CN114477429A - 一种控制mbr污水处理系统膜污染的方法和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种控制MBR污水处理系统膜污染的方法和存储介质，包括以下步骤：根据膜池运行数据进行计算分析，得出膜池的预测受污染程度；根据膜池的预测受污染程度对系统中各个膜池进行排序；计算系统中水泵的平均电机效率；根据水泵的平均电机效率与各膜池的受污染程度控制水泵的启动与停止。本发明通过系统计算得到膜池受污染程度，避免了人工经验性操作，对操作人员的专业技术要求更低，同时避免了误操作；同时本发明充分利用MBR工艺中的空曝气手段，安排污染程度最大的膜池停止工作进行空曝气，减缓污染的发生；本发明还可自动平衡膜池受污染速度，使得各个膜池的污染发生速度较为均匀，方便进行统一的清洗。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其是一种控制MBR污水处理系统膜污染的方法和存储介质。
背景技术
MBR工艺(Membrane Bio-Reactor，膜生物反应器)是污水处理领域广泛使用的工艺。其主要通过活性污泥去除水中可生物降解的有机污染物，然后采用膜分离技术将净化后的水和活性污泥进行固液分离完成污水处理；膜对生化反应池内的含泥污水进行过滤，实现泥水分离。一方面，膜截留了反应池中的微生物，使池中的活性污泥浓度大幅增加，达到很高的水平，使降解污水的生化反应进行得更迅速更彻底，另一方面，由于膜的高过滤精度，保证了出水清澈透明，得到高质量的产水。
膜有配套的曝气(吹扫)系统，一方面用于膜周围的气水振荡，保持膜表面清洁；另一方面用于提供生物降解所需要的氧气。
在长期使用后，膜会受到污染，使得污水净化的运行成本提高，净化效果下降，因而需要对膜污染进行控制。
现有的控制膜污染方式包括人为加大被污染膜池的曝气量或是加药清洗等，一方面需要人工判断膜污染程度、另一方面各膜池由于受污染程度不同，各自的维护清洗周期也不统一，影响污水处理系统的整体处理效率。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种控制MBR污水处理系统膜污染的方法和存储介质。
本发明的第一方面提供了一种控制MBR污水处理系统膜污染的方法，MBR污水处理系统种包括若干个装有膜的膜池，每个膜池配置有一个或多个水泵用于泵水；控制膜污染的方法包括以下步骤：
根据膜池运行数据进行计算分析，得出膜池的预测受污染程度；
根据膜池的预测受污染程度对系统中各个膜池进行排序；
计算MBR污水处理系统中水泵的平均电机效率；
根据水泵的平均电机效率与各膜池的受污染程度控制水泵的启动与停止。
进一步地，所述膜池运行数据，包括实时出口流量Q、膜池过滤面积S和水泵压力变化值Δp；所述水泵压力变化值是水泵运转时的实时压力值与水泵停止时压力值的差值。
进一步地，所述根据膜池运行数据进行计算分析，具体步骤包括：
根据公式计算膜池的实时透水率Pb：
根据取值时间t(t∈1～n)与膜池在该时间的实时透水率Pb建立数列(t1,Pb1),(t2,Pb2),(t3,Pb3)…(tn,Pbn)，并根据此数列在平面直角坐标系上绘制该膜池的透水曲线，曲线的斜率为膜池透水率变化值。
将膜池透水率变化值作为预测受污染程度输出，透水率变化值越小表示膜池的预测受污染程度越高。
进一步地，所述根据膜池的预测受污染程度对系统中各个膜池进行排序，具体包括：
根据各膜池计算得到的预测受污染程度对各膜池进行排序；
定期更新各膜池的排序。
进一步地，所述平均电机效率，通过将各台水泵的电机效率相加并求平均值得到；所述各台水泵的电机效率通过水泵实际流量和水泵压力变化值计算得到。
进一步地，所述水泵实际流量，通过以下任一方式得到：
通过膜池过滤面积和膜池液位变化速度计算得到水泵实际流量；
通过检测回流渠液位变化值分析得到水泵实际流量。
进一步地，所述根据水泵的平均电机效率与各膜池的受污染程度控制水泵的启动与停止；具体包括：
当所述平均电机效率低于预设值时，根据膜池的受污染程度控制各个膜池的水泵以不同的工作效率运转；
控制受污染程度最高的膜池水泵停止运转。
进一步地，所述根据水泵的平均电机效率与各膜池的受污染程度控制水泵的启动与停止之后，还包括以下步骤：
定期更新系统的平均电机效率；使用上位机收集各周期的平均电机效率并进行校对。
进一步地，还包括以下步骤：
在第一周期内，上位机筛选出工作时间低于预设阈值的水泵，并进行标记处理；所述预设阈值与平均电机效率相关联。
本发明还公开了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器可以从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行前面的方法。
本发明具有如下有益效果：本发明所公开的一种控制MBR污水处理系统膜污染的方法和存储介质，通过系统计算得到膜池受污染程度，避免了人工经验性操作，对操作人员的专业技术要求更低，同时避免了误操作；同时本发明充分利用MBR工艺中的空曝气手段，安排污染程度最大的膜池停止工作进行空曝气，减缓污染的发生；本发明还可自动平衡膜池受污染速度，使得各个膜池的污染发生速度较为均匀，方便进行统一的清洗。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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是本发明一种控制MBR污水处理系统膜污染的方法流程图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本实施例介绍了一种控制MBR污水处理系统膜污染的方法的主要工作流程。如图1所示，主要分为三个步骤：
S1：根据膜池运行数据进行计算分析，得出膜池的预测受污染程度；根据膜池的预测受污染程度对系统中各个膜池进行排序；
S2：计算系统中水泵的平均电机效率；
S3：根据水泵的平均电机效率与各膜池的受污染程度控制水泵的启动与停止。
其中，S1具体包括：
S101：收集膜池运行数据，运行数据包括实时出口流量Q(单位L/H)、膜池过滤面积S(单位m2)和水泵压力变化值Δp(单位bar)；水泵压力变化值是水泵运转时的实时压力值与水泵停止时压力值的差值。
通过上述数据计算膜池透水率Pb(单位L/(H×m2×bar))：
透水率取值为每个产水周期第2分钟至最后1分钟；例如产水泵的周期为产9停1，则取值周期为产水泵启动后的61秒至产水泵启动后的539秒，其它时间透水率计为0。
每个膜池透水率的取值时间范围为凌晨0：00至23：59：59，数值为0的数据不读取。
S102：将每个膜池的透水率列为数列，[(t1,Pb1),(t2,Pb2),(t3,Pb3),…]，一个膜池得到一组数列。根据此数列在平面直角坐标系上绘制该膜池的透水曲线，曲线的斜率Kb为膜池透水率变化值(此数值含正值或负值)。
S103：根据计算得到的各个膜池的透水率变化值，从小到大进行排序，数值越小表示该膜池污染越快，该排序每天变化一次，顺序变化时间为0：10：00。
S2具体包括：
S201：通过膜池过滤面积和膜池液位变化速度计算得到水泵实际流量；也可通过检测回流渠液位变化值分析得到水泵实际流量，回流渠液位上升则所有膜池产量提高，回流渠液位下降则所有膜池产量下降。
S202：通过当前单台水泵的实际流量和水泵压力变化量计算出当前水泵的电机效率(参考水泵厂家给出的水泵性能曲线)；以系统所有水泵的平均电机效率为参考值，当此平均效率值低于75％(实际数值可根据水泵的高效工作区间确定)时，根据S103步骤的排序控制各膜池水泵的启停。即当前污染发生速度越快的膜池，水泵工作效率越低直至停止工作。此举可有效平衡各膜池的污染速度，令污染严重的膜池进行主动的空曝气，减轻膜池的污染。
S3具体包括：
S301：重新计算并反馈电机效率值，每10分钟调整一次，这是由于水泵投产数量变化导致系统平均电机效率变化造成的。
S302：采用上位机每年对水泵电机效率进行校对处理，计算出实际工作效率变化并将数据反馈至上位机，方便运行单位依据此数据制定水泵的维修、更换计划。
S303：如某个膜池(即某台水泵)的运行时间偏少，投产时间较其它膜池明显偏少，则说明该膜池发生污染可能性明显高于其它膜池，需要专业技术人员分析调查后调整相关参数或设备，以更宽广维度引导专业人员调整系统运行。
本实施例的方法是在基于大型MBR工艺中曝气风机一般不能停止且连续空曝气(此时不对外产水)有降低膜污染发生的经验基础之上总结得到的。通过上位机监控产水泵的工作效率的方式，在系统要求处理量较低(即处理低峰期)工况下，将工作效率有所偏离的产水泵(即此膜池已经发生膜污染)提前停止产水，利用系统正常的曝气过程之空曝气控制膜污染的继续发生，延缓膜的维护性清洗周期及恢复性清洗周期，使所有膜池尽量控制在相近的污染程度；掺水量也尽量维持在较高效率的工作区间而不是所有膜池产量相同。
本发明实施例还公开了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器可以从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行图1所示的方法。
在一些可选择的实施例中，在方框图中提到的功能/操作可以不按照操作示图提到的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能/操作，连续示出的两个方框实际上可以被大体上同时地执行或所述方框有时能以相反顺序被执行。此外，在本发明的流程图中所呈现和描述的实施例以示例的方式被提供，目的在于提供对技术更全面的理解。所公开的方法不限于本文所呈现的操作和逻辑流程。可选择的实施例是可预期的，其中各种操作的顺序被改变以及其中被描述为较大操作的一部分的子操作被独立地执行。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。
计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
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。
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。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (10)
1.一种控制MBR污水处理系统膜污染的方法，MBR污水处理系统种包括若干个装有膜的膜池，每个膜池配置有一个或多个水泵用于泵水；其特征在于，控制膜污染的方法包括以下步骤：
根据膜池运行数据进行计算分析，得出膜池的预测受污染程度；
根据膜池的预测受污染程度对系统中各个膜池进行排序；
计算MBR污水处理系统中水泵的平均电机效率；
根据水泵的平均电机效率与各膜池的受污染程度控制水泵的启动与停止。
2.根据权利要求1所述的一种控制MBR污水处理系统膜污染的方法，其特征在于，所述膜池运行数据，包括实时出口流量Q、膜池过滤面积S和水泵压力变化值Δp；所述水泵压力变化值是水泵运转时的实时压力值与水泵停止时压力值的差值。
3.根据权利要求2所述的一种控制MBR污水处理系统膜污染的方法，其特征在于，所述根据膜池运行数据进行计算分析，具体步骤包括：
根据公式计算膜池的实时透水率Pb：
根据取值时间t(t∈1～n)与膜池在该时间的实时透水率Pb建立数列(t1,Pb1),(t2,Pb2),(t3,Pb3)…(tn,Pbn)，并根据此数列在平面直角坐标系上绘制该膜池的透水曲线，曲线的斜率为膜池透水率变化值；
将膜池透水率变化值作为预测受污染程度输出，透水率变化值越小表示膜池的预测受污染程度越高。
4.根据权利要求1所述的一种控制MBR污水处理系统膜污染的方法，其特征在于，所述根据膜池的预测受污染程度对系统中各个膜池进行排序，具体包括：
根据各膜池计算得到的预测受污染程度对各膜池进行排序；
定期更新各膜池的排序。
5.根据权利要求1所述的一种控制MBR污水处理系统膜污染的方法，其特征在于，所述平均电机效率，通过将各台水泵的电机效率相加并求平均值得到；所述各台水泵的电机效率通过水泵实际流量和水泵压力变化值计算得到。
6.根据权利要求5所述的一种控制MBR污水处理系统膜污染的方法，其特征在于，所述水泵实际流量，通过以下任一方式得到：
通过膜池过滤面积和膜池液位变化速度计算得到水泵实际流量；
通过检测回流渠液位变化值分析得到水泵实际流量。
7.根据权利要求1所述的一种控制MBR污水处理系统膜污染的方法，其特征在于，所述根据水泵的平均电机效率与各膜池的受污染程度控制水泵的启动与停止；具体包括：
当所述平均电机效率低于预设值时，根据膜池的受污染程度控制各个膜池的水泵以不同的工作效率运转；
控制受污染程度最高的膜池水泵停止运转。
8.根据权利要求1所述的一种控制MBR污水处理系统膜污染的方法，其特征在于，所述根据水泵的平均电机效率与各膜池的受污染程度控制水泵的启动与停止之后，还包括以下步骤：
定期更新系统的平均电机效率；使用上位机收集各周期的平均电机效率并进行校对。
9.根据权利要求8所述的一种控制MBR污水处理系统膜污染的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
在第一周期内，上位机筛选出工作时间低于预设阈值的水泵，并进行标记处理；所述预设阈值与平均电机效率相关联。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有程序，所述程序被处理器执行实现如权利要求1-9中任一项所述的方法。
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2022
- 2022-01-17 CN CN202210050991.9A patent/CN114477429A/zh active Pending
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