CN117090170A - 一种明渠配水均衡的控制方法及系统 - Google Patents

一种明渠配水均衡的控制方法及系统 Download PDF

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CN117090170A CN202311146375.4A CN202311146375A CN117090170A CN 117090170 A CN117090170 A CN 117090170A CN 202311146375 A CN202311146375 A CN 202311146375A CN 117090170 A CN117090170 A CN 117090170A
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Abstract

本发明涉及一种明渠配水均衡的控制方法及系统，方法包括：根据最大进水量预先设定总进水量的总进水量档；将所有生物处理单元分为控制进水量的固定水量组和不控制进水量的自由水量组；当自由水量组的进水量和固定水量组的进水量达到预设条件时，判断当前的总进水量档需要调整并对当前的总进水量档进行调整，然后调整固定水量组的进水量。通过分组的设置，使部分滤池的进水量根据总进水量得到控制，然后通过对总进水量档位的调整，得到最合适的配水方式，在污水处理设施中的生物处理单元中未设置总进水流量计量设备时，可通过本控制逻辑实现通过明渠配水方式对各个生物处理单元进行较均衡的配水目的，最终保障各生物处理单元在运行时的负荷均衡。

Description

一种明渠配水均衡的控制方法及系统
技术领域
本发明涉及明渠配水技术领域，具体涉及一种明渠配水均衡的控制方法及系统。
背景技术
生物滤池工艺段由14组生物滤池单体组成。总进水由提升泵提升至中央进水渠中，再由中央进水渠分配至各个生物滤池单体。在每组生物滤池的进水管上安装有一个调节阀门和进水流量计，但在总进水渠中没有安装水量计量设备。因此，不能准确获取总进水量信息，在实际控制中不能有效控制各个生物滤池的进水量，并且有极大可能出现中央进水渠水位溢出的事故
在不具备安装总进水流量计条件时，污水处理工艺段的总进水通过一个公共明渠进行配水，配水需要进行平均分配至该工艺段中的各个生物处理单元。由于没有总进水量的计量，不能向每个生物处理单元的进水调节阀门发出配水量指令，即，每个生物处理单元的进水量失去控制手段。这不仅会造成污水处理工艺段中各个生物处理单元的处理负荷不均，且会出现公共明渠中的液位不可控，极易导致配水渠溢流事故的发生。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供为了解决现有技术的上述问题，本发明提供了一种明渠配水均衡的控制方法及系统。
一种明渠配水均衡的控制方法，包括以下步骤：
根据最大进水量预先设定总进水量的总进水量档；
将所有生物处理单元分为控制进水量的固定水量组和不控制进水量的自由水量组；
当自由水量组的进水量和固定水量组的进水量达到预设条件时，判断当前的总进水量档需要调整并对当前的总进水量档进行调整，然后调整固定水量组的进水量；
其中，所述总进水量档控制固定水量组组内各个生物处理单元的进水量。
通过采用上述技术方案，根据总进水量档，做出对固定水量组的调整，使固定水量组限制水量，从而是整个进水得到控制，当情况发生变化时，根据对自由水量组和固定水量组的进水量判断，对总进水量档进行调整，并根据判断结果调整固定进水量组，以达到调整整个装置中进水量的目的。
可选的，所述总进水量档包括：
低流量档，设置为小于或等于最大进水量的40％；
中流量档，设置为大于最大进水量的40％，小于或等于最大进水量的60％；
高流量档，设置为大于最大进水量的60％，小于或等于最大进水量的80％；
满水量档，设置为大于最大进水量的80％，小于或等于100％的最大进水量；
极端水量档，设置为大于最大进水量的120％。
通过采用上述技术方案，按照实际应用中可能遇到的排水情况进行划分，然后进行不同的操作处理，当遇到应急时期，如有降雨或有泄洪排涝需求时，此时进水量很大，设置为极端水量档，特殊处理。
可选的，所述固定水量组由组生物处理单元组成，自由水量组由/>组生物处理单元组成，其中X代表污水处理设施中生物处理单元数。
通过采用上述技术方案，固定水量组比自由水量组多设置两组，这样可以确保固定水量组对进水量的控制调节更有效，同时不影响自由水量组的作用。
可选的，所述根据总进水量档控制固定水量组组内各个生物处理单元的进水量包括：
低流量档时，所述固定水量组组内各个生物处理单元进水量控制在0.4×Q/Xm3/h；
中流量档时，所述固定水量组组内各个生物处理单元进水量控制在0.6×Q/Xm3/h；
高流量档时，所述固定水量组组内各个生物处理单元进水量控制在0.8×Q/Xm3/h；
满水量档时，所述固定水量组组内各个生物处理单元进水量控制在Q/Xm3/h；
极端水量档时，所述固定水量组组内各个生物处理单元进水量调节阀开度保持在100％；
Q代表污水处理设施设计最大进水量，X代表污水处理设施中生物处理单元数。
可选的，所述预设条件包括第一预设条件和第二预设条件，
所述第一预设条件为：自由水量组中进水量最大值大于同时期固定水量组的水量设定值的1.2倍，并持续时间超过预设时间，此时对总进水量档进行降档处理；
所述第二预设条件为：自由水量组中进水量最大值小于同时期固定水量组的水量设定值的0.8倍，并持续时间超过预设时间，此时对总进水量档进行升档处理。
通过采用上述技术方案，判断为以上情况时，可以说明进水量大于现在的承受情况，或进水量小于现在的承受情况，需要调整固定水量组，以改变整个装置的进水限制，使装置与当前的真实进水量匹配。
可选的，通过更改用于调整进水量的预设条件值，来控制自由水量组进水量的偏差范围，相应的控制范围区间为：
其中，SH代表预设条件值，X代表污水处理设施中生物处理单元数。
通过采用上述技术方案，保留可以接受的水量波动的范围，避免水量轻微波动就被判断为调整的情况产生。
可选的，在每次标准反洗进行完成后，将固定水量组和自由水量组进行相互切换处理。
通过采用上述技术方案，避免部分滤池长期处于低负荷或高负荷状态，保证了系统整体平稳运行。
一种明渠配水均衡的控制系统，包括：
总进水量档设定模块，根据最大进水量预先设定总进水量的总进水量档；
滤池控制模块，将所有生物处理单元分为控制进水量的固定水量组和不控制进水量的自由水量组；
进水量调整模块，当自由水量组的进水量和固定水量组的进水量达到预设条件时，判断当前的总进水量档需要调整并对当前的总进水量档进行调整，然后调整固定水量组的进水量；
其中，所述总进水量档控制固定水量组组内各个生物处理单元的进水量。
可选的，所述总进水量档包括：
低流量档，设置为小于或等于最大进水量的40％；
中流量档，设置为大于最大进水量的40％，小于或等于最大进水量的60％；
高流量档，设置为大于最大进水量的60％，小于或等于最大进水量的80％；
满水量档，设置为大于最大进水量的80％，小于或等于100％的最大进水量；
极端水量档，设置为大于最大进水量的120％。
可选的，所述根据总进水量档控制固定水量组组内各个生物处理单元的进水量包括：
低流量档时，所述固定水量组组内各个生物处理单元进水量控制在0.4×Q/X m3/h；
中流量档时，所述固定水量组组内各个生物处理单元进水量控制在0.6×Q/X m3/h；
高流量档时，所述固定水量组组内各个生物处理单元进水量控制在0.8×Q/X m3/h；
满水量档时，所述固定水量组组内各个生物处理单元进水量控制在Q/X m3/h；
极端水量档时，所述固定水量组组内各个生物处理单元进水量调节阀开度保持在100％；
Q代表污水处理设施设计最大进水量，X代表污水处理设施生物处理单元数。
综上所述，通过固定水量组和自由水量组的设置，使部分滤池的进水量根据总进水量得到控制，然后通过对总进水量档位的调整，得到最合适的配水方式，在污水处理设施中的生物处理单元中未设置总进水流量计量设备时，可通过本控制逻辑实现通过明渠配水方式对各个生物处理单元进行较均衡的配水目的，最终保障各生物处理单元在运行时的负荷均衡。
附图说明
图1为现有技术中的明渠配水装置结构图；
图2为本发明中一种明渠配水均衡的控制方法流程图；
图3为本发明中图2的具体流程图；
图4为本发明中一种明渠配水均衡的控制系统结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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它实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
应当理解，尽管在本申请实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述，但这些描述不应限于这些术语。这些术语仅用来将描述区分开。例如，在不脱离本申请实施例范围的情况下，第一也可以被称为第二，类似地，第二也可以被称为第一。
取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者装置中还存在另外的相同要素。
特别需要说明的是，在说明书中存在的符号和/或数字，如果在附图说明中未被标记的，均不是附图标记。
下面结合附图详细说明本申请的可选实施例。
对本申请提供的实施例，即一种明渠配水均衡的控制方法的实施例。
下面结合图1-3对本申请实施例进行详细说明。
参照图1，现有技术中明渠装置包括，长方体槽状水渠，水渠上设置有两两对应的生物处理单元，生物处理单元处设置有单元调节阀和流量计，水渠中与出水方向垂直的方向设置有进水口。在应用时，通过进水口进水后，水经过生物处理单元进行出水，目前的单元调节阀和流量计只能调节当前的生物处理单元处的水量，水渠中没有安装水量计量设备，不能准确获取总进水量信息。
参照图2和图3，一种明渠配水均衡的控制方法,包括以下步骤：
步骤S100，根据最大进水量预先设定总进水量的总进水量档；这里的总进水量档是按照实际应用中可能出现的情况进行设置的。
总进水量档包括：
低流量档(L)，设置为小于或等于最大进水量的40％；
中流量档(M)，设置为大于最大进水量的40％，小于或等于最大进水量的60％；
高流量档(H)，设置为大于最大进水量的60％，小于或等于最大进水量的80％；
满水量档(F)，设置为大于最大进水量的80％，小于或等于100％的最大进水量；在实际应用中，超过100％的最大进水量，但尚未达到极端水量档时，都按满水量档处理。
极端水量档(S)，设置为大于最大进水量的120％，如应急时期：有降雨或有泄洪排涝需求时设定，将这种情况单独分档，方便进行应急处理，避免通过生物处理单元的延后检测控制水量导致水渠的损坏。
步骤S200，将所有生物处理单元分为控制进水量的固定水量组(GF)和不控制进水量的自由水量组(GA)；其中，总进水量档控制固定水量组组内各个生物处理单元的进水量，其包括：
低流量档时，所述固定水量组(GF)组内各个滤池进水量控制在0.4×Q/Xm3/h；
中流量档时，所述固定水量组(GF)组内各个滤池进水量控制在0.6×Q/Xm3/h；
高流量档时，所述固定水量组(GF)组内各个滤池进水量控制在0.8×Q/Xm3/h；
满水量档时，所述固定水量组(GF)组内各个滤池进水量控制在Q/Xm3/h；
极端水量档时，所述固定水量组(GF)组内各个滤池进水量调节阀开度保持在100％；
Q代表污水处理设施设计最大进水量，X代表污水处理设施生物处理单元数。
参照图1生物处理单元都是两两相对的一组，因此划分时，固定水量组(GF)由组生物处理单元组成，该组内各个生物处理单元的进水量根据总进水量档进行定水量控制，即通过流量计和调节阀门联合控制在一个固定的进水量：
自由水量组(GA)组由组生物处理单元组成，该组内各个生物处理单元的进水量(Qa)不进行控制，即在该组内的滤池进水阀门开度保持在100％；其中X代表污水处理设施生物处理单元数。
这是根据实际实验中得到的结果，这样设置使固定水量组可以更好的被调整，然后起到更大的作用，同时自由水量组也能保证一定的基础排水，在本实施例中，生物滤池工艺段由14组生物滤池单体组成，因此有15个滤池当自由水量组的进水量和固定水量组的进水量达到预设条件时，判断当前的总进水量档需要调整并对当前的总进水量档进行调整，然后调整固定水量组的进水量；由于可能会产生在少量排水时，突然遇到极端天气，或突然需要大量排水，此时根据判断人工或系统去调整总进水量档，使进水可以更加方便快捷的被排出。
预设条件包括第一预设条件和第二预设条件，
第一预设条件为：自由水量组(GA)中进水量最大值大于同时期固定水量组(GF)的水量设定值的1.2倍，并持续时间超过预设时间，此时对总进水量档进行降档处理；
第二预设条件为：自由水量组(GA)中进水量最大值小于同时期固定水量组(GF)的水量设定值的0.8倍，并持续时间超过预设时间，此时对总进水量档进行升档处理；
上述预设时间在本申请中设置为60秒。本实施例中总进水量档的调整也可以是手动设置，也可以根据程序自行判断进行生档或降档。因此系统可以自动调节水量分配，并可以反馈总进水量，但是此反馈的进水量是不可以作为水量分配的基础数据，因为那样会产生循环错误。这里的升降档可以设置为根据倍数直接调整到相应的总进水量档；也可以设置为判断需要升降档后，先进行一级的升降档，然后再进行判断升降档，最后调整到合适的总进水量档。
在实际操作中，操作人员通过更改用于调整进水量的预设条件值，来控制自由水量组(GA)进水量的偏差范围，相应的控制范围区间为：
其中，SH代表预设条件值，X代表污水处理设施中生物处理单元数。如在背景技术中的生物滤池工艺段中执行的SH参数，设置为1.2(0.8)，相应的水量控制区间为±8％。这是完全可以接受的水量波动范围。
生物处理单元在固定水量组(GF)和自由水量组(GA)中是要进行定期换组，这样的目的是避免部分滤池长期处于低负荷或高负荷状态，不利于系统整体平稳运行，在每次标准反洗进行完成后，将固定水量组(GF)和自由水量组(GA)进行相互切换处理，即无论生物处理单元在哪个组别，只要完成一次标准反洗(或没48小时)就更换至另一个组中。由于本实施例中固定水量组(GF)和自由水量组(GA)的数量不相等，可以设置切换时有一组不变，每次变化时不变的组不相同，保证每个生物处理单元都能进行切换。或者直接全部进行切换不保留也能保证功能的使用。
在实际应用中，进行少量的排水时，确定相应的档位，固定水量组(GF)根据当前的状态进行相应的控制，当突然需要大量排水或者突发暴雨天气等情况时，可以由操作人员手动去改变档位，也可以由对固定水量组(GF)和自由水量组(GA)的判断来自动改变档位，档位改变后，固定水量组(GF)也会进行相应的调整控制。当一次标准反洗完成后，系统控制固定水量组(GF)和自由水量组(GA)切换，然后再继续进行水量控制。最终保障各生物处理单元在运行时的负荷均衡。
本申请还提供了与上述实施例承接的装置实施例，用于实现如上实施例所述的方法步骤，基于相同的名称含义的解释与如上实施例相同，具有与如上实施例相同的技术效果，此处不再赘述。
如图4所示，本申请提供一种明渠配水均衡的控制系统，包括：
总进水量档设定模块，根据最大进水量预先设定总进水量的总进水量档；
滤池控制模块，将所有生物处理单元分为控制进水量的固定水量组和不控制进水量的自由水量组；
进水量调整模块，当自由水量组的进水量和固定水量组的进水量达到预设条件时，判断当前的总进水量档需要调整并对当前的总进水量档进行调整，然后调整固定水量组的进水量；
其中，所述总进水量档控制固定水量组组内各个生物处理单元的进水量。
预设条件包括第一预设条件和第二预设条件，
所述第一预设条件为：自由水量组中进水量最大值大于同时期固定水量组的水量设定值的1.2倍，并持续时间超过60秒，此时对总进水量档进行降档处理；
所述第二预设条件为：自由水量组中进水量最大值小于同时期固定水量组的水量设定值的0.8倍，并持续时间超过60秒，此时对总进水量档进行升档处理。本实施例中总进水量档的调整也可以是手动设置，也可以根据程序自行判断进行生升档或降档。因此系统可以自动调节水量分配，并可以反馈总进水量，但是此反馈的进水量是不可以作为水量分配的基础数据，因为那样会产生循环错误。
在实际操作中，操作人员通过更改用于调整进水量的预设条件值，来控制自由水量组(GA)进水量的偏差范围，相应的控制范围区间为：
其中，SH代表预设条件值，X代表污水处理设施生物处理单元数。如在背景技术中的生物滤池工艺段中执行的SH参数，设置为1.2(0.8)，相应的水量控制区间为±8％。这是完全可以接受的水量波动范围。
总进水量档包括：
低流量档，设置为小于或等于最大进水量的40％；
中流量档，设置为大于最大进水量的40％，小于或等于最大进水量的60％；
高流量档，设置为大于最大进水量的60％，小于或等于最大进水量的80％；
满水量档，设置为大于最大进水量的80％，小于或等于100％的最大进水量；
极端水量档，设置为大于最大进水量的120％。
根据总进水量档控制固定水量组组内各个生物处理单元的进水量包括：
低流量档时，所述固定水量组组内各个滤池进水量控制在0.4×Q/X m3/h；
中流量档时，所述固定水量组组内各个滤池进水量控制在0.6×Q/X m3/h；
高流量档时，所述固定水量组组内各个滤池进水量控制在0.8×Q/X m3/h；
满水量档时，所述固定水量组组内各个滤池进水量控制在Q/Xm3/h；
极端水量档时，所述固定水量组组内各个滤池进水量调节阀开度保持在100％；
Q代表污水处理设施设计最大进水量，X代表污水处理设施生物处理单元数。
在污水处理设施中的生物处理单元中未设置总进水流量计量设备时，可通过本控制逻辑实现通过明渠配水方式对各个生物处理单元进行较均衡的配水目的，最终保障各生物处理单元在运行时的负荷均衡，极大的降低了由于总进水量不明确导致的明渠溢流事故发生的可能性。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种明渠配水均衡的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据最大进水量预先设定总进水量的总进水量档；
将所有生物处理单元分为控制进水量的固定水量组和不控制进水量的自由水量组；
当自由水量组的进水量和固定水量组的进水量达到预设条件时，判断当前的总进水量档需要调整并对当前的总进水量档进行调整，然后调整固定水量组的进水量；
其中，所述总进水量档控制固定水量组组内各个生物处理单元的进水量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述总进水量档包括：
低流量档，设置为小于或等于最大进水量的40％；
中流量档，设置为大于最大进水量的40％，小于或等于最大进水量的60％；
高流量档，设置为大于最大进水量的60％，小于或等于最大进水量的80％；
满水量档，设置为大于最大进水量的80％，小于或等于100％的最大进水量；
极端水量档，设置为大于最大进水量的120％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固定水量组由组生物处理单元组成，自由水量组由/>组生物处理单元组成，其中X代表污水处理设施中生物处理单元数。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据总进水量档控制固定水量组组内各个生物处理单元的进水量包括：
低流量档时，所述固定水量组组内各个生物处理单元进水量控制在0.4×Q/Xm3/h；
中流量档时，所述固定水量组组内各个生物处理单元进水量控制在0.6×Q/Xm3/h；
高流量档时，所述固定水量组组内各个生物处理单元进水量控制在0.8×Q/Xm3/h；
满水量档时，所述固定水量组组内各个生物处理单元进水量控制在Q/Xm3/h；
极端水量档时，所述固定水量组组内各个生物处理单元进水量调节阀开度保持在100％；
Q代表污水处理设施设计最大进水量，X代表污水处理设施中生物处理单元数。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设条件包括第一预设条件和第二预设条件，
所述第一预设条件为：自由水量组中进水量最大值大于同时期固定水量组的水量设定值的1.2倍，并持续时间超过预设时间，此时对总进水量档进行降档处理；
所述第二预设条件为：自由水量组中进水量最大值小于同时期固定水量组的水量设定值的0.8倍，并持续时间超过预设时间，此时对总进水量档进行升档处理。
6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，通过更改用于调整进水量的预设条件值，来控制自由水量组进水量的偏差范围，相应的控制范围区间为：
其中，SH代表预设条件值，X代表污水处理设施中生物处理单元数。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在每次标准反洗进行完成后，将固定水量组和自由水量组进行相互切换处理。
8.一种明渠配水均衡的控制系统，其特征在于，包括：
总进水量档设定模块，根据最大进水量预先设定总进水量的总进水量档；
滤池控制模块，将所有生物处理单元分为控制进水量的固定水量组和不控制进水量的自由水量组；
进水量调整模块，当自由水量组的进水量和固定水量组的进水量达到预设条件时，判断当前的总进水量档需要调整并对当前的总进水量档进行调整，然后调整固定水量组的进水量；
其中，所述总进水量档控制固定水量组组内各个生物处理单元的进水量。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述总进水量档包括：
低流量档，设置为小于或等于最大进水量的40％；
中流量档，设置为大于最大进水量的40％，小于或等于最大进水量的60％；
高流量档，设置为大于最大进水量的60％，小于或等于最大进水量的80％；
满水量档，设置为大于最大进水量的80％，小于或等于100％的最大进水量；
极端水量档，设置为大于最大进水量的120％。
10.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述根据总进水量档控制固定水量组组内各个生物处理单元的进水量包括：
低流量档时，所述固定水量组组内各个生物处理单元进水量控制在0.4×Q/X m3/h；
中流量档时，所述固定水量组组内各个生物处理单元进水量控制在0.6×Q/X m3/h；
高流量档时，所述固定水量组组内各个生物处理单元进水量控制在0.8×Q/X m3/h；
满水量档时，所述固定水量组组内各个生物处理单元进水量控制在Q/X m3/h；
极端水量档时，所述固定水量组组内各个生物处理单元进水量调节阀开度保持在100％；
Q代表污水处理设施设计最大进水量，X代表污水处理设施生物处理单元数。
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