[发明专利]一种基于多模式优化的污水处理SBR工艺过程控制专家系统

权利要求书

1.一种基于多模式优化的污水处理SBR工艺过程控制专家系统，其特征在于包括：人机界面、控制柜、四个SBR污水处理反应器；

人机界面、控制柜、四个SBR污水处理反应器的连接关系有两种，第一、当控制柜在手动控制状态时控制柜直接控制四个SBR污水处理反应器；第二、当控制柜在自动控制状态时控制柜通过人机界面控制四个SBR污水处理反应器；

专家系统预设9种SBR污水处理反应器的运行模式，该9种SBR污水处理反应器的运行能够模拟生活污水处理情况，构成专家系统知识库，控制柜在自动控制状态时，在人机界面输入进水的水质参数，根据进水的水质参数和反应器环境参数匹配运行模式，选择使用系统匹配的运行模式，或者手动输入一个新模式，若新模式运行将该模式补充至专家系统知识库中不断完善系统，使得本系统针对不同地区城市生活污水的水质差异，提供相应的合理运行调控策略；

人机界面，实现过程实现监视和运行模式的确认；

控制柜，分为手动控制和自动控制两种方式；手动控制：操作旋钮控制进水阀、进水泵、搅拌器、曝气阀、曝气泵、出水阀、碳源阀、加药泵的启停；自动控制：操作人员在人机界面界面进行操作，操作指令通过网络交换机传递给 PLC，PLC控制进水阀、进水泵、搅拌器、曝气阀、曝气泵、出水阀、碳源阀、加药泵的启停；

四个SBR污水处理反应器，命名为反应器1、反应器2、反应器3、反应器4，每个反应器包括进水阀、进水泵、搅拌器、曝气阀、曝气泵、排水阀、碳源投加泵和碳源投加阀、pH/DO在线检测传感器和液位变送器；

所述的运行模式的确认以下步骤：

（1）输入进水的水质参数和反应器环境参数；

（2）将输入的参数按照系统预设的参数范围偏差和参数优先级与专家系统知识库的运行模式进行逐一匹配，最终匹配最合理的运行模式，并将匹配结果显示给专家和操作人员；

（3）专家和操作人员分析匹配结果并认可或操作后，将最终运行参数选择赋值给相应SBR污水处理反应器；

所述(1)输入进水的水质参数和SBR污水处理反应器环境参数为COD 浓度、NH4+-N 浓度，污泥浓度 MLSS 以及季节温度T；

所述(2)参数范围偏差为系统运行前专家在系统的“参数模式自动选择”界面下的“±范围选择输入”模块进行偏差设置，输入每个参数值匹配时参考的数量偏差；系统的参数偏差设置在上下浮动10%-15%，即COD偏差为29mg/L、 NH4+-N 偏差为 9mg/L、MLSS 偏差为900mg/L、T 偏差为3℃，待系统稳定后根据实际运行情况以及专家经验进行范围缩小；专家设置偏差后输入水质参数，系统自动计算每个参数的最值范围，将其分别显示在“范围最低”和“范围最高”模块；

所述(2)参数优先级为首先将进水水质的 NH4+-N 浓度与系统已储存的各模式中的NH4+-N 浓度进行匹配，筛选符合范围条件且参数最接近的运行模式；若选择的模式数量不为1，则再将环境温度参数与系统模式设定的温度参数进行对比，筛选相同温度 或根据差值选择近似温度；若模式数量仍不为1，则再依次筛选污泥浓度 MLSS 和水质中的 COD 浓度参数，最终选择最合适的运行模式进行运行；

所述(2)专家系统知识库为依据污水处理专家经验、工艺工程师经验分享、污水处理技术的书籍、以及文献参考初步确立了10种运行模式，通过SBR专家系统对上述模式进行自动运行，并逐一并根据实际运行情况和出水水质进行策略优化，最终确定了9 种最终模式，该9种最终模式能够模拟绝大部分生活污水处理情况，构成了专家系统知识库；该9种运行模式分别对应相应的COD 浓度、NH4+-N 浓度、污泥浓度 MLSS、季节温度T、反应器运行数量、周期数、周期时间、进水阶段时间、前置搅拌阶段时间、曝气阶段时间、后置搅拌阶段时间、沉淀阶段时间、排水阶段时间；

模式一：COD 浓度220、NH4+-N 浓度59、污泥浓度MLSS6100、季节温度T25、反应器运行数量4、周期数4、周期时间6、进水阶段时间1.5、前置搅拌阶段时间-进水时、曝气阶段时间2、后置搅拌阶段时间1.5、沉淀阶段时间0.5、排水阶段时间0.5；

模式二：COD 浓度220、NH4+-N 浓度47、污泥浓度 MLSS6100、季节温度T20、反应器运行数量4、周期数4、周期时间6、进水阶段时间1.5、前置搅拌阶段时间0、曝气阶段时间2、后置搅拌阶段时间1、沉淀阶段时间0.5、排水阶段时间1；

模式三：COD 浓度160、NH4+-N浓度20、污泥浓度MLSS2900、季节温度T25、反应器运行数量4、周期数6、周期时间4、进水阶段时间1、前置搅拌阶段时间-进水时、曝气阶段时间1.5、后置搅拌阶段时间0、沉淀阶段时间0.5、排水阶段时间1；

模式四：COD浓度160、NH4+-N浓度18、污泥浓度MLSS2900、季节温度T20、反应器运行数量4、周期数6、周期时间4、进水阶段时间1、前置搅拌阶段时间-进水时、曝气阶段时间1.5、后置搅拌阶段时间0、沉淀阶段时间0.5、排水阶段时间1；

模式五：COD浓度480、NH4+-N浓度80、污泥浓度MLSS3100、季节温度T25、反应器运行数量4、周期数4、周期时间6、进水阶段时间1.5、前置搅拌阶段时间0、曝气阶段时间2、后置搅拌阶段时间1、沉淀阶段时间0.5、排水阶段时间1；

模式六：COD浓度460、NH4+-N浓度80、污泥浓度MLSS3100、季节温度T17、反应器运行数量4、周期数2、周期时间12、进水阶段时间3、前置搅拌阶段时间0、曝气阶段时间3、后置搅拌阶段时间4、沉淀阶段时间1、排水阶段时间1；

模式七：COD浓度330、NH4+-N浓度19、污泥浓度MLSS5900、季节温度T25、反应器运行数量4、周期数6、周期时间4、进水阶段时间1、前置搅拌阶段时间-进水时、曝气阶段时间1.5、后置搅拌阶段时间0、沉淀阶段时间0.5、排水阶段时间1；

模式八：COD浓度115、NH4+-N浓度17、污泥浓度MLSS6000、季节温度T15、反应器运行数量4、周期数6、周期时间4、进水阶段时间1、前置搅拌阶段时间-进水时、曝气阶段时间1、后置搅拌阶段时间0、沉淀阶段时间1、排水阶段时间1；

模式九：COD浓度230、NH4+-N浓度77、污泥浓度MLSS3100、季节温度T15、反应器运行数量4、周期数2、周期时间12、进水阶段时间3、前置搅拌阶段时间0、曝气阶段时间3、后置搅拌阶段时间4、沉淀阶段时间1、排水阶段时间1。