CN112875957A - 一种火力发电厂优化用水及废水零排放处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种火力发电厂优化用水及废水零排放处理系统，包括决策支持平台和废水处理系统，决策支持平台和废水处理系统通信连接；所述废水处理系统包括有沿水处理顺序依次连接的一级废水简单处理模块、二级废水深处理交叉利用模块、三级废水单效蒸发高度浓缩模块和末端废水煤场喷淋焚烧处理模块；所述决策支持平台包括有数据库系统、模型库系统、知识库系统、方法库系统和决策平台。本发明将废水处理系统连接于决策支持平台，在决策支持的过程中，从数据库中中选择数据，从方法库中获取方法，从模型库中选择模型，然后将数据、算法、模型结合起来进行问题求解，数据库系统、模型库系统和知识库系统协同决策平台输出决策方案。

Description

一种火力发电厂优化用水及废水零排放处理系统

技术领域

本发明涉及发电厂水处理技术领域，具体是一种火力发电厂优化用水及废水零排放处理系统。

背景技术

近年来，我国现代化和工业化进程不断提速，废水排放总量也呈现持续增长态势。我国废水排放总量从2001年的433亿吨增长到2012年的685亿吨，12年间增加了252亿吨，平均每年多排放了21亿吨废水，平均年复合增长率约4.3%。我国废水污染源主要分为工业源、农业源、城镇生活源，以及少量的集中式污染设施排放源。在三种废水污染源中，工业废水特点是排放数量及污染物含量相对小，污染物种类多、治理难度大，引起水环境发生质化污染。

火电厂此前一直将研究重点放在循环水排污水回用方面，而对于循环水排污水回用过程中产生的二次废水尚无可靠的回用办法。

因此，针对以上现状，迫切需要开发一种火力发电厂优化用水及废水零排放处理系统，以克服当前实际应用中的不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种火力发电厂优化用水及废水零排放处理系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种火力发电厂优化用水及废水零排放处理系统，包括决策支持平台和废水处理系统，决策支持平台和废水处理系统通信连接；所述废水处理系统包括有沿水处理顺序依次连接的一级废水简单处理模块、二级废水深处理交叉利用模块、三级废水单效蒸发高度浓缩模块和末端废水煤场喷淋焚烧处理模块，用于对火力发电厂用水及废水进行零排放处理；所述决策支持平台包括有数据库系统、模型库系统、知识库系统、方法库系统和决策平台，决策支持平台辅助决策者通过数据、模型和知识，以人机交互方式对废水处理系统进行半结构化或非结构化决策。

作为本发明进一步的方案：所述数据库系统、模型库系统、知识库系统和方法库系统均与决策平台通信连接。

作为本发明进一步的方案：所述决策平台包括有人机交互界面和决策制定单元，人机交互界面和决策制定单元通信连接。

作为本发明进一步的方案：所述数据库系统包括有数据析取模块、数据管理模块、数据库、数据字典和数据查询模块，数据析取模块分别与数据管理模块、数据库通信连接，数据管理模块还分别与数据字典和数据查询模块通信连接，数据字典和数据查询模块通信连接。

作为本发明进一步的方案：数据字典还分别与人机交互界面、模型库系统通信连接，模型库系统与人机交互界面均与方法库系统通信连接。

作为本发明进一步的方案：所述模型库系统包括建模处理器、模型管理维护模块、模型字典和模型库，模型管理维护模块分别与建模处理器、模型库、模型字典通信连接，模型库还与模型字典通信连接。

作为本发明进一步的方案：所述建模处理器还与人机交互界面通信连接，人机交互界面还与数据库系统通信连接，数据库系统还与方法库系统通信连接。

作为本发明进一步的方案：所述方法库系统包括有方法管理模块、方法字典和方法库，方法管理模块分别于方法字典、方法库通信连接。

作为本发明进一步的方案：所述方法管理模块还与数据库系统通信连接，数据库系统与模型库系统通信连接，人机交互界面还与模型库系统通信连接。

作为本发明进一步的方案：所述人机交互界面包括有依次通信连接的界面、人机对话模块、转换单元和知识推理单元，知识推理单元与决策制定单元通信连接

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明将废水处理系统连接于决策支持平台，在决策支持的过程中，从数据库中中选择数据，从方法库中获取方法，从模型库中选择模型，然后将数据、算法、模型结合起来进行问题求解，数据库系统、模型库系统和知识库系统协同决策平台输出决策方案；

2、本发明根据工业废水、用水单元、水处理工艺等基础数据，利用人工智能技术把领域专家处理问题的经验和知识通过知识获取建成知识库，运用各种推理策略并结合一些事实规则进行问题求解，形成废水逐级利用、再生利用，最终零排放的决策方案。

附图说明

图1为火力发电厂优化用水及废水零排放处理系统的系统框图。

图2为火力发电厂优化用水及废水零排放处理系统中数据库系统的系统框图。

图3为火力发电厂优化用水及废水零排放处理系统中模型库系统的系统框图。

图4为火力发电厂优化用水及废水零排放处理系统中方法库系统的系统框图。

图5为火力发电厂优化用水及废水零排放处理系统中决策平台的系统框图。

图6为火力发电厂优化用水及废水零排放处理系统中人机交互界面的系统框图。

图7为火力发电厂优化用水及废水零排放处理系统的系统逻辑结构示意图。

图中：1-决策支持平台、11-数据库系统、111-数据析取模块、112-数据管理模块、113-数据库、114-数据字典、115-数据查询模块、12-模型库系统、121-模型管理维护模块、122-模型字典、123-模型库、124-建模处理器、13-知识库系统、14-方法库系统、141-方法管理模块、142-方法字典、143-方法库、15-决策平台、151-人机交互界面、1511-界面、1512-人机对话模块、1513-用户界面、1514-对话控制单元、1515-转换单元、1516-知识推理单元、152-决策制定单元、2-废水处理系统、21-一级废水简单处理模块、22-二级废水深处理交叉利用模块、23-三级废水单效蒸发高度浓缩模块、24-末端废水煤场喷淋焚烧处理模块。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。

实施例1

请参阅图1-5，本发明实施例中，一种火力发电厂优化用水及废水零排放处理系统，包括通信连接的决策支持平台1和废水处理系统2，决策支持平台1辅助决策者通过数据、模型和知识，以人机交互方式对废水处理系统2进行半结构化或非结构化决策，废水处理系统2用于对火力发电厂用水及废水进行零排放处理；

所述废水处理系统2包括有沿水处理顺序依次连接的一级废水简单处理模块21、二级废水深处理交叉利用模块22、三级废水单效蒸发高度浓缩模块23和末端废水煤场喷淋焚烧处理模块24；

不同类型火力发电厂废水的种类较多，水质、水量的特性差异很大。一般情况有机污染物少，除了油之外，废水中的污染成分主要是无机物；另外，间断性排水较多，连续排水量一般不大。火力发电厂废水一般可以按照以下指标进行分类：

（1）按照废水的来源划分

按照废水的来源划分，火力发电厂的废水包括循环水排污水、灰渣废水、工业冷却水排水、机组杂排水、含煤废水、油库冲洗水、化学水处理工艺废水、生活污水、脱硫废水等。（2）按照废水的流量特点划分

按照流量特点，废水分为经常性废水和非经常性废水。经常性废水包含火力发电厂在正常运行过程中，各系统排出的工艺废水，这些废水是连续排放的，也有间断性排放的。火力发电厂的大部分废水为间断排放，连续排放的废水较少。连续排放的废水主要有锅炉连续排污、汽水取样系统排水、部分设备的冷却水、反渗透水处理设备的浓排水；间断性排水包括锅炉补给水处理系统的工艺废水、凝结水精处理系统的再生排水、锅炉定时排污、化验室排水、冷却塔排污及各种冲洗废水等。

非经常性废水包含设备检修、维护、保养期间产生的废水，如化学清洗排水（包括锅炉、凝汽器和热力系统其它设备的清洗）、锅炉空气预热器冲洗排水、机组启动时的排水、锅炉烟气侧冲洗排水等。与经常性排水相比，非经常性排水的水质较差而且不稳定。

（3）按照废水的水质特点划分

根据电厂不同系统用水的水质差异，将废水进行回用，可以根据废水的悬浮物和含盐量两个代表性指标进行分类。按照来源划分，废水种类很多，这给废水处理系统的选择带来了很大的困难。从回用角度分析，从处理工艺的相似性来划分。废水分类处理的一个原则是在保证可靠性的前提下，尽可能用最简单的处理工艺满足回用要求。具体需要选择哪一类处理系统，除了用水系统的要求外，主要取决于废水的水质。

一类处理方式是只去除水中的悬浮物、油等杂质；只要处理后水的悬浮物、油等杂质的含量达到要求，就可以回用。另一类处理方式是在去除悬浮物的基础上，还要除盐；只有将含盐量降低到一定的范围之后，才能回用。

①低含盐量废水

低含盐量废水包括机组杂排水、工业冷却水系统排水、生活污水等。低含盐量废水特点与新鲜水相比，其含盐量没有明显的升高。因此，在不考虑脱盐处理的情况下，只要去除了悬浮物、油等杂质，处理后的水质就可以达到或接近工业水的水质标准，甚至可以代替新鲜水。由于回用处理成本较低，目前电厂普遍采用此类处理方式。

②高含盐、低悬浮物废水

高含盐废水含盐量比新鲜水高得多，为工业水的数倍以上。含盐量增高的原因是在使用过程中人为加入化学品（如酸、碱、盐等），或者是水质发生了浓缩。最典型的高含盐量废水包括除盐水系统的再生废水、反渗透浓排水和循环水排污水。这种水要实现回用（除了用于冲灰、除渣之外），必须进行脱盐处理。

③高悬浮物废水

高悬浮物废水主要有含煤废水、冲灰渣废水、脱硫废水等。另外，酸洗废液、空预器冲洗、省煤器冲洗等非经常性废水也可以归入这一类。这类废水的水质较为特殊，含盐量和悬浮物都比较高。除此之外，这些废水的pH值不正常，如冲灰水的pH值大部分高于9、脱硫废水的pH值小于7、酸洗废液的pH值小于2等。

在经常性废水中，脱硫废水的含盐量、悬浮物浓度是最高的。如果在设计条件下运行，其Cl-浓度最高可以达到20000mg/L。脱硫废水除了含盐量和悬浮物浓度很高外，其中某些重金属离子的浓度也很高，不能与其他废水混合处理，一般单独处理后达标排放。

对于酸洗废液、空预器冲洗、省煤器冲洗等非经常性废水，除了悬浮物浓度很高外，COD、铁浓度也很高；其中铁浓度甚至会达到10000mg/L。因水质复杂，通过沉淀、中和等处理后可以达标排放。

具体的，本实施例中，一级废水简单处理模块21包括有循环水及排污水减量单元、反渗透浓水减量单元、酸碱废水减量单元和其他废水减量单元；

进一步的，本实施例中，二级废水深处理交叉利用模块22包括有循环水及排污水复合利用单元、反渗透浓水复合利用单元和其他水复合利用单元；

所述决策支持平台1包括有数据库系统11、模型库系统12、知识库系统13、方法库系统14和决策平台15，数据库系统11、模型库系统12、知识库系统13和方法库系统14均与决策平台15通信连接，在决策支持过程中，从数据库系统11中选择数据，从方法库系统14中选择算法，从模型库系统12中选择模型，然后将数据、算法、模型结合起来进行问题求解，输出结果并进行决策制定，解决废水处理系统2中水处理问题；

所述决策平台15包括有人机交互界面151和决策制定单元152，人机交互界面151和决策制定单元152通信连接；

所述数据库系统11包括有数据析取模块111、数据管理模块112、数据库113、数据字典114和数据查询模块115，数据析取模块111分别与数据管理模块112、数据库113通信连接，数据管理模块112还分别与数据字典114和数据查询模块115通信连接，数据字典114和数据查询模块115通信连接；

具体的，本实施例中，数据字典114还分别与人机交互界面151、模型库系统12通信连接，模型库系统12与人机交互界面151均与方法库系统14通信连接；

所述模型库系统12包括建模处理器124、模型管理维护模块121、模型字典122和模型库123，模型管理维护模块121分别与建模处理器124、模型库123、模型字典122通信连接，模型库123还与模型字典122通信连接；

具体的，本实施例中，所述建模处理器124还与人机交互界面151通信连接，人机交互界面151还与数据库系统11通信连接，数据库系统11还与方法库系统12通信连接；

所述方法库系统14包括有方法管理模块141、方法字典142和方法库143，方法管理模块141分别于方法字典142、方法库143通信连接；

具体的，本实施例中，所述方法管理模块141还与数据库系统11通信连接，数据库系统11与模型库系统12通信连接，人机交互界面151还与模型库系统12通信连接。

数据库系统11由数据库管理系统负责管理和维护决策支持系统中使用的各类数据，在模型运行的过程中所使用的数据，按其数据内容分类存储，分别建立数据仓库文件；运行的结果所产生的各种决策信息，常以报表或图形形式存放在数据库中，并增加时间维度来实现数据库的动态连续性；通过数据库管理系统有效地实现与模型库、方法库、知识库与用户接口部件方便、快捷的联结，实现数据的有效输出，以达到为各种决策服务的目的；

模型库系统12是模型的集合，它按照一定的组织方法，将模型有机地汇集起来，由模型库管理系统统一管理，模型库需要模型库管理系统来建立、运行、维护、交互，模型库管理系统为用户提供有关模型属性的特征信息，便于用户正确地使用模型，对模型的运算结果做出正确的判断；指导用户迅速准确地查找到有关模型，了解模型及其输入输出参数的相关信息；为用户新增模型的源代码和可执行代码的修改以及模型的调用提供相关信息；类似于数据库管理，模型属性库的管理包括模型属性的增加、删除、修改、查询以及新库的创建等操作；

方法库系统14是存储、管理、调用和维护决策支持系统各个部件所需要的通用算法、标准函数等方法的系统，设置方法库系统的主要目的是为决策支持系统提供一个友好的交互环境，在决策支持的过程中，从数据库中选择数据，从方法库中选择算法，从模型库中选择模型，然后将数据、算法、模型结合起来进行问题求解。

实施例2

请参阅图6，本实施例与实施例1的不同之处在于：

所述人机交互界面包括有依次通信连接的界面1511、人机对话模块1512、转换单元1515和知识推理单元1516，知识推理单元1516与决策制定单元152通信连接，用于辅助决策者进行方案制定；

具体的，本实例中，所述人机对话模块1512包括通信连接的用户界面1513和对话控制单元1514，方便决策者操作。

实施例3

请参阅图7，本实施例与实施例1-2的不同之处在于：

在决策支持的过程中，从数据库中113中选择数据，从知识库中获取知识，从模型库中123选择模型，然后将数据、算法、模型结合起来进行问题求解，数据库系统11、模型库系统12和知识库系统13协同决策平台15输出决策方案。

以上的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (10)

1.一种火力发电厂优化用水及废水零排放处理系统，其特征在于，包括决策支持平台（1）和废水处理系统（2），决策支持平台（1）和废水处理系统（2）通信连接；

所述废水处理系统（2）包括有沿水处理顺序依次连接的一级废水简单处理模块（21）、二级废水深处理交叉利用模块（22）、三级废水单效蒸发高度浓缩模块（23）和末端废水煤场喷淋焚烧处理模块（24），用于对火力发电厂用水及废水进行零排放处理；

所述决策支持平台（1）包括有数据库系统（11）、模型库系统（12）、知识库系统（13）、方法库系统（14）和决策平台（15），决策支持平台（1）辅助决策者通过数据、模型和知识，以人机交互方式对废水处理系统（2）进行半结构化或非结构化决策。

2.根据权利要求1所述的火力发电厂优化用水及废水零排放处理系统，其特征在于，所述数据库系统（11）、模型库系统（12）、知识库系统（13）和方法库系统（14）均与决策平台（15）通信连接。

3.根据权利要求2所述的火力发电厂优化用水及废水零排放处理系统，其特征在于，所述决策平台（15）包括有人机交互界面（151）和决策制定单元（152），人机交互界面（151）和决策制定单元（152）通信连接。

4.根据权利要求3所述的火力发电厂优化用水及废水零排放处理系统，其特征在于，所述数据库系统（11）包括有数据析取模块（111）、数据管理模块（112）、数据库（113）、数据字典（114）和数据查询模块（115），数据析取模块（111）分别与数据管理模块（112）、数据库（113）通信连接，数据管理模块（112）还分别与数据字典（114）和数据查询模块（115）通信连接，数据字典（114）和数据查询模块（115）通信连接。

5.根据权利要求4所述的火力发电厂优化用水及废水零排放处理系统，其特征在于，数据字典（114）还分别与人机交互界面（151）、模型库系统（12）通信连接，模型库系统（12）与人机交互界面（151）均与方法库系统（14）通信连接。

6.根据权利要求2所述的火力发电厂优化用水及废水零排放处理系统，其特征在于，所述模型库系统（12）包括建模处理器（124）、模型管理维护模块（121）、模型字典（122）和模型库（123），模型管理维护模块（121）分别与建模处理器（124）、模型库（123）、模型字典（122）通信连接，模型库（123）还与模型字典（122）通信连接。

7.根据权利要求6所述的火力发电厂优化用水及废水零排放处理系统，其特征在于，所述建模处理器（124）还与人机交互界面（151）通信连接，人机交互界面（151）还与数据库系统（11）通信连接，数据库系统（11）还与方法库系统（12）通信连接。

8.根据权利要求2所述的火力发电厂优化用水及废水零排放处理系统，其特征在于，所述方法库系统（14）包括有方法管理模块（141）、方法字典（142）和方法库（143），方法管理模块（141）分别于方法字典（142）、方法库（143）通信连接。

9.根据权利要求8所述的火力发电厂优化用水及废水零排放处理系统，其特征在于，所述方法管理模块（141）还与数据库系统（11）通信连接，数据库系统（11）与模型库系统（12）通信连接，人机交互界面（151）还与模型库系统（12）通信连接。

10.根据权利要求3所述的火力发电厂优化用水及废水零排放处理系统，其特征在于，所述人机交互界面包括有依次通信连接的界面（1511）、人机对话模块（1512）、转换单元（1515）和知识推理单元（1516），知识推理单元（1516）与决策制定单元（152）通信连接。

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