跨系统污水输送智慧调度方案研究

1、    跨系统污水输送智慧调度方案研究    顾利峰 曹偲佳 马小杰摘要：为应对日益严峻的污水处理形势，越来越多的区域将不同排水系统予以联通，以提升区域污水收集与处理保障率，本文利用智慧水务技术，构建了跨排水系统污水输送智慧调度系统，并采用实际数据进行了模拟运行，模拟结果显示该套系统在提升区域污水处理安全性的同时，经济效益亦十分突出。关键词：智慧水务;排水系统;污水厂;排水管网;智慧调度：x703 ：a ：2095-672x（2019）12-00-02abstract：in order to cope with the increasingly seve

2、re sewage treatment situation， more and more regions connect different drainage systems in order to improve the guarantee rate of regional sewage collection and treatment. in this paper， an intelligent dispatching system for trans-drainage sewage transportation is constructed by using intelligent wa

3、ter technology， and the actual data are used to simulate the operation. the simulation results show that the system improves the safety of regional sewage treatment. at the same time， the economic benefits are also very prominent.key words：wisdom water;drainage system;sewage treatment plant;drainage

4、 pipe network;intelligent scheduling当前，随着水污染防治行动计划的陆续执行，不但常规的污水收集率不断提高，而且，初期雨水、农村污水等不断纳入了城市污水管网;另一方面，由于历史原因，污水处理规划相对滞后，两者的矛盾日益突出，这给污水系统带来了极大的压力。面对日益严格的减排要求，我们一方面尽快落实规划的项目，提高污水处理能力，另一方面，结合管网改造，将临近的污水系统联通，以提高污水处理安全性。旧的运行模式，采用水位控制泵启停方式，主要用于应对树状的排水系统，难以应对新的复杂的形势，也不能充分挖掘排水设施的潜力。本文借助先进的智慧水务模拟仿真技术，突破厂网分离运行

5、的技术约束，通过构建厂网联动智慧管理模型，对原有的污水管理调度模式进行优化和验证，充分发挥现有设施的综合效能，从区域角度探索提升区域污水厂-网智慧调度技术，提升排水企业管理水平。1 项目概况1.1 污水厂概况a厂现状设计规模5.5万m3/d，污水处理采用mbbr+高速气浮池+超滤+紫外消毒;b厂现状设计规模12.0万m3/d，污水处理bardenpho工艺+磁混凝沉淀+反硝化滤池+二氧化氯消毒;两厂出水均要求稳定达到上海市准iv类水标准。两厂均采用bot模式建设，a厂结算水价比b厂高0.5元，a厂保底水量5.0万m3/d，b厂保底水量10.5万m3/d。1.2 污水输送系统概况a厂服务范围约为

6、38.2km2，污水厂位于服务范围的北侧，由8座提升泵站主要分成3路总管向污水厂输送污水;b厂服务范围约为93.2km2，污水厂位于整个服务范围的西北端，由13座污水提升泵站，经梯级提升，主要分成两路总管向污水厂输送污水。兩厂服务范围紧邻，a厂服务范围位于b厂服务范围的东北侧。1.3 排水系统联通工程拟在a厂进水总管的西端与b厂进水总管的东北段之间设置联通管及双向调度泵站1座，联通管管径dn500，管长约6km。经测算，调度吨水提升电费0.027元/m3;自b厂调度向a厂的污水，由于调入点后续无泵站，不增加提升费用;自a厂向b厂调度，由于调入点后续尚有3座污水泵站，污水提升电费约为0.081元

7、/m3;即，仅从水量提升角度考虑，向a厂输送更为有利，可节约成本约0.054元/m3。2 调度方案研究2.1 最大处理能力污水厂处理能力主要受制于生物池的处理能，而生物池反应效率，除受污泥浓度等设计因素影响较大外，主要受气温影响，考虑本地区污水厂生物处理设计余量以及水力通行能力，暂定冬季（12月、1月、2月）最大处理能力，同设计规模，其余时期最大处理能力为设计规模的1.15倍。2.2 调度策略研究考虑安全与技术经济兼顾原则，拟定调度策略如下：（1）总进水量小于总保底量时，由于污水调度费用远低于处理费用，当某一厂进水量低于保底水量时，优先考虑通过调度补齐保底水量，且优先将污水输送费低的厂向保底流

8、量方向调整，直至该厂满足保底流量。（2）总进水量大于总保底水量时，且小于日最大总处理水能力时，超过保底水量部分，按经济原则，分配给成本较低的污水厂进行处理。（3）在总处理水量超当日处理量情况下，超量水按两厂规模予以分配，以增加整个系统的安全性。2.3 调度模拟当前，随着水污染防治行动计划的出台，污水干线和污水处理厂面临日益严格的减排要求，旧的运行模式难以充分发挥现有设施的最大效益1。随着计算机技术，包括模拟仿真技术的飞速发展，排水智慧化管理技术日益成熟，为提升城镇污水管理水平创造了有利条件。为此本项目拟设置智慧调度系统，对管网输送污水量进行调配，为验证调配效果，按上述控制策略，采用两厂某年进水

9、量等数据进行了污水量调配模拟。a厂该年度进水量2.24万6.89万m3/d，平均日进水量4.96万m3/d，其中进水量小于保底水量天数为182天，进水量大于设计规模为85天;b厂该年度进水量6.88万14.84万m3/d，平均日进水量11.95m3/d，其中进水量小于保底水量天数为62天，进水量大于设计规模为194天。模拟结果见图1。经调度模拟后，a厂该年度进水量5.00万6.80万m3/d，平均日进水量5.14万m3/d，其中进水量小于保底水量天数为0天，进水量大于设计规模为45天;b厂该年度进水量6.14万15.73万m3/d，平均日进水量12.14m3/d，其中进水量小于保底水量天数为3

10、3天，进水量大于设计规模为214天。经过智慧水务系统調度，污水厂日均处理量范围变窄，最高日处理量变小，在保证出水效果的前提下，污水处理安全性更高。将污水处理费用按保底水量带入计算，则该年度采用智慧调度方案可向a厂少支付约136.68万元，向b厂少支付约99.89万元，合计少支付约236.57万元;这主要是由于两厂水量经智慧调节后，低于保底水量的天数减少，污水厂设施利用率提高;而污水量大时，则优先选取处理费用低的污水处理厂，进一步节约了政府污水处理费用支出。此外，b厂向a厂调度，年调度污水量127.80万m3，根据匡算可节约污水输送电费约6.90万元，而a厂向b厂调度需增加电费约4.86万元，总计节约污水输送费用约2.04万元。经投资估算，调度工程总费用1380.18万元，根据模拟，年度总调水量187.81万m3，在提升污水系统安全性的同时，年度节约费用支出约238.61万元，环境效益、经济效益均较好。4 结论和建议不同排水系统之间设置联通管确实可以提高污水收集-处理系统的安全性，通过叠加智慧调度系统，进一步挖掘了现状排水设施的效益，但也可以看出，该套系统仅能在小范围内提升排水设施效益，倘若处理能力缺口太大，还是需要增设污水收集与处理设施。该套系统目前仅初步将排水管网与污水处理厂耦