本發(fā)明涉及煤化工污水處理，具體為一種煤化工重油污水處理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在煤氣化污水處理行業(yè)中，針對(duì)脫酸脫氨后的污水，有多重金屬離子和重油，因此，要將對(duì)重金屬離子進(jìn)行降沉，將污水中的重油分離，將污水中的酚類除去，而在煤化工行業(yè)中，重油污水處理在實(shí)際應(yīng)用中存在如下不足：

2、傳統(tǒng)污水處理系統(tǒng)中，預(yù)處理階段通常采用簡(jiǎn)單的篩網(wǎng)和沉砂池來去除顆粒物質(zhì)和沉砂，而常規(guī)的篩網(wǎng)系統(tǒng)存在清洗不徹底和堵塞頻繁的問題，導(dǎo)致顆粒物質(zhì)和沉砂未能有效去除，而增加后續(xù)處理模塊的負(fù)擔(dān)；

3、傳統(tǒng)的化學(xué)沉淀模塊通常依賴于手動(dòng)投藥和較為簡(jiǎn)單的沉淀池設(shè)計(jì)，導(dǎo)致藥劑投加的精準(zhǔn)性低，沉淀效率低，傳統(tǒng)膜分離系統(tǒng)用的膜材料易污染，要頻繁清洗，影響膜的使用壽命；

4、傳統(tǒng)污泥處理技術(shù)主要依靠物理或化學(xué)方法，方法無法有效減少污泥量，導(dǎo)致處理和處置成本高昂，進(jìn)一步增加運(yùn)營成本，傳統(tǒng)廢氣處理系統(tǒng)中的光催化氧化和等離子體技術(shù)應(yīng)用少，導(dǎo)致廢氣處理效率低，設(shè)備壽命短，傳統(tǒng)污水處理系統(tǒng)缺乏實(shí)時(shí)監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析能力，操作參數(shù)的調(diào)整依賴人工經(jīng)驗(yàn)，無法實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的動(dòng)態(tài)調(diào)整。

5、因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員提供一種煤化工重油污水處理系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種煤化工重油污水處理系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種煤化工重油污水處理系統(tǒng)，包括預(yù)處理模塊、調(diào)節(jié)池、化學(xué)沉淀模塊、生物處理模塊、膜分離模塊、污泥處理模塊、環(huán)?；瘜W(xué)處理模塊、廢氣處理模塊、消毒模塊、回用與排放模塊；

3、所述預(yù)處理模塊用于去除污水中的顆粒物質(zhì)和懸浮物；

4、所述調(diào)節(jié)池用于平衡污水流量和水質(zhì)波動(dòng)；

5、所述化學(xué)沉淀模塊通過化學(xué)藥劑沉淀去除污水中的懸浮物和膠體物質(zhì)；

6、所述生物處理模塊通過微生物降解污水中的有機(jī)污染物；

7、所述膜分離模塊使用膜過濾技術(shù)進(jìn)一步去除水中的顆粒和溶解性物質(zhì)；

8、所述污泥處理模塊對(duì)污水處理過程中產(chǎn)生的污泥進(jìn)行處理和處置；

9、所述環(huán)?；瘜W(xué)處理模塊去除難降解的有機(jī)物和有毒物質(zhì)；

10、所述廢氣處理模塊處理在污水處理過程中產(chǎn)生的有害氣體；

11、所述消毒模塊對(duì)處理后的水進(jìn)行消毒處理；

12、所述回用與排放模塊將處理后的水進(jìn)行回用或安全排放。

13、優(yōu)選的，所述預(yù)處理模塊包括篩網(wǎng)單元、沉砂池單元；所述篩網(wǎng)單元定期清除篩網(wǎng)上的沉積物；所述沉砂池單元旋流力幫助沉降砂粒，以收集沉降的砂粒；

14、所述調(diào)節(jié)池包括監(jiān)控單元、數(shù)據(jù)分析單元、氣味控制單元；所述監(jiān)控單元用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水質(zhì)和流量；所述數(shù)據(jù)分析單元分析數(shù)據(jù)，自動(dòng)調(diào)整處理流程；所述氣味控制單元利用微生物分解氣體中的有機(jī)物，吸附氣味分子，凈化氣體；

15、所述化學(xué)沉淀模塊包括藥劑投加單元、沉淀池；所述藥劑投加單元通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)污染物濃度，以控制投加的藥劑量；所述沉淀池收集沉淀的污泥和沉淀物。

16、優(yōu)選的，所述生物處理模塊包括智能調(diào)節(jié)單元、污泥回流單元；所述智能調(diào)節(jié)單元用于優(yōu)化操作參數(shù)；所述污泥回流單元利用膜技術(shù)分離和回流活性污泥，減少污泥膨脹現(xiàn)象；

17、所述污泥處理模塊包括減量化單元、脫水單元；所述減量化單元通過厭氧消化減少污泥體積，且產(chǎn)生生物氣體，以將污泥轉(zhuǎn)化為氣體和固體產(chǎn)品；所述脫水單元通過熱處理設(shè)備干化污泥；

18、所述廢氣處理模塊包括光催化氧化單元、等離子體單元；所述光催化氧化單元使用光催化劑在紫外光照射下分解廢氣中的有害物質(zhì)；所述等離子體單元使用等離子體反應(yīng)器去除廢氣中的有害氣體；

19、所述回用與排放模塊包括水質(zhì)監(jiān)測(cè)單元、回用單元；所述水質(zhì)監(jiān)測(cè)單元檢測(cè)回用水的各種水質(zhì)參數(shù)；所述回用單元利用大數(shù)據(jù)和ai優(yōu)化回用水的調(diào)配。

20、優(yōu)選的，所述篩網(wǎng)單元中，基于傳感器數(shù)據(jù)，使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法來預(yù)測(cè)篩網(wǎng)的堵塞情況；

21、支持向量機(jī)算法公式：

22、f(x)＝sign(wtx+b)，

23、其中，w是權(quán)重向量，x是輸入特征向量，b是偏置項(xiàng)；

24、優(yōu)化問題：

25、

26、其中，c是正則化參數(shù)，ξi是松弛變量，n是樣本數(shù)量；

27、篩網(wǎng)效率計(jì)算的篩網(wǎng)通量公式：

28、

29、其中，q是篩網(wǎng)通量，a是篩網(wǎng)的有效面積，pin和pout是進(jìn)入和離開篩網(wǎng)的壓力，μ是液體的粘度，δx是篩網(wǎng)的孔隙厚度。

30、優(yōu)選的，所述沉砂池單元中，旋流沉砂池的流速和沉降速度可通過如下方程估算：

31、

32、其中，vs是沉降速度，g是重力加速度，d是顆粒直徑，ρp和ρf是顆粒和液體的密度，μ是液體的粘度；

33、旋流裝置中的流速分布：

34、

35、其中，vavg是平均流速，r是旋流裝置的半徑，r是顆粒沉降半徑，ω是旋流的角速度；

36、沉砂池的沉降效率計(jì)算：

37、

38、其中，ηs是沉降效率，vs是沉砂池的體積，a是沉砂池的有效面積。

39、優(yōu)選的，所述氣味控制單元中，使用langmu?i?r吸附等溫式來描述氣味分子的吸附過程，langmu?i?r吸附等溫式公式：

40、

41、其中，qe是個(gè)單位質(zhì)量的氣體吸附量，qm是最大吸附量，kl是langmu?i?r常數(shù)，ce是平衡濃度；

42、氣體去除效率計(jì)算公式：

43、

44、其中，η是去除效率，cin是進(jìn)入氣味控制單元的氣體濃度，cout是離開氣味控制單元的氣體濃度。

45、優(yōu)選的，所述藥劑投加單元中，基于反饋控制的藥劑投加系統(tǒng)使用pid控制器來動(dòng)態(tài)調(diào)整藥劑的投加量，確保沉淀效果最佳；

46、pid控制器公式：

47、

48、其中，u(t)是藥劑投加量，e(t)是誤差，kp是比例增益，ki是積分增益，kd是微分增益；

49、藥劑投加需求計(jì)算公式：

50、

51、其中，d是所需藥劑量，ctarget是目標(biāo)濃度，cinitial是初始濃度，k是藥劑的投加系數(shù)，v是處理水體積；

52、所述沉淀池中，使用stokes定律來估算顆粒在沉淀池中的沉降速度，計(jì)算公式：

53、

54、其中，vs是沉降速度，ρp和ρf是顆粒和液體的密度，g是重力加速度，d是顆粒直徑，μ是液體的粘度；

55、根據(jù)沉降速度和水流分布，使用連續(xù)沉降池模型來計(jì)算沉淀池的有效沉降區(qū)域，計(jì)算公式：

56、

57、其中，a是沉淀池的有效沉降區(qū)域，q是污水流量，h是沉淀池的高度，vs是顆粒的沉降速度；

58、顆粒去除率計(jì)算公式：

59、

60、其中，η是沉淀效率，cin是進(jìn)水濃度，cout是出水濃度。

61、優(yōu)選的，所述污泥回流單元中，使用活性污泥模型來描述和優(yōu)化污泥回流過程，活性污泥模型公式：

62、污泥濃度計(jì)算：

63、x＝x0·exp(-kd·t)，

64、其中，x是污泥濃度，x0是初始污泥濃度，kd是污泥降解速率常數(shù)，t是時(shí)間；

65、污泥回流率計(jì)算使用質(zhì)量平衡方程來計(jì)算回流污泥量，算法公式：

66、

67、其中，qr是回流流量，xin和xout是回流前后的污泥濃度，v是反應(yīng)器體積，xr是回流污泥的濃度；

68、污泥膨脹控制模型使用污泥膨脹預(yù)測(cè)模型來預(yù)測(cè)和控制污泥膨脹現(xiàn)象，算法公式：

69、

70、其中，f是膨脹因子，xmlss是混合液懸浮固體濃度，xmlvss是混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度。

71、優(yōu)選的，所述減量化單元中，使用厭氧消化動(dòng)力學(xué)模型來優(yōu)化污泥的厭氧消化過程；

72、厭氧消化動(dòng)力學(xué)方程：

73、

74、其中，r是污泥降解速率，rmax是最大降解速率，s是基質(zhì)濃度，ks是半飽和常數(shù)；

75、厭氧消化反應(yīng)模型中氣體生成模型：

76、

77、其中，g是氣體生成量，vgas是氣體生成量，cgas是氣體濃度，cod是化學(xué)需氧量；

78、污泥氣化技術(shù)使用污泥氣化反應(yīng)方程來計(jì)算氣化過程中的污泥減量，算法公式：

79、

80、其中，reduction是減量率，minput和moutput是輸入和輸出的污泥質(zhì)量；

81、所述脫水單元中，污泥脫水速率模型使用壓濾機(jī)壓濾模型來描述脫水過程的效率；

82、壓濾機(jī)脫水速率方程：

83、

84、其中，是脫水速率，p是壓力，a是濾板面積，μ是液體粘度，δl是濾餅厚度；

85、污泥含水率計(jì)算的含水率模型：

86、

87、其中，moisture?content是含水率，wwet和wdry是濕污泥和干污泥的質(zhì)量；

88、離心脫水模型使用離心脫水速率方程來優(yōu)化脫水效率：

89、

90、其中，centrifugal?force是離心力，m是污泥質(zhì)量，r是離心半徑，ω是角速度，g是重力加速度。

91、優(yōu)選的，所述回用單元中，使用遺傳算法來優(yōu)化回用水的水質(zhì)參數(shù)和處理過程，遺傳算法優(yōu)化模型：

92、適應(yīng)度函數(shù)：

93、

94、其中，f(x)是適應(yīng)度值，objective?function是目標(biāo)函數(shù)值；

95、選擇操作：

96、

97、其中，pi是個(gè)體適應(yīng)度，pi+1是選擇概率；

98、交叉操作：

99、

100、其中，cij是交叉后的新個(gè)體，pi,j和pi+1,j是父代個(gè)體；

101、變異操作：

102、pi,j＝pi,j+δ·rand，

103、其中，δ是變異幅度，rand是隨機(jī)值；

104、回用水質(zhì)量預(yù)測(cè)使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行水質(zhì)預(yù)測(cè)和回用水質(zhì)優(yōu)化，前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方程：

105、y＝σ(w·x+b)，

106、其中，y是預(yù)測(cè)輸出，σ是激活函數(shù)，w是權(quán)重矩陣，x是輸入數(shù)據(jù)，b是偏置項(xiàng)。

107、本發(fā)明提供一種煤化工重油污水處理系統(tǒng)。具備以下有益效果：

108、1、本發(fā)明通過自動(dòng)化篩網(wǎng)系統(tǒng)和旋流沉砂池，有效去除污水中的顆粒物質(zhì)和沉砂，減少對(duì)后續(xù)處理模塊的負(fù)荷，精準(zhǔn)藥劑投加和高效斜板沉淀池設(shè)計(jì)，顯著提升懸浮物和膠體物質(zhì)的去除效率，同時(shí)，污泥回流技術(shù)，優(yōu)化有機(jī)物的降解，減少污泥膨脹現(xiàn)象。

109、2、本發(fā)明通過自清潔膜材料和在線清洗系統(tǒng)，降低膜污染，提高水質(zhì)，厭氧消化和污泥氣化技術(shù)，顯著減少污泥量，降低處理和處置成本，且節(jié)能脫水設(shè)備的運(yùn)用降低能耗，減少運(yùn)營成本，優(yōu)化水的回用調(diào)配，提高水資源利用效率，進(jìn)一步降低處理成本，同時(shí)，光催化氧化和等離子體技術(shù)，增強(qiáng)廢氣處理效果和設(shè)備的壽命。

110、3、本發(fā)明通過集成實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析和模糊邏輯控制等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)和流量的精準(zhǔn)動(dòng)態(tài)調(diào)整，且使用人工智能和動(dòng)態(tài)優(yōu)化算法，進(jìn)一步提升污泥處理的效率和穩(wěn)定性，確保回用水質(zhì)的穩(wěn)定，優(yōu)化水的回用和排放策略，提升系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。