本發(fā)明涉及水處理，尤其涉及一種活性污泥法工藝污泥的控制方法、系統(tǒng)以及設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、在當(dāng)前的污水處理流程中，回流污泥的控制已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程操作，這是一個(gè)技術(shù)上的進(jìn)步，提高了處理流程的便捷性和效率。然而，在量的控制方面，現(xiàn)有的技術(shù)方法主要還是依賴于人工經(jīng)驗(yàn)的調(diào)節(jié)，或者是按照預(yù)設(shè)的固定量進(jìn)行操作。這種方法雖然簡單易行，但卻存在著明顯的缺點(diǎn)。

2、由于污水廠的進(jìn)水水質(zhì)和水量是隨著時(shí)間和季節(jié)的變化而實(shí)時(shí)變動(dòng)的，這種動(dòng)態(tài)變化對(duì)污泥回流量的精確控制提出了更高的要求。單純依靠人工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)節(jié)，很難及時(shí)、準(zhǔn)確地響應(yīng)這些實(shí)時(shí)變化。特別是在污水負(fù)荷突然變化的情況下，如果沒有及時(shí)調(diào)整相關(guān)參數(shù)，可能會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)安全事故，這是一個(gè)不容忽視的風(fēng)險(xiǎn)。

3、此外，完全依賴人工進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié)，不僅增加了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且要求操作人員具備較高的專業(yè)技能水平。這在一定程度上限制了污水處理流程的自動(dòng)化和智能化水平，也增加了人力成本和安全風(fēng)險(xiǎn)。

4、因此，現(xiàn)有的污泥回流量控制方法在實(shí)時(shí)性、安全性和自動(dòng)化程度方面存在明顯的不足，亟需改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、(一)要解決的技術(shù)問題

2、鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)、不足，本發(fā)明提供一種活性污泥法工藝污泥的控制方法、系統(tǒng)以及設(shè)備，其解決了現(xiàn)有的污泥回流量控制方法在實(shí)時(shí)性、安全性和自動(dòng)化程度方面存在明顯的不足的技術(shù)問題。

3、(二)技術(shù)方案

4、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的主要技術(shù)方案包括：

5、第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種活性污泥法工藝污泥的控制方法，包括：

6、接收并處理輸入的污水廠多個(gè)維度的觀測(cè)數(shù)據(jù)；

7、連續(xù)監(jiān)測(cè)各個(gè)維度的觀測(cè)數(shù)據(jù)的狀態(tài)波動(dòng)，并根據(jù)預(yù)先適配的穩(wěn)定閾值判斷是否需要調(diào)控當(dāng)前配置的控制參數(shù)；

8、若觀測(cè)數(shù)據(jù)超出預(yù)先適配的穩(wěn)定閾值范圍時(shí)，通過內(nèi)置的算法模型響應(yīng)觀測(cè)數(shù)據(jù)的狀態(tài)波動(dòng)，對(duì)污泥回流比進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)控，并結(jié)合實(shí)際工況對(duì)當(dāng)前配置的控制參數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，輸出模型評(píng)價(jià)指標(biāo)；

9、基于模型評(píng)價(jià)指標(biāo)，定期或?qū)崟r(shí)對(duì)控制參數(shù)進(jìn)行分析，確定最優(yōu)控制分布，根據(jù)最優(yōu)控制分布更新模型的控制基準(zhǔn)參數(shù)，并重新計(jì)算并優(yōu)化污泥回流比；

10、若觀測(cè)數(shù)據(jù)處于預(yù)先適配的穩(wěn)定閾值范圍內(nèi)時(shí)，維持經(jīng)過上一輪動(dòng)態(tài)調(diào)控后的控制參數(shù)，通過設(shè)定回流污泥泵的回流流量，自動(dòng)控制變頻器，以進(jìn)行穩(wěn)態(tài)調(diào)控。

11、可選地，連續(xù)監(jiān)測(cè)各個(gè)維度的觀測(cè)數(shù)據(jù)的狀態(tài)波動(dòng)，并根據(jù)預(yù)先適配的穩(wěn)定閾值判斷是否需要調(diào)控當(dāng)前配置的控制參數(shù)包括：

12、對(duì)連續(xù)監(jiān)測(cè)的各個(gè)維度的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算各個(gè)維度的觀測(cè)數(shù)據(jù)的包含時(shí)、日、周以及月的均方差數(shù)據(jù)；

13、針對(duì)每個(gè)觀測(cè)數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)特性和系統(tǒng)控制需求，預(yù)設(shè)一個(gè)或多個(gè)穩(wěn)定閾值；

14、通過將計(jì)算得到的均方差數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的穩(wěn)定閾值進(jìn)行比較，輸出狀態(tài)波動(dòng)分析的結(jié)果；

15、基于狀態(tài)波動(dòng)分析的結(jié)果，判斷是否需要調(diào)整當(dāng)前配置的控制參數(shù)；

16、如果存在至少一個(gè)均方差數(shù)據(jù)超過對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定閾值，則觸發(fā)動(dòng)態(tài)調(diào)控機(jī)制。

17、可選地，若觀測(cè)數(shù)據(jù)超出預(yù)先適配的穩(wěn)定閾值范圍時(shí)，通過內(nèi)置的算法模型響應(yīng)觀測(cè)數(shù)據(jù)的狀態(tài)波動(dòng)，對(duì)污泥回流比進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)控，并結(jié)合實(shí)際工況對(duì)當(dāng)前配置的控制參數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，輸出模型評(píng)價(jià)指標(biāo)包括：

18、若監(jiān)測(cè)到的任一觀測(cè)數(shù)據(jù)超出預(yù)先設(shè)定的對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定閾值范圍時(shí)，應(yīng)立即觸發(fā)內(nèi)置的算法模型進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，以響應(yīng)觀測(cè)數(shù)據(jù)的狀態(tài)波動(dòng)；

19、對(duì)獲取的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析匯總，得到參與擬合的影響因素的輸入范圍，并通過統(tǒng)計(jì)方式確定參與擬合的影響因素的輸入范圍對(duì)污泥回流比的影響程度；

20、利用算法模型和參與擬合的影響因素構(gòu)建以污泥回流比作為預(yù)測(cè)的自變量的擬合模型；

21、根據(jù)參與擬合的影響因素的輸入范圍，進(jìn)行均一化分布數(shù)據(jù)抽樣，得到有效樣本數(shù)據(jù)，并帶入擬合模型進(jìn)行擬合計(jì)算，得到各個(gè)影響系數(shù)值；

22、將其他未參與計(jì)算的樣品數(shù)據(jù)狀態(tài)帶入擬合進(jìn)行回歸迭代，計(jì)算誤差并進(jìn)行分布統(tǒng)計(jì)，并剔除邊緣樣品，按照各個(gè)參與擬合的影響因素的影響程度逐次迭代，得出優(yōu)化后的各個(gè)影響系數(shù)值，進(jìn)而得到標(biāo)定好的擬合模型；

23、基于標(biāo)定好的模型對(duì)污泥回流比進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)控，同時(shí)在進(jìn)行污泥回流比的動(dòng)態(tài)調(diào)控過程中，結(jié)合實(shí)際工況，對(duì)當(dāng)前配置的控制參數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，輸出模型評(píng)價(jià)指標(biāo)。

24、可選地，包括：在有效樣本數(shù)據(jù)小于設(shè)定閾值時(shí)，引入項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)性控制數(shù)據(jù)、經(jīng)驗(yàn)狀態(tài)以及人為干預(yù)項(xiàng)數(shù)據(jù)之中的至少一種，一并帶入擬合模型進(jìn)行擬合計(jì)算，以減少實(shí)際調(diào)控的誤差。

25、可選地，

26、擬合模型為：

27、r＝k1*t+k2*mlss+k3*svi+k4*sv+k5*ph+...kn*g+m；

28、其中，k1～kn為各個(gè)影響系數(shù)值，t為溫度，mlss為生化池實(shí)時(shí)污泥濃度狀態(tài)，sv為污泥的沉降比，svi為污泥容積，ph為生化池內(nèi)ph值，g為影響系統(tǒng)穩(wěn)定性指標(biāo)，m為校準(zhǔn)常數(shù)；

29、模型評(píng)價(jià)指標(biāo)為：

30、

31、其中，targetmlss為生化池目標(biāo)設(shè)定值，k為間隔性的采樣觀測(cè)次數(shù)。

32、可選地，基于模型評(píng)價(jià)指標(biāo)，定期或?qū)崟r(shí)對(duì)控制參數(shù)進(jìn)行分析，確定最優(yōu)控制分布，根據(jù)最優(yōu)控制分布更新模型的控制基準(zhǔn)參數(shù)，并重新計(jì)算并優(yōu)化污泥回流比包括：

33、記錄并處理每一次動(dòng)態(tài)調(diào)控所產(chǎn)生的包含模型評(píng)價(jià)指標(biāo)和對(duì)應(yīng)的控制參數(shù)的動(dòng)態(tài)調(diào)控?cái)?shù)據(jù)；

34、根據(jù)預(yù)先劃定的模型評(píng)價(jià)優(yōu)狀態(tài)閾值，實(shí)時(shí)或定期對(duì)記錄的動(dòng)態(tài)調(diào)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以動(dòng)態(tài)地評(píng)估當(dāng)前場(chǎng)景下模型控制效果范圍分布；

35、從當(dāng)前場(chǎng)景下模型控制效果范圍分布中，選擇表現(xiàn)出最佳控制效果的數(shù)據(jù)作為擬合模型校準(zhǔn)的源數(shù)據(jù)，用于重新校準(zhǔn)并更新擬合模型中的k1～kn系數(shù)；

36、根據(jù)校準(zhǔn)后的k1～kn系數(shù)，更新模型的控制基準(zhǔn)參數(shù)，重新計(jì)算污泥回流比；

37、將更新后的控制基準(zhǔn)參數(shù)和重新計(jì)算得出的更優(yōu)污泥回流比部署擬合模型中。

38、可選地，若觀測(cè)數(shù)據(jù)處于預(yù)先適配的穩(wěn)定閾值范圍內(nèi)時(shí)，維持經(jīng)過上一輪動(dòng)態(tài)調(diào)控后的控制參數(shù)，通過設(shè)定回流污泥泵的回流流量，自動(dòng)控制變頻器，以進(jìn)行穩(wěn)態(tài)調(diào)控包括：

39、若觀測(cè)數(shù)據(jù)處于預(yù)先適配的穩(wěn)定閾值范圍內(nèi)，則維持經(jīng)過上一輪動(dòng)態(tài)調(diào)控后設(shè)定的包含污泥回流比的控制參數(shù)不變；

40、根據(jù)維持的控制參數(shù)，設(shè)定回流污泥泵的回流流量，以確保所設(shè)定的回流流量與當(dāng)前穩(wěn)態(tài)控制需求相匹配；

41、啟用與回流污泥泵相關(guān)聯(lián)的變頻器，基于所設(shè)定的回流流量，自動(dòng)控制變頻器進(jìn)行調(diào)節(jié)，以保持回流污泥系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)；

42、在穩(wěn)態(tài)調(diào)控過程中，持續(xù)監(jiān)控觀測(cè)數(shù)據(jù)，在觀測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)生變化且超出穩(wěn)定閾值范圍時(shí)，則觸發(fā)相應(yīng)的動(dòng)態(tài)調(diào)控機(jī)制。

43、第二方面，本發(fā)明實(shí)施提供一種活性污泥法工藝污泥的控制系統(tǒng)，包括：

44、輸入處理模塊，用于接收并處理輸入的污水廠多個(gè)維度的觀測(cè)數(shù)據(jù)；

45、穩(wěn)定觀測(cè)模塊，用于連續(xù)監(jiān)測(cè)各個(gè)維度的觀測(cè)數(shù)據(jù)的狀態(tài)波動(dòng)，并根據(jù)預(yù)先適配的穩(wěn)定閾值判斷是否需要調(diào)控當(dāng)前配置的控制參數(shù)；

46、動(dòng)態(tài)調(diào)控模塊，用于若觀測(cè)數(shù)據(jù)超出預(yù)先適配的穩(wěn)定閾值范圍時(shí)，通過內(nèi)置的算法模型響應(yīng)觀測(cè)數(shù)據(jù)的狀態(tài)波動(dòng)，對(duì)污泥回流比進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)控，并結(jié)合實(shí)際工況對(duì)當(dāng)前配置的控制參數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，輸出模型評(píng)價(jià)指標(biāo)；

47、模型校準(zhǔn)模塊，用于基于模型評(píng)價(jià)指標(biāo)，定期或?qū)崟r(shí)對(duì)控制參數(shù)進(jìn)行分析，確定最優(yōu)控制分布，根據(jù)最優(yōu)控制分布更新模型的控制基準(zhǔn)參數(shù)，并重新計(jì)算并優(yōu)化污泥回流比；

48、穩(wěn)定調(diào)控模塊，用于若觀測(cè)數(shù)據(jù)處于預(yù)先適配的穩(wěn)定閾值范圍內(nèi)時(shí)，維持經(jīng)過上一輪動(dòng)態(tài)調(diào)控后的控制參數(shù)，通過設(shè)定回流污泥泵的回流流量，自動(dòng)控制變頻器，以進(jìn)行穩(wěn)態(tài)調(diào)控。

49、第三方面，本發(fā)明實(shí)施提供一種活性污泥法工藝污泥的控制設(shè)備，包括：

50、plc控制器，用于執(zhí)行如上所述的方法；

51、scada系統(tǒng)，與plc控制器連接，配置有生產(chǎn)監(jiān)控界面，用于接收并顯示來自plc控制器的數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的遠(yuǎn)程監(jiān)視與控制；

52、io組件，分別與現(xiàn)場(chǎng)采集組件、現(xiàn)場(chǎng)處理設(shè)備以及plc控制器連接，用于采集現(xiàn)場(chǎng)儀表數(shù)據(jù)并回傳plc控制器，監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)并上傳至plc控制器，以及接收plc的控制指令控制設(shè)備的啟停；

53、現(xiàn)場(chǎng)采集組件，與io組件連接，部署在污水處理現(xiàn)場(chǎng)，用于采集多種現(xiàn)場(chǎng)儀表數(shù)據(jù)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)并上傳至io組件。

54、可選地，現(xiàn)場(chǎng)采集組件包括：

55、進(jìn)水端流量計(jì)，設(shè)置在污水廠的進(jìn)水端，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)全廠的進(jìn)水流量；

56、進(jìn)水端ss儀，設(shè)置在污水廠的進(jìn)水端，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)進(jìn)水中的懸浮物濃度；

57、好氧端mlss儀，設(shè)置在生化池的好氧端，用于檢測(cè)好氧端水體的污泥濃度；

58、ph計(jì)，設(shè)置在生化池的好氧端，用于檢測(cè)池內(nèi)的ph值；

59、溫度儀表，設(shè)置在生化池中，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)池內(nèi)的水體溫度；

60、二沉池泥位儀，設(shè)置在二沉池內(nèi)，用于檢測(cè)二沉池的泥位厚度；

61、污泥泵房液位計(jì)，設(shè)置在污泥泵房中，用于檢測(cè)污泥泵房的液位；

62、污泥泵房mlss儀，設(shè)置在污泥泵房中，用于檢測(cè)回流污泥的濃度；

63、回流污泥管路流量計(jì)，設(shè)置在污泥泵房往生化池的回流污泥管路上，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)回流污泥的流量；

64、出水端流量計(jì)，設(shè)置在污水廠的出水端，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)全廠的出水流量；

65、出水端ss儀，設(shè)置在出水端，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)出水中的懸浮物濃度。

66、(三)有益效果

67、本發(fā)明的有益效果是：

68、首先，本發(fā)明能夠接收并處理污水廠多個(gè)維度的觀測(cè)數(shù)據(jù)，從而全面了解污水廠的運(yùn)行狀態(tài)。通過對(duì)這些數(shù)據(jù)的連續(xù)監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)各個(gè)維度的狀態(tài)波動(dòng)，為后續(xù)的調(diào)控提供準(zhǔn)確的信息基礎(chǔ)。

69、其次，本發(fā)明通過預(yù)設(shè)的穩(wěn)定閾值來判斷是否需要調(diào)控當(dāng)前配置的控制參數(shù)。當(dāng)觀測(cè)數(shù)據(jù)超出穩(wěn)定閾值范圍時(shí)，系統(tǒng)會(huì)迅速響應(yīng)，通過內(nèi)置的算法模型對(duì)污泥回流比進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)控。這種動(dòng)態(tài)調(diào)控機(jī)制使得系統(tǒng)能夠根據(jù)實(shí)際情況靈活調(diào)整，確保了生物反應(yīng)池中活性污泥數(shù)量的合理性，進(jìn)而促進(jìn)了系統(tǒng)的穩(wěn)定高效運(yùn)行。

70、此外，本發(fā)明還結(jié)合實(shí)際工況對(duì)當(dāng)前配置的控制參數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，并輸出模型評(píng)價(jià)指標(biāo)。這一功能使得系統(tǒng)能夠自我評(píng)價(jià)其控制效果，為后續(xù)的參數(shù)優(yōu)化提供了重要參考。

71、更進(jìn)一步地，本發(fā)明基于模型評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)控制參數(shù)進(jìn)行分析，確定最優(yōu)控制分布，并根據(jù)這一分布更新模型的控制基準(zhǔn)參數(shù)。通過重新計(jì)算并優(yōu)化污泥回流比，系統(tǒng)能夠不斷迭代收斂，實(shí)現(xiàn)控制越用越準(zhǔn)確。這種基于統(tǒng)計(jì)學(xué)的控制迭代收斂方法顯著提高了系統(tǒng)的控制精度和適應(yīng)性。

72、最后，在觀測(cè)數(shù)據(jù)處于穩(wěn)定閾值范圍內(nèi)時(shí)，本發(fā)明能夠維持經(jīng)過上一輪動(dòng)態(tài)調(diào)控后的控制參數(shù)，并通過設(shè)定回流污泥泵的回流流量自動(dòng)控制變頻器進(jìn)行穩(wěn)態(tài)調(diào)控。這種穩(wěn)態(tài)調(diào)控方式不僅降低了運(yùn)行成本，還為污水廠的優(yōu)化控制提供了技術(shù)支持。

73、綜上所述，本發(fā)明通過多維度的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)監(jiān)控與預(yù)警、動(dòng)態(tài)調(diào)控與穩(wěn)態(tài)控制相結(jié)合的方式，確保了污水廠的高效穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)降低了運(yùn)行成本，為污水廠的優(yōu)化控制提供了有力的技術(shù)支持。