,5/27/2021,#,污水处理设施的数据分析 与智能控制技术,污水处理设施的数据分析 与智能控制技术,1,内,容介,绍,污,水处理设施数据分析与智能控制的,需,求,当前的趋势与热点,数据分析和智能控制的技术路线,数,据分析,和,智能控,制,的实践,污水处理设施的进水数据特征分析,污水处理设施的出水软测量方法,污水处理设施的曝气过程控制,内容介绍污水处理设施数据分析与智能控制的需求,2,污水处理设施的需求,污水处理设施的需求,3,污,水处,理,设施,的,需,求,当,前的趋,势,和新特点,精准控制,需要,迅,速,识,别,并作,出,反,应,的,快,速过程,，,如,加,药、提,升,等,环,节,合理控制,对关,键,过,程,进,行合,理,范,围,内,的,调节控,制,，,如,曝气、,回,流,环,节,增强控制,通过经,验,知,识,来增强,智,能,控,制，,开发,专,家,系,统,，简,化,模,型等,面临挑战,完全自,动,化,的,智能控,制,缺,乏,经,验，,可,靠,性,不,足,污水处理设施的需求当前的趋势和新特点,4,污,水处,理,过程,成,套技,术,PID,控制,常规仪表,鼓风,机,编,组,传递函数,前馈,-,反馈,串,级控,软传感器,提升泵,变,频,控,制,机理模型,ASM,制,过程速,率,仪表,阀门畸,变,及,最,优开,数学模型,MPC,毒性,预,警,仪表,度,机理,+,数学,模,型,专家系统,微流控,测,量,表曝气,控,制,数据智能,知识图谱,曝气器,阻,力,监,测,测量单元,数,据分析,和,智能控,制,的技术,路,线,控制算,法,执行器,过程,污水处理过程成套技术PID控制常规仪表鼓风机编组传递,5,污,水处,理,过程,成,套技,术,控,制算法,（1）PID控制,（2）前馈,-反,馈串级控,制,（3）,专家,系统,（4）,知识,图谱,污水处理过程成套技术控制算法（1）PID控制（2）前馈-反馈,6,污,水处,理,过程,成,套技,术,执,行器,（1）,鼓风,机,编,组,（2）,阀门,畸,变最优开,度,（3）,表曝,机,控,制,（4）,曝气,器,阻力监,测,污水处理过程成套技术执行器（1）鼓风机编组（2）阀门畸变最优,7,污,水处,理,过程,成,套技,术,过程,（1）传递,函,数模,型,（2）机理,模型,（3）,数据,模型,（4）,机理,+数,据模,型,污水处理过程成套技术过程（1）传递函数模型（2）机理模型（3,8,污,水处,理,过程,成,套技,术,测,量单元,（1）软传,感器,（2）过程,速,率仪,表,（3）,进水,毒,性仪,表,（4）,微流,控,仪,表,反硝化速率,污水处理过程成套技术测量单元（1）软传感器（2）过程速率仪表,9,污,水处,理,过程,成,套技,术,集,成应用,（1）PLC,控,制,系,统,（2）,工控机,（3）,云平台,（4）,数据,智能,AI+BD+ML,+,污水处理过程成套技术集成应用（1）PLC控制系统（2）工控机,10,数据分析和智能控制的实践,污水处,理,设,施,的进水,数,据,特,征分析 污水处,理,设,施,的出水,软,测,量,方法 污水,处,理,设,施,的曝,气,过,程,控,制,数据分析和智能控制的实践污水处理设施的进水数据特征分析 污水,11,污水处理设施的进水数据特征分析,污水处理设施的进水数据特征分析,12,大,数据,技,术在,污,水处,理,设施,中,的应,用,背景,进水影响大，规律性差,缺少量化方法,(a),Buishand-U,检验,(b),Pettitt,检验,(c),SNHT,检验,大数据技术在污水处理设施中的应用背景缺少量化方法(a) Bu,13,大,数据,技,术在,污,水处,理,设施,中,的应,用,方法,统计方,法,：,A,R,MA,周期分,析,：FFT，Prophet,机器,学,习,：,XG,BO,O,ST,𝑝,1,断点检,验,方,法,Q,COD,SS,TP,NH,3,N,TN,𝑞,Buishand-U,112,146,232,169,145,170,𝜙,𝑖,𝐿,𝑖,1,𝐿,𝑑,𝑋,𝑡,=,1,+,𝜃,𝑖,𝐿,𝑖,𝜖,𝑖,Mann-Kendall,78,无断点,188,无断点,48,122,𝑖=1,𝑖=1,Pettitt,138,146,221,169,145,170,SNHT,112,146,239,169,60,170,特征评分,大数据技术在污水处理设施中的应用方法周期分析：FFT，Pro,14,大,数据,技,术在,污,水处,理,设施,中,的应,用,结果,统计方法,Prophet,XGBoost,B厂数据趋势性、周期性挖掘结果,趋 势,周 周 期,月 周 期,季 周 期,三,座,厂,进,水,模,拟,和,预,测,结,果,大数据技术在污水处理设施中的应用结果统计方法ProphetX,15,污水处理设施的出水软测量技术,污水处理设施的出水软测量技术,16,污,水处,理,设施,出,水软,测,量技,术,背,景,：,常规仪表：,价格高,维护复杂且成本高,无法满足连续在线检测,软测量仪表：,价格低廉,极少量维护，维护简单,实时在线测量,污水处理设施出水软测量技术背景：软测量仪表：,17,污,水处,理,设施,出,水软,测,量技,术,结,果,：,设计校正,开发专用校正装置；,可在测量范围内连续校正,模型模拟,开发专用校正装置；,BaggingRegression非常优秀的准确率,(a) 多元回归模型(b),含有交叉项的广义多元回归模型,(c),含交叉项和二次项的广义多元回归,(d),岭回归模型,(a) Adaboost,Regression,(c)Decision Tree,Regression,(b) Bagging,Regression,(d)集成的模型数过多会产生过拟合,MAE,RMSECorr,污水处理设施出水软测量技术结果：开发专用校正装置；模型模拟开,18,污,水处,理,设施,出,水软,测,量技,术,出水实时,监测,软测量模,型校准,出水水质,综合评估,应用:,常州农村污水处理设施,污水处理设施出水软测量技术出水实时监测软测量模型校准出水水质,19,污水处理设施的曝气过程控制,污水处理设施的曝气过程控制,20,污,水处,理,设施,的,曝气,过,程控,制,曝,气过程,控,制系统,：,识别和,研,究,曝,气系统,各,设,备,问题，,针,对,性,开发解,决,技,术,；,目前已,经,形,成,“前馈,补,偿,-,串级反,馈,”,控,制系统,的,有,效,工程方案,污水处理设施的曝气过程控制曝气过程控制系统：,21,污,水处,理,设施,的,曝气,过,程控,制,曝,气过程,控,制系统,：,基于“,进,水,负,荷前馈,补,偿,-,出水氨,氮,反,馈-,溶解氧串,级,反馈”,的,控,制,系统,鼓风机,编,组,控,制、阀门,MOV,最优开,度,、,曝,气器堵,塞,监,测,等,2007,2019,2013,2009,2017,北京：15万,吨,/天 “DO-气量-阀门”,中、末段DO稳定控 制在设定值附近,芦村：10万吨/天 鼓风机控制；,前馈补偿,能耗降低20,广州：20万吨/天,多类型、型号鼓风 机联合控制；,阀门MOV算法 能耗降低,22,济南：10万吨/天,产品化与工业化,操作界面集成,增加氨氮反馈 能耗降低13,污水处理设施的曝气过程控制曝气过程控制系统：20072019,22,污,水处,理,设施,的,曝气,过,程控,制,低,负荷曝,气,控制,：,2019-2020年,山,西某污,水,处,理,厂多,级,AO，2,万吨,/,天,进水负荷过低，无法实现溶解 氧的有效控制；,鼓风机选型不合理，碳源投加,量过大,问题识别,工艺流程,出水稳定达到一级A标准,鼓风机能耗节能22左右,大幅降低碳源投加量,缺、好氧池中微生物特征兼性 菌增长5倍,控制效果,D,O,控制水平,模拟不同气量条件下时间与空 间交替曝气情况；,根据鼓风机实际条件提出不同,负荷下的鼓风机启停控制策略,解决方案,控制策略,污水处理设施的曝气过程控制低负荷曝气控制：2019-2020,23,污,水处,理,设施,的,曝气,过,程控,制,通过采集曝气管道压力、流量,等信号，可在线评价曝气器堵,塞状况，在线清洗。,曝气器阻力损,失,=,f,(水流量、 气流量、压,力,),专利技术,曝气器阻力,自动,检,测,压,力损失,控,制专门,技,术,-,曝,气,器阻力,检,测及自,动,清,洗,应用于多座地下厂曝气器阻力,实时监测,应用效果,监测曝气器,阻力,曝气器堵塞监测参数；,识别监测影响因素；,提出能直接反应曝气器阻力损,失的关键指标：阻力系数,解决方案,主管阻力曲线,污水处理设施的曝气过程控制通过采集曝气管道压力、流量 等信号,24,