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ProSee污水厂运行智能决策系统
基本信息

  ProSee污水厂运行专家智能决策系统是上海昊沧系统控制技术有限责任公司自主开发的一套用于污水处理厂运行方案决策、工艺优化的仿真工具,以国际水协IWA)推出的活性污泥数学模型ASM2D为开发基础,广泛适用于采用活性污泥法及其改良工艺(包括AAO,氧化沟,SBR等)的污水厂,可通过建模仿真来为污水厂的运行管理提供运行效果预测、方案决策支持、工艺优化等服务,从而促进污水厂的达标排放和节能降耗,提高运行管理水平。

 

 

系统功能和技术特点】

1)定制化建模

2)多样化、可视化的配置和交互方式

3)能耗仿真功能

4)虚拟仪表和在线仿真

5)工艺优化与决策

 

 

【系统功能和技术特点】

 

1 定制化开发

 

    1)ProSee的工艺建模和软件开发是基于项目污水厂的实际工艺流程,布局和其它工艺信息,如主要构筑物及其布局与流程、进水方式、曝气方式、曝气管路布置和走向、污泥回流、内回流的方式和走向、剩余污泥的排放方式、加药方式和投加点等。

 

  2)当污水厂的主体工艺发生变化时,可以通过修正工艺模型来适应变化。

 

2 多样化、可视化的配置和交互方式

    1)ProSee在进水水量、水质、工艺单元构筑物尺寸、运行条件等输入参数方面有很高的自由度供用户自行配置,支持目标污水处理厂工艺全流程的仿真。

 

    2)ProSee提供集成各类输入参数的可视化界面,允许用户修改、保存当前的参数,并能自定义不同的参数变化模式(如:连续波动的进水量或恒定的进水量,连续24小时波动的进水量),可切换和选择不同的参数运行模式。

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3)ProSee提供多样化的仿真输出结果(包括水量、水质、评价指标、能耗指标,并能覆盖从进水端到最终出水的各个工艺环节),结合可视化的工艺视图,在仿真过程中以实时数据或动态曲线来描述仿真过程的实时变化。支持以报表形式输出仿真结果。

 

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3. 能耗仿真

 Prosee内置相关耗能设备的数学模型,支持能耗仿真,结合目标污水厂的实际情况,提供各大耗能设备门类以及主要耗能设备(如鼓风机、提升泵、污泥处置设施等)的能耗指标(包括各类耗能设备的电耗、运行台时数或开启台数、处理单方水电耗等),并能提供各门类设备电耗占全厂电耗的比重,帮助用户从全厂层面了解能耗情况。

 

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4. 虚拟仪表和在线仿真

受成本限制的原因,污水处理厂的实体水质监测仪表通常安装数量有限(局限于工艺流程的进、出水端),造成了大片的监测盲点。加上水质监测仪表易污损、难维护、监测结果失真,某些水质指标甚至没有合适的仪表来加以监测,因此只仰赖实体仪表来对污水厂运行状况进行监测是不足的。

 

ProSee支持在线仿真功能,即通过接收来自在线仪表采集的进水数据作为工艺模型的输入参数来驱动仿真,实时提供水质指标的短期预测值。在线仿真功能再结合污水处理流程的分区化建模和沿程插值等数学方法,可获得工艺流程上沿水流方向的水质指标的浓度梯度分布预测,覆盖了实体仪表监测不到的盲区,弥补了实体仪表数量和监测指标种类上的不足。借助在线实时仿真功能的“虚拟仪表”,能获得远超过单纯依赖实体仪表所能获得的信息,从全局层面掌握污水处理过程的动态,及时发现存在的问题并加以排查。

 

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如上图所示的生化池平面图,通常情况下只会在进水端和出水端安装有实体监测仪表,而中间流程上因成本等原因不会再安装仪表(除了DO仪、污泥浓度计等)。ProSee的在线仿真功能和沿程插值算法的结合,能计算出某项水质指标(氮、磷、MLSS等)在整个工艺流程上的空间分布,从而在工艺流程上的特定位置(如缺氧池、曝气池等不同的处理单元)通过测点给出该区域水质指标的仿真结果。通过模型校准,如果能使流程末端的仿真结果和该位置的实测结果接近,基本也就能确定整个流程上的浓度分布的仿真结果和真实情况接近,起到了代替真实仪表监测的作用。

5.  工艺优化与决策

   用户通过修改所有可能影响出水水质、运行效果和能耗状况的输入参数,来获得不同运行条件下的仿真结果,从而评价不同的运行策略,并能从中择优遴选出能耗较低、出水效果较好的方案,实现工艺优化。

 

Prosee支持的运行策略包括:渐减曝气,多点进水,增减溶解氧控制点,改变曝气量或目标溶解氧设定值,改变污泥回流量,内回流量和排泥量、改变剩余污泥的排放方式(连续或间歇、固定排量或与进水量成比例)等。Prosee能模拟诸如设备停用、高负荷进水、暴雨冲击、冬季低温等不利运行条件下的运行效果,并借助工艺优化找到最合适的改善出水水质和运行效果的运行方案,做出最佳方案决策。

 

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ProSee污水厂运行专家智能决策系统典型应用案例

案例1:北京清河污水处理厂二期

北京清河污水处理厂二期工程采用AAO工艺,处理能力20万立方米/实施了精确曝气控制系统改造,对曝气池的溶解氧进行精确控制,使其维持在设定目标值附近波动,以避免过量曝气带来的反硝化不足和能耗浪费等问题,起到稳定水质、节能降耗的作用。二期工艺流程如图所示

 

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生化池的平面布局如下图所示:

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通过将生化池抽象成推流式反应器,再结合后续二沉池的一维沉降模型,建立整个活性污泥工艺的物料平衡方程,搭建起完整的工艺模型。将工艺模型软件化以后,通过仿真还原了该厂启用精确曝气前后的溶解氧控制水平、污染物去除水平以及能耗水平的差异,有力验证了实施精确曝气对该厂AAO工艺在出水达标和节能降耗等方面带来的改善溶解氧控制水平、降低曝气量、提升总氮去除效果、降低曝气带来的能耗等裨益。

 

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案例2:上海金山枫泾水质净化厂

上海金山枫泾水质净化厂采用卡鲁赛尔2000型氧化沟作为核心生物处理工艺,设计处理水量1.4万吨/天,氧化沟沟前端设置厌氧区和缺氧区,好氧区廊道沿程布置5台变频式转碟表曝机,工艺流程如图所示

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枫泾水质净化厂在日常运行中经常遭遇进水冲击负荷和冬季低温这两种不利工况。ProSee的仿真结果体现了出水水质结果对不利工况的响应,并通过曝气机频率、污泥回流等工艺运行参数的调整来预测应对措施的效果,为污水厂的实际工艺运行和优化提供了参考和指导。

 

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案例3:昆明第二污水处理厂

昆明市第二污水厂的设计处理规模为10万吨/天,主体工艺采用同心圆AAO配合深度处理。出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。工艺流程如图所示

 

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通过工艺建模和仿真,将该厂的进水水量、化学需氧量、氨氮和磷作为模型的进水条件输入,同时将该厂的溶解氧目标设定值、污泥回流量和内回流量作为模型的运行参数输入,得到出水化学需氧量、氨氮和磷以及需气量、鼓风机电耗等仿真结果,将其与实测结果加以对比,发现仿真值和实测值基本处于同一数量级,基本吻合,基本还原了该厂启用精确曝气以后的出水水质状况。

 

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