再生水厂出水水质在线监测与实时预测系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种再生水厂出水水质在线监测与实时预测系统及其控制方法，系统包括：数据监测和采集系统、数据中心和主控计算机，数据监测和采集系统采集消毒工艺进、出水的水质理化指标数据并发送至数据中心，数据中心储存水质理化指标数据并实时显示出水水质的变化；主控计算机读取进水水质理化指标数据并进行出水水质预测，根据进水水质变化实时更新预测结果并显示。本发明专利技术实现了再生水厂出水水质实时监测与预测，通过读取最新出水理化指标监测结果，主控计算机可以实时动态显示出水水质的变化；将出水水质实时预测情况用于指导应对出水水质风险，提高了再生水厂应对源水水质变化的能力和效率；保证了水厂出水水质安全，提高了安全性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及再生水处理领域，尤其涉及一种。
技术介绍
污水的再生利用已经成为解决水资源短缺这一世界性难题的主要途径之一，为保障再生水回用过程中的卫生安全，对再生水厂出水水质进行有效监控、及时采取措施应对出水水质风险就非常重要。然而，现有再生水厂水质监控系统，大多只包含监测系统，缺乏水质预测体系。这导致技术人员获得的水质情况往往滞后于出水水质变化。在出水水质恶化时，无法采取及时的应对措施，从而使用户端的若干水质指标可能超过相应标准的限制。给再生水用户的生活和生产带来风险。同时，现在有限的水质预测系统，多是根据大量水质监测结果建立的统计预测体系，或是针对单一水质组分的简单机理模型，对水质进行预测。专利技术人在实现本专利技术的过程中，发现现有技术中至少存在以下问题再生水水质往往波动较大，经常性超出已有统计数据范围，统计预测体系难以给出精确的、有效的预测结果；再生水水质成分复杂，单一组分模型无法对水中其他重要组分做出预测。即现有预测系统难以满足再生水厂出水水质安全的需求。
技术实现思路
本专利技术提供了一种，本专利技术实现了实时、准确地预测水厂出水若干关键指标浓度范围，及时提供出水水质预测信息，保证了水厂出水水质安全，提高了安全性，详见下文描述一种再生水厂出水水质在线监测与实时预测系统，所述系统包括数据监测和采集系统、数据中心和主控计算机，所述数据监测和采集系统采集消毒工艺进、出水的水质理化指标数据并发送至所述数据中心,所述数据中心储存所述水质理化指标数据并实时显示出水水质的变化；所述主控计算机读取所述水质理化指标数据并进行解算，实时更新预测结果并显示。所述数据监测和采集系统由若干个在线监测仪表组成，所述在线监测仪表按时序采集消毒工艺进、出水的氨氮浓度、化学需氧量和余氯浓度数据；粪大肠菌群数据以相同时序人工测定。一种再生水厂出水水质在线监测与实时预测系统的控制方法，所述方法包括以下步骤(I)根据所述氨氮浓度、化学需氧量、余氯量和粪大肠菌群相互间的生化反应获取待率定参数，通过所述生化反应构建水质预测模型；(2)对所述水质预测模型进行求解获取待率定参数的预测值；(3)对所述待率定参数的预测值进行收敛检验，当不满足收敛检验时，增加模拟次数重新进行参数率定，直至满足收敛检验，执行步骤(4)；(4)所述主控计算机输出所述待率定参数的预测值，根据所述待率定参数的预测值计算出氨氮浓度、化学需氧量、余氯量和粪大肠菌群的水质以及对比图；(5)当所述对比图满足预设水质精度要求时，所述主控计算机自动读取最新的进水水质监测数据，并按时序更新所述氨氮浓度、化学需氧量、余氯量和粪大肠菌群的水质预测结果；(6)根据进水水质、所述氨氮浓度、化学需氧量、余氯量和粪大肠菌群的水质预测结果对水质监控设备和水质进行及时调整。所述水质预测模型具体为模拟变量共4个，即氨氮浓度、化学需氧量、余氯量和粪大肠菌群；根据消毒工艺实际，做出以下设定微元内均为完全混合式反应器；粪大肠菌的生长速率符合Monod方程，内源呼吸引起的自然衰减速率符合一级反应，而余氯灭活微生物速率为二级反应；余氯与有机物发 生氧化和卤代反应，其反应速率符合二级反应；总余氯的成分以一氯胺为主，每消耗Imol总余氯，释放Imol氨。所述对所述水质预测模型进行求解具体为对所述水质预测模型采用第一求解方法或第二求解方法进行求解；其中，第一求解方法具体为以所述水质预测模型中的待率定参数作为随机变量输入模型，在模型抽取各随机变量样本以前，根据先验知识设置各参数的样本分布；在抽取随机变量样本以后，根据化学需氧量、氨氮、总余氯和粪大肠菌群实测数据情况，以贝叶斯公式把各参数的先验分布改为后验分布；其中，第二求解方法具体为以所述水质预测模型中的待率定参数作为随机变量输入模型，在模型抽取各随机变量样本以前，根据先验知识设置各参数的样本分布；根据各待率定参数先验分布开始随机模拟，完成一次模拟检验一次化学需氧量、氨氮、总余氯和粪大肠菌群的实测数据和模拟所得数据是否服从相同概率分布。所述待率定参数具体为权利要求1.一种再生水厂出水水质在线监测与实时预测系统，其特征在于，所述系统包括数据监测和采集系统、数据中心和主控计算机， 所述数据监测和采集系统采集消毒工艺进、出水的水质理化指标数据并发送至所述数据中心，所述数据中心储存所述水质理化指标数据并实时显示出水水质的变化；所述主控计算机读取所述水质理化指标数据并进行解算，实时更新预测结果并显示。2.根据权利要求I所述的一种再生水厂出水水质在线监测与实时预测系统，其特征在于，所述数据监测和采集系统由若干个在线监测仪表组成， 所述在线监测仪表按时序采集消毒工艺进、出水的氨氮浓度、化学需氧量和余氯浓度数据；粪大肠菌群数据以相同时序人工测定。3.—种再生水厂出水水质在线监测与实时预测系统的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤 (1)根据所述氨氮浓度、化学需氧量、余氯量和粪大肠菌群相互间的生化反应获取待率定参数，通过所述生化反应构建水质预测模型； (2)对所述水质预测模型进行求解获取待率定参数的预测值； (3)对所述待率定参数的预测值进行收敛检验，当不满足收敛检验时，增加模拟次数重新进行参数率定，直至满足收敛检验，执行步骤(4)； (4)所述主控计算机输出所述待率定参数的预测值，根据所述待率定参数的预测值计算出氨氮浓度、化学需氧量、余氯量和粪大肠菌群的水质以及对比图； (5)当所述对比图满足预设水质精度要求时，所述主控计算机自动读取最新的进水水质监测数据，并按时序更新所述氨氮浓度、化学需氧量、余氯量和粪大肠菌群的水质预测结果; (6)根据进水水质、所述氨氮浓度、化学需氧量、余氯量和粪大肠菌群的水质预测结果对水质监控设备和水质进行及时调整。4.根据权利要求3所述的一种再生水厂出水水质在线监测与实时预测系统的控制方法，其特征在于，所述水质预测模型具体为模拟变量共4个，即氨氮浓度、化学需氧量、余氯量和粪大肠菌群；根据消毒工艺实际，做出以下设定 微元内均为完全混合式反应器；粪大肠菌的生长速率符合Monod方程，内源呼吸引起的自然衰减速率符合一级反应，而余氯灭活微生物速率为二级反应；余氯与有机物发生氧化和卤代反应，其反应速率符合二级反应；总余氯的成分以一氯胺为主，每消耗Imol总余氯，释放Imol氨。5.根据权利要求4所述的一种再生水厂出水水质在线监测与实时预测系统的控制方法，其特征在于，所述对所述水质预测模型进行求解具体为对所述水质预测模型采用第一求解方法或第二求解方法进行求解； 其中，第一求解方法具体为以所述水质预测模型中的待率定参数作为随机变量输入模型，在模型抽取各随机变量样本以前，根据先验知识设置各参数的样本分布；在抽取随机变量样本以后，根据化学需氧量、氨氮、总余氯和粪大肠菌群实测数据情况，以贝叶斯公式把各参数的先验分布改为后验分布； 其中，第二求解方法具体为以所述水质预测模型中的待率定参数作为随机变量输入模型，在模型抽取各随机变量样本以前，根据先验知识设置各参数的样本分布；根据各待率定参数先验分布开始随机模拟，完成一次模拟检验一次化学需氧量、氨氮、总余氯和粪大肠菌群的实测数据和模拟所得数据是否服从相同概率分布。6.根据权利要求5所述的一种再生水厂出水水质在线监本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种再生水厂出水水质在线监测与实时预测系统，其特征在于，所述系统包括：数据监测和采集系统、数据中心和主控计算机，所述数据监测和采集系统采集消毒工艺进、出水的水质理化指标数据并发送至所述数据中心，所述数据中心储存所述水质理化指标数据并实时显示出水水质的变化；所述主控计算机读取所述水质理化指标数据并进行解算，实时更新预测结果并显示。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周广宇，赵新华，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：