CN113254049A - 一种智能水务管理系统及方法 - Google Patents

一种智能水务管理系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113254049A
CN113254049A CN202110687175.4A CN202110687175A CN113254049A CN 113254049 A CN113254049 A CN 113254049A CN 202110687175 A CN202110687175 A CN 202110687175A CN 113254049 A CN113254049 A CN 113254049A
Authority
CN
China
Prior art keywords
upgrading
water treatment
water
module
processing module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110687175.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113254049B (zh
Inventor
陈沛君
袁锦宝
昝林涛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing Sucheng Environmental Protection Technology Co ltd
Original Assignee
Nanjing Sucheng Environmental Protection Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing Sucheng Environmental Protection Technology Co ltd filed Critical Nanjing Sucheng Environmental Protection Technology Co ltd
Priority to CN202110687175.4A priority Critical patent/CN113254049B/zh
Publication of CN113254049A publication Critical patent/CN113254049A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113254049B publication Critical patent/CN113254049B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F8/00Arrangements for software engineering
    • G06F8/60Software deployment
    • G06F8/65Updates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/008Control or steering systems not provided for elsewhere in subclass C02F
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/441Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by reverse osmosis
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/442Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by nanofiltration
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/445Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by forward osmosis
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/469Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis
    • C02F1/4693Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis electrodialysis
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/006Regulation methods for biological treatment
    • GPHYSICS
    • G16INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16YINFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY SPECIALLY ADAPTED FOR THE INTERNET OF THINGS [IoT]
    • G16Y10/00Economic sectors
    • G16Y10/35Utilities, e.g. electricity, gas or water
    • GPHYSICS
    • G16INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16YINFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY SPECIALLY ADAPTED FOR THE INTERNET OF THINGS [IoT]
    • G16Y40/00IoT characterised by the purpose of the information processing
    • G16Y40/10Detection; Monitoring
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01Protocols
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01Protocols
    • H04L67/12Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/002Construction details of the apparatus
    • C02F2201/007Modular design

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Development Economics (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Accounting & Taxation (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Economics (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

本发明涉及一种智能水务系统运行预测方法、设备以及计算机可读取介质,属于物联网大数据技术领域。本发明的水务管理方法使传统的单独运行的水处理节点能够实现互联,能够有效地适应于当前的水处理过程中的提标升级改造,并且将改造后对水处理运行结果的影响进行自学习,有效地整个管理网络中其它的提标升级改造进行匹配,同时将水务管理系统中的监测阈值进行调整,使整个系统更加智能化。

Description

一种智能水务管理系统及方法
技术领域
本发明涉及一种智能水务系统运行预测方法、设备以及计算机可读取介质,属于物联网大数据技术领域。
背景技术
传统的水处理行业中,大多存在着系统智能化程度低,设备的安装运行大多是需要基于大量的现场实验,确定出基础参数后再进行安装、运行;同时在水处理系统的运行过程中,当出现运行异常时,通常是基于现场巡察来对运行参数进行判定,而如果现场人员经验不足时,往往不易分析得到参数错误的实际原因;以上的多个不足导致了传统的水处理系统在运行过程中存在着可控制性、故障可识别性都较低。
另一方面,随着环保要求的不断提升,许多水处理运行设备或系统都需要进行改造升级,例如:(1)为了使废水排放达到标准,需要在处理系统中增加一些新的处理单元;(2)或者对原有的设备进行替换为处理效果更好的系统;对于第(1)点,在一些造纸废水处理系统中,过去对于生化处理后的尾水,超滤处理后的渗透液通常都做直接排放正电,随着排放标准的提升,许多处理系统进行提标改造,例如增加了尾水处理系统(吸附、电渗析、反渗透设备),也可以增加了前处理系统(氧化等),一旦增加了新的处理单元后,就使得原有的水处理过程的预测管理系统无法立即适应新的改造系统,导致原有的系统不能继续维持工作;对于第(2)点,对于特定的水处理单元来说,也会存在着提标升级的工程实际,例如:在一些超滤设备中,会存在着交超滤膜替换为耐碱性更好、机械强度更高的超滤膜材料;而在一些臭氧氧化处理单元中,会存在着将传统的曝气输入臭氧的方式替换为纳滤气泡方式供入臭氧;这样的一些单元进行替换后,由于其运行效果与提标升级之前存在着实质性差异,使得已经接入的监控和预测系统不能及时对这样的设备升级产生的运行结果进行有效的预测和识别,使得新的处理设备无法较好的融入已有的水务系统中,导致了升级改造后的新系统的可扩展性、智能性都存在着明显的不足。
在现有技术中,中国专利申请CN112581077A(公开日期2021.03.30)公开了一种智慧水务管理平台,该处理系统中能够对现有安装的设备进行实时的预测和跟踪,但是对于目前的一些提标改造的水处理项目,其控制和预测的效果不好。
因此,迫切需要一种智能水处理管理系统,能够适应目前的处理系统的提标改造过程,使系统能够有效地融合于系统中的设备进行升级的过程中,能够有效持续地发挥监控、预测功能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:针对现有的由许多水处理节点所构成的水处理管理网络,当水处理管理网络中存在有水处理节点进行提标升级时,管理网络中的运行监控的目标状态参数不能及时更新,导致容易使水处理管理网络不能对水处理网中的运行参数变化进行适应性的调整。本发明的智能水务管理方法,能够有效地对水处理节点中的提标升级情况进行识别,并对其它的设备进行类似升级时,做出相应的调整,并反馈到管理服务系统中,能够将系统中的合理运行状态值进行适应性的更新,以达到更好地适应水处理节点提标升级带来的系统状态监控参数的调整。
技术方案是:
一种智能水务管理方法,包括如下步骤:
步骤1,对于水处理管理网络中的水处理节点在第一提标升级前后的处理模块进行编码;所述的第一提标升级是指对处理模块增加前置或者后置升级处理模块;
步骤2,获取进行过了第一提标升级的水处理节点在升级前后的运行结果数据,并计算出运行结果改变率;将该水处理节点在升级前后的编码信息、运行结果改变率数据保存于服务器端;
步骤3,对水处理管理网络中的其它水处理节点的出现的第一提标升级情况进行监测,将升级前后的编码信息在服务器端中进行查找,并执行如下步骤:
如果存在有相同提标升级记录信息,则读取升级记录中的运行结果改变率,并将该提标升级的节点的正常工作状态参数乘以运行结果改变率,并将计算结果更新整个水处理管理网络的正常工作状态参数;
如果不存在相同提标升级记录信息,则执行步骤2;
步骤4,服务器端用于对整个水处理管理网络的运行状态参数进行监控,如果发生超出正常工作状态参数范围,则发出警告信息。
进一步地,步骤1中,对处理模块进行编码过程是采用了如下的编码:mAn;其中,m为预留的前置升级模块对应的字符,n为预留的后置升级模块对应的字符,A是已经存在的处理模块对应的字符。
进一步地,步骤1中,当水处理节点中含有多个处理模块时,采用了如下的编码:m1A1n1m2A2n2……miAini;A1-Ai分别为水处理节点中从前到后依次排列的处理模块对应的字符; mi为Ai的预留的前置升级模块对应的字符;ni为Ai的预留的后置升级模块对应的字符。
进一步地,还包括如下步骤:
步骤5,获取进行过了第二提标升级的水处理节点在升级前后的处理模块运行结果数据,并获取该处理模块的运行结果与模块设备参数之间的函数关系式,并将该处理模块及对应函数关系式保存于服务器端;所述的第二提标升级是指对水处理节点中的处理模块进行设备参数的升级;
步骤6,对水处理管理网络中的其它水处理节点的出现的第二提标升级情况进行监测;
如果在服务器端中留存有相同的处理模块及对应函数关系式时,则将其它水处理节点中处理模块的参数通过函数关系式计算出运行结果,并将运行结果的偏差量作为该处理模块的正常工作状态参数,同时对整个水处理管理网络的正常工作状态参数进行更新;
如果在服务器端中不存在有相同的处理模块及对应函数关系式时,则执行步骤5。
进一步地,所述的处理模块是陶瓷膜过滤单元,所述的设备参数是陶瓷膜过滤单元中的陶瓷膜元件的通道数量、通道直径以及元件直径。
进一步地,所述的函数关系式是:
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE001
其中,J f 是单位过滤流量;J r 是单位返流流量;ΔP是流体在陶瓷膜元件通道前后的压降;Stube是陶瓷膜元件的通道总截面积,Ssum是陶瓷膜组件截面总面积;p和q分别为参数;t为时间。
进一步地,所述的正常工作状态参数的种类包括:水质、产水量、水温或者能耗。
进一步地,所述的处理模块包括:生化处理单元、陶瓷膜过滤单元、纳滤单元、反渗透单元、正渗透单元、氧化单元、吸附单元、电渗析单元或者絮凝单元。
一种智能水务管理系统,包括:
至少两个水处理节点,且每个水处理节点中至少包含一个处理模块,用于对废水进行处理;
服务器,分别与水处理节点进行连接,用于对每个水处理节点中的运行结果进行监测;
并且,服务器中还包括:
编码模块,用于对于水处理管理网络中的水处理节点在第一提标升级前后的处理模块进行编码;所述的第一提标升级是指对处理模块增加前置或者后置升级处理模块;
第一运行变化率统计模块,用于获取进行过了第一提标升级的水处理节点在升级前后的运行结果数据,并计算出运行结果改变率;将该水处理节点在升级前后的编码信息、运行结果改变率数据保存于服务器端;
第一运行参数数据更新模块,用于对水处理管理网络中的其它水处理节点的出现的第一提标升级情况进行监测,将升级前后的编码信息在服务器端中进行查找,并执行如下步骤:如果存在有相同提标升级记录信息,则读取升级记录中的运行结果改变率,并将该提标升级的节点的正常工作状态参数乘以运行结果改变率,并将计算结果更新整个水处理管理网络的正常工作状态参数;如果不存在相同提标升级记录信息,则返回至第一运行变化率统计模块进行处理;
监测模块:用于对整个水处理管理网络的运行状态参数进行监控,如果发生超出正常工作状态参数范围,则发出警告信息。
进一步地,所述的编码模块对处理模块进行编码过程是采用了如下的编码:mAn;其中,m为预留的前置升级模块对应的字符,n为预留的后置升级模块对应的字符,A是已经存在的处理模块对应的字符。
进一步地,还包括:
第二运行变化率统计模块,获取进行过了第二提标升级的水处理节点在升级前后的处理模块运行结果数据,并获取该处理模块的运行结果与模块设备参数之间的函数关系式,并将该处理模块及对应函数关系式保存于服务器端;所述的第二提标升级是指对水处理节点中的处理模块进行设备参数的升级;
第二运行参数数据更新模块,对水处理管理网络中的其它水处理节点的出现的第二提标升级情况进行监测;如果在服务器端中留存有相同的处理模块及对应函数关系式时,则将其它水处理节点中处理模块的参数通过函数关系式计算出运行结果,并将运行结果的偏差量作为该处理模块的正常工作状态参数,同时对整个水处理管理网络的正常工作状态参数进行更新;如果在服务器端中不存在有相同的处理模块及对应函数关系式时,则返回第二运行变化率统计模块中进行处理。
一种计算机可读取介质,其中记载有可以运行上述的智能水务管理方法的计算机程序。
有益效果:(1)本发明的水务管理方法,使传统的单独运行的水处理节点能够实现互联,能够有效地适应于当前的水处理过程中的提标升级改造,并且将改造后对水处理运行结果的影响进行自学习,有效地整个管理网络中其它的提标升级改造进行匹配,同时将水务管理系统中的监测阈值进行调整,使整个系统更加智能化。
(2)本方法中,能够通过合理的编码方式对水处理节点的提标改造过程进行简洁的编码,该编码规则更适合于针对水处理模块在提标升级中的前置或后置的改造,能够有效地整个网络中存在的相同的提标升级进行查找和匹配。
(3)本方法中,能够对提标改造过程前后的数据变化进行分析,并且将分析结果应用于后续的相同的提级改造的结果分析,避免了重新进行系统监控条件的摸索和设定。
(4)本方法中,还可以有效地针对单个处理模块进行升级过程中提取出有效信息,通过参数与运行结果之间构建的函数关系可以有效地对后续其它的类似处理模块的参数升级提供借鉴,并且也能够对整个系统的监控条件进行自动调整。
(5)本方法中,还可以针对常见的陶瓷膜设备在进行膜元件的升级替换时,根据新的膜元件的结构参数和运行过程中的产水量数据推导出相应的膜元件尺寸参数与运行情况之间的函数关系,利用了陶瓷膜元件的能量损耗的理念构建出相应的运行过程预测方程,能够将该结果反馈于系统中供其它的陶瓷膜元件升级时使用,同时也能够使整个监控系统对合理运行阈值进行调节。
附图说明
图1是本发明提供的系统的结构图;
图2是计算步骤图;
图3陶瓷膜元件的结构图;
图4是运行函数的计算值和实际值的相关度(左侧为式15,右侧为式11);
具体实施方式
本发明中的智能水务管理系统主要是面向于对一个由较多的水处理站/水处理工厂/水处理车间构成的一个集中处理网,本专利中将这些单独的水处理站称为水处理节点。例如,在一个化工园区中,同时存在有许多的水处理站,通常在园区中的每个企业都会设置一个水处理车间或者水处理站点,并且园区需要同时对这些水处理站点进行联网监测,包括监测处理水量、产水水质等情况。另外,现有的一些大型水务公司可以同时向多家需要进行水处理的企业提供运行服务,在设备安装后,需要对运行情况进行实时的监控,并根据监测结果对运行参数等进行调整。
上述的水处理管理网中,经常会出现其中某一个水处理节点需要对设备进行提标升级改造,将改造升级的过程中,会增加一些处理模块,这些处理模块可以是增加一些前处理单元,例如:在一些过滤单元之前,可以会安装一些药剂沉淀单元,可以通过加药的方式将废水中的一些离子沉淀,并通过过滤的方式去除,以达到降低废水中的金属离子量的目的;也可以是通过增加氧化处理单元的方式对废水进行前处理,进行氧化处理之后,可以降低废水中的COD,也同时可以减轻后续过滤单元的运行负荷,使过滤单元的产水率得到提高。这些处理模块也可以是增加一些后处理单元,例如在一些较为陈旧的水处理系统中,为了节约成本考虑,会使一些低污染性的废水直接排放,而当环保标准提高后,这些过去可以直接排放的废水需要进行后处理才可以达到,以造纸废水处理系统为例,一些较为陈述的水处理系统中,废水经过了生化处理、二沉池的沉降处理后,即可以排放,但是这些生化处理的尾水中仍然含有一定量的有机污染物,并且具有一定的COD值,按照现有的排放标准已经不能够达到,因此在一些提标改造的过程中,需要对这些制浆造纸废水的尾水进行处理,例如有一些改造项目中,需要安装吸附单元,通过吸附的方式支队掉废水中的残留的污染物,也可以安装反渗透处理单元,对尾水进行浓度净化处理,将废水中的重金属和有机污染物全部去除。
对于智能水网,其中一个处理节点进行了提标改造后,会使得整体水网的运行参数发生变化,这些变化包括:处理水量、产水水量、产水水质、能耗、药剂使用量等。一个节点发生了变化后,使得智能水网需要进行人工调整,以使监测指标能够识别并适应这样的变化,例如增加了前处理模块之后,可以使水处理节点的产水量得到提高,因此,需要人工设置标准阈值,将合理阈值提高,防止系统认为实际产水量提高是系统中出现故障导致;但是,如果其它的水处理节点也进行类似的改造后,需要再次进行人工调整系统设置,一方面导致了系统的智能化程度低,另一方面,也存在着进行再次调整时并不知晓如何重新设置合理的系统状态阈值。
在本发明的方法中,通过对整个水处理网络中的节点进行编码,对提标改造前以及提标改造后的处理单元进行标记,当一个处理单元进行了改造后,后续进行类似的改造的节点可以识别先前改造节点单元的处理结果,并对整个水处理网络中的系统设置参数进行更有针对性的自动调整,使系统的运行参数可以按照自动更新的值进行。
在上述的方法中,首先需要对各个节点中的操作模块进行编码,在一个节点中,通常会有几个连续的模块,将每个模块都用一个字符来进行表述,并且由于这个模块进行提标升级改造时,会可能安装前置或者后置的附加单元,因此,在对这个单元进行编码时,在字符的前后各留一个空位,用于后续的扩展单元时的编码。
例如:在一个初始的水处理节点中,包含了超滤和纳滤两个模块,那么这个节点的编码分别是将两个模块分别进行标记,设超滤是A、纳滤是B,再分别设有前置和后置扩展时,这个节点的初始编码为:
0 A 0 0 B 0
A前后的两个0,以及B前后的两个0,分别为预留的扩展空间。
当该水处理节点进行了改造后,增加了超滤单元的前置臭氧处理(设为m),增加了纳滤单元的后置吸附处理(设为n),此时,该水处理节点的编码为:
m A 0 0 B n
至此,就完成了对一个节点进行改造前后编码的过程。
在这个水处理节点的运行中,确定出改造前后的运行结果,以产水量为例,由于超滤单元进行了臭氧的前置模块的升级之后,使得超滤过程负荷减小,整体的节点产水量出现提升;同时,由于采用了吸附处理对纳滤模块进行后置处理,使得该节点的产水的水质污染物减小;在系统中记录下该节点在改造前后的运行结果,产水量分别为Q1和Q2,水质污染物为C1和C2,比值α=Q2/Q1为产水提升率,比值β=C2/C2为污染物的下降率。
设整个水处理管理网络的原先的产水量合理范围是:
Figure 50274DEST_PATH_IMAGE002
其中第1个节点经过改造后产水量的合理范围是:
Figure 685524DEST_PATH_IMAGE003
此时,将比值α与其相对应的改造前后的编码纳入数据库;并对以后再发生的节点改造进行识别,如果下次的改造过程中,发生了同样的改造过程,例如第2个节点也进行了与第1个节点同样的改造时,则从数据库中读取比值α,并重新确定出新的产水量合理范围为:
Figure 465261DEST_PATH_IMAGE004
如果其它的节点进行改造时,其改造类似与之前的都不相同,则与之前的操作类似,将这个新改造节点改造前后的水量提升率以及编码类型存储于数据库中,供之后的改造过程时再次调用。
同样地,对于水质,设整个水处理管理网络的原先的水质合理范围是:
Figure 329312DEST_PATH_IMAGE005
其中第1个节点经过改造后水质的合理范围是:
Figure 612525DEST_PATH_IMAGE006
此时,将比值β与其相对应的改造前后的编码纳入数据库;并对以后再发生的节点改造进行识别,如果下次的改造过程中,发生了同样的改造过程,例如第2个节点也进行了与第1个节点同样的改造时,则从数据库中读取比值β,并重新确定出新的产水量合理范围为:
Figure 434988DEST_PATH_IMAGE007
如果其它的节点进行改造时,其改造类似与之前的都不相同,则与之前的操作类似,将这个新改造节点改造前后的水量提升率以及编码类型存储于数据库中,供之后的改造过程时再次调用。
通过以上的编码以及数据库的存取操作,实现了整个水处理网络的运行参数随着各个节点提标升级而自动更新,使得水处理系统能够针对各个节点不同的改造类型而对自身运行稳定参数进行识别和调整。
另外,在实际的过程中,除了上述的前后模块的增加,还存在的一些改造升级类型是对原有的设备进行替换,例如:有一些水处理工程中,会采用多通道陶瓷膜设备进行过滤处理,不同的陶瓷膜设备本身由于其自身的结构参数的不同,会使运行效果得到提高;如图4所示,在一些较为陈旧的陶瓷膜设备中所使用的一体式陶瓷膜是由7-31个通道构成,并且其通道的直径保持在4-8mm,而随着陶瓷加工技术的提高,在一些改进的陶瓷膜设备中已经可以采用更多的通道所构成的组件(50-100个通道),并且其管道直径也可以随着加工精度的提高不断减小(2mm左右),可以使产水量和设备的组装密度提升,因此,当这样的设备进行升级之后,也会影响到整个处理节点的运行结果。本专利的方法针对这种单个模块进行升级的过程,采用的计算方法是:构建出单个模块的主要设备参数与运行状态值之间的关系,例如:一个模块单元中,含有n个主要的设备参数(x1、x2、……、xn),其主要的运行状态值与设备参数之间的函数定义为:
Figure 170863DEST_PATH_IMAGE008
当一个节点在运行时,通过其设备在改造前后的设备参数与运行结果数据,代入至函数中,通过拟合,可以获得函数表达式;在这个拟合的过程中,采用改造前后的数据是更为理解的,如果单独只采用改造前的数据集时,由于其数据涵盖的范围较窄,容易导致拟合出的结果普适性不好,容易出现过拟合的情况,而同时采用改造前和改造后的运行结果作为数据集时,数据涵盖范围较宽,函数适用范围更广。在此基础上,如果该水处理网络中有其它的设备也存在着相类似的改造时,将改造后的设备参数代入函数中,可以获得改造后的模块运行结果,将这个结果使原有的运行标准值范围进行更新。通常可以将改造后的运行结果的数据范围再加上合理的系统偏差,就可以认为是更新后的设备运行合理范围。
仍然以水处理量为例,设原有的产水量范围
设整个水处理管理网络的原先的产水量合理范围是:
Figure 586407DEST_PATH_IMAGE002
其中第1个节点经过模块本身的改造后获得了相关函数的表达式的拟合结果
Figure 255286DEST_PATH_IMAGE008
如果第2个节点也进行了同样的模块升级,则产水量的合理范围是:
Figure 717491DEST_PATH_IMAGE009
以多通道陶瓷膜的错流过滤为例,本发明中构建的表达函数过程如下:
在过滤过程中,在膜的表面会逐渐沉积污染物,同时也会存在着流动导致的带离膜面的返流,污染物的沉积量与流量的表达式是:
Figure 940662DEST_PATH_IMAGE010
(式1);其中,m是沉积的污染物,t是时间,A是陶瓷膜的表面积;J f 是单位过滤流量;J r 是单位返流流量;C是污染物在废水中的浓度;
污染物的阻力通过下式进行表示:
Figure 677674DEST_PATH_IMAGE011
(式2);Rc是沉积的污染物的过滤阻力;α是沉积的污染物的阻力系数;
又由于单位过滤流量J f 可以表示为:
Figure 669901DEST_PATH_IMAGE012
(式3);TMP是过滤压力,Rm是陶瓷膜的过滤阻力;μ是废水粘度;
则可以得到:(式4)
Figure 817854DEST_PATH_IMAGE013
(式5)
在废水处理过程中的陶瓷膜的流量可以表达为:
Figure 59480DEST_PATH_IMAGE014
(式6)
式5代入式6后,可以得到:
Figure 803445DEST_PATH_IMAGE015
(式7)
由于未进行废水过滤时,陶瓷膜的单位过滤流量可以表示为:
Figure 915757DEST_PATH_IMAGE016
(式8)
通过式7和式8联立后可以得到:
Figure 250924DEST_PATH_IMAGE017
(式9)
那么式6可以写成:
Figure 448687DEST_PATH_IMAGE018
(式10)
p为参数,
Figure 747075DEST_PATH_IMAGE019
在运行过程中,在陶瓷膜的通道进口和出口出会存在流体在管路中的压降ΔP,压降的损失转换为管道内部的废水与膜面的摩擦做功,本发明中假设单位反流流量Jr是压降的函数,设:
Figure 713894DEST_PATH_IMAGE020
(式11)
Figure 485541DEST_PATH_IMAGE021
(式12)
Figure 905021DEST_PATH_IMAGE022
(式13)
Figure 256368DEST_PATH_IMAGE023
(式14)
f是摩擦系数,h f 是管道上的压头损失,ε是膜面粗糙度,Re是雷诺数,u是陶瓷膜的通道内的废水流速,d是陶瓷膜的通道直径,m。
本发明的函数式11中,还进行了修正,对由于不同陶瓷膜的组件通道结构不同,在组件进口和出口上的压降中有一部分是被水流冲击于组件的截面,并未完全与通道内壁进行摩擦做功,因此将式11中的
Figure 608852DEST_PATH_IMAGE024
按照陶瓷膜的截面上的通道面积与总的截面面积的比值进行相应的扣除修正,得到下式:
Figure 269509DEST_PATH_IMAGE025
(式15),其中Stube是陶瓷膜元件的通道总截面积,Ssum是陶瓷膜组件截面总面积;
则式10最终为:
Figure 176286DEST_PATH_IMAGE026
(式16)
通过上式进行数值求解拟合,可以根据Jf、q、p、Stube、Ssum回归出q、p的参数值,进而得到单位过滤流量Jf与时间t之间的函数关系,以上方程可以通过常微分方程的数值解法容易得到计算结果。
原水处理节点采用的是19通道和37通道的陶瓷膜组件设备,后采用了的61通道的改造组件,升级前后的主要参数为:
Figure DEST_PATH_IMAGE027
通过将在改造前后的Jf在不同时间上的数据,以及相应的设备参数,通过式15对p和q参数拟合,再计算出预测值,并与实际值进行比较,评价相关系数。为了进行对照,将式15中的修正因子取消(即式10)同样进行回归,并评价相关性。两种函数的相关性数据如下所示,预测值与实际值的对比如图4所示。
Figure 534586DEST_PATH_IMAGE028
从上表和图4可以看出,通过上述构建的函数可以建立起陶瓷膜结构参数、运行参数与运行结果之间的关系,因此,当设备进行改造升级后,将新升级后的参数代入函数中,就可以得到新的设备的运行结果的预测值,预测值数值范围再可以加上合理的偏差值,就可以作为新的系统的合理运行参数阈值。

Claims (10)

1.一种智能水务管理方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1,对于水处理管理网络中的水处理节点在第一提标升级前后的处理模块进行编码;所述的第一提标升级是指对处理模块增加前置或者后置升级处理模块;
步骤2,获取进行过了第一提标升级的水处理节点在升级前后的运行结果数据,并计算出运行结果改变率;将该水处理节点在升级前后的编码信息、运行结果改变率数据保存于服务器端;
步骤3,对水处理管理网络中的其它水处理节点的出现的第一提标升级情况进行监测,将升级前后的编码信息在服务器端中进行查找,并执行如下步骤:
如果存在有相同提标升级记录信息,则读取升级记录中的运行结果改变率,并将该提标升级的节点的正常工作状态参数乘以运行结果改变率,并将计算结果更新整个水处理管理网络的正常工作状态参数;
如果不存在相同提标升级记录信息,则执行步骤2;
步骤4,服务器端用于对整个水处理管理网络的运行状态参数进行监控,如果发生超出正常工作状态参数范围,则发出警告信息。
2.根据权利要求1所述的智能水务管理方法,其特征在于,进一步地,步骤1中,对处理模块进行编码过程是采用了如下的编码:mAn;其中,m为预留的前置升级模块对应的字符,n为预留的后置升级模块对应的字符,A是已经存在的处理模块对应的字符。
3.根据权利要求1所述的智能水务管理方法,其特征在于,进一步地,步骤1中,当水处理节点中含有多个处理模块时,采用了如下的编码:m1A1n1m2A2n2……miAini;A1-Ai分别为水处理节点中从前到后依次排列的处理模块对应的字符; mi为Ai的预留的前置升级模块对应的字符;ni为Ai的预留的后置升级模块对应的字符。
4.根据权利要求1所述的智能水务管理方法,其特征在于,进一步地,还包括如下步骤:
步骤5,获取进行过了第二提标升级的水处理节点在升级前后的处理模块运行结果数据,并获取该处理模块的运行结果与模块设备参数之间的函数关系式,并将该处理模块及对应函数关系式保存于服务器端;所述的第二提标升级是指对水处理节点中的处理模块进行设备参数的升级;
步骤6,对水处理管理网络中的其它水处理节点的出现的第二提标升级情况进行监测;
如果在服务器端中留存有相同的处理模块及对应函数关系式时,则将其它水处理节点中处理模块的参数通过函数关系式计算出运行结果,并将运行结果的偏差量作为该处理模块的正常工作状态参数,同时对整个水处理管理网络的正常工作状态参数进行更新;
如果在服务器端中不存在有相同的处理模块及对应函数关系式时,则执行步骤5。
5.根据权利要求4所述的智能水务管理方法,其特征在于,进一步地,所述的处理模块是陶瓷膜过滤单元,所述的设备参数是陶瓷膜过滤单元中的陶瓷膜元件的通道数量、通道直径以及元件直径;
进一步地,所述的函数关系式是:
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中,J f 是单位过滤流量;ΔP是流体在陶瓷膜元件通道前后的压降;Stube是陶瓷膜元件的通道总截面积,Ssum是陶瓷膜组件截面总面积;p和q分别为参数;t为时间。
6.根据权利要求1所述的智能水务管理方法,其特征在于,进一步地,所述的正常工作状态参数的种类包括:水质、产水量、水温或者能耗;进一步地,所述的处理模块包括:生化处理单元、陶瓷膜过滤单元、纳滤单元、反渗透单元、正渗透单元、氧化单元、吸附单元、电渗析单元或者絮凝单元。
7.一种智能水务管理系统,其特征在于,包括:
至少两个水处理节点,且每个水处理节点中至少包含一个处理模块,用于对废水进行处理;
服务器,分别与水处理节点进行连接,用于对每个水处理节点中的运行结果进行监测;
并且,服务器中还包括:
编码模块,用于对于水处理管理网络中的水处理节点在第一提标升级前后的处理模块进行编码;所述的第一提标升级是指对处理模块增加前置或者后置升级处理模块;
第一运行变化率统计模块,用于获取进行过了第一提标升级的水处理节点在升级前后的运行结果数据,并计算出运行结果改变率;将该水处理节点在升级前后的编码信息、运行结果改变率数据保存于服务器端;
第一运行参数数据更新模块,用于对水处理管理网络中的其它水处理节点的出现的第一提标升级情况进行监测,将升级前后的编码信息在服务器端中进行查找,并执行如下步骤:如果存在有相同提标升级记录信息,则读取升级记录中的运行结果改变率,并将该提标升级的节点的正常工作状态参数乘以运行结果改变率,并将计算结果更新整个水处理管理网络的正常工作状态参数;如果不存在相同提标升级记录信息,则返回至第一运行变化率统计模块进行处理;
监测模块:用于对整个水处理管理网络的运行状态参数进行监控,如果发生超出正常工作状态参数范围,则发出警告信息。
8.根据权利要求7所述的智能水务管理系统,其特征在于,进一步地,所述的编码模块对处理模块进行编码过程是采用了如下的编码:mAn;其中,m为预留的前置升级模块对应的字符,n为预留的后置升级模块对应的字符,A是已经存在的处理模块对应的字符。
9.根据权利要求7所述的智能水务管理系统,其特征在于,进一步地,还包括:
第二运行变化率统计模块,获取进行过了第二提标升级的水处理节点在升级前后的处理模块运行结果数据,并获取该处理模块的运行结果与模块设备参数之间的函数关系式,并将该处理模块及对应函数关系式保存于服务器端;所述的第二提标升级是指对水处理节点中的处理模块进行设备参数的升级;
第二运行参数数据更新模块,对水处理管理网络中的其它水处理节点的出现的第二提标升级情况进行监测;如果在服务器端中留存有相同的处理模块及对应函数关系式时,则将其它水处理节点中处理模块的参数通过函数关系式计算出运行结果,并将运行结果的偏差量作为该处理模块的正常工作状态参数,同时对整个水处理管理网络的正常工作状态参数进行更新;如果在服务器端中不存在有相同的处理模块及对应函数关系式时,则返回第二运行变化率统计模块中进行处理。
10.一种计算机可读取介质,其特征在于,其中记载有可以运行权利要求1-6任一项所述的智能水务管理方法的计算机程序。
CN202110687175.4A 2021-06-21 2021-06-21 一种智能水务管理系统及方法 Active CN113254049B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110687175.4A CN113254049B (zh) 2021-06-21 2021-06-21 一种智能水务管理系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110687175.4A CN113254049B (zh) 2021-06-21 2021-06-21 一种智能水务管理系统及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113254049A true CN113254049A (zh) 2021-08-13
CN113254049B CN113254049B (zh) 2021-10-22

Family

ID=77189226

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110687175.4A Active CN113254049B (zh) 2021-06-21 2021-06-21 一种智能水务管理系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113254049B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11300357A (ja) * 1998-04-24 1999-11-02 Toto Ltd 水処理装置
CN111339074A (zh) * 2020-02-24 2020-06-26 深圳市名通科技股份有限公司 阈值生成方法、装置、设备和存储介质
CN112581077A (zh) * 2020-12-04 2021-03-30 贵州昱清浩瑞科技有限公司 智慧水务管理平台
CN112664838A (zh) * 2021-01-14 2021-04-16 国电建投内蒙古能源有限公司 一种用于智能水务管理平台的通讯系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11300357A (ja) * 1998-04-24 1999-11-02 Toto Ltd 水処理装置
CN111339074A (zh) * 2020-02-24 2020-06-26 深圳市名通科技股份有限公司 阈值生成方法、装置、设备和存储介质
CN112581077A (zh) * 2020-12-04 2021-03-30 贵州昱清浩瑞科技有限公司 智慧水务管理平台
CN112664838A (zh) * 2021-01-14 2021-04-16 国电建投内蒙古能源有限公司 一种用于智能水务管理平台的通讯系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN113254049B (zh) 2021-10-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Pickering et al. Cost model for low-pressure membrane filtration
CN112417765B (zh) 一种基于改进师生网络模型的污水处理过程故障检测方法
KR101237444B1 (ko) 하폐수 처리장의 공정진단 시스템 및 방법
McMordie Stoughton et al. Reverse osmosis optimization
CN111362360B (zh) 一种膜法内循环浓缩方法
CN113254049B (zh) 一种智能水务管理系统及方法
Heo et al. Digitally-transformed early-warning protocol for membrane cleaning based on a fouling-cumulative sum chart: Application to a full-scale MBR plant
CN114565154A (zh) 一种渗滤液生化段碳源投加量的预测方法及优化算法
Hajeeh et al. Reliability and availability assessment of reverse osmosis
JP4959157B2 (ja) 循環型ナノろ過試験装置および循環型ナノろ過試験方法
Sabia et al. Model-based analysis of the effect of different operating conditions on fouling mechanisms in a membrane bioreactor
CN117776336A (zh) 水预处理方法及厌氧氨氧化水处理工艺
CN115999376A (zh) 一种反渗透膜清洗方法、装置、电子设备及存储介质
JP2021159870A (ja) 水処理システム、水処理システムの運転管理支援システム及び水処理システムの運転方法
CN116402233A (zh) 一种超滤膜污染预测方法
CN213803384U (zh) 一种炼油污水处理装置
KR102021719B1 (ko) 폐수 내 중금속을 제거하기 위한 선택적 이온분리시스템, 이의 제어방법, 및 생산관리시스템
Bick et al. Immersed Membrane BioReactor (IMBR) for treatment of combined domestic and dairy wastewater in an isolated farm: An exploratory case study implementing the Facet Analysis (FA)
Alalivi et al. Treatment of oil production wastewater by membrane bioreactor
Syafiie et al. Membrane modeling for simulation and control of reverse osmosis in desalination plants
CN114506963B (zh) 一种炼油污水处理装置及其水质异常的应急处理办法
CN112250222A (zh) 水龄更新站点
Ren et al. Multivariable identification of membrane fouling based on compacted cascade neural network
Karimi et al. Evaluation of membrane filtration for Los Angeles' open reservoirs
CN215288374U (zh) 一种高浓度电镀铜、镍废水处理系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB03 Change of inventor or designer information
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Yuan Jinbao

Inventor after: Chen Peijun

Inventor after: Zan Lintao

Inventor before: Chen Peijun

Inventor before: Yuan Jinbao

Inventor before: Zan Lintao

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Denomination of invention: An intelligent water management system and method

Effective date of registration: 20211125

Granted publication date: 20211022

Pledgee: China Construction Bank Corporation Nanjing Jianye sub branch

Pledgor: Nanjing Sucheng Environmental Protection Technology Co.,Ltd.

Registration number: Y2021980013285

PC01 Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right
PC01 Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right

Date of cancellation: 20221219

Granted publication date: 20211022

Pledgee: China Construction Bank Corporation Nanjing Jianye sub branch

Pledgor: Nanjing Sucheng Environmental Protection Technology Co.,Ltd.

Registration number: Y2021980013285

PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Denomination of invention: An intelligent water management system and method

Effective date of registration: 20230823

Granted publication date: 20211022

Pledgee: China Construction Bank Corporation Nanjing Jianye sub branch

Pledgor: Nanjing Sucheng Environmental Protection Technology Co.,Ltd.

Registration number: Y2023980053467