[发明专利]膜生物反应器-MBR膜污染智能预警方法

说明书

针对MBR污水处理过程中膜污染事件频发、危害巨大等问题，本发明提出了一种膜生物反应器‑MBR膜污染智能预警方法，实现对膜污染的在线精确预警；该预警方法通过构建递归模糊神经网络软测量模型，实现对透水率的稳定预测；利用透水率预测值和相关参数变量的融合，基于膜污染等级的综合评价，实现对膜污染的智能预警；解决了MBR污水处理过程中膜污染难以预警的问题，提高了对膜污染的预处理能力，减轻膜污染造成的危害，保障MBR污水处理过程安全运行，促进MBR污水处理厂高效稳定运行。

技术领域

本发明属于污水处理水质参数在线检测领域，首次搭建了针对膜生物反应器-MBR膜 污染的智能预警方法。在MBR膜污水处理过程真实运行数据的基础上，通过特征分析方法提取MBR膜透水率的特征变量，利用递归模糊神经网络建立其软测量模型，来预测MBR 膜污水处理过程中难以直接测量的膜透水率；利用透水率预测值，结合水厂其它可采集的 过程变量，建立膜污染等级综合评价模型，获得膜的污染状况，实现了膜污染智能预警， 提高了膜的出水水质和使用寿命。

背景技术

2017年环境保护部发布的《中国环境状况公报》指出：2016年，全国城镇生活污水排放量为510.3亿吨；严重影响人民的健康、生产和生活。因此，污水处理再利用，全力 保护水环境，对现有淡水资源实现循环和再利用，是我国政府水资源综合利用的方针。通 过对膜处理污水方法进行全面推广，从2011年到现在，我国已有上百个万吨级MBR污水 处理厂在全国建造并使用。国家发展规划中提出要研究推广低能耗、高效的污水处理技术， 应用MBR膜处理污水作为一种新型污水处理技术应用前景十分广泛；因此，本发明具有 重大的研究意义和应用价值。

MBR污水处理工艺解决了传统活性污泥法处理技术的应用缺陷，把污水再生处理技术 提高到了一个新的水平。但是在MBR处理污水过程中，膜污染不可避免。膜污染不仅使曝气量提高，导致产水阻力加大而且造成运行能耗居高不下并使操作变得大大复杂。因此根据MBR膜的污染状态，在膜的污染状态达到一定程度之前，实现对膜组件实时的、客 观的清洗或替换很有必要。但是应用MBR处理污水具有多流程、时变、不确定等特点， 是一个运行非平稳的系统、难以直接建模，其污染状况的监测是当前自控领域的难题。当 前已建成并投入运行的膜污水处理厂尚无有效的监测预警系统，来实现膜污水处理过程智 能预警。因此，研究新的预警技术解决污水处理过程中膜污染问题，已成为污水控制领域 研究的重要课题，并且具有重要的现实意义。

本发明涉及了一种膜生物反应器-MBR膜污染智能预警方法，该系统利用特征分析方 法提取特征变量并基于递归模糊神经网络建立了膜透水率的软测量模型，可以实现膜处理 污水过程中透水率准确的预测，利用透水率预测值，结合水厂其它可采集的过程变量，建 立膜污染等级综合评价模型，但国内外针对膜污染的智能预警系统，尚未形成完整的理论 体系，基于智能方法搭建包括软、硬件平台在内的MBR膜污染智能预警方法，在填补国 内外技术空白与整合污水处理产业链等方面，具有很高的开发及应用价值。

发明内容

1.膜生物反应器MBR膜污染智能预警方法，包括运行过程数据采集、运行过程数据预处理、膜污染智能预测、以及膜污染智能预警，具体包括以下步骤：

(1)运行过程数据采集：通过安装在工艺现场的采集仪表采集运行过程数据，包括： 产水流量、产水压力、化学需氧量、pH、生物需氧量、总磷、厌氧区氧化还原电位ORP、 缺氧区ORP、好氧区溶解氧、好氧区硝酸盐、单池膜擦洗气量，实现数据的采集；仪表采 集的数据通过Modbus通讯协议传输到PLC，PLC通过RS232通信协议将运行过程数据传输 到上位机，上位机中的数据通过局域网传输到数据处理服务器中；以Browser/Server模式通 过Web服务器向水厂工作管理人员发布运行过程数据，以Client/Server模式显示透水率的预测及膜污染的预警结果；