一种污水生物净化方法及系统与流程

本发明涉及污水处理，特别是一种污水生物净化方法及系统。

背景技术：

1、污水处理是现代环境保护的重要组成部分，随着城市化和工业化进程的加快，污水排放量不断增加，污水处理技术也得到了迅速发展，目前，污水处理的主流方法包括物理处理、化学处理和生物处理，其中，生物处理方法因其高效、低成本和环境友好等优点，被广泛应用于城市污水和工业废水的处理，生物处理主要依赖于微生物的代谢活动，通过厌氧和好氧微生物的共同作用，将污水中的有机污染物降解为无害的物质，但现有技术通常依赖于经验和定期的实验室检测来确定厌氧和好氧微生物的投加比例，这不仅耗时费力，还难以适应污水成分的动态变化，且传统的污泥龄控制方法依赖于人工经验，无法实现精确调控和实时优化，容易导致污泥负荷过高或过低，影响处理效果和系统稳定性。

技术实现思路

1、鉴于上述现有的污水生物净化方法及系统中存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明所要解决的问题在于现有技术通常依赖于经验和定期的实验室检测来确定厌氧和好氧微生物的投加比例，这不仅耗时费力，还难以适应污水成分的动态变化，且传统的污泥龄控制方法依赖于人工经验，无法实现精确调控和实时优化，容易导致污泥负荷过高或过低，影响处理效果和系统稳定性。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种污水生物净化方法，其包括，部署传感器收集污水数据，根据污水数据计算厌氧处理和好氧处理的微生物配置方案；根据微生物配置对污水进行处理，并智能监测污水处理数据，控制污水处理设备中污泥龄；根据处理后的污水中污染物去除率计算污水处理级数，对污水进行多级处理；将实时监测的污水数据和污水处理数据进行展示，并存储至数据库中。

4、作为本发明所述污水生物净化方法的一种优选方案，其中：所述部署传感器收集污水数据传输至中央控制台，中央控制台根据污水数据计算污水处理微生物配置方案指在污水处理设备中部署传感器实时监测污水数据，检测污水中污染物种类和浓度，记录污染物初始浓度ci，in；

5、采用厌氧处理和好氧处理方式对污水进行处理，根据污水中污染物种类确定厌氧处理和好氧处理的微生物种类，每种微生物对应处理一种污染物种类；

6、计算第i种污染物厌氧处理降解率：

7、；

8、其中ri，an为第i种污染物厌氧处理降解率，ci，out为第i种污染物厌氧处理后的浓度；

9、根据厌氧处理降解率初步设定第i种污染物厌氧处理时间ti，an：

10、；

11、其中v为污水处理设备容积，qin为进水流量；

12、将厌氧处理后的污水进行好氧处理，计算第i种污染物好氧处理降解率：

13、；

14、其中ri，ae为第i种污染物好氧处理降解率，ci，f为第i种污染物好氧处理后的浓度；

15、根据好氧处理降解率初步设定第i种污染物好氧处理时间ti，ae：

16、；

17、计算第i种污染物的厌氧处理成本coan和好氧处理成本coae：

18、；

19、其中coan，0和coae，0分别为厌氧处理和好氧处理的固定成本，coi为第i种微生物的单位成本，ni为第i种厌氧处理微生物投入量，mi为第i种好氧处理微生物投入量；

20、构建第i种污染物的优化目标函数为：

21、；

22、其中为时间权重，ti，o为第i种污染物的期望处理时间；

23、定义优化目标函数的约束条件为：

24、；

25、根据约束条件和梯度下降法逐步调整第i种厌氧处理微生物的投入量ni、厌氧处理时长ti，an、第i种好氧处理微生物的投入量mi以及好氧处理时长ti，ae，使优化目标函数最小化，得到ni、ti，an、mi以及ti，ae的优化求解值；

26、综合所有污染物的厌氧处理时长和好氧处理时长取平均值作为污水厌氧处理时长和好氧处理时长，并结合微生物种类和微生物投入量形成污水处理微生物配置方案。

27、作为本发明所述污水生物净化方法的一种优选方案，其中：所述根据微生物配置对污水进行处理，并智能监测污水处理数据，控制污水处理设备中污泥龄指根据制定的污水处理微生物配置方案对污水进行厌氧处理和好氧处理，并在污水处理过程中实时监测污水温度、溶解氧和微生物营养物质浓度并实时控制调整至处于微生物适宜范围内；

28、计算污水处理设备中的污泥龄为：

29、；

30、其中s为污泥龄，x为污水处理设备中的污泥浓度，qw为排泥流量，xw为排泥中的污泥浓度；

31、设定污水处理设备中污泥龄范围，收集历史污水数据中的污泥龄数据，并根据arima模型预测污水处理设备中未来污泥龄，若未来污泥龄高于污泥龄范围，则逐渐增加排泥流量，若未来污泥龄低于污泥龄范围，则逐渐降低排泥流量。

32、作为本发明所述污水生物净化方法的一种优选方案，其中：所述根据处理后的污水中污染物去除率计算污水处理级数，对污水进行多级处理指污水经过厌氧处理和好氧处理后剩余的污染物浓度ci，f即为一级处理后的污染物浓度，计算一级处理污染物去除率为：

33、；

34、其中pi为第i种污染物的一级处理污染物去除率；

35、根据一级处理污染物去除率计算n次循环处理后的总去除率pi，t：

36、；

37、根据污染排放标准确定第i种污染物的总去除率阈值，n为正整数，不断增加n值直至总去除率大于等于总去除率阈值；

38、求出污水中每种污染物的循环处理次数，并将其中最大值作为污水处理级数，根据污水处理级数对污水进行多级循环处理。

39、作为本发明所述污水生物净化方法的一种优选方案，其中：所述传感器部署在污水处理设备的底部、中部、进水口以及出水口收集污水数据，所有传感器收集的污水数据通过物联网统一传输至中央控制台，中央控制台根据时间戳数据统一所有传感器收集的污水数据并将重复的污水数据进行删除并进行预处理。

40、作为本发明所述污水生物净化方法的一种优选方案，其中：所述将实时监测的污水数据和污水处理数据进行展示指中央控制台将实时监测的污水数据和污水处理数据进行整合，并形成数据展示图表进行展示，工作人员通过中央控制台查询污水处理数据并控制污水处理设备运行。

41、作为本发明所述污水生物净化方法的一种优选方案，其中：所述存储至数据库中指中央控制台收集污水数据和污水处理数据后将数据存储至数据库中，数据库根据时间戳数据将数据进行分类存储并实施加密保护措施，同步将存储数据上传至云端进行备份，定期对存储数据和备份数据进行完整性检测。

42、本发明的另外一个目的是提供一种污水生物净化系统，其包括，

43、数据收集模块，用于在污水处理设备中部署传感器收集污水数据；

44、污水处理模块，用于根据污水数据计算厌氧处理和好氧处理的微生物配置方案，并根据配置方案进行污水处理，在处理过程中实时控制污水处理池中污泥龄，并计算污水处理级数对污水进行多级处理；

45、展示存储模块，用于对收集的污水数据和污水处理数据进行展示和安全存储。

46、一种计算机设备，包括：存储器和处理器；所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述污水生物净化方法的步骤。

47、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述污水生物净化方法的步骤。

48、本发明有益效果为：本发明通过收集污水数据计算厌氧处理和好氧处理的微生物配置，并根据微生物配置进行污水处理，在进行污水处理时实时监测污水处理数据和预测污泥龄进行污泥龄控制，并通过计算循环处理级数进行多级处理提高污水处理效果，有效控制污水处理的成本和污水处理时间，保持污水处理设备中污泥龄稳定。