CN111943292B - 一种调蓄池耦合高负荷污水处理方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种调蓄池耦合高负荷污水处理方法、装置及系统。该方法包括：根据预先获取的污水处理厂水量信息进行污水处理厂模式判断；在间歇式高负荷模式条件下，根据监测数据进行调蓄池容积和预测污水量的计算；根据调蓄池容积、预测污水量和污水处理厂设计水量进行工况判断；工况包括调蓄池存水工况和污水处理厂高负荷处理工况。上述方法将污水处理厂的高负荷处理系统与调蓄池耦合，晴天有效降低水量波动性，保障污水处理厂平稳运行，降雨后深度挖掘排水系统末端处理设施的处理潜力，最大限度的实现排水系统末端控制系统对污染物的截留净化，发挥雨污水协同处理措施的最大效益，严格控制旱季排口溢流量，削减雨季溢流污染。

Description

一种调蓄池耦合高负荷污水处理方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及水环境治理技术领域，具体涉及一种调蓄池耦合高负荷污水处理方法、装置及系统。

背景技术

目前，城市雨污水管道混接、错接导致的混流式溢流污染与合流制溢流污染(以下统称为溢流污染)，已成为国内城市水体黑臭、水环境污染的主要原因之一。为削减溢流污染，通常采用源头、中途、末端三种技术措施。其中，源头措施属于微观尺度的海绵措施，以低影响开发为核心，将常规的屋顶、道路、绿地等，转化为具有雨水入渗、蓄存、净化能力的绿色生态设施，可有效降低区域雨水径流量，进而减少系统末端溢流量，但源头措施的实施需要发改、规划、住建、园林、水务等多部门配合，所需投资力度较高，实施周期长，每公顷投资高达50-120万元，城市总投资规模甚至高达百亿至千亿量级。中途-管网改造措施，需对管网系统开展详细的隐患排查分析工作，对大量管线进行混错接改造、管网修复，亦存在耗时长、施工量大、彻底的分流制改造难以实现等问题，且管网改造投资规模也高达十亿至百亿量级。相比之下，末端处理措施改造投资仅需上亿至十亿规模，其通过发掘污水处理厂的处理余量与潜力实现高负荷处理，是投资效益最高，短期效果最为显著的技术措施。

目前，在污水处理厂末端处理领域，与南方水量充足的情况相比，北方的管网来水量波动较大，南方污水处理厂对应水量设定的是相对稳定的高负荷处理系统，而北方污水处理厂对应水量设定的是间歇高负荷处理系统，这种间歇高负荷处理对污水处理厂冲击较大，难以保障污水处理厂稳定运行及出水稳定达标。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种调蓄池耦合高负荷污水处理方法、装置及系统。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种调蓄池耦合高负荷污水处理方法，包括：

根据预先获取的历史污水处理厂水量信息或管网流量监测信息进行污水处理厂模式判断；所述污水处理厂模式包括连续高负荷模式和间歇式高负荷模式；

若所述污水处理厂模式为所述间歇式高负荷模式，根据监测数据进行调蓄池容积和预测污水量的计算；

根据所述调蓄池容积、所述预测污水量和污水处理厂设计水量进行工况判断；所述工况包括调蓄池存水工况和污水处理厂高负荷处理工况；

若所述工况为污水处理厂高负荷处理工况，控制污水处理厂进行高负荷污水处理；若所述工况为调蓄池存水工况，控制调蓄池进行存水处理。

可选的，所述污水处理厂水量信息包括：污水处理厂单日高负荷处理水量、污水处理厂设计水量和污水处理厂的月均高负荷处理天数；；所述管网流量监测信息包括：历史监测管网流量、液位与降雨量；

所述根据预先获取的历史污水处理厂水量信息或管网流量监测信息进行污水处理厂模式判断，包括：

将所述污水处理厂单日高负荷处理水量和所述污水处理厂设计水量进行大小比较，得到水量比较结果；

将所述月均高负荷处理天数和预设高负荷处理天数进行大小比较，得到天数比较结果；

根据所述水量比较结果和/或所述天数比较结果确定所述污水处理厂模式。

可选的，所述污水处理厂模式包括：不具备高负荷处理能力、具备连续高负荷处理能力和具备间歇式高负荷处理能力；

所述预设高负荷处理天数包括第一预设天数和第二预设天数；所述第一预设天数小于所述第二预设天数；

所述根据所述水量比较结果和/或所述天数比较结果确定所述污水处理厂模式，包括：

若所述水量比对结果为所述污水处理厂单日高负荷处理水量小于或等于预设倍数的所述污水处理厂设计水量，或所述月均高负荷处理天数小于所述第一预设天数，确定所述污水处理厂模式为不具备高负荷处理能力；

若所述水量比对结果为所述污水处理厂单日高负荷处理水量大于或等于所述污水处理厂设计水量，且所述月均高负荷处理天数大于所述第二预设天数，确定所述污水处理厂模式为具备连续高负荷处理能力；

若所述水量比对结果为所述污水处理厂单日高负荷处理水量大于或等于所述污水处理厂设计水量，且所述月均高负荷处理天数处于所述第一预设天数和所述第二预设天数之间，确定所述污水处理厂模式为具备间歇式高负荷处理能力。

可选的，所述监测数据包括：管道网流量监测信息和溢流监测数据污水处理厂；

所述根据监测数据进行调蓄池容积和预测污水量的计算，包括：

根据所述溢流监测数据得到污水处理厂逐日水量控制容积和污水处理厂逐时水量波动调蓄容积；

根据所述污水处理厂逐日水量控制容积和所述污水处理厂逐时水量波动调蓄容积计算得到所述调蓄池容积；

污水处理厂根据所述管网流量监测信息进行计算，得到所述预测污水量。

可选的，所述根据所述调蓄池容积、所述预测污水量和污水处理厂设计水量进行工况判断，包括：

根据预测的调蓄池现有存水量、所述调蓄池容积、所述预测污水量和污水处理厂设计水量计算调蓄池连续存水时间；

将所述调蓄池连续存水时间与预设最低续存水时间、预设最高续存水时间进行比较，确定所述工况。

可选的，所述将所述调蓄池连续存水时间与预设最低续存水时间、预设最高续存水时间进行比较，确定所述工况，包括：

若所述调蓄池连续存水时间小于所述预设最低续存水时间，将预测的调蓄池实际连续存水时间与所述预设最低续存水时间进行比较；

若所述调蓄池实际连续存水时间小于或等于所述预设最低续存水时间，断定所述工况为所述调蓄池存水工况；否则，断定所述工况为污水处理厂高负荷处理工况；

若所述调蓄池连续存水时间介于所述预设最低续存水时间和所述预设最高续存水时间之间，将所述调蓄池实际连续存水时间与所述调蓄池连续存水时间进行比较；

若所述调蓄池实际连续存水时间小于或等于所述调蓄池连续存水时间，断定所述工况为所述调蓄池存水工况；否则，断定所述工况为污水处理厂高负荷处理工况；

若所述调蓄池连续存水时间大于所述预设最高续存水时间，将所述调蓄池实际连续存水时间与所述预设最高续存水时间进行比较；

若所述调蓄池实际连续存水时间小于或等于所述预设最高续存水时间，断定所述工况为所述调蓄池存水工况；否则，断定所述工况为污水处理厂高负荷处理工况。

可选的，若所述工况为污水处理厂高负荷处理工况，还包括：

根据预测的调蓄池现存水量、所述预测污水量、所述污水处理厂设计水量和预设污水处理厂高负荷最大处理时间计算污水处理厂待超负荷运行时间。

可选的，还包括：

将所述污水处理厂待超负荷运行时间与预先获知的污水处理厂实际高负荷处理时间相比较；

若所述污水处理厂待超负荷运行时间小于或等于所述污水处理厂实际高负荷处理时间，控制所述污水处理厂进行高负荷污水处理。

一种调蓄池耦合高负荷污水处理装置，包括：

污水处理厂模式判断模块，用于根据预先获取的污水处理厂水量信息进行污水处理厂模式判断；所述污水处理厂模式包括连续高负荷模式和间歇式高负荷模式；

容积水量计算模块，用于若所述污水处理厂模式为所述间歇式高负荷模式，根据监测数据进行调蓄池容积和预测污水量的计算；

工况判断模块，用于根据所述调蓄池容积、所述预测污水量和污水处理厂设计水量进行工况判断；所述工况包括调蓄池存水工况和污水处理厂高负荷处理工况；

水量控制模块，用于若所述工况为污水处理厂高负荷处理工况，控制污水处理厂进行高负荷污水处理；若所述工况为调蓄池存水工况，控制调蓄池进行存水处理。

一种调蓄池耦合高负荷污水处理系统，包括：

分流单元、调蓄单元、配水单元和控制器；

所述分流单元与所述调蓄单元连通，所述分流单元与所述调蓄单元均通过所述配水单元与外部的污水处理厂连通；

所述控制器，分别与所述分流单元、所述调蓄单元和所述配水单元连接，至少用于执行如上述所述的调蓄池耦合高负荷污水处理方法。

本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本申请中公开的调蓄池耦合高负荷污水处理方法包括根据污水处理厂水量信息判断污水处理厂模式，当污水处理厂模式为间歇式高负荷模式时，再根据监测数据计算调蓄池容积和预测污水量；然后根据调蓄池容积、预测污水量和污水处理厂设计水量进行工况判断，当工况为污水处理厂高负荷处理工况时，控制污水处理厂进行高负荷处理。上述方法中首次提出污水处理厂模式判断方法，将高负荷按类区分，提出有针对性的末端间歇式高负荷处理方法，同时将污水处理厂的高负荷处理系统与调蓄池耦合，可提供有效降低水质水量波动性，缓解对污水处理厂冲击性影响方法，提高污水处理厂运行稳定性。同时，本申请中还可校核调蓄池容积，避免调蓄池与污水处理厂处理设施处理能力不匹配，提高调蓄系统利用率。将在线监测、水质水量预测与调度控制系统联动，实现系统高效协同。同时与源头海绵化改造及管网改造措施相比，末端高负荷处理系统具有投资效益高，效果显著的技术特点，可最大限度的实现排水系统末端控制系统对污染物的截留净化，发挥雨污水协同处理措施的最大效益，严格控制旱季排口溢流量，削减雨季溢流污染。本申请在既有排水系统上，通过增设少量监测设备、调蓄池、阀门、智能控制系统，在较短时间内，可快速实现既有排水系统的提质增效，具有较强的普适性。同时与南方水量充足的恒定高负荷处理系统相比，北方或管网来水量波动较大的间歇式高负荷处理系统，敏感性较强，抗冲击性差。将高负荷处理系统与调蓄系统耦合，可提供有效降低水质水量波动性，缓解对污水处理厂冲击性影响方法，提高污水处理厂运行稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，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是本发明一实施例提供的调蓄池耦合高负荷污水处理方法的流程图；

图2是本发明另一实施例提供的调蓄池耦合高负荷污水处理方法的流程图；

图3是本发明一实施例提供的调蓄池耦合高负荷污水处理装置的模块图；

图4是本发明一实施例提供的调蓄池耦合高负荷污水处理系统的结构图。

图5是本发明一实施例提供的未装间歇式高负荷处理系统的溢流情况与污水处理厂运行情况的示意图；

图6是本发明一实施例提供的采用间歇式高负荷处理系统控制溢流的效果与装置运行情况的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

需要注意的是，本申请中以下所有实施例不仅仅适用于污水处理厂，同样可以适用于污水处理站，同理，也可以同样适用于其他污水处理装置。具体适用对象并不唯一，具体视情况而定。本申请中仅以污水处理厂为例进行以下介绍。

图1是本发明一实施例提供的调蓄池耦合高负荷污水处理方法的流程图。参见图1，一种调蓄池耦合高负荷污水处理方法，包括：

步骤101：根据预先获取的历史污水处理厂水量信息或管网流量监测信息进行污水处理厂模式判断；污水处理厂模式包括连续高负荷模式和间歇式高负荷模式。此处结合管网情况对污水处理厂历史来水量进行统计分析，进而进行模式判断。

步骤102：若污水处理厂模式为间歇式高负荷模式，根据监测数据进行调蓄池容积和预测污水量的计算。

步骤103：根据调蓄池容积、预测污水量和污水处理厂设计水量进行工况判断；工况包括调蓄池存水工况和污水处理厂高负荷处理工况；

步骤104：若工况为污水处理厂高负荷处理工况，控制污水处理厂进行高负荷污水处理；若所述工况为调蓄池存水工况，控制调蓄池进行存水处理。当工况为调蓄池存水工况时，则控制调蓄池进行存水，污水处理厂进行正常的处理工作。

采用上述方法对污水处理厂模式进行判断，提出了有针对性的末端间歇式高负荷处理方法，将高负荷处理系统与调蓄系统耦合，可提供有效降低水质水量波动性，缓解对污水处理厂冲击性影响方法，提高污水处理厂运行稳定性。

为了更详细地介绍本申请中的间歇式高负荷处理方法，本申请中还提供了一种更详细的实施例进行介绍，具体如下：

图2是本发明另一实施例提供的调蓄池耦合高负荷污水处理方法的流程图，参见图2，一种调蓄池耦合高负荷污水处理方法，包括：

步骤201：将污水处理厂单日高负荷处理水量Q_高和污水处理厂设计水量Q_设进行大小比较，得到水量比较结果；此处的污水处理厂单日高负荷处理水量Q_高和污水处理厂设计水量Q_设均为预先调查所得。其中污水处理厂水量信息包括：污水处理厂单日高负荷处理水量、污水处理厂设计水量和污水处理厂的月均高负荷处理天数。

步骤202：将月均高负荷处理天数n和预设高负荷处理天数进行大小比较，得到天数比较结果。此处的月均高负荷处理天数根据污水处理厂的历史处理情况统计得到，预设高负荷处理天数则为技术人员根据职业经验预先设定，具体天数设定不固定，可根据实际情况而定。其中，预设高负荷处理天数包括第一预设天数和第二预设天数；第一预设天数小于第二预设天数。

步骤203：根据水量比较结果和/或天数比较结果确定污水处理厂模式。具体的：若水量比对结果为污水处理厂单日高负荷处理水量小于或等于预设倍数的污水处理厂设计水量，或月均高负荷处理天数小于第一预设天数，确定污水处理厂模式为不具备高负荷处理能力；即若Q_高≤a₁Q_设，或n<n₁，确定该污水处理厂不具备高负荷处理能力。

若水量比对结果为污水处理厂单日高负荷处理水量大于或等于预设倍数的污水处理厂设计水量，且月均高负荷处理天数大于第二预设天数，确定污水处理厂模式为具备连续高负荷处理能力；即若Q_高≥a₁Q_设，且n>n₂，确定该污水处理厂具备连续高负荷处理能力。

若水量比对结果为污水处理厂单日高负荷处理水量大于或等于预设倍数的污水处理厂设计水量，且月均高负荷处理天数处于第一预设天数和第二预设天数之间，确定污水处理厂模式为具备间歇式高负荷处理能力。即若Q_高≥a₁Q_设，且n₁≤n≤n₂，确定该污水处理厂具备间歇式高负荷处理能力。其中a₁取值范围为3％-10％，n₁取值范围为3-7天，n₂取值范围为14-21天。

步骤204：根据溢流监测数据得到污水处理厂逐日水量控制容积和污水处理厂逐时水量波动调蓄容积。

步骤205：根据污水处理厂逐日水量控制容积和污水处理厂逐时水量波动调蓄容积计算得到调蓄池容积。具体的：根据公式V＝V₁+V₂计算调蓄池容积，其中V₁为大削峰溢流控制容积，根据排口溢流量控制率确定；V₂为小削峰污水处理厂波动调蓄容积，根据旱天最大日所需波动调蓄水量确定。调蓄池容积V，应以污水处理厂高负荷处理能力进行校核，即存水期储存雨污水可被高负荷污水处理厂处理。

步骤206：根据管网流量监测信息污水处理厂进行计算，得到预测污水量。详细地需要结合神经网络等机器学习算法，计算7-14天污水处理厂来水水量，以此得到预测污水量。其中管网流量监测信息包括：历史监测管网流量、液位与降雨量。其中液位可以为污水处理厂流量监测数据。

步骤207：根据预测的调蓄池现有存水量、调蓄池容积、预测污水量和污水处理厂设计水量计算调蓄池连续存水时间。具体的：根据公式

计算调蓄池连续存水时间K,其中，V_存水为调蓄池现有存水量，此存水量可根据情况实时监测得到；

为预测污水量，

为污水处理厂设计水量，i为调蓄池实际连续存水天数。通过此等式能够确定当前调蓄池能够连续存水多少时间。

步骤208：将调蓄池连续存水时间与预设最低续存水时间、预设最高续存水时间进行比较，确定工况。

具体的公开确定过程为：若调蓄池连续存水时间K小于预设最低续存水时间d₁，将预测的调蓄池实际连续存水时间i与预设最低续存水时间d₁进行比较；

若调蓄池实际连续存水时间i小于或等于预设最低续存水时间d₁，断定工况为调蓄池存水工况；否则，断定工况为污水处理厂高负荷处理工况；即当K<d₁时，比较i与d₁的大小，若i<d₁，则判定此情况下调蓄池存水，若i≥d₁则判定此情况下污水处理厂高负荷运行。

若调蓄池连续存水时间K介于预设最低续存水时间d₁和预设最高续存水时间d₂之间，将调蓄池实际连续存水时间i与调蓄池连续存水时间K进行比较；

若调蓄池实际连续存水时间i小于或等于调蓄池连续存水时间K，断定工况为调蓄池存水工况；否则，断定工况为污水处理厂高负荷处理工况；即当d₁≤K≤d₂时，比较i与K的大小，若i≤K，则判定此情况下调蓄池存水，若i>K则判定此情况下污水处理厂高负荷运行。

若调蓄池连续存水时间K大于预设最高续存水时间d₂，将调蓄池实际连续存水时间i与预设最高续存水时间d₂进行比较；

若调蓄池实际连续存水时间i小于或等于预设最高续存水时间d₂，断定工况为调蓄池存水工况；否则，断定工况为污水处理厂高负荷处理工况。即当K>d₂时，比较i与d₂的大小，若i≤d₂，则判定此情况下调蓄池存水，若i>d₂则判定此情况下污水处理厂高负荷运行。d₁取值范围3-7天；d₂取值范围7-14天。

步骤209：根据预测的调蓄池现存水量、预测污水量、污水处理厂设计水量和预设污水处理厂高负荷最大处理时间计算污水处理厂待超负荷运行时间。具体的，根据公式

且T≥c₁计算污水处理厂待超负荷运行时间T,其中，Q_max为污水处理厂连续高负荷最长处理时间，c₁为污水处理厂最少连续高负荷处理时间，取值范围3-7天，j为污水处理厂实际超负荷处理天数。d₁、d₂、c₁具体取值根据污水处理厂历史来水量、调蓄容积、污水处理厂高负荷处理工艺联合确定。

此处计算污水处理厂待超负荷运行时间T的目的为根据污水处理厂连续高负荷最长处理时间及污水处理厂最少连续高负荷处理时间来合理调整污水处理厂待超负荷运行时间。对污水处理厂高负荷运行进行合理安排，避免出现污水处理厂运行状态设置不合理的问题。例如：当前需要处理的水量经过上述技术可以让污水处理厂每天超30％负荷的运行，但未经本申请计算时，污水处理厂也可以每天超50％负荷的运行，但是超50％负荷的运行时对污水处理厂的负担太大，容易造成污水处理厂设备损坏。所以经本申请计算后确定污水处理厂每天超30％负荷的运行，在此状态下的处理时间满足污水处理厂的最大高负荷处理时间，同时污水处理厂每天不需要以超高负荷状态运转，极大地提高了污水处理厂运行效率。

同时，在上述基础上，当计算出污水处理厂待超负荷运行时间T后，还将污水处理厂待超负荷运行时间T与污水处理厂实际连续超负荷运行时间j相比较，若j≤T则污水处理厂继续进行超负荷运行，否则执行步骤207。

步骤210：根据污水处理厂待超负荷运行时间控制污水处理厂进行高负荷污水处理。

上述间歇式高负荷处理方法与源头海绵化改造及管网改造措施相比，本申请中末端高负荷处理系统具有投资效益高，效果显著的技术特点，可最大限度的实现排水系统末端控制系统对污染物的截留净化，发挥雨污水协同处理措施的最大效益，严格控制旱季排口溢流量，削减雨季溢流污染。同时本申请中将高负荷处理系统与调蓄系统耦合，可提供有效降低水质水量波动性，缓解对污水处理厂冲击性影响方法，提高污水处理厂运行稳定性。首次提出高负荷模式判断方法，将高负荷按类区分，提出有针对性的末端间歇式高负荷处理方法。以系统高负荷处理能力校核调蓄池容积，避免调蓄设施与处理设施处理能力不匹配，提高调蓄系统利用率。将在线监测、水质水量预测与调度控制系统联动，实现系统高效协同。

对应于本发明实施例提供的一种调蓄池耦合高负荷污水处理方法，本发明实施例还提供一种调蓄池耦合高负荷污水处理装置。请参见下文实施例。

图3是本发明一实施例提供的调蓄池耦合高负荷污水处理装置的模块图。参见图3，一种调蓄池耦合高负荷污水处理装置，包括：

污水处理厂模式判断模块301，用于根据预先获取的历史污水处理厂水量信息或管网流量监测信息进行污水处理厂模式判断；所述污水处理厂模式包括连续高负荷模式和间歇式高负荷模式；

容积水量计算模块302，用于若所述污水处理厂模式为所述间歇式高负荷模式，根据监测数据进行调蓄池容积和预测污水量的计算；

工况判断模块303，用于根据所述调蓄池容积、所述预测污水量和污水处理厂设计水量进行工况判断；所述工况包括调蓄池存水工况和污水处理厂高负荷处理工况；

水量控制模块304，用于若所述工况为污水处理厂高负荷处理工况，控制污水处理厂进行高负荷污水处理；若所述工况为调蓄池存水工况，控制调蓄池进行存水处理。

上述装置通过在线监测、数据耦合预测模拟、调蓄与高负荷处理及智能控制，实现调蓄水量与高负荷处理水量的调度与预测，深度挖掘排水系统末端处理设施的处理潜力，最大限度的实现排水系统末端控制系统对污染物的截留净化，发挥雨污水协同处理措施的最大效益，严格控制旱季排口溢流量，削减雨季溢流污染，可在现有排水系统上以较低的代价、较短的时间，快速实现排水系统的提质增效。

为了更清楚地介绍实现本发明实施例的硬件系统，对应于本发明实施例提供的一种调蓄池耦合高负荷污水处理方法，本发明实施例还提供一种调蓄池耦合高负荷污水处理系统。请参见下文实施例。

图4是本发明一实施例提供的调蓄池耦合高负荷污水处理系统的结构图。参见图4，一种调蓄池耦合高负荷污水处理系统，包括：

分流单元1、调蓄单元2、配水单元3和控制器5；分流单元1与调蓄单元2连通，分流单元1与调蓄单元2均通过配水单元3与外部的污水处理厂4连通；控制器5，分别与分流单元1、调蓄单元2和配水单元3连接，至少用于执行调蓄池耦合高负荷污水处理方法。

其中，分流单元1中智能分流井1.2与用于进水的进水管1.1相连接，智能分流井1.2内设有可检测管网液位的第一液位计1.3及高度为h的溢流堰1.6，井内排水管1.4与配水单元3相连，溢流管道1.7与溢流口相连，排水管1.5与调蓄单元2相连。

排水管1.5与调蓄池主体2.2相连通，排水管1.5上安装电控阀门2.1，调蓄池主体2.2内安装第二液位计2.3，排水管2.4与配水单元3相连。

排水管1.4与第一水泵3.1相连，排水管2.4与第二水泵3.2相连，第一水泵3.1与排水管3.3相连，第二水泵3.2与排水管3.4相连，其中第一水泵3.1连接高负荷处理污水处理厂4.2内部水泵机组，高负荷处理污水处理厂4.2内设置污水处理厂实时在线监测系统4.1，包含但不限于氨氮监测仪、TN监测仪、污泥浓度监测仪、DO监测仪、温度仪等,高负荷处理污水处理厂4.2内尾水由排水管4.3排入收纳水体或再生水循环系统。

控制器5中的PLC控制器5.1与第一液位计1.3、第二液位计2.3、污水处理厂实时在线监测系统4.1及降雨数据接口5.3等实时在线监测设备相连，PLC控制器5.1与智能控制终端5.2相连，在线监测设备传输的数据实时在智能控制系统终端5.2进行存储计算，反馈信号通过PLC控制器5.1，控制溢流堰1.6高度、电控阀门2.1开关、第一水泵3.1流量、第二水泵流量3.2、高负荷处理污水处理厂4.2处理厂污泥浓度、回流量、曝气量、加药量等。

现以图4中排水系统为例对本申请中间歇式高负荷处理方法进行详细地介绍。具体如下：图4中该排水系统末端进水水源为北方某流域分流制排水系统，该系统存在少量混错接及部分合流制区域，区域来水逐日水量波动性强。上述排水系统末端间歇式高负荷处理装置的工作过程如下，首先对高负荷模式进行判断。对污水处理厂进行诊断评估，并对制约高负荷处理单元进行强化，结合在线监测与反馈控制措施，污水处理厂可实现额外的13％污水处理厂设计水量Q_设的高负荷处理，即Q_高≥13％污水处理厂设计水量Q_设，Q_高＝1万m³/d,具备高负荷处理条件，且通过统计分析，该时段旱季系统月均超负荷天数即可超过4天，即3天＜n≤14天，污水处理厂具备间歇式高负荷处理条件，采用间歇式高负荷处理系统控制方法。

然后根据排口溢流量控制率确定V₁，当旱季溢流控制率达到90％时，V₁为16041m³，V₂为污水处理厂逐时水量波动调蓄容积，经计算为7086m³。本示例未考虑管网调蓄容积计算，即本示例中V＝V₁+V₂＝23127m³。

通过统计分析，该区域旱季排口平均每次溢流时间为6.5天(即调蓄池连续存水时间K取7天)，该区域两次溢流平均时间间隔为8.7天(即可利用的连续处理时间为9天)，旱季溢流控制率达到90％时的7日调蓄量23127m³小于污水处理厂单日高负荷处理水量Q_高,即存水期储存雨污水可被高负荷污水处理厂处理。同时根据上述方法计算14天污水处理厂的预测污水量Q_预预。并根据上述工况判断过程进行工况判断，然后根据工况进行控制调度。具体过程请参见图5、图6。

图5为该区域2019年12月1日至2020年02月29日溢流情况与污水处理厂运行情况，可以看出，该系统共发生溢流39天，溢流概率43％，总溢流量58945m³，污水处理厂总处理量7169956m³；溢流时，污水处理厂进水量均值79997m³，达到污水处理厂处理上限；未溢流，污水处理厂进水量均值77886m³，目前溢流频发，溢流量大，污水处理厂已经满负荷运行。图6为该区域间歇式高负荷处理系统溢流污染的控制效果，可以看出当系统修建调蓄池，耦合污水处理厂超负荷处理，加装在线监测控制系统，合理调节污水处理厂回流量、曝气量、污泥浓度等参数，将在线监测、水质水量预测与调度控制系统联动，实现系统高效协同。区域间歇式高负荷处理系统达到了良好的溢流污染控制效果，2019年12月1日至2020年02月29日，开启高负荷处理两次，每次均为7天，污水处理厂处理量达到8.5万m³/d，系统溢流量大幅降低，溢流频率大幅削减，共发生溢流3天，溢流概率3％，总溢流量7590m³，削减51356m³，削减率87％，污水处理厂总处理量达到7213274m³，其中高负荷处理水量达到43318m3。

进一步，对间歇式高负荷处理系统的年度污染物削减效果进行核算，该调蓄池年度复续率可达30次，通过污水处理厂超负荷处理可削减50万方雨污水，排口年溢流天数约23次，削减COD负荷77574kg/年，削减氨氮负荷12512kg/年。该系统可达到本项目严格控制旱季排口溢流量，削减雨季溢流污染的控制目标，效果显著。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

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。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

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。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种调蓄池耦合高负荷污水处理方法，其特征在于，包括：

根据预先获取的历史污水处理厂水量信息或管网流量监测信息进行污水处理厂模式判断；所述污水处理厂模式包括连续高负荷模式和间歇式高负荷模式；

若所述污水处理厂模式为所述间歇式高负荷模式，根据监测数据进行调蓄池容积和预测污水量的计算；

根据所述调蓄池容积、所述预测污水量和污水处理厂设计水量进行工况判断；所述工况包括调蓄池存水工况和污水处理厂高负荷处理工况；

若所述工况为污水处理厂高负荷处理工况，控制污水处理厂进行高负荷污水处理；若所述工况为调蓄池存水工况，控制调蓄池进行存水处理；

所述污水处理厂水量信息包括：污水处理厂单日高负荷处理水量、污水处理厂设计水量和污水处理厂的月均高负荷处理天数；所述管网流量监测信息包括：历史监测管网流量、液位与降雨量；

所述根据预先获取的历史污水处理厂水量信息或管网流量监测信息进行污水处理厂模式判断，包括：

将所述污水处理厂单日高负荷处理水量和所述污水处理厂设计水量进行大小比较，得到水量比较结果；

将所述月均高负荷处理天数和预设高负荷处理天数进行大小比较，得到天数比较结果；

根据所述水量比较结果和/或所述天数比较结果确定所述污水处理厂模式；

所述污水处理厂模式包括：不具备高负荷处理能力、具备连续高负荷处理能力和具备间歇式高负荷处理能力；

所述预设高负荷处理天数包括第一预设天数和第二预设天数；所述第一预设天数小于所述第二预设天数；

所述根据所述水量比较结果和/或所述天数比较结果确定所述污水处理厂模式，包括：

若所述水量比对结果为所述污水处理厂单日高负荷处理水量小于或等于预设倍数的所述污水处理厂设计水量，或所述月均高负荷处理天数小于所述第一预设天数，确定所述污水处理厂模式为不具备高负荷处理能力；

若所述水量比对结果为所述污水处理厂单日高负荷处理水量大于或等于所述污水处理厂设计水量，且所述月均高负荷处理天数大于所述第二预设天数，确定所述污水处理厂模式为具备连续高负荷处理能力；

若所述水量比对结果为所述污水处理厂单日高负荷处理水量大于或等于所述污水处理厂设计水量，且所述月均高负荷处理天数处于所述第一预设天数和所述第二预设天数之间，确定所述污水处理厂模式为具备间歇式高负荷处理能力。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述监测数据包括：管道网流量监测信息和溢流监测数据；

所述根据监测数据进行调蓄池容积和预测污水量的计算，包括：

根据所述溢流监测数据得到污水处理厂逐日水量控制容积和污水处理厂逐时水量波动调蓄容积；

根据所述污水处理厂逐日水量控制容积和所述污水处理厂逐时水量波动调蓄容积计算得到所述调蓄池容积；

污水处理厂根据所述管网流量监测信息进行计算，得到所述预测污水量。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述调蓄池容积、所述预测污水量和污水处理厂设计水量进行工况判断，包括：

根据预测的调蓄池现有存水量、所述调蓄池容积、所述预测污水量和污水处理厂设计水量计算调蓄池连续存水时间；

将所述调蓄池连续存水时间与预设最低续存水时间、预设最高续存水时间进行比较，确定所述工况。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将所述调蓄池连续存水时间与预设最低续存水时间、预设最高续存水时间进行比较，确定所述工况，包括：

若所述调蓄池连续存水时间小于所述预设最低续存水时间，将预测的调蓄池实际连续存水时间与所述预设最低续存水时间进行比较；

若所述调蓄池实际连续存水时间小于或等于所述预设最低续存水时间，断定所述工况为所述调蓄池存水工况；否则，断定所述工况为污水处理厂高负荷处理工况；

若所述调蓄池连续存水时间介于所述预设最低续存水时间和所述预设最高续存水时间之间，将所述调蓄池实际连续存水时间与所述调蓄池连续存水时间进行比较；

若所述调蓄池实际连续存水时间小于或等于所述调蓄池连续存水时间，断定所述工况为所述调蓄池存水工况；否则，断定所述工况为污水处理厂高负荷处理工况；

若所述调蓄池连续存水时间大于所述预设最高续存水时间，将所述调蓄池实际连续存水时间与所述预设最高续存水时间进行比较；

若所述调蓄池实际连续存水时间小于或等于所述预设最高续存水时间，断定所述工况为所述调蓄池存水工况；否则，断定所述工况为污水处理厂高负荷处理工况。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，若所述工况为污水处理厂高负荷处理工况，还包括：

根据预测的调蓄池现存水量、所述预测污水量、所述污水处理厂设计水量和预设污水处理厂高负荷最大处理时间计算污水处理厂待超负荷运行时间。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：

将所述污水处理厂待超负荷运行时间与预先获知的污水处理厂实际高负荷处理时间相比较；

若所述污水处理厂待超负荷运行时间小于或等于所述污水处理厂实际高负荷处理时间，控制所述污水处理厂进行高负荷污水处理。

7.一种用于执行如权利要求1-6任一项所述的调蓄池耦合高负荷污水处理方法的处理装置，其特征在于，包括：

污水处理厂模式判断模块，用于根据预先获取的历史污水处理厂水量信息或管网流量监测信息进行污水处理厂模式判断；所述污水处理厂模式包括连续高负荷模式和间歇式高负荷模式；

容积水量计算模块，用于若所述污水处理厂模式为所述间歇式高负荷模式，根据监测数据进行调蓄池容积和预测污水量的计算；

工况判断模块，用于根据所述调蓄池容积、所述预测污水量和污水处理厂设计水量进行工况判断；所述工况包括调蓄池存水工况和污水处理厂高负荷处理工况；

水量控制模块，用于若所述工况为污水处理厂高负荷处理工况，控制污水处理厂进行高负荷污水处理；若所述工况为调蓄池存水工况，控制调蓄池进行存水处理。

8.一种用于执行如权利要求1-6任一项所述的调蓄池耦合高负荷污水处理方法的处理系统，其特征在于，包括：

分流单元、调蓄单元、配水单元和控制器；

所述分流单元与所述调蓄单元连通，所述分流单元与所述调蓄单元均通过所述配水单元与外部的污水处理厂连通；

所述控制器，分别与所述分流单元、所述调蓄单元和所述配水单元连接，至少用于执行如权利要求1-6任一项所述的调蓄池耦合高负荷污水处理方法。

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