀的开启和关闭根据出水水池内的水质和水位进行调控，应急抽水泵的开启和关闭根据出水水池内的水质和水位进行调控；出水调节池放水阀的开启和关闭根据出水水池内的水质情况进行调控；
（3）污水处理过程优化调度
污水进入污水处理设施后，由监测系统中安装于污水处理各工艺设施进水管管道内的流量监测设备或在水体侧壁上的水位监测设备、水质监测设备监测污水处理各工艺设施内的水量和水质数据；由数据采集仪收集监测数据，并通过数据传输设备传送至PC处理设备；PC处理设备依据设定程序，对污水处理设施内的水质和水量监测数据进行分析，并对现场控制系统中调控设备的电流控制器发出调控指令。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述（1）进水优化调度依据如下时间函数进行：
KJzi+1=M1×KJzi
KJbi+1=M2×KJbi
KJgi+1=M3
其中，
KJz、KJb、KJg分别为调控设备中进水控制泵运行功率、进水调节泵运行功率、进水调节池放水阀开关状态三项调控参数；对于阀门的控制“1”表示开启，“0”表示关闭；i为调控的某一时间段，i+1为调控下一时段；
M1、M2、M3为调控系数，其与调控i时间的水质和水量相关通过建立M1=F1{CJi}×f1{VJi}、M2=F2{CJi}×f2{VJi}×Sji和M3=F3{CJi}调控函数进行计算得到；其中CJ为进水水池内某项指标的水质浓度，根据水质监测设备获取；VJ为进水水池水位，根据水位监测设备获取。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述（2）进水优化调度依据如下时间函数进行，即：
KCfi+1=M4
KCbi+1=M5×KCbi
KCci+1=M6
KCgi+1=M7
其中，
KCf、KCb、KCc、KCg分别为出水截污阀开关状态、出水调节泵功率、应急抽水泵开关状态、出水调节池放水阀开关状态四项调控参数；对于阀门的控制“1”表示开启，“0”表示关闭；对于应急抽水泵，作为应急设备，通常不进行区间调控，“1”表示以额定功率开启，“0”表示关闭；i为调控的某一时间段，i+1为调控下一时段；
M4、M5、M6、M7为调控系数，其与调控i时间的水质和水量相关，通过建立M4=F4{CCi}*f4{VCi}、M5=F5{CCi}×f5{VCi}×Sci、M6=F6{CCi}×f6{VCi}和M7=F7{CCi}调控函数进行计算得到；其中CC为出水水池内某项指标的水质浓度，根据水质监测设备获取；VC为出水水池水位，根据水位监测设备获取。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述（3）污水处理过程优化调度依据如下时间函数进行，其通用调控公式为：
KQi+1=Ni×KQi
其中，
KQ为某项调控设备的调控强度，即某项能耗或物耗设备的运行功率；i为调控的某一时间段，i+1为调控下一时段；
N为设备运行的调控系数，现场控制系统的各调控设备具有不同调控系数，根据调控i时间的监测数据，建立Ni=F8{CQi}×f8{CQi,VQi}×ƞ{HRTi,Ri,MLSSi,DOi}函数进行计算，以此指导下一时段的调控策略；ƞ{HRTi,Ri,MLSSi,DOi}用于生化处理设施；其中CQ为污水处理工艺设施内某项指标的水质浓度，根据水质监测设备获取；VQ为污水处理工艺设施内水量，通过水位监测设备和污水处理设施的设计参数进行计算得到；HRTi表示该污水处理工艺设施的某时段的水力停留时间，通过水位或流量监测设备进行计算得到；MLSS表示污水处理设施的生物污泥浓度，由污泥浓度监测设备获取；R表示污水处理设施的生物污泥回流比，根据污泥浓度的监测值进行计算得到；DO表示污水处理设施内的溶解氧浓度，根据溶解氧监测设备获取。
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