一種智能化污水處理專家系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種智能化污水處理專家系統(tǒng)，屬于環(huán)境工程技術領域。本發(fā)明的專家系統(tǒng)含有數據存儲裝置和顯示裝置；顯示裝置中能夠顯示輸入的數據和數據分析結果；其中顯示裝置能顯示兩個一級模塊，分別為運行管理問題查詢模塊和出水水質超標原因推理模塊；所述出水水質超標原因推理模塊下設5個二級模塊，分別為出水TN、出水NH3?N、出水COD、出水SS、出水TP水質超標原因判斷模塊。本發(fā)明的專家系統(tǒng)將污水處理領域專家級別的經驗和知識整合到同一個系統(tǒng)平臺，為污水處理領域的技術人員提供了一種更為方便有效解決實際問題的途徑，能夠及時進行排查、提出有效解決方案，提高污水處理廠運行管理水平。
【專利說明】
一種智能化污水處理專家系統(tǒng)
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及一種智能化污水處理專家系統(tǒng)，屬于環(huán)境工程技術領域。
【背景技術】
[0002] 自改革開放以來，我國的經濟快速發(fā)展，人民生活質量日益提升，但同時環(huán)境卻在 持續(xù)的惡化，其中水污染形勢仍十分嚴峻。至2014年12月，全國62座重點湖泊(水庫）、423條 主要河流的968個國控地表水監(jiān)測斷面監(jiān)測數據顯示，目前ΙΠ 類(含）占63.1%，IV、V和劣 V類水質斷面仍占36.9%，主要污染指標為五日生化需氧量(B0D5)、化學需氧量(C0D)、總 磷(TP)和氨氮(NH3-N)。未來隨著我國人口數量的不斷增加、城市化進程的繼續(xù)推進和人民 生活水平的進一步提高，生活污水排放量將繼續(xù)增長，成為新增污水排放量的主要來源，故 目前對于生活污水的處理量和處理效果的提升仍是我國水質改善工作的重點。
[0003] 目前我國污水處理廠主要存在如下問題：（1)城鎮(zhèn)污水處理廠普遍存在進水水質 水量變化幅度大、無機懸浮固體含量高、碳氮比偏低、存在工業(yè)有毒有害污染物沖擊的特 征；（2)實際進水水質水量和設計值相差較大；（3)污水處理工藝設備不配套問題突出；（4) 在運行過程出現問題時不能及時進行排查、提出有效解決方案，致使污水處理廠運行管理 水平較低。實際上，現行一線技術管理人員中多數人缺乏豐富的污水處理實踐經驗，現有的 文獻書籍等也多以原理為主，缺少污水處理廠運行經驗和能解決實際問題的直接方案或措 施，從而使很多實際工作中的問題成為制約污水處理廠穩(wěn)定達標的因素。
[0004] 因此，有必要開發(fā)一種智能化污水處理專家系統(tǒng)，為污水處理廠運行管理問題提 供解決方案，輔助提高污水處理廠運行管理水平，改善污水出水水質，提高污水處理廠運行 效率、節(jié)約運行成本。

【發(fā)明內容】

[0005] 為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種智能化污水處理專家系統(tǒng)裝置，含有數據 存儲裝置和顯示裝置；顯示裝置是觸摸屏顯示裝置，或者是外置遙控器或輸入鍵盤的顯示 裝置;所述顯示裝置中能夠顯示輸入的數據和數據分析結果;其中顯示裝置能顯示兩個一 級模塊(一級目錄），分別為運行管理問題查詢模塊和出水水質超標原因推理模塊;所述出 水水質超標原因推理模塊下設5個二級模塊(二級目錄），分別為出水TN、出水NH3-N、出水 C0D、出水SS、出水TP水質超標原因判斷模塊。
[0006] 在本發(fā)明的一種實施方式中，所述運行管理問題查詢模塊下設有污水處理、污泥 處理、沼氣處理凈化與處置利用、臭氣處理、電氣及自動控制和化驗檢測這6個二級模塊(二 級目錄）。
[0007] 在本發(fā)明的一種實施方式中，當需要對運行管理問題進行查詢時，選擇顯示裝置 上一級目錄中的"運行管理問題查詢模塊"，顯示裝置上的顯示即跳轉至這6個二級目錄，進 一步選擇二級目錄中的某一具體目錄，即可進入三級目錄。
[0008] 在本發(fā)明的一種實施方式中，所述污水處理模塊，包括格柵、栗房、沉砂池、初沉 池、生物反應池、二沉池、化學除磷、消毒設施與設備、供氣系統(tǒng)和深度處理這10個三級模塊 (三級目錄，下同）；所述污泥處理模塊，包括污泥栗房、穩(wěn)定均質池、污泥濃縮、厭氧消化池、 污泥脫水、污泥料倉、污泥干化、污泥發(fā)酵、污泥焚燒這9個三級模塊;所述沼氣處理凈化與 處置利用模塊，包括沼氣脫硫、沼氣柜、沼氣發(fā)電機、沼氣鍋爐和沼氣燃燒器這5個三級模 塊;所述臭氣處理模塊，包括臭氣收集與運輸、化學除臭、生物除臭、離子除臭、植物液除臭 和活性炭吸附除臭這6個三級模塊;所述電氣及自動控制模塊，包括電氣和自動化控制這2 個三級模塊;所述化驗檢測模塊，包括污水分析檢測、污泥分析、氣體分析、微生物檢測和在 線檢測這5個三級模塊。
[0009]在本發(fā)明的一種實施方式中，所述出水TN水質超標原因判斷模塊，基于以下方法： 檢測出水TN各成分得到進水不可氨化有機氮含量、出水硝態(tài)氮含量和/或出水NH3-N含量； [0010] ⑴當出水NH3-N含量大于2mg/L時檢測池內溫度、好氧池 pH和/或進水氨氮含量， 若不正常則進行相應調整，若池內溫度、好氧池 pH、進水氨氮含量都正常再進行小試模擬曝 氣實驗確定是好氧池 D0問題、活性污泥問題還是進水問題再進行相應調整；
[0011] (2)當出水硝態(tài)氮含量大于llmg/L時檢測缺氧池末端硝態(tài)氮含量，若出水硝態(tài)氮 濃度大于缺氧段末端硝態(tài)氮濃度（比如，差值達到4mg//L以上）則加大內回流，若兩者相近 (比如差值小于4mg/L)則調整溫度、缺氧池 D0和/或進水B0D5/TN值；
[0012] (3)當進水可不氨化有機氮含量大于2mg/L時排查上游排污企業(yè)。
[0013] 在本發(fā)明的一種實施方式中，所述步驟（1)，池內溫度低于12°C時加大曝氣、減少 排泥或加大外回流比；好氧池 pH小于6.8或大于8.5時投加藥劑調整pH;進水氨氮濃度高于 設計值的1.5倍時減少進水量或排查上游排污企業(yè)。
[0014] 在本發(fā)明的一種實施方式中，所述設計值是指該污水處理廠氨氮設計值，或者月 平均進水氨氮濃度。
[0015] 在本發(fā)明的一種實施方式中，所述步驟（1)的模擬曝氣實驗，若確定是好氧池 D0問 題則進行加大好氧池曝氣量或適當減少進水，若確定是進水問題則進行排查上游排污企業(yè) 排放水質、調整進水水質；若確定是活性污泥問題（是指MLVSS過低，即夏季時MLVSS小于 750mg/L、冬季時MLVSS小于1500mg/L)，投加碳源提高B0D5濃度或者延長泥齡。
[0016] 在本發(fā)明的一種實施方式中，所述出水NH3-N水質超標原因判斷模塊，基于以下方 法:檢測池內溫度、好氧池 pH和/或進水氨氮含量：
[0017] ⑴若池內溫度低于12°C，貝IJ加大曝氣、減少排泥或加大外回流比；
[0018] (i i)若好氧池 pH小于6.8或大于8.5則投加藥劑調整pH;
[0019] (i i i)若進水氨氮含量高于設計值的1.5倍則減少進水量或排查上游排污企業(yè)；
[0020] (iv)當池內溫度、好氧池 pH、進水氨氮含量都正常，需要進行一個小試模擬曝氣實 驗，來確定出水氨氮超標的具體原因，確定是好氧池 D0問題、活性污泥問題還是進水問題， 然后再進行相應調整。
[0021] 在本發(fā)明的一種實施方式中，所述（iv)的模擬曝氣實驗，若確定是好氧池 D0問題 則進行加大好氧池曝氣量或適當減少進水，若確定是進水問題則進行排查上游排污企業(yè)排 放水質、調整進水水質;若確定是活性污泥問題，投加碳源提高B0D5濃度或者延長泥齡。
[0022] 在本發(fā)明的一種實施方式中，所述模擬曝氣實驗具體流程為:設置四組靜態(tài)實驗， 各自裝有氨氮超標廠及對比廠（出水氨氮達標廠）的污泥和進水，按照一定比例混合(盡可 能的模擬兩個污水處理廠好氧池的泥水混合狀態(tài)），維持DO = 3-5mg/L，連續(xù)曝氣8h以上，每 隔一段時間取樣測氨氮濃度;其中四組靜態(tài)實驗具體為:A組為對比廠污泥+對比廠進水、B 組為氨氮超標廠污泥+氨氮超標廠進水、C組為氨氮超標廠污泥+對比廠進水、D組為對比廠 污泥+氨氮超標廠進水。
[0023]在本發(fā)明的一種實施方式中，出水C0D超標原因判斷模塊，基于以下方法:先檢測 進水水質中cr含量、出水SS (出水中懸浮固體物濃度）和/或出水B0D5濃度；按以下步驟進 行：
[0024] (a)檢測進水水質中Cr含量，若大于1000mg/L則投加掩蔽劑消除Cr干擾，否則執(zhí) 行步驟(b);
[0025] (b)檢測SS含量:如果出水SS不超標則執(zhí)行步驟(3);如果出水SS超標(大于10mg/ L)則先過濾出水、再檢測C0D，若再次檢測的COD不超標則解決SS超標問題，若再次檢測的 C0D超標則執(zhí)行步驟(c);
[0026] (c)進水水質中Cl_含量和SS均正常，檢測出水B0D5濃度;若如0 5濃度大于5mgAJlJ 采取措施提高系統(tǒng)生化性差，若B0D5濃度不大于5mg//L則采取措施使溶解性不可降解COD低 于40mg/L〇
[0027]在本發(fā)明的一種實施方式中，所述(c)的提高系統(tǒng)生化性差是指對池內溫度、PH、 好氧池 DO和/或MLVSS進行測定，并進行相應調整。當池內溫度低于12°C時適度加大曝氣、減 少排泥或者加大外回流比;pH小于6.0或大于8.0時投加藥劑調整pH;好氧池 D0小于1.5mg/L 時加大曝氣量;MLVSS過低時，若進水BOD^g則投加碳源，若泥齡小于10d則延長泥齡（比如 減少排泥量或者適當增加外回流）。
[0028]在本發(fā)明的一種實施方式中，所述(c)的使溶解性不可降解C0D低于40mg/L，是通 過排查上游排污企業(yè)或者采用物理、化學等方法去除溶解性不可降解C0D，比如采用投加活 性炭、臭氧氧化等方法。
[0029] 在本發(fā)明的一種實施方式中，出水SS水質超標原因判斷模塊，基于以下方法：
[0030] (I)當出水SS大于10mg/L且不超過30mg/L時，檢查深度處理設備并相應解決設備 故障，比如濾布濾池、轉盤過濾裝置、連續(xù)流砂過濾裝置、反硝化濾池、微濾裝置；
[0031] (II)當出水SS大于30mg/L時，檢查深度處理前系統(tǒng)并相應解決故障，比如檢查刮 (吸）泥機和排泥栗并進行相應維修、進水負荷過高（比如，高于設計值的50%以上）時調整 配水設備、生化池 MLSS過高（比如，濃度高于5000mg/L)時減小外回流比、或者是在好氧池末 端D0小于1.0mg/L時加大曝氣量。
[0032] 在本發(fā)明的一種實施方式中，出水TP水質超標原因判斷模塊，基于以下方法:先檢 測出水SS濃度、出水P〇43_濃度和/或出水有機磷濃度;按以下步驟進行：
[0033] (A)檢測出水SS濃度，超標則解決SS超標問題，否則進行步驟(B);
[0034] (B)檢測出水P0A濃度，若大于0.35mg/L則采用強化生化除磷或者強化化學除磷 的方法使出水P〇43!^度將至0.35mg/L以下；否則進行下一步；
[0035] (C)檢測出水有機磷濃度，大于0· 15mg/L則排查上游排污企業(yè)。
[0036]在本發(fā)明的一種實施方式中，所述(B)中強化生物除磷，是先檢測pH、厭氧池 D0、進 水B0D5/TP值和/或排泥情況，根據檢測結果進行相應調整。若pH小于6.5則投加藥劑調整 pH;若厭氧池 D0大于0.1mg/L，則增加進水，或者減少外回流以適當降低好氧池末端D0;若進 水BOD5/TP值不超過20，則外加碳源;若排泥不及時則加大排泥。
[0037]在本發(fā)明的一種實施方式中，所述(B)中強化化學除磷，可以是強化藥劑的有效成 分、保持足夠的反應時間、增加藥劑添加量或者調整適宜藥劑反應的pH。
[0038]本發(fā)明的智能化專家系統(tǒng)適用于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918- 2002)中一級A標準對于出水TN、NH3-N、COD、SS和TP濃度的要求。
[0039] 本發(fā)明還要求保護所述智能化專家系統(tǒng)在污水處理方面的應用，包括用于各種污 水處理工藝的污水處理廠，比如SBR、A20、氧化溝和MBR。
[0040] 在本發(fā)明的一種實施方式中，所述污水處理廠出水水質執(zhí)行一級A標準。
[00411本發(fā)明的有益效果：
[0042] (1)本發(fā)明以互聯(lián)網和智能化為技術支撐平臺，將污水處理領域專家級別的經驗 和知識整合到同一個系統(tǒng)平臺，使得全國各地的污水處理廠運行管理人員都可以得到經過 優(yōu)化篩選的污水處理問題診斷方式及運行參數支持，為污水處理領域的技術人員提供了一 種更為方便有效解決實際問題的途徑；
[0043] (2)本發(fā)明的智能化專家系統(tǒng)是根據各水質指標污染物的去除原理及大量的工程 經驗得到的，為污水處理廠運行管理和出水超標問題提供了一種全面可靠的處理方法，通 過本發(fā)明的方法，可以明確是污水處理過程中的哪一部分出現了問題，從而有針對性地對 問題進行解決，使出水指標恢復正常；
[0044] (3)采用本發(fā)明的智能化專家系統(tǒng)，對幾十個污水處理廠的出水水質超標問題進 行了診斷和優(yōu)化運行，適合各種污水處理工藝（比如SBR、A20、氧化溝和MBR)的污水處理廠 問題解決。且本發(fā)明智能化專家系統(tǒng)，準確性非常高，能夠快速找到運行管理和出水水質超 標的問題所在，并有效解決污水處理廠的問題;本發(fā)明的智能化專家系統(tǒng)，能夠及時進行排 查、提出有效解決方案，提高污水處理廠運行管理水平。
【附圖說明】
[0045]圖1:本發(fā)明的專家系統(tǒng)的顯示裝置顯示界面示意圖；
[0046]圖2:出水水質超標原因推理模塊的二級模塊在顯示裝置上的顯示界面圖；
[0047 ] 圖3: TN超標原因判斷圖；
[0048] 圖4:NH3-N超標原因判斷圖；
[0049] 圖5:C0D超標原因判斷圖；
[0050] 圖6: SS超標原因判斷圖；
[0051 ] 圖7 :TP超標原因判斷圖；
[0052]圖8:ΤΡ超標原因分析的數據輸入界面1;
[0053 ]圖9: ΤΡ超標原因分析的數據輸入界面2;
[0054]圖10: ΤΡ超標原因分析的數據輸入界面3;
[0055]圖11:實施例2的污水處理廠工藝流程圖；
[0056]圖12:實施例3的污水處理廠工藝流程圖。
【具體實施方式】 [0057] 實施例1:
[0058] 如圖1-7所示，本發(fā)明的智能化污水處理專家系統(tǒng)裝置，含有數據存儲裝置和顯示 裝置;顯示裝置是觸摸屏顯示裝置，或者是外置遙控器或輸入鍵盤的顯示裝置;所述顯示裝 置中能夠顯示輸入的數據和數據分析結果;其中顯示裝置能顯示兩個一級模塊（即一級目 錄），分別為運行管理問題查詢模塊和出水水質超標原因推理模塊;所述運行管理問題查詢 模塊下設有污水處理、污泥處理、沼氣處理凈化與處置利用、臭氣處理、電氣及自動控制和 化驗檢測這6個二級模塊（（即二級目錄））；所述出水水質超標原因推理模塊下設5個二級模 塊，分別為出水TN、出水NH3-N、出水C0D、出水SS、出水TP水質超標原因判斷模塊。
[0059] 如圖3所示，所述出水TN水質超標原因判斷模塊，基于以下方法:檢測出水TN各成 分得到進水不可氨化有機氮含量、出水硝態(tài)氮含量和/或出水NH3-N含量；
[0060] (1)當出水NH3-N含量大于2mg/lJ寸檢測池內溫度、好氧池 pH和/或進水氨氮含量， 若不正常則進行相應調整，若池內溫度、好氧池 PH、進水氨氮含量都正常再進行小試模擬曝 氣實驗確定是好氧池 D0問題、活性污泥問題還是進水問題再進行相應調整；
[0061] (2)當出水硝態(tài)氮含量大于llmg/L時檢測缺氧池末端硝態(tài)氮含量，若出水硝態(tài)氮 遠大于缺氧段末端硝態(tài)氮（比如差值達到4mg/L以上）貝加大內回流，若兩者相近（比如差值 小于2mg/L)則調整溫度、缺氧池 D0和/或進水B0D5/TN值；
[0062] (3)當進水可不氨化有機氮含量大于2mg/L時排查上游排污企業(yè)。
[0063] 如圖4所示，所述出水NH3-N水質超標原因判斷模塊，基于以下方法:檢測池內溫 度、好氧池 pH和/或進水氨氮含量：
[0064] (i)若池內溫度低于12°C，則加大曝氣、減少排泥或加大外回流比。溫度是微生物 生長的重要限制性因子，在一定的溫度范圍內，升高溫度有利于微生物的生長繁殖。溫度會 顯著影響活性污泥系統(tǒng)硝化菌的活性。
[0065] (ii)若好氧池 pH小于6.8或大于8.5則投加藥劑調整plpH也是氨氮硝化的限制性 因素之一，pH影響硝化速率主要是由于pH的改變會導致硝化菌細胞膜電位的改變，影響細 胞代謝酶的活性。pH異常時可通過投加一定量的酸或堿進行中和。
[0066] (iii)若進水氨氮含量高于設計值的1.5倍則減少進水量或排查上游排污企業(yè)。 [0067] (iv)當池內溫度、好氧池 pH、進水氨氮含量都正常，需要進行一個小試模擬曝氣實 驗，來確定出水氨氮超標的具體原因，確定是好氧池 D0問題、活性污泥問題還是進水問題， 然后再進行相應調整。
[0068]其中，模擬曝氣實驗具體流程為：
[0069]四組靜態(tài)實驗，各自裝有氨氮超標廠（出水氨氮濃度大于2mg/L)及對比廠（出水氨 氮達標廠，出水氨氮濃度小于2mg/L)的污泥和進水，按照一定比例混合(盡可能的模擬兩個 污水處理廠好氧池的泥水混合狀態(tài)），維持D0 = 3-5mg/L，連續(xù)曝氣8h以上，前兩個小時每隔 lOmin取樣測氨氮濃度，之后每隔15min取上清液測氨氮濃度，最后分析得出氨氮超標原因。 四組靜態(tài)實驗具體為：
[0070] A組:對比廠污泥+對比廠進水 [0071 ] B組:氨氮超標廠污泥+氨氮超標廠進水 [0072] C組:氨氮超標廠污泥+對比廠進水 [0073] D組:對比廠污泥+氨氮超標廠進水 [0074]實驗結果分析：
[0075] A組:對比實驗，預期實驗結果為出水氨氮達標。出問題則為操作問題，重新進行。
[0076] B組:氨氮不超標，則說明好氧池 D0低是導致出水氨氮超標的原因，解決措施為加 大好氧池曝氣量或適當減少進水。
[0077] C組:氨氮不超標，且D組實驗結果為氨氮超標，即氨氮超標廠的污泥可以降解達標 廠的進水且達標廠的污泥無法降解超標廠的進水，則說明是氨氮超標廠進水水質問題導致 出水氨氮超標，解決措施為排查上游排污企業(yè)排放污水的水質，找到問題污水的源頭，監(jiān)督 排污企業(yè)廢水處理達到接管標準。
[0078] D組:氨氮不超標，且B組實驗或C組實驗出現氨氮超標現象，即氨氮達標廠的污泥 可以降解氨氮超標廠的進水，且出現氨氮超標廠的污泥無法降解超標廠的進水或達標廠進 水的情況，則說明目前超標廠進水中沒有有毒有害物質，氨氮超標的原因是該廠活性污泥 無法降解進水中的氨氮，主要原因包括兩個方面:生化系統(tǒng)MLVSS濃度過低（即夏季時MLVSS 小于750mg/L、冬季時MLVSS小于1500mg/L)和污泥中毒。MLVSS濃度過低的原因主要有兩個 方面:進水中碳源過少(BOD^度較低，比如小于100mg/L)和泥齡較短（比如小于10d)?？梢?采取適當投加碳源、減少排泥量或者適當增加外回流的解決措施。
[0079] 如圖5所示，所述出水C0D水質超標原因判斷模塊，基于以下方法:先檢測進水水質 中cr含量、出水SS (出水中懸浮固體物濃度)和/或出水B0D5濃度;按以下步驟進行：
[0080] (a)檢測進水水質中Cr含量，若大于1000mg/L則投加掩蔽劑消除Cr干擾，否則執(zhí) 行步驟(b);
[0081 ] (b)檢測SS含量:如果出水SS不超標則執(zhí)行步驟(3);如果出水SS超標(大于10mg/ L)則先過濾出水、再檢測C0D，若再次檢測的COD不超標則解決SS超標問題，若再次檢測的 C0D超標則執(zhí)行步驟(c);
[0082] (c)進水水質中Cr含量和SS均正常，檢測出水B0D5濃度;若如05濃度大于5mgAJlJ 采取措施提高系統(tǒng)生化性差，若B0D5濃度不大于5mg//L則采取措施使溶解性不可降解COD低 于40mg/L〇
[0083] 提高系統(tǒng)生化性差是指對池內溫度、pH、好氧池 DO和/或MLVSS進行測定，并進行相 應調整。當池內溫度低于12°C時適度加大曝氣、減少排泥或者加大外回流比；pH小于6.0或 大于8.0時投加藥劑調整pH;好氧池 D0小于1.5mg/L時加大曝氣量;MLVSS過低（即夏季時 MLVSS小于750mg/L、冬季時MLVSS小于1500mg/L)時，若進水B0D5低（比如小于100mg/L)則添 加碳源，若泥齡小于l〇d則延長泥齡(比如減少排泥量或者適當增加外回流）。使溶解性不可 降解C0D低于40mg/L，是通過排查上游排污企業(yè)或者采用物理、化學等方法去除溶解性不可 降解C0D，比如采用投加活性炭、臭氧氧化等方法。
[0084] 如圖6所示，所述出水SS水質超標原因判斷模塊，基于以下方法：
[0085] (I)當出水SS大于10mg/L且不超過30mg/L時，檢查深度處理設備并相應解決設備 故障，比如濾布濾池、轉盤過濾裝置、連續(xù)流砂過濾裝置、反硝化濾池、微濾裝置；
[0086] (II)當出水SS大于30mg/L時，檢查深度處理前系統(tǒng)并相應解決故障，比如檢查刮 (吸)泥機和排泥栗并進行相應維修、進水負荷過高（比如超過設計值的50%)時調整配水設 備、生化池 MLSS過高（比如濃度高于5000mg/L)時減小外回流比、或者是在好氧池末端D0小 于1.0mg/L時加大曝氣量。
[0087]如圖7所示，所述出水TP水質超標原因判斷模塊，基于以下方法:先檢測出水SS濃 度、出水PO A濃度和/或出水有機磷濃度;按以下步驟進行：
[0088] (A)檢測出水SS濃度，超標則解決SS超標問題，否則進行步驟(B);
[0089] (B)檢測出水P0A濃度，若大于0.35mg/L則采用強化生化除磷或者強化化學除磷 的方法使出水P〇43!^度將至0.35mg/L以下；否則進行下一步；
[0090] (C)檢測出水有機磷濃度，大于0· 15mg/L則排查上游排污企業(yè)。
[0091]所述強化生物除磷，是先檢測pH、厭氧池 D0、進水B0D5/TP值和/或排泥情況，根據 檢測結果進行相應調整。若pH小于6.5則投加藥劑調整pH;若厭氧池 D0大于0.1mg/L，則增加 進水，或者減少外回流以適當降低好氧池末端D0;若進水B0D5/TP值不超過20,則外加碳源； 若排泥不及時則加大排泥。所述強化化學除磷，可以是強化藥劑的有效成分、保持足夠的反 應時間、增加藥劑添加量或者調整適宜藥劑反應的pH。
[0092]以出水TN水質超標原因判斷為簡例，對智能化污水處理專家系統(tǒng)進行簡要說明。 在圖1的一級目錄中選擇出水水質超標原因推理（即出水水質超標原因推理模塊），進入圖2 的二級目錄列表，選擇"總氮(TN)超標判斷"，然后進入數據輸入界面（圖8)，輸入出水TN濃 度，然后界面跳轉至圖9,顯示"出水總氮超標，分析出水總氮(TN)成分;若出水氨氮(NH3-N) 濃度>2mg/L，請輸入1;若出水硝態(tài)氮濃度>12mg/L，請輸入2;否則請輸入3"，如果進一步輸 入數據1，則跳轉至圖10 JN超標原因分析的其他判斷路徑或后續(xù)判斷路徑均與該過程類 似。
[0093]實施例2:本發(fā)明的專家系統(tǒng)在出水C0D超標的污水處理廠的應用 [0094] 該污水處理廠地處華東地區(qū)，設計處理水量為4萬m3/d，進水中生活污水與工業(yè)廢 水所占的比例分別為60%和40%，涉及到的工業(yè)類型主要包括:造紙、電子、化工及制造業(yè)。 綜合考慮該地區(qū)的污水水質特征，設計主要進水水質和主要控制出水水質指標如表1、表2 所示。設計的工藝流程如圖11所示。
[0095]表1設計進水水質
[0096]
[0097]
[0098]
[0099] 生化單元工藝設計參數:污泥泥齡為15d;混合液污泥濃度為3.5g/L;污泥負荷為 0.071kgB0D5/(kgMLSS · d);好氧混合液回流為100~200%;污泥回流比為50~100%。
[0100]有效總池容為25920m3,總水力停留時間為15.6h。其中厭氧段池容為2592m3,水力 停留時間為1.5h;缺氧段池容為7776m3,水力停留時間為4.7h;好氧段池容為15552m3,水力 停留時間為9.4h。二沉池容積為4985m3，水力停留時間為3h。
[0101] 2013年1月-2月，出現出水⑶D超標現象。經檢測進水水質中Cl_含量大于lOOOrng/ L，應用本發(fā)明的專家系統(tǒng)進行分析可知是Cr干擾導致的超標，按照專家系統(tǒng)的提示投加 掩蔽劑消除Cr干擾后出水C0D恢復正常。2014年4月，又出現出水C0D超標現象。經檢測SS超 標。按照專家系統(tǒng)的提示，將出水過濾，再次檢測C0D發(fā)現C0D達標，專家系統(tǒng)提示是SS超標 導致的COD超標，進一步檢測和提示發(fā)現是進水負荷過高導致的SS超標，因此采取解決SS的 超標問題的措施。解決SS的超標問題后，出水COD恢復正常，滿足一級A標準。
[0102] 此外，在上述處理過程中，發(fā)明人發(fā)現，如果采用加大曝氣、添加碳源、延長泥齡等 措施，都無法有效解決上述出現的出水⑶D超標的問題。這也進一步說明，采用本發(fā)明的專 家系統(tǒng)能夠快速、準確地找到出水C0D超標的根源并根據提示可以采取相應的有效措施來 解決這一問題。
[0103] 實施例3:本發(fā)明的專家系統(tǒng)在出水TP超標的污水處理廠的應用
[0104]某污水處理廠位于江蘇省太湖流域，處理規(guī)模為3.0萬m3/d，出水水質執(zhí)行一級A 標準。生物處理工藝采用A20+MBR工藝。其具體工藝流程如圖12所示。
[0105] 該污水處理廠工藝運行狀況良好，出水水質(》0、8005、了1順3-財陽3均能夠穩(wěn)定達 標。2014.01-2015.06該污水處理廠進水TP濃度在3-15mg/L之間，平均值在Smg/l左右，波動 較大。出水了?濃度在0-1.411^/1之間，平均值約為0.1611^/1，約有13%概率超過一級4標準要 求的 0.5mg/L。
[0106] 應用本發(fā)明的專家系統(tǒng)對該廠TP超標問題進行逐步推理分析，以期得出有效解決 措施。
[0107] 第一步是對導致出水TP超標的物質組成成分分析，可能導致出水TP超標的物質成 分包括ss、p〇A-p和有機磷。故在水質超標智能推理系統(tǒng)輸入"出水總磷濃度超標"，系統(tǒng)提 示"出水總磷(TP)濃度超標，若出水SS濃度>10mg/L，請輸入1;否則請輸入2"。由該廠歷史數 據可知該廠SS穩(wěn)定低于10mg/L，故不是由于SS高引起TP超標，選擇"否"。
[0108] 系統(tǒng)推理界面顯示"出水SS不超標，分析總磷(TP)成分，若出水磷酸鹽(POA-P)過 高，大于0.35mg/L"，經過對多家污水處理廠歷史數據調研分析，確定0.35mg/L為POA-P濃 度的臨界值，該廠出水TP超標期間監(jiān)測出水中P〇43_-P均大于0.35mg/L，故系統(tǒng)認為該廠出 水超標主要是出水P〇43 -P尚引起，非有機憐含量過尚。引起出水TP超標的成分確定是后續(xù) 強化措施推理的基礎。
[0109] 系統(tǒng)推理界面顯示"出水磷酸鹽(P〇43=P)過高，強化生物除磷措施請輸入1;強化 化學除磷措施請輸入2"。其中生物除磷措施主要從影響生物除磷效果的pH、厭氧段溶解氧 濃度、進水碳源量和排泥情況這幾個主要因素進行分析，化學除磷主要從化學除磷藥劑有 效成分、投加量、反應時間以及pH環(huán)境這幾個主要因素進行分析。
[0110] (1)對于生物除磷，生物池 pH值過低（如小于6)將會發(fā)生聚磷菌的自溶現象，從而 造成無效釋磷。另外，過高的pH值則不利于磷酸鹽的釋放。故pH值是污水處理廠能夠快速監(jiān) 測的參數，將其作為第一個判斷參數。該污水處理廠生物段pH值長期維持7.0-7.5之間，故 pH值正常，排除其影響。由于在厭氧環(huán)境中，其他好氧異養(yǎng)菌群失去活性，而厭氧微生物可 以對有機物進行酸化發(fā)酵并產生揮發(fā)性脂肪酸，ΡΑ0水解胞內聚磷酸鹽獲得能量，吸收污水 中的揮發(fā)性脂肪酸，以PHA的形式存儲在細胞內。但若有氧存在，厭氧微生物則無法產生揮 發(fā)性脂肪酸，故良好的厭氧環(huán)境是ΡΑ0釋磷的基礎，據此將厭氧池 D0濃度為分析。實測該污 水處理廠厭氧池 D0濃度約為0.2mg/L，故D0濃度為該廠可優(yōu)化參數之一。推理系統(tǒng)提示"D0> 0.1mg/L，a.增加進水;b.減小回流，適當降低回流溶解氧"。而目前該廠厭氧和缺氧段進水 比例已經各為50%，考慮提升厭氧增加進水比例將會對缺氧脫氮效果產生影響，故不改變 此參數。該廠設計從缺氧池末端回流100%至厭氧池，實際運行中缺氧池末端與好氧段直接 相連，缺氧池回流口溶解氧在〇.5mg/L以上，故考慮適當減小內回流量，控制缺氧末端溶解 氧。
[0111] (2)對于化學除磷，首先對藥劑有效成分進行分析。目前該廠使用的液體聚合氯化 鋁其中有效成分為三氧化二鋁，購置要求三氧化二鋁質量分數為10%，實際以10%含量計 算藥劑投加量，但實測結果表明該藥劑中氧化鋁質量分數僅為5.8%，遠低于供貨要求，也 未達到《工業(yè)級聚氯化鋁國家標準》。此外，化學除磷藥劑的投加量對除磷效果有著重要影 響，在一定范圍內，磷酸鹽的去除率隨著藥劑投加量的增加而升高。目前該廠pH約為7.0- 7.5，已處于適宜范圍。因此，可以考慮改進藥劑種類和添加量。
[0112] 根據專家系統(tǒng)的上述提醒，該廠綜合考慮在2015年8月主要完成降低內回流比、控 制缺氧池末端溶解氧、化學除磷藥劑投加量優(yōu)化等措施改造，改造和優(yōu)化運行后，2015.09- 2015.12期間TP去除率為95.65%，出水TP在0.01-0.33π^/1之間，無超標現象，出水平均值 為0.13mg/L，能夠穩(wěn)定達到一級Α標準要求的0.5mg/L。
[0113] 雖然本發(fā)明已以較佳實施例公開如上，但其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此技 術的人，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，都可做各種的改動與修飾，因此本發(fā)明的保護范 圍應該以權利要求書所界定的為準。
【主權項】
1. 一種智能化污水處理專家系統(tǒng)裝置，含有數據存儲裝置和顯示裝置；顯示裝置是觸 摸屏顯示裝置，或者是外置遙控器或輸入鍵盤的顯示裝置;所述顯示裝置中能夠顯示輸入 的數據和數據分析結果;其中顯示裝置能顯示兩個一級模塊，分別為運行管理問題查詢模 塊和出水水質超標原因推理模塊;所述出水水質超標原因推理模塊下設5個二級模塊，分別 為出水TN、出水NH 3-N、出水COD、出水SS、出水TP水質超標原因判斷模塊。2. 根據權利要求1所述的專家系統(tǒng)裝置，其特征在于，所述出水TN水質超標原因判斷模 塊，基于以下方法:檢測出水TN各成分得到進水不可氨化有機氮含量、出水硝態(tài)氮含量和/ 或出水Mfe-N含量； (1) 當出水NH3-N含量大于2mg/L時檢測池內溫度、好氧池 pH和/或進水氨氮含量，若不正 常則進行相應調整，若池內溫度、好氧池 PH、進水氨氮含量都正常再進行小試模擬曝氣實驗 確定是好氧池 DO問題、活性污泥問題還是進水問題再進行相應調整； (2) 當出水硝態(tài)氮含量大于llmg/L時檢測缺氧池末端硝態(tài)氮含量，若出水硝態(tài)氮遠大 于缺氧段硝態(tài)氮則加大內回流，若兩者相近則調整溫度、缺氧池 DO和/或進水B0D5/TN值； (3) 當進水可不氨化有機氮含量大于2mg/L時排查上游排污企業(yè)。3. 根據權利要求1或2所述的專家系統(tǒng)裝置，其特征在于，所述出水NH3-N水質超標原因 判斷模塊，基于以下方法:檢測池內溫度、好氧池 pH和/或進水氨氮含量： (i)若池內溫度低于12°C，則加大曝氣、減少排泥或加大外回流比； (i i)若好氧池 pH小于6.8或大于8.5則投加藥劑調整pH; (i i i)若進水氨氮含量高于設計值的1.5倍則減少進水量或排查上游排污企業(yè)； (iv)當池內溫度、好氧池 PH、進水氨氮含量都正常，需要進行一個小試模擬曝氣實驗， 來確定出水氨氮超標的具體原因，確定是好氧池 DO問題、活性污泥問題還是進水問題，然后 再進行相應調整。4. 根據權利要求1-3任一所述的專家系統(tǒng)裝置，其特征在于，所述出水COD水質超標原 因判斷模塊，基于以下方法:先檢測進水水質中Cl_含量、出水SS和/或出水B0D 5濃度;按以下 步驟進行： (a) 檢測進水水質中Cr含量，若大于lOOOmg/1則投加掩蔽劑消除Cr干擾，否則執(zhí)行步 驟(b); (b) 檢測SS含量:如果出水SS不超標則執(zhí)行步驟(3);如果出水SS超標則先過濾出水、再 檢測C0D，若再次檢測的COD不超標則解決SS超標問題，若再次檢測的COD超標則執(zhí)行步驟 (c)； (c) 進水水質中Cr含量和SS均正常，檢測出水B0D5濃度;若B0D5*度大于5mg//L則采取 措施提高系統(tǒng)生化性差，若B0D 5濃度不大于5mg//L則采取措施使溶解性不可降解COD低于 40mg/L〇5. 根據權利要求1-4任一所述的專家系統(tǒng)裝置，其特征在于，所述出水SS水質超標原因 判斷模塊，基于以下方法： (I) 當出水SS大于10mg/L且不超過30mg/L時，檢查深度處理設備并相應解決設備故障， 比如濾布濾池、轉盤過濾裝置、連續(xù)流砂過濾裝置、反硝化濾池、微濾裝置； (II) 當出水SS大于30mg/L時，檢查深度處理前系統(tǒng)并相應解決故障，比如檢查刮（吸） 泥機和排泥栗并進行相應維修、進水負荷過高時調整配水設備、生化池 MLSS過高時減小外 回流比、或者是在好氧池末端DO小于1. Omg/L時加大曝氣量。6. 根據權利要求1-5任一所述的專家系統(tǒng)裝置，其特征在于，出水TP水質超標原因判斷 模塊，基于以下方法:先檢測出水SS濃度、出水P〇4 3!^度和/或出水有機磷濃度;按以下步驟 進行： (A) 檢測出水SS濃度，超標則解決SS超標問題，否則進行步驟(B); (B) 檢測出水P0A濃度，若大于0.35mg/L則采用強化生化除磷或者強化化學除磷的方 法使出水P〇43!^度將至0.35mg/L以下；否則進行下一步； (C) 檢測出水有機磷濃度，大于0.15mg/L則排查上游排污企業(yè)。7. 根據權利要求3所述的專家系統(tǒng)裝置，其特征在于，所述（iv)的模擬曝氣實驗，若確 定是好氧池 DO問題則進行加大好氧池曝氣量或適當減少進水，若確定是進水問題則進行排 查上游排污企業(yè)排放水質、調整進水水質;若確定是活性污泥問題，添加碳源提高進行B0D 5 或者延長泥齡。8. 根據權利要求4所述的專家系統(tǒng)裝置，其特征在于，所述(c)的提高系統(tǒng)生化性差是 指對池內溫度、pH、好氧池 DO和/或MLVSS進行測定，并進行相應調整；當池內溫度低于12°C 時適度加大曝氣、減少排泥或者加大外回流比;pH小于6.0或大于8.0時投加藥劑調整pH;好 氧池 DO小于1.5mg/L時加大曝氣量;MLVSS過低時，若進水B0D5低則添加碳源，若泥齡小于 l〇d則延長泥齡(比如減少排泥量或者適當增加外回流）。9. 根據權利要求1所述的專家系統(tǒng)裝置，其特征在于，所述所述運行管理問題查詢模塊 下設有污水處理、污泥處理、沼氣處理凈化與處置利用、臭氣處理、電氣及自動控制和化驗 檢測這6個二級模塊。10. 權利要求1-9任一所述智能化專家系統(tǒng)在污水處理方面的應用。
【文檔編號】C02F11/18GK105836965SQ201610278805
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年4月29日
【發(fā)明人】李激, 王燕, 強以銘
【申請人】無錫普匯環(huán)?？萍加邢薰?br>