污水进厂浓度提升的多源外水削减系统化治理方法与流程

本发明涉及污水处理领域，尤其是涉及一种污水进厂浓度提升的多源外水削减系统化治理方法。

背景技术：

1、污水处理厂进水污染物浓度是影响生化处理系统稳定运行的重要因素。部分区域的污水收集管网受河湖水倒灌、供水管道漏损、清水误接、地下水入渗以及市政管网结构缺陷等因素影响，大量低污染物浓度外水进入污水管网，使污水处理厂进水中的化学需氧量浓度和生化需氧量浓度降低。现有治理方式通常针对单一管段或单一外水来源开展排查和修复，水质监测数据、流量监测数据、管网空间拓扑数据及管道缺陷检测数据之间缺少有效关联，难以准确识别外水来源类型、外水进入位置及外水影响范围。

2、现有技术cn119041537a公开了一种污水系统提质增效精准治污及目标可达分析方法，通过获取污水处理设施的水质水量数据、排水管网数据、地下水位和河湖水位等资料，构建排水管网拓扑结构，开展水量平衡分析和外水入渗排查，并通过管道修复、清污分流及防倒灌等措施削减外水，同时分析外水剥离后的污水处理厂进水浓度。该现有技术能够对污水系统开展外水排查和提质治理，但主要依据水量平衡和现场排查结果确定外水问题，缺少利用水质电导率变化和化学需氧量浓度梯度对不同外水来源进行分类识别的技术手段，也未形成根据治理实测效果持续更新外水识别参数的闭环过程。

3、现有技术cn113111478b公开了一种排水系统管网混接与入流、入渗程度的评估方法及设备，通过采集化学需氧量、电导率、总氮和硬度等水质特征因子，建立不同来源水体的评价集，并利用模糊数学方法判断排水管网中混合水体的来源及入流、入渗程度。该现有技术能够利用水质特征因子识别地下水、地表水和其他水体对污水管网的影响，但其主要用于混接和入流、入渗程度评价，未将外水来源识别结果与管网空间拓扑、异常起止节点、分类治理工程、浓度提升贡献评价及治理参数反馈更新进行连续关联。

4、此外，现有外水治理方案通常根据人工经验确定工程实施顺序，治理前后的水质变化缺少统一的量化评价方法，难以准确判断各项外水削减工程对化学需氧量浓度和生化需氧量浓度的实际提升贡献。当治理效果未达到预期时，也难以根据实测结果反向修正外水削减比例、外水特征中心和外水识别阈值，导致外水识别、工程实施和效果验证相互割裂，影响污水管网外水治理的准确性和持续性。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种污水进厂浓度提升的多源外水削减系统化治理方法，本技术解决的技术问题是：如何准确识别污水管网中的多源外水来源类型及外水影响管段，并根据治理前后的水质和流量变化评价治理贡献、更新识别参数和工程实施顺序，以实现污水进厂浓度提升的闭环治理。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种污水进厂浓度提升的多源外水削减系统化治理方法，包括以下步骤：

3、s1、采集污水管网水质监测数据、流量监测数据和管网空间拓扑数据，构建多源外水分析数据集；

4、s2、根据水质电导率变化和化学需氧量浓度梯度识别外水来源类型，并在管网空间拓扑中确定外水影响管段；

5、s3、根据外水来源类型和外水影响管段确定外水削减工程措施，并在外水影响管段实施外水削减工程；

6、s4、采集外水削减工程实施前后的进厂水质数据和流量数据，计算外水削减工程对化学需氧量浓度和生化需氧量浓度的提升贡献值；

7、s5、根据提升贡献值更新外水识别参数和外水削减工程实施顺序，对污水管网中的多源外水进行闭环削减。

8、优选方案中，步骤s1包括：

9、根据污水管网空间拓扑中的检查井、管道连接关系和污水流向，将污水管网划分为多个管网分析单元；

10、通过设置在管网分析单元监测节点的水质检测装置采集水质电导率、化学需氧量浓度和生化需氧量浓度，通过流量检测装置采集污水流量；

11、获取河湖水体空间位置、供水管道空间位置、清水接入点位置、地下水位数据和管道缺陷检测数据；

12、对水质监测数据、流量监测数据、空间位置数据和管道缺陷检测数据进行时间同步，并按照监测节点位置映射至对应管网分析单元，形成多源外水分析数据集。

13、优选方案中，步骤s2中，按照下式计算监测节点的水质电导率偏离程度：

14、；

15、按照下式计算监测节点相对于上游相邻监测节点的化学需氧量浓度梯度：

16、；

17、其中，为监测节点在当前分析时段内的水质电导率，为监测节点在历史稳定运行时段内的基准水质电导率，为监测节点的化学需氧量浓度，为上游相邻监测节点的化学需氧量浓度，为监测节点与监测节点之间的管道长度；

18、根据水质电导率偏离程度和化学需氧量浓度梯度构建监测节点的外水识别特征向量。

19、优选方案中，预先建立外水特征库，外水特征库包括河湖水入流类型、供水管道漏损类型、清水入流类型、地下水入渗类型和市政管网结构缺陷类型对应的外水特征中心；

20、步骤s2中，按照下式计算监测节点与外水来源类型之间的特征距离：

21、；

22、按照下式计算监测节点与外水来源类型之间的匹配度：

23、；

24、其中，为外水来源类型对应的水质电导率偏离程度中心值，为外水来源类型对应的化学需氧量浓度梯度中心值，和分别为水质电导率偏离程度和化学需氧量浓度梯度的权重，且；

25、将最大匹配度对应的外水来源类型确定为监测节点的候选外水来源类型，并在最大匹配度达到外水识别阈值时输出候选外水来源类型。

26、优选方案中，步骤s2中确定外水影响管段包括：

27、沿污水流向依次比较相邻监测节点的匹配度，将匹配度首次达到外水识别阈值的监测节点确定为外水异常起始节点，将位于外水异常起始节点下游且匹配度恢复至外水识别阈值以下的监测节点确定为外水异常终止节点；

28、将外水异常起始节点与外水异常终止节点之间的管道确定为候选外水影响管段；

29、根据候选外水影响管段与河湖水体、供水管道和清水接入点之间的空间距离，以及候选外水影响管段对应的地下水位数据和管道缺陷检测数据，对候选外水来源类型进行校正；

30、将校正后的外水来源类型及其对应的候选外水影响管段确定为外水识别结果。

31、优选方案中，步骤s3包括：

32、当外水来源类型为河湖水入流类型时，在河湖水体与污水管网的连通位置设置截流设施，或者对河湖水排水通道与污水输送通道实施清污分流；

33、当外水来源类型为供水管道漏损类型时，对外水影响管段邻近的供水管道实施漏点检测，并对检测获得的供水管道漏点进行封堵或管段更换；

34、当外水来源类型为清水入流类型时，沿外水影响管段追踪清水接入点，并对清水接入点实施封堵、改接或分流；

35、当外水来源类型为地下水入渗类型或市政管网结构缺陷类型时，根据管道缺陷位置、缺陷长度和缺陷等级确定管道修复方式，对满足非开挖修复条件的管道采用原位固化法进行修复，对不满足非开挖修复条件的管道采用开挖更换方式进行修复。

36、优选方案中，步骤s4中，对污染物类型，按照下式计算外水削减工程实施前的预测进厂浓度：

37、；

38、按照下式计算外水削减工程实施后的预测进厂浓度：

39、；

40、按照下式计算外水削减工程对污染物类型的预测浓度提升贡献值：

41、；

42、其中，污染物类型为化学需氧量或生化需氧量，为外水影响管段中的污水流量，为污水中污染物类型的浓度，为进入外水影响管段的外水流量，为外水中污染物类型的浓度，为外水削减工程的外水削减比例。

43、优选方案中，步骤s4还包括：

44、分别选取外水削减工程实施前和实施后的水质评价时段，并使两个水质评价时段对应的污水处理厂运行工况和污水排放时段相匹配；

45、分别计算两个水质评价时段内化学需氧量浓度和生化需氧量浓度的中位数；

46、将外水削减工程实施后的浓度中位数与实施前的浓度中位数之间的差值确定为实测浓度提升贡献值；

47、在预测浓度提升贡献值不为零时，根据实测浓度提升贡献值与预测浓度提升贡献值的比值确定贡献修正系数，并利用贡献修正系数更新外水削减比例。

48、优选方案中，步骤s5中，对第个候选外水削减工程，按照下式计算工程实施优先级指数：

49、；

50、其中，为第个候选外水削减工程对化学需氧量浓度的提升贡献值，为第个候选外水削减工程对生化需氧量浓度的提升贡献值，为第个候选外水削减工程对应的外水流量，为第个候选外水削减工程对应外水影响管段的缺陷等级，为归一化函数，、、和为权重，且；

51、按照工程实施优先级指数由大到小的顺序生成外水削减工程清单和实施时序，并将外水削减工程清单和实施时序发送至智慧水务平台。

52、优选方案中，步骤s5还包括：

53、智慧水务平台关联存储监测节点标识、外水影响管段标识、外水来源类型、外水削减工程措施、预测浓度提升贡献值和实测浓度提升贡献值；

54、当实测浓度提升贡献值低于对应的目标贡献值时，重新采集外水影响管段的水质监测数据和流量监测数据，更新外水识别特征向量、外水特征中心、外水识别阈值和贡献修正系数；

55、基于更新后的参数重新识别外水来源类型、重新确定外水影响管段并调整外水削减工程措施，直至实测浓度提升贡献值达到目标贡献值。

56、本发明提供了一种污水进厂浓度提升的多源外水削减系统化治理方法，本技术通过采集污水管网水质监测数据、流量监测数据和管网空间拓扑数据，将不同来源的监测信息关联至对应管网分析单元，为多源外水识别和影响管段定位提供统一的数据基础。

57、本技术根据水质电导率偏离程度和化学需氧量浓度梯度构建外水识别特征向量，并通过特征距离和匹配度识别外水来源类型，结合管网中的异常起始节点、异常终止节点及周边空间数据确定外水影响管段，提高不同外水来源识别和管段定位的准确性。

58、本技术根据河湖水入流、供水管道漏损、清水入流、地下水入渗和市政管网结构缺陷等不同外水来源类型，匹配清污分流、截流防倒灌、漏点修复、清水改接、原位固化修复或开挖更换等工程措施，使外水识别结果能够直接转化为对应的工程治理手段。

59、本技术通过治理前后的水质数据和流量数据计算预测浓度提升贡献值和实测浓度提升贡献值，并根据两者之间的关系修正外水削减比例，使治理效果能够被量化验证，减少仅依靠人工经验判断治理成效的问题。

60、本技术根据化学需氧量浓度提升贡献值、生化需氧量浓度提升贡献值、外水流量和管段缺陷等级计算工程实施优先级指数，并依据治理实测结果更新外水特征中心、外水识别阈值和贡献修正系数，从而形成外水识别、管段定位、工程治理、效果评价和参数更新相互衔接的闭环治理过程。