CN115403226B - 一种平衡系统内碳源的厂网联调控制方法、系统及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种平衡系统内碳源的厂网联调控制方法、系统及装置，涉及污水处理技术领域，本发明通过科学评估不同管网进水水质特征和波动情况，并对进水碳源组分进行细化拆解，为厂网协同高效调控提供必要的基础支撑；以机理模型与实测数据完成模型的率定，定量精准评估特殊水质工况下的不同水厂处理能力，从而定制精细化的调水策略以实现排水系统内部厂网协同联调，实现污水处理系统减污降碳协同增效。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其是涉及一种基于水质特征平衡系统内碳源的厂网联调控制方法、系统及装置。
背景技术
碳达峰、碳中和目标的提出对水污染防治领域产生了重要的影响。在污水收集处理过程中，含碳(C)、氮(N)污染物的降解转化会伴随着甲烷(CH4)和二氧化氮(N2O)等温室气体的直接产生和释放。设施运行的同时会消耗大量的电力、药剂等导致温室气体的间接排放。根据《中华人民共和国气候变化第一次两年更新报告》的数据显示，2012年中国废弃物处理行业温室气体排放总量为1.58亿吨二氧化碳当量，其中污水处理排放0.91亿吨，占57.3％。据测算，2030年中国整个污水处理行业的温室气体将达到全国温室气体排放量的2.95％，污水处理行业产生的温室气体排放量不容忽视，需要将高碳排放的污水处理方式，通过减碳措施转换为低碳甚至零碳负碳排放的污水处理方式。
污水处理过程中通过投加碳源以提高反硝化速率和脱氮效果，以使污水处理水质的氮磷达标。相关研究表明，2020年全国城镇污水处理厂中有47.7％投加了碳源，投加碳源的水厂处理能力合计1.07亿m3/d，占全国城镇污水处理厂总设计处理能力的56.6％。由于碳源药耗投加，显著提升了污水处理系统的间接碳排放量。然而由于污水处理厂上游管网建设年代以及质量差异较大，管网混错接与管网渗漏问题普遍存在，且管网收水范围内工业企业居民生活排水浓度排放时空规律各不相同，导致同一座城市或同一个水厂不同管网来水水源在相同月份，部分水质指标差异达到数倍。
现阶段的相关研究多聚焦在如何在末端通过数字化措施以模糊控制或优化算法等手段来优化水厂内部碳源的投加量，而对于厂外或者不同管网间碳源的调配平衡缺乏研究，因此现有技术中缺乏一种能够通过有效平衡排水系统内碳源的方式，挖掘厂网联调系统潜力，削减排水系统碳源投加量，降低排水系统总体排放量的技术措施。
发明内容
本发明的目的在于提供一种平衡系统内碳源的厂网联调控制方法、系统和装置，以解决现有技术中缺乏能够有效平衡排水系统内部碳源的方式的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供的一种平衡系统内碳源的厂网联调控制方法，包括如下步骤：
获取区域内各污水处理厂一段时间内的水质波动性特征数据，以判断各污水处理厂进水是否存在水质特征波动大且未添加碳源时对水厂运行产生较大影响的月份；
获取区域内各污水处理厂的实际运行长序列数据，叠加检测分析试验，计算各污水处理厂进水碳源组分构成，以获取污水处理厂进水水质组分数据；
基于所获取的各污水处理厂进水水质组分数据，构建各污水处理厂工艺模型并进行参数率定；
基于所构建的污水处理厂工艺模型判断在污水处理厂水质波动大的月份且未添加碳源的条件下，该水厂出水是否达标；若否，则获取将区域内其中一个水厂进水以5％-200％的比例调配至另一碳源不足水厂时，能够使碳源不足的水厂水质达标的调水水量和调水比例且评估在所确定的调水水量和调水比例下水厂运行风险，若无风险，则确定为最佳调水水量和调水比例。
根据一种优选实施方式，所述的获取区域内各污水处理厂一段时间内的水质波动性特征数据，包括：
结合水厂一段时间内的运行历史数据，获取各污水处理厂的COD、氨氮、TN、TP、N/C或P/C的水质参数逐月与年度水质日波动范围，以判断污水处理厂是否存在碳源波动大及N/C、P/C失衡的水质波动月份。
根据一种优选实施方式，所述的获取区域内各污水处理厂的实际运行长序列数据，叠加检测分析试验，计算各污水处理厂进水碳源组分构成，以获取污水处理厂进水水质组分数据，包括：
结合水厂一段时间内的运行历史数据、水质多级过滤分级检测结果和水质平衡计算结果，得到各污水处理厂进水碳源的组分构成。
根据一种优选实施方式，所述的结合水厂一段时间内的运行历史数据、水质多级过滤分级检测结果和水质平衡计算结果，得到各污水处理厂进水碳源的组分构成的步骤包括：
获取进水中的COD指标、BOD指标、TN指标、TP指标、碱度指标、pH值指标、TS指标以及进水Ca与Mg离子浓度指标的数据；
采用玻璃纤维滤膜对进水进行过滤，获取滤膜上TSS与VSS组分，并获取滤液中的COD指标、乙酸指标、BOD指标、氨氮指标、硝态氮指标、溶解性磷酸盐与溶解性硫指标数据；
絮凝过滤并获取滤液中的COD浓度；
最后获取二沉池出水的pH值指标、出水COD指标、出水TS指标和溶解性硫指标数据，并对连续测定结果的组分进行分析，得到进水中可快速降解COD、慢速降解COD、溶解性不可降解COD及颗粒态不可降解COD的组分含量。
根据一种优选实施方式，所述的基于所获取的进水水质组分数据，构建各污水处理厂工艺模型并进行参数率定；包括：
结合水厂实际构造的生化池和二沉池的池深、池长、水温、进水水质、溶解氧、曝气系统参数、排泥系统运行参数、回流系统运行参数以及该水厂的水质组分分析数据，构建该水厂工艺模型；
基于水厂一段时间内的历史运行数据及沿程和现场取样结果，完成多项生化反应动力学参数的模型校准。
根据一种优选实施方式，所述的获取将区域内其中一个水厂进水以5％-200％的比例调配至另一碳源不足水厂时，能够使碳源不足的水厂水质达标的调水水量和调水比例且评估在所确定的调水水量和调水比例下水厂运行风险，若无风险，则确定为最佳调水水量和调水比例，包括：
获取在不同的进水分配比例条件下，碳源不足的水厂出水TN、TP的达标情况；
获取使碳源不足的水厂出水水质达标的进水分配比例条件下，碳源不足水厂中二沉池的耐受能力；
在碳源不足的水厂出水水质达标且对其二沉池影响在预设范围内的情况下得到将区域内其中一个水厂进水调配至碳源不足的水厂的最佳进水分配比例和调水水量。
本发明还提供了一种平衡系统内碳源的厂网联调控制系统，包括：
水质波动性特征数据获取模块，获取区域内各污水处理厂一段时间内的水质波动性特征数据，以判断各污水处理厂进水是否存在水质特征波动大且未添加碳源时对水厂运行产生较大影响的月份；
水质组分数据分析模块，用于获取区域内各污水处理厂的实际运行长序列数据，叠加检测分析试验，计算各污水处理厂进水碳源组分构成，以获取污水处理厂进水水质组分数据；
模型构建模块，用于基于所获取的进水水质组分数据，构建各污水处理厂工艺模型并进行参数率定；
调度方案确定模块，用于基于所构建的污水处理厂工艺模型判断在污水处理厂水质波动大的月份且未添加碳源的条件下，该水厂出水是否达标；若否，则获取将区域内其中一个水厂进水以5％-200％的比例调配至另一水厂时，能够使碳源不足的水厂水质达标的调水水量和调水比例且评估在所确定的调水水量和调水比例下水厂运行风险，若无风险，则确定最佳调水水量和调水比例。
根据一种优选实施方式，还包括控制模块，用于基于所述调度方案确定模块所确定的最佳调水水量和调水比例控制区域内其中一个水厂进水向另一水厂进水进行调配。
本发明还提供了一种平衡系统内碳源的厂网联调控制装置，包括控制器和与所述控制器通信连接的存储器，所述存储器存储有被所述控制器执行的指令，所述指令被所述控制器执行，以使所述控制器执行所述的厂网联调控制方法。
根据一种优选实施方式，所述控制器与调水水泵通信连接，所述调水水泵通过第一水厂调水管道与第一水厂的第一水厂进水管相连接，所述调水水泵还通过第二水厂调水水管与第二水厂的第二水厂进水管相连接；
所述控制器还分别与第一污水处理厂的第一水厂进水泵、第一水厂进水水质在线监测单元、第一水厂二沉池泥位监测单元、第一水厂污泥回流系统和第一水厂出水水质在线监测单元相连接；
所述控制器还分别与第二污水处理厂的第二水厂进水泵、第二水厂进水水质在线监测单元、第二水厂二沉池泥位监测单元、第二水厂污泥回流系统和第二水厂出水水质在线监测单元相连接。
基于上述技术方案，本发明的一种平衡系统内碳源的厂网联调控制方法、系统和装置至少具有如下技术效果：
本发明的平衡系统内碳源的厂网联调控制方法通过科学评估排水系统内不同管网进水水质特征和波动情况，并对进水碳源组分进行细化拆解，为厂网协同高效调控提供必要的基础支撑；以机理模型与实测数据完成模型的率定，定量精准评估特殊水质工况下的不同水厂处理能力，从而定制精细化的调水策略并综合考虑联调系统对沉淀系统沉淀性能、出水水质影响以实现厂网协同联调，进而实现污水处理系统的减污降碳协同增效。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的平衡系统内碳源的厂网联调控制方法的流程图；
图2是本发明的平衡系统内碳源的厂网联调控制系统的示意图；
图3是本发明的平衡系统内碳源的厂网联调控制装置的连接方式示意图；
图4是本发明实施例4中1#厂和2#厂的进水水质波动性分析示意图；
图5是本发明实施例4中1#厂和2#厂的水质组分分析示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
实施例1
如图1所示，本发明提供了一种平衡系统内碳源的厂网联调控制方法，包括如下步骤：
步骤S101：获取区域内各污水处理厂一段时间内的水质波动性特征数据，以判断各污水处理厂进水是否存在水质特征波动大且未添加碳源时对水厂运行产生较大影响的月份。
其中对水厂运行产生较大影响是指，在未对水厂添加碳源的情况下，水厂运行无法使水质达标。具体的，结合水厂一段时间内的运行历史数据，获取各污水处理厂的COD、氨氮、TN、TP、N/C或P/C的水质参数逐月与年度水质日波动范围，以判断污水处理厂是否存在碳源波动大及N/C、P/C失衡的水质波动月份。
步骤S102：获取区域内各污水处理厂的实际运行长序列数据，叠加检测分析试验，计算各污水处理厂进水碳源组分构成，以获取污水处理厂进水水质组分数据。
具体的，结合水厂一段时间内的运行历史数据、水质多级过滤分级检测结果和水质平衡计算结果，得到各污水处理厂进水碳源的组分构成。包括：
首先，获取所测定的进水中的COD指标(mg COD/L)、BOD指标(mg BOD/L)、TN指标(mg N/L)、TP指标(mg P/L)、碱度指标(mg CaCO3/L)、pH值指标、TS指标(mgS/L)、进水Ca与Mg离子浓度指标的9项指标数据；
采用玻璃纤维滤膜对进水进行过滤，获取滤膜上TSS与VSS组分，并获取滤液中的COD指标(mg COD/L)、乙酸指标(mg/L)、BOD(mg BOD/L)指标、氨氮指标(mg N/L)、硝态氮指标(mg N/L)、溶解性磷酸盐指标(mg P/L)与溶解性硫指标(mgS/L)的7项指标数据；
进行絮凝过滤并获取滤液中的COD(mg COD/L)浓度；
最后获取二沉池出水的pH值、出水COD(mg COD/L)、出水TS(mgS/L)和溶解性硫(mgS/L)的指标数据，并对连续测定结果的组分进行分析，得到进水中可快速降解COD、慢速降解COD、溶解性不可降解COD及颗粒态不可降解COD的组分含量。
步骤S103：基于所获取的各污水处理厂进水水质组分数据，构建各污水处理厂工艺模型并进行参数率定。
具体的，首先，结合水厂实际构造的生化池和二沉池的池深、池长、水温、进水水质、溶解氧、曝气系统参数、排泥系统运行参数、回流系统运行参数以及该水厂的水质组分分析数据，构建该水厂工艺模型；其中具体模型的选择包括但不限于Biowin、WEST和GPS-X。其次，基于水厂一段时间内的历史运行数据及沿程和现场取样结果，完成氨释放速率、缺氧水解速率和聚磷菌生长速率等多项生化反应动力学参数的模型校准。
步骤S104：基于所构建的污水处理厂工艺模型判断在污水处理厂水质波动大的月份且未添加碳源的条件下，该水厂出水是否达标；若否，则获取将区域内其中一个水厂进水以5％-200％的比例调配至另一碳源不足水厂时，能够使碳源不足的水厂水质达标的调水水量和调水比例且评估在所确定的调水水量和调水比例下水厂运行风险，若无风险，则确定为最佳调水水量和调水比例。
具体的，在获取将区域内其中一个水厂进水以5％-200％的比例调配至另一碳源不足的水厂时，能够使碳源不足的水厂水质达标的调水水量和调水比例且评估在所确定的调水水量和调水比例下水厂运行风险，若无风险，则确定为最佳调水水量和调水比例时包括：
获取在不同的进水分配比例条件下，碳源不足的水厂出水TN、TP的达标情况；
获取使碳源不足的水厂出水水质达标的进水分配比例条件下，碳源不足水厂中二沉池的耐受能力；
在碳源不足的水厂出水水质达标且对其二沉池影响在预设范围内的情况下得到将区域内其中一个水厂进水调配至碳源不足的水厂的最佳进水分配比例和调水水量。
本发明的厂网联调控制方法通过对排水系统内部不同管网进水的水质波动性特征与进水水质组分进行分析，结合水厂处理能力进行定量化评估，制定了厂内及厂网调水策略并综合考虑联调系统对沉淀系统沉淀性能、出水水质的影响，提供了能够有效平衡排水系统内部碳源的方式，实现了排水系统内的减污降碳提质增效。
实施例2
本发明还提供了一种平衡系统内碳源的厂网联调控制系统，如图2所示，包括：
水质波动性特征数据获取模块201，用于获取区域内各污水处理厂一段时间内的水质波动性特征数据，以判断各污水处理厂进水是否存在水质特征波动大且未添加碳源时对水厂运行产生较大影响的月份。
水质组分数据分析模块202，用于获取区域内各污水处理厂的实际运行长序列数据，叠加检测分析试验，计算各污水处理厂进水碳源组分构成，以获取污水处理厂进水水质组分数据。
模型构建模块203，用于基于所获取的进水水质组分数据，构建各污水处理厂工艺模型并进行参数率定。
调度方案确定模块204，用于基于所构建的污水处理厂工艺模型判断在污水处理厂水质波动大的月份且未添加碳源的条件下，该水厂出水是否达标；若否，则获取将区域内其中一个水厂进水以5％-200％的比例调配至另一水厂时，能够使碳源不足的水厂水质达标的调水水量和调水比例且评估在所确定的调水水量和调水比例下水厂运行风险，若无风险，则确定为最佳调水水量和调水比例。
本发明的厂网联调控制系统还包括控制模块，用于基于调度方案确定模块所确定的最佳调水水量和调水比例控制区域内其中一个水厂进水向碳源不足的另一水厂进水进行调配。
实施例3
本发明还提供了一种平衡排水系统内碳源的厂网联调控制装置，包括控制器31和与控制器31通信连接的存储器，存储器存储有被控制器31执行的指令，指令被控制器31执行，以使控制器31执行如实施例1所述的厂网联调控制方法。
优选的，如图3所示，控制器31与调水水泵33通信连接，调水水泵33通过第一水厂调水管道32与第一水厂1的第一水厂进水管11相连接，调水水泵22还通过第二水厂调水水管34与第二水厂2的第二水厂进水管21相连接。以便通过控制器31控制调水水泵33的开度以实现第一水厂1和第二水厂2之间按照所确定的调水水量和调水比例将碳源充足的水厂进水向碳源不足的水厂进水进行调配。
优选的，控制器31还分别与第一污水处理厂1的第一水厂进水泵12、第一水厂进水水质在线监测单元14、第一水厂二沉池泥位监测单元19、第一水厂污泥回流系统110和第一水厂出水水质在线监测单元112相连接；以控制第一水厂进水泵12和第一水厂污泥回流系统110的开启或关闭，同时通过控制器对第一水厂的进水水质、出水水质、二沉池泥位进行在线监测。优选的，控制器31还分别与第二污水处理厂2的第二水厂进水泵22、第二水厂进水水质在线监测单元24、第二水厂二沉池泥位监测单元29、第二水厂污泥回流系统210和第二水厂出水水质在线监测单元212相连接。以控制第二水厂进水泵22和第一水厂污泥回流系统210的开启或关闭，同时对第二水厂的进水水质、出水水质、二沉池泥位进行在线监测。
进一步优选的，如图3所示，第一水厂1包括第一水厂进水泵12、第一水厂进水水质在线监测单元14、水厂生化反应单元16、第一水厂二沉池18和第一水厂出水水质在线监测单元112。其中，第一水厂进水泵12的进水端连接第一水厂进水管11，第一水厂进水泵12的出水端通过第一连接管13与第一水厂进水水质在线监测单元14的进水端相连接，第一水厂进水水质在线监测单元14的出水端通过第二连接管15与第一水厂生化反应单元16的进水端相连接，第一水厂生化反应单元16的出水端通过第三连接管17与第一水厂二沉池18的进水端相连接，在第一水厂二沉池18上设有第一水厂二沉池泥位监测单元19，第一水厂二沉池18的出水端通过第四连接管111与第一水厂出水水质在线监测单元112相连接，第一水厂出水水质在线监测单元112的出水端连接第一水厂出水管113。且第一水厂二沉池18的出泥口通过第一水厂污泥回流系统110连接至第二连接管15上，使得第一水厂二沉池18的污泥能够回流至第二连接管15并进入第一水厂生化反应单元16进行生化处理。
优选的，第二水厂2包括第二水厂进水泵22、第二水厂进水水质在线监测单元24、第二水厂生化反应单元26、第二水厂二沉池28和第二水厂出水水质在线监测单元212，其中，第二水厂进水泵22的进水端连接第二水厂进水管21，第二水厂进水泵22的出水端通过第五连接管23与第二水厂进水水质在线监测单元24的进水端相连接，第二水厂进水水质在线监测单元24的出水端通过第六连接管25与第二水厂生化反应单元26的进水端相连接，第二水厂生化反应单元26的出水端通过第七连接管27与第二水厂二沉池28的进水端相连接，在第二水厂二沉池28上设有第二水厂二沉池泥位监测单元29，第二水厂二沉池28的出水端通过第八连接管211与第二水厂出水水质在线监测单元212相连接，第二水厂出水水质在线监测单元212的出水端连接第二水厂出水管213。且第二水厂二沉池28的出泥口通过第二水厂污泥回流系统210连接至第六连接管25上，使得第二水厂二沉池28的污泥能够回流至第六连接管25并进入第二水厂生化反应单元26进行生化处理。
实施例4
为了更清楚的介绍本发明的平衡系统内碳源的厂网联调控制方法，本发明提供了以下示例进行说明。结合某区域内的2座污水处理厂详细说明本发明的平衡系统内碳源的厂网联调控制方法。
首先，对某区域2座污水处理厂进行水质波动性分析，选取近期15个月水质数据，进行1#与2#污水处理厂的水质波动性特征分析，如图4所示，通过分析可以看到，1#与2#水厂进水水质波动性差异显著，且2#水厂在雨季碳氮比失衡严重。
结合水厂运行数据、水质多级过滤分级检测结果及水质平衡计算，进一步分析不同管网来水的碳源水质组分构成，可将COD拆解为可快速降解COD、慢速降解COD、溶解性不可降解COD及颗粒态不可降解COD四种，如图5所示，通过对比发现，1#水厂可快速降解COD、慢速降解COD均显著高于2#水厂。
结合水厂实际构造，输入生化池、二沉池，池深、池长、水温、进水水质、溶解氧、曝气系统参数、排泥系统运行参数、回流系统运行参数、搭建水厂工艺模型及水质组分分析结果，结合水厂历史运行数据及沿程、现场取样结果，完成模型的校准及氨释放速率、缺氧水解速率、聚磷菌生长速率等完成10余项生化反应动力学参数修正。对1#、2#水厂处理能力进行评估。结果显示，1#水厂全年均具有较高的脱氮除磷效果，而2#水厂除磷效果差，且雨季由于碳氮比严重失衡，在不加碳源条件下，难以保障系统脱氮效果，通过场内进水分配比及运行参数优化，难以实现出水总氮稳定达标。
结合1#、2#水厂水质特征，搭建厂网联调系统模型，将1#水厂来水作为2#水厂补充碳源，投加至2#水厂考察2#水厂出水水质及二沉池沉淀状态。结果显示，投加5％-30％的1#水厂水源时，可显著提升2#水厂出水水质，对2#水厂沉淀池影响较小在不外加碳源条件下2#水厂可实现有效的脱氮性能提升，出水稳定达到排放标准。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (7)
1.一种平衡系统内碳源的厂网联调控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取区域内各污水处理厂一段时间内的水质波动性特征数据，以判断各污水处理厂进水是否存在水质特征波动大且未添加碳源时对水厂运行产生较大影响的月份；
所述的获取区域内各污水处理厂一段时间内的水质波动性特征数据，包括：结合水厂一段时间内的运行历史数据，获取各污水处理厂的COD、氨氮、TN、TP、N/C或P/C的水质参数逐月与年度水质日波动范围，以判断污水处理厂是否存在碳源波动大及N/C、P/C失衡的水质波动月份；
获取区域内各污水处理厂的实际运行长序列数据，叠加检测分析试验，计算各污水处理厂进水碳源组分构成，以获取污水处理厂进水水质组分数据；
所述的获取区域内各污水处理厂的实际运行长序列数据，叠加检测分析试验，计算各污水处理厂进水碳源组分构成，以获取污水处理厂进水水质组分数据，包括：
结合水厂一段时间内的运行历史数据、水质多级过滤分级检测结果和水质平衡计算结果，得到各污水处理厂进水碳源的组分构成；
所述的结合水厂一段时间内的运行历史数据、水质多级过滤分级检测结果和水质平衡计算结果，得到各污水处理厂进水碳源的组分构成的步骤包括：
获取进水中的COD指标、BOD指标、TN指标、TP指标、碱度指标、pH值指标、TS指标以及进水Ca与Mg离子浓度指标的数据；
采用玻璃纤维滤膜对进水进行过滤，获取滤膜上TSS与VSS组分，并获取滤液中的COD指标、乙酸指标、BOD指标、氨氮指标、硝态氮指标、溶解性磷酸盐与溶解性硫指标数据；
絮凝过滤并获取滤液中的COD浓度；
最后获取二沉池出水的pH值指标、出水COD指标、出水TS指标和溶解性硫指标数据，并对连续测定结果的组分进行分析，得到进水中可快速降解COD、慢速降解COD、溶解性不可降解COD及颗粒态不可降解COD的组分含量；
基于所获取的各污水处理厂进水水质组分数据，构建各污水处理厂工艺模型并进行参数率定；
基于所构建的污水处理厂工艺模型判断在污水处理厂水质波动大的月份且未添加碳源的条件下，污水处理厂出水是否达标；若否，则获取将区域内其中一个水厂进水以5%-200%的比例调配至另一碳源不足水厂时，能够使碳源不足的水厂水质达标的调水水量和调水比例且评估在所确定的调水水量和调水比例下水厂运行风险，若无风险，则确定为最佳调水水量和调水比例。
2.根据权利要求1所述的厂网联调控制方法，其特征在于，所述的基于所获取的进水水质组分数据，构建各污水处理厂工艺模型并进行参数率定；包括：
结合水厂实际构造的生化池和二沉池的池深、池长、水温、进水水质、溶解氧、曝气系统参数、排泥系统运行参数、回流系统运行参数以及该水厂的水质组分分析数据，构建污水处理厂工艺模型；
基于水厂一段时间内的历史运行数据及沿程和现场取样结果，完成多项生化反应动力学参数的模型校准。
3.根据权利要求1所述的厂网联调控制方法，其特征在于，所述的获取将区域内其中一个水厂进水以5%-200%的比例调配至另一碳源不足水厂时，能够使碳源不足的水厂水质达标的调水水量和调水比例且评估在所确定的调水水量和调水比例下水厂运行风险，若无风险，则确定最佳调水水量和调水比例，包括：
获取在不同的进水分配比例条件下，碳源不足的水厂出水TN、TP的达标情况；
获取使碳源不足的水厂出水水质达标的进水分配比例条件下，碳源不足水厂中二沉池的耐受能力；
在碳源不足的水厂出水水质达标且对其二沉池影响在预设范围内的情况下得到将区域内其中一个水厂进水调配至碳源不足的水厂的最佳进水分配比例和调水水量。
4.一种平衡系统内碳源的厂网联调控制系统，其特征在于，包括：
水质波动性特征数据获取模块，获取区域内各污水处理厂一段时间内的水质波动性特征数据，以判断各污水处理厂进水是否存在水质特征波动大且未添加碳源时对水厂运行产生较大影响的月份；
所述的获取区域内各污水处理厂一段时间内的水质波动性特征数据，包括：
结合水厂一段时间内的运行历史数据，获取各污水处理厂的COD、氨氮、TN、TP、N/C或P/C的水质参数逐月与年度水质日波动范围，以判断污水处理厂是否存在碳源波动大及N/C、P/C失衡的水质波动月份；
水质组分数据分析模块，用于获取区域内各污水处理厂的实际运行长序列数据，叠加检测分析试验，计算各污水处理厂进水碳源组分构成，以获取污水处理厂进水水质组分数据；
所述的获取区域内各污水处理厂的实际运行长序列数据，叠加检测分析试验，计算各污水处理厂进水碳源组分构成，以获取污水处理厂进水水质组分数据，包括：
结合水厂一段时间内的运行历史数据、水质多级过滤分级检测结果和水质平衡计算结果，得到各污水处理厂进水碳源的组分构成；
所述的结合水厂一段时间内的运行历史数据、水质多级过滤分级检测结果和水质平衡计算结果，得到各污水处理厂进水碳源的组分构成的步骤包括：
获取进水中的COD指标、BOD指标、TN指标、TP指标、碱度指标、pH值指标、TS指标以及进水Ca与Mg离子浓度指标的数据；
采用玻璃纤维滤膜对进水进行过滤，获取滤膜上TSS与VSS组分，并获取滤液中的COD指标、乙酸指标、BOD指标、氨氮指标、硝态氮指标、溶解性磷酸盐与溶解性硫指标数据；
絮凝过滤并获取滤液中的COD浓度；
最后获取二沉池出水的pH值指标、出水COD指标、出水TS指标和溶解性硫指标数据，并对连续测定结果的组分进行分析，得到进水中可快速降解COD、慢速降解COD、溶解性不可降解COD及颗粒态不可降解COD的组分含量；
模型构建模块，用于基于所获取的进水水质组分数据，构建各污水处理厂工艺模型并进行参数率定；
调度方案确定模块， 用于基于所构建的污水处理厂工艺模型判断在污水处理厂水质波动大的月份且未添加碳源的条件下，该水厂出水是否达标；若否，则获取将区域内其中一个水厂进水以5%-200%的比例调配至另一水厂时，能够使碳源不足的水厂水质达标的调水水量和调水比例且评估在所确定的调水水量和调水比例下水厂运行风险，若无风险，则确定为最佳调水水量和调水比例。
5.根据权利要求4所述的厂网联调控制系统，其特征在于，还包括控制模块，用于基于所述调度方案确定模块所确定的最佳调水水量和调水比例控制区域内其中一个水厂进水向另一水厂进水进行调配。
6.一种平衡系统内碳源的厂网联调控制装置，其特征在于，包括控制器（31）和与所述控制器（31）通信连接的存储器，所述存储器存储有被所述控制器（31）执行的指令，所述指令被所述控制器（31）执行，以使所述控制器（31）执行如权利要求1至3任一项所述的厂网联调控制方法。
7.根据权利要求6所述的厂网联调控制装置，其特征在于，所述控制器（31）与调水水泵（33）通信连接，所述调水水泵（33）通过第一水厂调水管道（32）与第一水厂（1）的第一水厂进水管（11）相连接，所述调水水泵（33）还通过第二水厂调水水管（34）与第二水厂（2）的第二水厂进水管（21）相连接；
所述控制器（31）还分别与第一水厂（1）的第一水厂进水泵（12）、第一水厂进水水质在线监测单元（14）、第一水厂二沉池泥位监测单元（19）、第一水厂污泥回流系统（110）和第一水厂出水水质在线监测单元（112）相连接；
所述控制器（31）还分别与第二水厂（2）的第二水厂进水泵（22）、 第二水厂进水水质在线监测单元（24）、第二水厂二沉池泥位监测单元（29）、第二水厂污泥回流系统（210）和第二水厂出水水质在线监测单元（212）相连接。
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Non-Patent Citations (1)
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|---|
| 北京市城镇污水再生利用现状与潜力分析;徐傲等;《环境工程》;第1-6、47页 * |
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| CN115403226A (zh) | 2022-11-29 |
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