本發(fā)明屬于市政污水處理，具體涉及一種管網(wǎng)分區(qū)控制系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)：

1、近年來，隨著工業(yè)化的快速發(fā)展，城鎮(zhèn)內(nèi)工業(yè)企業(yè)數(shù)量增多，且污水中電導(dǎo)率值顯著大于生活污水，這將直接導(dǎo)致污水廠的污水處理負(fù)荷增加，可能會(huì)導(dǎo)致處理效率下降，甚至無法滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)污水廠的處理工藝帶來挑戰(zhàn)。而為了應(yīng)對(duì)高電導(dǎo)率的污水，需要采用更先進(jìn)、更復(fù)雜的處理技術(shù)，這都會(huì)增加污水廠的能耗和運(yùn)營(yíng)成本?，F(xiàn)有的大多聚焦在污水管網(wǎng)的流量控制，目前仍然缺乏一種科學(xué)、有效、準(zhǔn)確的措施控制工業(yè)企業(yè)排水水質(zhì)，因此，如何實(shí)現(xiàn)污水廠進(jìn)水電導(dǎo)率合理穩(wěn)定越來越緊迫。

2、申請(qǐng)?zhí)枮閏n202410042504.3的中國(guó)專利申請(qǐng)《一種污水管網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置》，公開了一種污水管網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置，包括箱體、污水通道、適時(shí)溫控組件、自動(dòng)調(diào)溫組件、水動(dòng)力封管組件、環(huán)繞清污組件、清污水動(dòng)力組件、加熱箱和固定座，加熱箱固定設(shè)于箱體內(nèi)，污水通道固定設(shè)于加熱箱外壁上，固定座固定設(shè)于加熱箱上，適時(shí)溫控組件轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)于固定座上，自動(dòng)調(diào)溫組件固定設(shè)于加熱箱上，水動(dòng)力封管組件固定設(shè)于加熱箱外壁上，環(huán)繞清污組件設(shè)于加熱箱內(nèi)，清污水動(dòng)力組件轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)于固定座上。該發(fā)明設(shè)置了適時(shí)溫控組件、環(huán)繞清理組件和清污水動(dòng)力組件，解決了目前市場(chǎng)上污水管網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置不能調(diào)整污水溫度和不能以污水自身為動(dòng)力清理監(jiān)測(cè)頭污漬的問題。但未關(guān)注到污水廠進(jìn)水水質(zhì)問題，不能及時(shí)采取實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、有效的處理措施。

3、申請(qǐng)?zhí)枮閏n202410020218.7的中國(guó)專利申請(qǐng)《污水進(jìn)廠濃度調(diào)節(jié)方法》，該發(fā)明提供了一種污水進(jìn)廠濃度調(diào)節(jié)方法，涉及水生態(tài)治理的技術(shù)領(lǐng)域，包括以下步驟：通過對(duì)區(qū)塊內(nèi)逐步分解工程建設(shè)，提升了工程建設(shè)效益，實(shí)現(xiàn)了理論與實(shí)踐的密切結(jié)合；對(duì)區(qū)塊內(nèi)構(gòu)建封閉的污水系統(tǒng)，避免了河涌水位較高出現(xiàn)河水倒灌情況發(fā)生，針對(duì)不具備改造條件的區(qū)塊，建設(shè)調(diào)蓄設(shè)備，完成錯(cuò)峰處理系統(tǒng)，能夠緩解管網(wǎng)白天夜間運(yùn)行壓力，降低了管網(wǎng)漏滲的概率，降低地下水入滲量；對(duì)外水入侵點(diǎn)位建立智慧監(jiān)測(cè)管理體系；建立雨水調(diào)節(jié)系統(tǒng)，緩解雨水管網(wǎng)輸水壓力對(duì)區(qū)塊內(nèi)設(shè)置檢測(cè)點(diǎn)，對(duì)檢測(cè)點(diǎn)內(nèi)的水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果與理論數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，復(fù)核實(shí)施方案與理論數(shù)據(jù)誤差；提高了污水廠進(jìn)廠濃度，實(shí)現(xiàn)污水廠提質(zhì)增效以及河道水質(zhì)提升的技術(shù)效果。但該方法僅關(guān)注到早晚錯(cuò)峰排放以使污水廠處理效率最大化，并未涉及到水質(zhì)問題。

4、申請(qǐng)?zhí)枮閏n202321022609.x的中國(guó)專利申請(qǐng)《一種污水管網(wǎng)水質(zhì)水量預(yù)警一體化裝置》，包括管道井、水位傳感器、濁度傳感器、電導(dǎo)率傳感器、溫度傳感器、數(shù)據(jù)采集器、空心管、底座；空心管是多段管可拆卸地進(jìn)行連接結(jié)構(gòu)，頂端外側(cè)壁固定在管道井井壁上端口，底端外側(cè)壁固定在管道井底部井壁上，安裝在底座上表面；水位傳感器、濁度傳感器、電導(dǎo)率傳感器、溫度傳感器分別獨(dú)立的均通過傳輸線一端電性連接數(shù)據(jù)采集器，另一端安放在底座表面的安裝盒內(nèi)；數(shù)據(jù)采集器固定安裝在空心管頂端的外側(cè)壁上。該裝置能夠?qū)⒏鱾€(gè)傳感器數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集器收集后，再用4g卡無線傳輸，再將數(shù)據(jù)采集器中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)傳到物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，可在物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)查看、分析數(shù)據(jù)，起到污水管網(wǎng)預(yù)警作用。但該方法僅對(duì)污水管網(wǎng)水質(zhì)不良問題進(jìn)行預(yù)警，并未涉及到對(duì)不良水質(zhì)的處理措施。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：針對(duì)目前企業(yè)污水水質(zhì)電導(dǎo)率超標(biāo)，缺乏及時(shí)、準(zhǔn)確、科學(xué)的調(diào)控措施，本發(fā)明提供了一種污水管網(wǎng)分區(qū)溯源控制系統(tǒng)及其控制方法，當(dāng)污水廠尾水電導(dǎo)率超標(biāo)時(shí)，控制系統(tǒng)對(duì)管網(wǎng)沿線排入污水流量進(jìn)行計(jì)算，控制污水排放流量及時(shí)間，從而保證污水廠尾水電導(dǎo)率達(dá)標(biāo)。本發(fā)明通過智能化控制，科學(xué)準(zhǔn)確、因地制宜地優(yōu)化調(diào)度管網(wǎng)系統(tǒng)污水排放，從而保障污水廠尾水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

2、技術(shù)方案：本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、一種污水管網(wǎng)分區(qū)溯源控制系統(tǒng)，包括了管網(wǎng)系統(tǒng)(1)、智能控制系統(tǒng)(2)和污水廠(3)；

4、其中管網(wǎng)系統(tǒng)(1)包括：井群(1-1)、干管(1-2)、支干管(1-3)、檢查井(1-4)、企業(yè)排污管道閥門(1-5)、管道調(diào)節(jié)閥(1-6)。

5、智能控制系統(tǒng)(2)包括：電導(dǎo)率檢測(cè)裝置(2-1)、一體化檢測(cè)設(shè)備(2-2)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(2-3)、控制系統(tǒng)(2-4)。

6、污水廠(3)包括污水廠進(jìn)水閥門(3-1)、調(diào)節(jié)池(3-2)、污水處理系統(tǒng)進(jìn)水閥門(3-3)、污水處理系統(tǒng)(3-4)、污水廠出水閥門(3-5)。

7、其中，檢查井(1-4)設(shè)置在上述管網(wǎng)系統(tǒng)(1)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)處，其內(nèi)設(shè)有一體化檢測(cè)設(shè)備(2-2)，工業(yè)企業(yè)排水處均設(shè)有企業(yè)排污管道閥門(1-5)，其后設(shè)有一體化檢測(cè)設(shè)備(2-2)；一體化檢測(cè)設(shè)備(2-2)用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以獲取液位、流速、流量、電導(dǎo)率等數(shù)據(jù)，并將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送至監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(2-3)、控制系統(tǒng)(2-4)。

8、管網(wǎng)系統(tǒng)(1)具有一個(gè)以上的污水廠進(jìn)水管道，其上均安裝有污水廠進(jìn)水閥門(3-1)及一體化檢測(cè)設(shè)備(2-2)。污水首先經(jīng)污水廠進(jìn)水管道進(jìn)入污水廠(3)，隨后進(jìn)入調(diào)節(jié)池(3-2)，經(jīng)污水處理系統(tǒng)進(jìn)水閥門(3-3)后，進(jìn)入污水處理系統(tǒng)(3-4)進(jìn)行污水處理，處理后通過污水廠出水閥門(3-5)排放。電導(dǎo)率檢測(cè)裝置(2-1)安裝在污水廠出水閥門(3-5)后，并將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送至監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(2-3)及控制系統(tǒng)(2-4)。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)所發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步判斷，當(dāng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(2-3)監(jiān)測(cè)到污水廠尾水電導(dǎo)率超標(biāo)時(shí)，控制系統(tǒng)(2-4)開始工作，污水廠出水閥門(3-5)關(guān)閉，控制系統(tǒng)(2-4)根據(jù)管網(wǎng)系統(tǒng)(1)各節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，從而控制污水廠尾水電導(dǎo)率符合排放要求。

9、上述污水管網(wǎng)分區(qū)溯源控制系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟：

10、工況1：污水廠出水閥門(3-5)后所設(shè)電導(dǎo)率檢測(cè)裝置(2-1)檢測(cè)到污水廠尾水電導(dǎo)率σ≤σ0，符合排放要求，則不論其前的各電導(dǎo)率檢測(cè)裝置(2-1)、一體化檢測(cè)設(shè)備(2-2)監(jiān)測(cè)結(jié)果如何，均可順利排放。

11、注：

12、σ為污水廠尾水電導(dǎo)率，s/m；

13、σ0為污水廠尾水允許排放電導(dǎo)率，s/m。

14、工況2：污水廠尾水電導(dǎo)率σ不符合排放要求，污水處理系統(tǒng)進(jìn)水閥門(3-3)處污水電導(dǎo)率σ1≤(1.5～2.0)σ0，且各管道調(diào)節(jié)池進(jìn)水閥門處超標(biāo)情況處于允許范圍內(nèi)，則進(jìn)一步對(duì)調(diào)節(jié)池進(jìn)水閥門進(jìn)行調(diào)控，計(jì)算流量。

15、對(duì)各污水廠進(jìn)水管道處檢查井分別命名為w1、w2、……、wn；其內(nèi)設(shè)有一體化檢測(cè)設(shè)備(2-2)，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)液位、流速、流量、電導(dǎo)率等數(shù)據(jù)。

16、當(dāng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(2-3)監(jiān)測(cè)到進(jìn)水閥門處電導(dǎo)率超標(biāo)時(shí)，對(duì)超標(biāo)程度進(jìn)行判別，判別步驟如下：

17、首先對(duì)各個(gè)進(jìn)水管道電導(dǎo)率超標(biāo)倍數(shù)bi進(jìn)行計(jì)算：

18、

19、注：

20、bi為污水廠進(jìn)水管道處檢查井wi的超標(biāo)倍數(shù)，無量綱；

21、σi為污水廠進(jìn)水管道處檢查井wi的污水電導(dǎo)率，s/m。

22、σ0為污水廠尾水允許排放電導(dǎo)率，s/m。

23、若bi≤(0.5～1)，則進(jìn)水符合要求，可順利流過；

24、若bi>(0.5～1)，則進(jìn)水不符合要求，需要對(duì)通過流量進(jìn)行調(diào)節(jié)對(duì)下列方程進(jìn)行求解，得到允許通入流量為

25、

26、注：

27、qi為污水廠進(jìn)水管道處檢查井wi的流量，m3/s；

28、為超標(biāo)污水廠進(jìn)水管道所設(shè)允許通入流量，m3/s。

29、當(dāng)有兩個(gè)及以上bi>(0.5～1)時(shí)，應(yīng)滿足：

30、

31、若最后求得任意則超標(biāo)程度在可控范圍內(nèi)，只需對(duì)污水廠進(jìn)水閥門(3-1)進(jìn)行調(diào)控，使其流量

32、工況3：當(dāng)污水處理系統(tǒng)進(jìn)水閥門(3-3)處污水電導(dǎo)率σ1>(1.5～2.0)σ0，或存在污水廠進(jìn)水管道閥門處超標(biāo)情況超出允許范圍外時(shí)，對(duì)管網(wǎng)系統(tǒng)各進(jìn)水點(diǎn)的進(jìn)水流量及比例進(jìn)行調(diào)節(jié)，控制污水廠調(diào)節(jié)池電導(dǎo)率符合要求，從而保障污水廠尾水符合排放要求，控制步驟如下：

33、獲取該區(qū)域內(nèi)污水管網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并對(duì)各污水廠進(jìn)水管道處檢查井分別命名為w1、w2、……、wn，污水干管關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)處檢查井命名為wi-1、wi-2、……、wi-m，污水支干管關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)處檢查井命名為wi-j-1、wi-j-2、……、wi-j-k，各企業(yè)排污管道按其所屬的支管命名分別命名為qi-j-k-1、qi-j-k-2、……、qi-j-k-p，檢查井內(nèi)及企業(yè)排污管道閥門(1-5)后均設(shè)有一體化檢測(cè)設(shè)備(2-2)，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)液位、流速、流量、電導(dǎo)率等數(shù)據(jù)。

34、從管網(wǎng)末端檢查井依次向上游排查，首先檢查匯入檢查井wi-1的污水情況，匯入檢查井wi-1的污水主要有兩種，一種來自污水支干管匯入，一種來自污水干管上游匯入，分別對(duì)其兩種污水電導(dǎo)率進(jìn)行監(jiān)測(cè)計(jì)算。

35、(1)、對(duì)于污水支干管匯入的，根據(jù)檢查井wi-1上游第一個(gè)支干管檢查井為wi-1-1，其內(nèi)設(shè)置的一體化檢測(cè)設(shè)備(2-2)將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送至監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(2-3)及控制系統(tǒng)(2-4)。

36、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(2-3)對(duì)污水處理系統(tǒng)進(jìn)水閥門(3-3)處電導(dǎo)率檢測(cè)裝置(2-1)所發(fā)送的污水電導(dǎo)率σ1進(jìn)行初步判斷。

37、若σi-1-1≤(1.2～1.5)σ0，進(jìn)水符合要求，可不做處理。

38、若σi-1-1>(1.2～1.5)σ0，則對(duì)污水流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)步驟如下：

39、(1a)首先獲取其支干管檢查井流量qi-1-1，電導(dǎo)率σi-1-1以及污水干管上游檢查井wi-2流量qi-2，電導(dǎo)率σi-2等數(shù)據(jù)。

40、對(duì)其流量及電導(dǎo)率進(jìn)行計(jì)算：

41、

42、注：

43、σi-1-1為支干管檢查井wi-1-1的電導(dǎo)率，s/m；

44、qi-1-1為支干管檢查井wi-1-1的流量，m3/s；

45、σi-2為支干管檢查井wi-2的電導(dǎo)率，s/m；

46、qi-2為支干管檢查井wi-2的流量，m3/s；

47、σ0為污水廠尾水允許排放電導(dǎo)率，s/m。

48、若滿足此條件，則調(diào)節(jié)該支干管上所設(shè)管道調(diào)節(jié)閥(1-6)，改變其流量為則應(yīng)滿足下列方程：

49、

50、注：

51、σi-1-1為支干管檢查井wi-1-1的電導(dǎo)率，s/m；

52、為所設(shè)支干管檢查井wi-1-1的流量，m3/s；

53、σi-2為支干管檢查井wi-2的電導(dǎo)率，s/m；

54、qi-2為支干管檢查井wi-2的流量，m3/s；

55、σ0為污水廠尾水允許排放電導(dǎo)率，s/m。

56、求解得出并調(diào)節(jié)管道調(diào)節(jié)閥(1-6)，使其流量為

57、若不滿足此條件，則進(jìn)一步對(duì)匯入此支干管檢查井wi-1-1的污水進(jìn)行進(jìn)一步排查。

58、(1b)首先對(duì)此段所匯入的企業(yè)所排污水進(jìn)行判斷，若管段qi-1-1-1、qi-1-1-2、……、qi-1-1-p上所設(shè)一體化檢測(cè)設(shè)備(2-2)所測(cè)得電導(dǎo)率均滿足：

59、σi-j-k-p≤(1.2～1.5)σ0

60、則應(yīng)按照步驟(1a)繼續(xù)排查上游支干管污水情況。

61、若某項(xiàng)不滿足，則對(duì)不滿足的企業(yè)進(jìn)行調(diào)控，設(shè)其流量為電導(dǎo)率為σi-1-1-t。對(duì)下列方程進(jìn)行求解：

62、

63、注：

64、σi-1-1-t為排污企業(yè)qi-1-1-t的電導(dǎo)率，s/m；

65、qi-1-1-t為排污企業(yè)qi-1-1-t的流量，m3/s；

66、為所設(shè)排污超標(biāo)企業(yè)qi-1-1-t的流量，m3/s。

67、σi-1-2為支干管檢查井wi-1-2的電導(dǎo)率，s/m；

68、qi-1-2為支干管檢查井wi-1-2的流量，m3/s；

69、當(dāng)有兩個(gè)及以上bi>(0.5～1)時(shí)，應(yīng)滿足：

70、

71、若則通過調(diào)節(jié)企業(yè)所排污水流量對(duì)電導(dǎo)率進(jìn)行調(diào)控。

72、若則應(yīng)按照步驟(1a)、步驟(1b)繼續(xù)排查上游支干管污水及其企業(yè)排污情況。最終使得該支干管所排污水電導(dǎo)率達(dá)標(biāo)。

73、(2)、對(duì)于污水干管上游匯入的，根據(jù)檢查井wi-1上游第一個(gè)干管檢查井為wi-2，其內(nèi)設(shè)置的一體化檢測(cè)設(shè)備(2-2)將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送至監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(2-3)及控制系統(tǒng)(2-4)。

74、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(2-3)對(duì)污水處理系統(tǒng)進(jìn)水閥門(3-3)處電導(dǎo)率檢測(cè)裝置(2-1)所發(fā)送的污水電導(dǎo)率σ1進(jìn)行初步判斷。

75、若σi-2≤(1.2～1.5)σ0，進(jìn)水符合要求，可不做處理。

76、若σi-2>(1.2～1.5)σ0，則對(duì)污水流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)步驟如下：

77、(2a)首先獲取其污水干管上游檢查井wi-2流量qi-2，電導(dǎo)率σi-2，支干管檢查井流量qi-1-1，電導(dǎo)率σi-1-1以及等數(shù)據(jù)。

78、對(duì)其流量及電導(dǎo)率進(jìn)行計(jì)算：

79、

80、注：若支干管檢查井流量有所改變，則其流量及電導(dǎo)率均為調(diào)節(jié)流量后的qi-1-1、σi-1-1。

81、若滿足此條件，則調(diào)節(jié)該干管上所設(shè)管道調(diào)節(jié)閥(1-6)，改變其流量為則應(yīng)滿足下列方程：

82、

83、求解得出并調(diào)節(jié)管道調(diào)節(jié)閥(1-6)，使其流量為

84、若不滿足此條件，則進(jìn)一步對(duì)匯入此干管檢查井wi-2的支干管污水進(jìn)行進(jìn)一步排查。排查步驟仿照步驟a。

85、有益效果：相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

86、(1)本發(fā)明以控制污水廠出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)為核心，通過監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)對(duì)管網(wǎng)系統(tǒng)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過智能化控制系統(tǒng)合理確定調(diào)節(jié)閥的啟閉，能夠及時(shí)、準(zhǔn)確、有效的確保污水廠進(jìn)水水質(zhì)在可控范圍內(nèi)，從而保證污水廠出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

87、(2)合理規(guī)劃城鎮(zhèn)管網(wǎng)系統(tǒng)。因地制宜，充分利用污水處理廠的處理能力。

88、(3)操作靈活、處理高效、控制精度高。通過控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)污水管網(wǎng)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)調(diào)控。