申请日2018.08.17
公开(公告)日2018.12.21
IPC分类号G06Q10/06; G06Q50/26; G01N21/31
摘要
基于废水处理流程分析的废水排放源快速排查方法与系统，属于废水监测技术领域。包括以下步骤：(1)采集排放单位基础排放信息，对排放单位废水处理系统基于废水处理流程进行分析，建立数学模型，确定检测位置和检测指标;(2)在步骤(1)确定的检测位置，检测污染物浓度和废水处理设施工况参数;(3)根据步骤(2)的检测结果，计算污染物实测处理率和理论处理率;(4)比较步骤(3)确定的污染物实测处理率和理论处理率，判断污水处理流程是否存在异常，生成排查报告。排查系统包括便携式快速分析仪、手持式任务管理终端和云管理平台。本发明排查高效、通用性强、可行性高、结论可靠，违法排放单位难以规避，并可以形成长期监管。
权利要求书
1.基于废水处理流程分析的废水排放源快速排查方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)采集排放单位基础排放信息，对排放单位废水处理系统基于废水处理流程进行分析，建立数学模型，确定检测位置和检测指标;
(2)在步骤(1)确定的检测位置，检测污染物浓度和废水处理设施工况参数;
(3)根据步骤(2)的检测结果，计算污染物实测处理率和理论处理率;
(4)比较步骤(3)确定的污染物实测处理率和理论处理率，判断污水处理流程是否存在异常，生成排查报告。
2.根据权利要求1所述的废水排放源快速排查方法，其特征在于，步骤(1)所述对排放单位废水处理系统基于废水处理流程进行分析，建立数学模型，是将排放单位废水处理系统按照“流水线——工艺段——反应点”进行三级分类建模：首先根据废水分类收集情况将处理流程分为多个“流水线”，每条流水线对应一种或一类废水从收集到排放或与其排水与其他处理线混合的过程序列;进而将各流水线分为“工艺段”，每个工艺段对应一组具有某种特定污染物降解功能的处理过程;各工艺段最后分为执行简单功能的“反应点”，每个“反应点”对应单一水处理构筑物。
3.根据权利要求1或2所述的废水排放源快速排查方法，其特征在于，还包括步骤(5)：
(5)将排放单位的检测结果和排查报告发送到云平台，通过历史比对和排放单位间的横向比对，对排放单位评级，建立绿色信用评分，实现长期考评和监控。
4.根据权利要求2所述的废水排放源快速排查方法，其特征在于，步骤(1)所确定的检测位置，是各工艺段的进水口和出水口，以及关键水处理构筑物。
5.根据权利要求1或2所述的废水排放源快速排查方法，其特征在于，步骤(2)所述的检测污染物浓度，采用以“紫外——可见全波长吸收光谱分析探头”为核心的快速便携监测仪表体系检测。
6.根据权利要求1或2所述的废水排放源快速排查方法，其特征在于，步骤(3)所述的计算污染物实测处理率和理论处理率，具体为：根据采集到所有工艺段的进水污染物浓度X0和出水浓度X1，计算该工艺段的污染物实测去除率RM=(X0-X1)/X0;根据各废水处理设施的工况数据，确定各污染指标的理论去除率RT。
7.用于权利要求1或2所述的废水排放源快速排查方法的系统，其特征在于，包括便携式快速分析仪和手持式任务管理终端，便携式快速分析仪检测污染物浓度和废水处理设施工况参数，并将数据传输给手持式任务管理终端;手持式任务管理终端包括任务生成模块、辅助执行模块、数据采集模块、数据分析模块和报告导出模块，任务生成模块用于根据排放单位的废水处理流程图进行数字化建模，生成检测参数，进而形成排查方案;辅助执行模块用于和用户进行交互，将排查方案的内在逻辑转化为对用户手动操作的详细指导，保证排查逻辑的稳定执行;数据采集模块用于和便携快速分析仪的各检测设备进行交互，提供各分析仪的驱动、控制、采集、管理接口，将污染物浓度和废水处理设施工况参数采集到手持式任务管理终端;数据分析模块用于计算各实测去除率和理论去除率，连列形成去除率矩阵并对矩阵进行对比分析，获得本地分析结果;报告导出模块用于根据采集到的数据和分析结果生成排查报告。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括云管理平台，云管理平台包括数据存储模块、横向评级模块和纵向建档模块;数据存储模块存储所有排查记录，横向评级模块用于对不同的受监管排放单位的排查数据进行横向对比分析，纵向建档模块用于对同一排放单位的长期排查数据进行对比分析;手持式任务管理终端还包括数据上传模块，用于将排查任务进行中的原始数据、分析过程数据及结果上传至云管理平台。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，云管理平台还包括智能优化模块，对分析模型算法和参数进行优化。
10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，便携式快速分析仪以“紫外——可见全波长吸收光谱分析探头”为核心，配置集成pH检测功能的铵离子选择电极探头、电导率探头、溶解氧探头、氧化还原电位探头和手持式光度计。
说明书
基于废水处理流程分析的废水排放源快速排查方法与系统
技术领域
本发明属于废水监测技术领域，涉及一种基于废水处理流程分析的废水排放源快速排查方法与系统。
背景技术
打击排污排放单位的违规排放行为是环境保护的重要环节。目前的监管方式以设立在线监测设备和进行突击检查相结合的方式展开。投入大量仪器设备也耗费大量人力资源，但是偷漏排现象仍然屡禁不止。多地多年的经验已经表明，仅仅对于排放口进行监察，简单判断排放口水质是否超标，存在许多漏洞，不法排放单位只需绕过申报的排放口，或在突击检查期间维持排口达标，即可逃脱法眼。
总结排放单位违规排放的原因，主要是技术和经济两方面。技术方面由于污水处理流程的复杂性，尤其是保持生物处理工艺段的有效性具有一定的难度，导致污水处理效果不理想;经济方面有些排放单位为了降低污水处理成本，使得污水处理设施没有按照设计要求正规运行，导致污水处理设施只是摆设，并没有发挥实际作用。
无论何种情况，都会在废水处理流程中有迹可循。已有专利(CN 102645916)提出可对排放单位废水处理中各处理设施的工况数据进行监测，为排污总量核定提供依据;又有专利(CN 105157756)提出综合生产设备和污水处理设备的工况数据以及污水集中池和排水口的环保数据，判断排放单位是否有偷排行为。以上两种系统都是对于目前末端监管方式的部分补充，但这些方法依赖于对排放单位废水处理设施进行大规模设备升级和排放单位监控系统的数字化改造，难以在现场排查发挥效果，且缺少立足于水处理流程诊断的分析方法。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是克服排放单位排水监管困难，提供一种采用便携检测设备的，具有通用性和高效性的，能够在监察行动现场发现排放单位污水处理流程上的舞弊行为，从而打击排放单位违规排放的排查方法与系统。
为实现上述目的，本发明提出以下技术方案：
基于废水处理流程分析的废水排放源快速排查方法，包括以下步骤：
(1)采集排放单位基础排放信息，对排放单位废水处理系统基于废水处理流程进行分析，建立数学模型，确定检测位置和检测指标;
(2)在步骤(1)确定的检测位置，检测污染物浓度和废水处理设施工况参数;
(3)根据步骤(2)的检测结果，计算污染物实测处理率和理论处理率;
(4)比较步骤(3)确定的污染物实测处理率和理论处理率，判断污水处理流程是否存在异常，生成排查报告。
在一些具体实施方案中，步骤(1)所述对排放单位废水处理系统基于废水处理流程进行分析，建立数学模型，是将排放单位废水处理系统按照“流水线——工艺段——反应点”进行三级分类建模：首先根据废水分类收集情况将处理流程分为多个“流水线”，每条流水线对应一种或一类废水从收集到排放或其排水与其他处理线混合的过程序列;进而将各流水线分为“工艺段”，每个工艺段对应一组具有某种特定污染物降解功能的处理过程;各工艺段最后分为执行简单功能的“反应点”，每个“反应点”对应单一水处理构筑物。
在对处理流程图进行数字建模的基础上，对各工艺段的进出水污染物浓度指标进行检测，检测指标根据排放单位产生的污染物或排放单位排污许可而定。对于关键水处理构筑物，可根据其工艺补充测量反应池的工况数据。
在一些具体实施方案中，还包括步骤(5)：
(5)将排放单位的检测结果和排查报告发送到云平台，通过历史比对和排放单位间的横向比对，对排放单位评级，建立绿色信用评分，实现长期考评和监控。在一次或多次集中的排查任务后，可根据不同排放单位的横向对比以及历史排查记录确定每个排放单位废水处理信用等级，维护排放单位绿色信用记录。
在一些具体实施方案中，步骤(1)所确定的检测位置，是各工艺段的进水口和出水口，以及关键水处理构筑物。
在一些具体实施方案中，步骤(2)所述的检测污染物浓度，采用以“紫外——可见全波长吸收光谱分析探头”为核心的快速便携监测仪表体系检测。该仪表可对化学需氧量、悬浮颗粒物、硝态氮等指标进行快速监测。综合配置铵离子选择电极探头(集成pH检测功能)、电导率探头、溶解氧探头、氧化还原电位探头、手持式光度计等，可覆盖大多数工业排放单位的废水污染指标监测和反应池工况监测。
在一些具体实施方案中，步骤(3)所述的计算污染物实测处理率和理论处理率，具体为：根据采集到所有工艺段的进水污染物浓度X0和出水浓度X1，计算该工艺段的污染物实测去除率RM=(X0-X1)/X0;根据各废水处理设施的工况数据，确定各污染指标的理论去除率RT。各正常运行的工艺都有其固有的规律，且不同指标在同一工艺段中的去除率不同。根据各反应池的工况数据，确定各污染指标的理论去除率RT。比较某一工艺段的RM和RT确定该工艺段的运转是否正常(真实)。连列各处理“线”和各工艺“段”的不同污染指标的理论处理率和实测处理率，可确定该排放单位是否在处理工艺及排口处作假，进而判断排放单位废水处理设施正常运转的可靠度。
用于前述废水排放源快速排查方法的系统，包括便携式快速分析仪和手持式任务管理终端，便携式快速分析仪检测污染物浓度和废水处理设施工况参数，并将数据传输给手持式任务管理终端;手持式任务管理终端包括任务生成模块、辅助执行模块、数据采集模块、数据分析模块和报告导出模块，任务生成模块用于根据排放单位的废水处理流程图进行数字化建模，生成检测参数，进而形成排查方案;辅助执行模块用于和用户进行交互，将排查方案的内在逻辑转化为对用户手动操作的详细指导，保证排查逻辑的稳定执行;数据采集模块用于和便携快速分析仪的各检测设备进行交互，提供各分析仪的驱动、控制、采集、管理接口，将污染物浓度和废水处理设施工况参数采集到手持式任务管理终端;数据分析模块用于计算各实测去除率和理论去除率，连列形成去除率矩阵并对矩阵进行对比分析，获得本地分析结果;报告导出模块用于根据采集到的数据和分析结果生成排查报告。
在一些具体实施方案中，还包括云管理平台，云管理平台包括数据存储模块、横向评级模块和纵向建档模块;数据存储模块存储所有排查记录，横向评级模块用于对不同的受监管排放单位的排查数据进行横向对比分析，纵向建档模块用于对同一排放单位的长期排查数据进行对比分析;手持式任务管理终端还包括数据上传模块，用于将排查任务进行中的原始数据、分析过程数据及结果上传至云管理平台。每一次排查结果都将被发送到云平台进行存储和进一步处理。通过历史比对和排放单位间的横向比对，最终对排查排放单位评级，建立绿色信用评分，实现长期考评和监控。
在一些具体实施方案中，云管理平台还包括智能优化模块，对分析模型算法和参数进行优化。
在一些具体实施方案中，便携式快速分析仪以“紫外——可见全波长吸收光谱分析探头”为核心，配置集成pH检测功能的铵离子选择电极探头、电导率探头、溶解氧探头、氧化还原电位探头和手持式光度计。该仪表可对化学需氧量、悬浮颗粒物、硝态氮等指标进行快速监测，可覆盖大多数工业排放单位的废水污染指标监测和反应池工况监测。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明提供了在现有污染源管控基础条件下，基于废水处理流程诊断的快速排查监管方法，依据此方法和系统进行污染源排查，可在短时间内实现对于排放单位废水处理系统运转可靠性的判断，并形成长期监管。2、本发明由于关注了排放单位废水处理的整个过程，对排放单位面对突击监察的临时应付行为具有显著的打击效果，由于废水处理系统需要较长的启动时间，所以长期偷工减料、非正常运转的废水处理系统将无法通过临时兑水排放、临时供电加料等行为在本发明提供的监察方案中蒙混过关。3、本发明提供了覆盖完整流程而执行简单的排查任务构建和执行方案，并提出了具体的实施系统，保证了排查的高效性和可实施性。4、本发明具有较强的通用性，对于不同行业、不同的排放单位、不同的废水处理流程均具有统一的流程。