CN112723649A - 一种污水处理厂虚拟调试操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污水处理厂虚拟调试操作方法，属于污水处理技术领域，通过仿真污水处理厂完全按照真实情况进行建模、设计，还原真实工作场景，同时在每一个单体、每一个设备都对应以理论知识、图片动画、操作视频进行解析，学习者可以以第一视角漫游厂区各个区域进行学习；以虚拟操作代替真实操作过程，操作过程实时监控，出现错误操作出现报警，从而弥补学习者误操作引起的系统故障、设备损坏等问题，更适合于缺乏经验者进行学习；完全模拟真实污水处理厂运行过程，出水水质会根据运行工况出现波动，学习者通过调节加药量、曝气风量、污泥回流比等，完全模拟实际污水处理厂调试过程，最终实现出水达到水质指标要求。

Description

一种污水处理厂虚拟调试操作方法

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种污水处理厂虚拟调试操作方法。

背景技术

对现存环境污染问题进行有效治理则是建设美丽中国的必经之路，而水环境问题是我国目前最突出的环境污染问题之一。

现阶段，主要通过建设污水处理厂进行污水治理，实现达标排放。在污水处理厂的建设完工与正式使用之间，还有一项重要的工作，就是进行工艺调试，调试的内容包括设备仪表的检查、控制系统的启停、生物污泥的培养驯化、运行参数的调整设置等。

污水处理工艺调试专业性强、技术要求高，在实际工程中，需要技术人员花费数月时间才能完成，实现出水水质的稳定达标排放。但在这一过程中往往会因为调试技术人员缺乏经验、操作错误等原因造成设备损坏、污泥菌种失活等情况，导致影响施工工期、增大施工成本等问题，特别是对于经验欠缺的技术人员、在校的专业大学生来说，很难通过实际工程案例进行学习、培训。

因此需要研究出一种虚拟调试方法，来解决在实际污水处理厂工艺调试中可能存在的风险与问题，达到学习、训练的目的。

现阶段对于经验欠缺的技术人员进行污水处理工艺调试学习，只能在现场调试工程师的带领下，在实际工程现场进行设备操作、药剂投加、菌种培养等训练。

污水处理工艺调试工作是一项依靠自身经验、依靠专业技术的工作，对于经验缺乏的污水处理工艺调试技术人员来说，直接进行实际工程的调试工作存在较大的风险：

(1)在现场调试工程师的带领下进行现场学习，往往浮于表面，无法独立制定调试计划并进行调试工作，因此学习效果较差；

(2)由于缺乏相关经验，操作过程中容易导致设备仪表损坏、工艺系统崩溃、污泥失去活性、增大调试成本等问题，甚至长时间不能调试成功。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种污水处理厂虚拟调试操作方法，克服实际工程调试训练的局限性，提供一种利用虚拟的污水处理厂进行仿真操作并完成工艺调试的方法。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种污水处理厂虚拟仿真调试方法，包括如下步骤：

S1、按照真实污水处理工艺单元进行建模；

S2、在虚拟污水处理厂中进行系统开车，按照工艺流程分别开启机械设备和仪表；

S3、在虚拟污水处理厂中模拟实际工作过程，对设备、仪表进行调试，检测是否能够正常开启、停止，能否正确显示数值；

S4、虚拟设置进水水质指标，系统实时检测出水水质指标，根据工艺特点及水质情况制定调试计划，通过对虚拟污水处理厂工艺流程中的相关运行指标进行调整，最终使各项出水指标满足标准要求，满足各项出水水质指标，完成调试工作。

进一步地，S1中，所述的处理工艺单元包括格栅集水池、提升泵房、沉砂池、厌氧-缺氧-好氧池、滤池、紫外消毒池，还包括辅助建筑物，辅助建筑物包括综合楼、中心控制室、化验室、风机水泵房、污泥脱水车间，仪器设备包括水泵、风机、脱水机、格栅机、搅拌机等，仪表包括处理溶解氧仪、酸碱度仪、氧化还原电位仪及相关阀门、开关，还包括厂区道路、植被绿化等，完整还原真实的厂区环境。

进一步地，S2中，所述的机械设备包括进水阀门、提升水泵、污水回流泵、污泥泵、鼓风机、刮泥机、脱水机；所述的仪表包括溶解氧仪、酸碱仪、液位计。

进一步地，S4中，所述的水质指标包括化学需氧量、生化需氧量、氨氮、总氮、总磷、悬浮物、酸碱度。

进一步地，通过调节进水阀门的开启度，调节总进水量；通过调节鼓风机变频器频率，调节风量，从而改变溶解氧指标；通过调节污泥泵阀门开启度，可调节污泥回流量；通过调节污水回流泵阀门开启度调节混合液回流量；通过上述操作，模拟工艺调试过程，对应的化学需氧量、生化需氧量、氨氮、总磷、酸碱度、悬浮物等污水水质指标会随之变动，直至满足出水水质标准要求。

进一步地，S4中，所述的通过对虚拟污水处理厂工艺流程中的相关运行指标进行调整，包括如下调整模式：

4.1)总氮超标，依次调节1#、2#、3#、4#内回流泵阀门开度，调节至70％，增大污水内回流量；

4.2)悬浮物超标，调节沉淀池进水总阀门的开度小于30％；调节沉淀池排泥总阀的开度大于95％；

4.3)总磷超标，依次调节1#、2#、3#、4#污泥泵阀门开度，调节至70％，增大污泥回流量；

4.4)COD超标，依次调节1#、2#、3#、4#内回流泵阀门开度大于70％；依次调节1#、2#、3#、4#鼓风机变频器频率至50Hz；

4.5)污泥膨胀，依次调节1#、2#、3#、4#内回流泵阀门开度大于70％；依次调节1#、2#、3#、4#鼓风机变频器频率至50Hz。

有益效果：与现有技术相比，本发明的对于经验欠缺的技术人员、在校的专业大学生来说，针对虚拟污水处理厂工艺流程多次、反复进行仿真调试，最终使污水达到要求的水质排放标准，而不至于造成实际工程损失，能够更好地起到训练、培训和学习的目的，具有以下优势：

1)本发明仿真污水处理厂完全按照真实情况进行建模、设计，还原真实工作场景，同时在每一个单体、每一个设备都对应以理论知识、图片动画、操作视频进行解析，学习者可以以第一视角漫游厂区各个区域进行学习；

2)以虚拟操作代替真实操作过程，操作过程实时监控，出现错误操作出现报警，从而弥补学习者误操作引起的系统故障、设备损坏等问题，更适合于缺乏经验者进行学习；

3)完全模拟真实污水处理厂运行过程，出水水质会根据运行工况出现波动，学习者通过调节加药量、曝气风量、污泥回流比等，完全模拟实际污水处理厂调试过程，最终实现出水达到水质指标要求。

附图说明

图1是污水处理厂虚拟仿真调试方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施实例对本发明进一步说明。

一种污水处理厂虚拟仿真调试方法，包括如下步骤：

S1、按照真实污水处理工艺进行建模，处理工艺单元包括格栅集水池、提升泵房、沉砂池、厌氧-缺氧-好氧池、滤池、紫外消毒池，辅助建筑物包括综合楼、中心控制室、化验室、风机水泵房、污泥脱水车间，仪器设备包括水泵、风机、脱水机、格栅机、搅拌机等，仪表包括处理溶解氧仪、酸碱度仪、氧化还原电位仪及相关阀门、开关，另外还包括厂区道路、植被绿化等，完整还原真实的厂区环境；

S2、在虚拟污水处理厂中进行系统开车，按照工艺流程分别开启进水阀门、提升水泵、污水回流泵、污泥泵、鼓风机、刮泥机、脱水机等各类机械设备和溶解氧仪、酸碱仪、液位计等各类仪表；

S3、在虚拟污水处理厂中模拟实际工作过程，对设备、仪表进行调试，检测是否能够正常开启、停止，能否正确显示数值；

S4、虚拟设置进水水质指标(含化学需氧量、生化需氧量、氨氮、总氮、总磷、悬浮物、酸碱度等)，系统实时检测出水水质指标，根据工艺特点及水质情况制定调试计划，通过对虚拟污水处理厂工艺流程中的相关运行指标进行调整，最终使各项出水指标满足标准要求，满足各项出水水质指标，完成调试工作。

学习者可以以第一视角进入虚拟污水处理厂漫游厂区，了解虚拟污水处理厂基本工艺流程、主要建构筑物、关键仪器设备等。

仪器、设备均可由学习者通过鼠标或触屏进行虚拟仿真操作，如设备的开启关闭、曝气量大小的调节、混合液回流量大小的调节、污泥回流量大小的调节、加药量大小的调节等。

通过调节进水阀门的开启度，可调节总进水量；通过调节鼓风机变频器频率，可调节风量，从而改变溶解氧指标；通过调节污泥泵阀门开启度，可调节污泥回流量；通过调节污水回流泵阀门开启度，可调节混合液回流量；通过上述操作，模拟工艺调试过程，对应的化学需氧量、生化需氧量、氨氮、总磷、酸碱度、悬浮物等污水水质指标会随之变动，直至满足出水水质标准要求。

S5、学习者可根据不同水质情况进行多次调试操作，从而掌握基本的污水处理工艺调试技术。

如图1所示，具体地，通过对虚拟污水处理厂工艺流程中的相关运行指标进行调整，包括如下模式：

(1)进入虚拟仿真系统，熟悉处理工艺流程、工艺单体、设备仪表的功能结构、操作步骤、注意事项等；

(2)进行系统开车，对进水水质指标、出水水质指标进行分析，确定工艺调试方案，检测出水水质指标；

2.1)总氮超标，依次调节1#、2#、3#、4#内回流泵阀门开度，调节至70％，增大污水内回流量；

2.2)悬浮物超标，调节沉淀池进水总阀门的开度小于30％；调节沉淀池排泥总阀的开度大于95％；

2.3)总磷超标，依次调节1#、2#、3#、4#污泥泵阀门开度，调节至70％，增大污泥回流量；

2.4)COD超标，依次调节1#、2#、3#、4#内回流泵阀门开度大于70％；依次调节1#、2#、3#、4#鼓风机变频器频率至50Hz；

2.5)污泥膨胀，依次调节1#、2#、3#、4#内回流泵阀门开度大于70％；依次调节1#、2#、3#、4#鼓风机变频器频率至50Hz；

(3)检测出水是否满足国家排放标准；

(4)实现工况运行稳定、出水水质达标，完成调试工作。

Claims (6)

1.一种污水处理厂虚拟仿真调试方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、按照真实污水处理工艺单元进行建模；

S2、在虚拟污水处理厂中进行系统开车，按照工艺流程分别开启机械设备和仪表；

S3、在虚拟污水处理厂中模拟实际工作过程，对设备、仪表进行调试，检测是否能够正常开启、停止，能否正确显示数值；

S4、虚拟设置进水水质指标，系统实时检测出水水质指标，根据工艺特点及水质情况制定调试计划，通过对虚拟污水处理厂工艺流程中的相关运行指标进行调整，最终使各项出水指标满足标准要求，满足各项出水水质指标，完成调试工作。

2.根据权利要求1所述的一种污水处理厂虚拟仿真调试方法，其特征在于，S1中，所述的处理工艺单元包括格栅集水池、提升泵房、沉砂池、厌氧-缺氧-好氧池、滤池、紫外消毒池，还包括辅助建筑物，辅助建筑物包括综合楼、中心控制室、化验室、风机水泵房、污泥脱水车间，仪器设备包括水泵、风机、脱水机、格栅机、搅拌机，仪表包括处理溶解氧仪、酸碱度仪、氧化还原电位仪及相关阀门、开关，还包括厂区道路、植被绿化，完整还原真实的厂区环境。

3.根据权利要求1所述的一种污水处理厂虚拟仿真调试方法，其特征在于，S2中，所述的机械设备包括进水阀门、提升水泵、污水回流泵、污泥泵、鼓风机、刮泥机、脱水机；所述的仪表包括溶解氧仪、酸碱仪、液位计。

4.根据权利要求1所述的一种污水处理厂虚拟仿真调试方法，其特征在于，S4中，所述的水质指标包括化学需氧量、生化需氧量、氨氮、总氮、总磷、悬浮物、酸碱度。

5.根据权利要求3所述的一种污水处理厂虚拟仿真调试方法，其特征在于，通过调节进水阀门的开启度，调节总进水量；通过调节鼓风机变频器频率，调节风量，从而改变溶解氧指标；通过调节污泥泵阀门开启度，调节污泥回流量；通过调节污水回流泵阀门开启度调节混合液回流量；通过上述操作，模拟工艺调试过程，对应的化学需氧量、生化需氧量、氨氮、总磷、酸碱度、悬浮物污水水质指标会随之变动，直至满足出水水质标准要求。

6.根据权利要求1所述的一种污水处理厂虚拟仿真调试方法，其特征在于，S4中，所述的通过对虚拟污水处理厂工艺流程中的相关运行指标进行调整，包括如下调整模式：

4.1)总氮超标，依次调节1#、2#、3#、4#内回流泵阀门开度，调节至70％，增大污水内回流量；

4.2)悬浮物超标，调节沉淀池进水总阀门的开度小于30％；调节沉淀池排泥总阀的开度大于95％；

4.3)总磷超标，依次调节1#、2#、3#、4#污泥泵阀门开度，调节至70％，增大污泥回流量；

4.4)COD超标，依次调节1#、2#、3#、4#内回流泵阀门开度大于70％；依次调节1#、2#、3#、4#鼓风机变频器频率至50Hz；

4.5)污泥膨胀，依次调节1#、2#、3#、4#内回流泵阀门开度大于70％；依次调节1#、2#、3#、4#鼓风机变频器频率至50Hz。

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