污水处理厂数字化建模与改造应用研究

污水处理厂数字化建模与改造应用研究

徐臣,冯飞,高凯歌

中国建筑第八工程局有限公司上海公司，江苏 苏州 215000

摘要：污水处理与生活水平和社会资源密切相关，本文以污水处理工程为例，探讨污水处理建设管理中存在的问题，旨在加强污水处理建设管理工作，有效解决污水处理问题。对保证污水处理设施的顺利运行具有积极意义。

关键词：污水处理厂；数字化建模；改造应用研究

引言

随着国民经济的快速发展和城市化进程的加快，环境污染问题日益突出，环境保护问题备受关注。其中城市污水处理已经成为人们最关注的焦点。毕竟，人们的饮用水安全问题与污水处理厂密切相关。但是目前，传统污水处理厂由政府资助，资金不足，城市污水处理设施的发展受到严重制约。因此，要重视污水处理设施的可持续发展，保护生态环境，解决好城市污水处理问题。同时，从多方面增加城市水污染管理和防治力度，才能真正解决城市环境保护问题。

一、城市污水处理厂建设和在管理中存在的问题

1.1相关技术相较落后

城市污水处理及相关技术水平的改善和发展涉及范围广泛的相关技术和领域，对其中一些设施提出了较高的要求，目前我国缺乏足够的技术和设备。在一些海外发达国家，重点是环境保护和水处理，使这项技术更加先进。今天，我们的技术和这些先进技术之间有很大的差距。美国污水处理技术的效率将制约我国城市污水处理行业未来的发展。

1.2设计与建设过程管理不到位

污水处理厂属于基础设施项目，在整个项目过程中，往往涉及许多工程内容。为确保污水处理厂建设达到相关标准，工程设计和施工等各方面应通过全过程和全方位管理推进工程总体目标的实现。但是，在一些项目的实施过程中，由于管理工作不足，许多现场问题无法及时有效地得到解决。为了有效提高管理水平，项目管理层必须制定明确的管理目标，在不同管理部门之间详细划分职责和管理范围，使所有设计和施工管理活动更加具体。但是，许多污水处理厂项目在设计和施工过程中存在管理缺陷，相关管理部门的责任分工不明确，施工现场经常伴随着质量、安全、进度等管理问题，所有工程内容难以及时有效地部署。

二、污水处理厂数字化建模与改造应用策略

2.1污水处理工艺模型搭建

Biowin软件是一款商用成熟度高的污水模拟软件，可以高效模拟城市污水、化工废水、造纸废水等各行业[4~6]现有污水，在工业废水模拟和优化中有更多的应用实例。参考污水处理厂选定时间段的运行参数，分别筛选生化处理单元各模块年度运行条件的整数值和平均值。包括COD、溶解氧DO、污泥浓度MLSS、氨氮等指标。根据这两个工况的数据，建立污水系统的稳态模拟模型和动态模拟模型。在建立稳态模型的过程中，针对污水生化处理段的主要数据指标，根据年度数据或后提取数据的平均值输入并模拟运算。动态模型基于对选定时间段内稳态模型总体条件仿真的准确有效验证。过滤后，根据水质分析结果，全面输入污水处理系统动态模型流入模块参数。

2.2数据查看功能模块

维护资产所需的信息分为三类。设备几何信息和属性信息(大象大小、材质、模型和位置信息等信息)。水处理厂的运行状态、温度、湿度、流速和压力数据反映了该厂的运行效率，该厂以多种文件格式存储，需要通过数据交互集成到BIM模型中。设施维修报告，包括员工对污染设施的定期检查，以及维修或更换缺陷设施的历史数据。设备几何图形信息在创建后自动集成到设备的BIM模型中，可以直接从BIM模型访问，并且设备状态和维护数据必须通过扩展信息集成到BIM模型中。作者通过与数据库交互，将这两种信息类型集成到设备的BIM模型中。

2.3智慧型应用

通过智能能效管理、连接全厂能耗设备的PC/MCC系统测试的多功能表、智能总结报告、智能终端等电气监控系统、水泵、风机、臭氧产生、厌氧污泥的网络监控，可以清楚地确认能耗和性能水平通过自动跟踪能耗、效率和系统消耗的变化，找到最适合能源使用的评估能耗碳足迹和化学消耗的方案。结合生产指标进行电能分析，形成全厂吨、水电能耗、主要设备单位消耗等主要能源指标，汇总用电量、新能源等用电量表，汇总成本电能质量分析报告和能耗报告，通过边缘计算，对比智能能效监管减少了识别能源浪费的技术要求，并实现了能源浪费警报。

2.4智能通风系统

智能通风系统应采用区域通风策略和基于气体分析观测装置的闭环控制方法，实现智能通风。智能通风系统由智能通风服务器、智能通风软件、相关气体分析仪和检测装置组成。主要功能包括分段气流控制指令和基于气体分析程序的空气屏蔽控制。控制通风分段的准则是将生产车间逻辑划分为多个通风段，智能通风软件为每个通风段分别进行通风或通风，以适应当地的空气流动。基于气体分析(尤其是气体分析测试系统)的测量设备空气控制，比较智能通风软件检测到的每个通风区域(H2S、CH4、O2等)的空气质量参数。)采用规定的空气质量参数，确定偏差和变化率。

2.5加大资金投入，引进先进装置

要实现城市污水处理的目标，必须依靠财政支持。目前，政府部门为市政环境保护工作提供了大量资金支持，但最终还是有限度的。因此，可以通过各种渠道增加资金，包括在城市组织各种慈善活动，在社会层面获得适当的财政支持。因此，有足够的资金购买先进的污水处理厂[2]，将提高污水处理厂的效率。此外，还可以有效地促进城市污水处理，减少日常生活污水排放，引起人们的关注。在实际污水处理过程中使用先进的自动处理装置，不仅可以减少人体损伤，还可以减少污水排放量。该装置采用先进技术，有效减少空气中的有毒气体，对公众身体健康有一定的保护作用。同时，现代装置可以减少污水处理产生的噪音，减少对人类生活环境的影响。综上所述，只有资金充足，才能保证污水处理设施的及时更新，从而满足污水处理要求，减少二次污染，保障居民的生活质量。

2.6创新相关工艺

城市污染技术在我国的发展取决于相应的技术和程序。创新对于提高相关技术的发展水平在各个领域都将至关重要。随着与污水处理有关的技术创新的扩大，与卫生有关的技术水平也大大提高，这有助于我国的发展。本项目建议采用AAO技术作为第二种生物工艺方法。这将考虑黄河下游的地面荷载，并确保建筑物在地面一半以上后可以方便维修。本项目需要去除进料泵室、流出的采石场、AAO池、污水及填埋场等的恶臭。因此，工程位置、结构特点、气体生产、生物体的燃烧方法都是选择兴奋剂脱毒的。这些技术还包括相关程序和技术的各个方面，在现有技术基础上发展创新，提高加工效率，降低加工成本，间接改善消费和发展城市污水处理技术，加快中国水处理技术的发展。

结束语：

综上所述，污水处理厂建设必须根据当地条件的原则综合考虑建设项目的实际情况，确保污水处理厂的建设规模、位置、运行工艺符合实际需要，在工程实践中采用先进的管理理念，加强建设项目全过程管理，提高污水处理厂建设水平，促进我国污水处理工作的可持续发展。

参考文献：

[1]彭天骄,刘林.荆州市红光污水处理厂二期数字化设计与实现[J].科技创新与应用,2021,11(13):99-101.

[2]张行,胡志荣,王剑秋,赵建伟,王光辉,丁强,S.Snowling,Goel R..基于工艺模拟的污水处理厂数字化在工艺培训中的应用[J].给水排水,2021,57(S1):458-462..

[3]张彦.污水处理厂的数字化赋智转型研究[J].给水排水,2020,56(11):117-120.

[4]张辉,胡志荣,续蕾,袁星,樊鹏超,常江,王佳伟,Spencer Snowling,Goel Rajeev,焦二龙,高金华.基于工艺模拟的污水处理厂数字化实例研究[J].中国给水排水,2020,36(01):87-93.

[5]王洪臣, 数字化城市污水处理厂的建设. 北京市,北京城市排水集团有限责任公司,2007-07-19.