阅读说明：本技术 一种自调节强化达标的流域治理系统 (Self-adjusting reinforced standard-reaching drainage basin treatment system ) 是由 孔令为 邵卫伟 梅荣武 来旗 于 2019-10-08 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种自调节强化达标的流域治理系统,包括沿流域正常水流路线设置的水质达标路线、设于水质达标路线上的若干个水质控制断面,以及设于各相邻水质控制断面间的水质强化达标路线,水质达标路线与水质强化达标路线于各水质控制断面处形成分流与交汇；水质达标路线上设有生态浮岛和水生植物系统；水质控制断面上设有水质检测系统和监测传感系统；水质强化达标路线上设有水质强化达标单元,水质强化达标单元根据水质检测系统和监测传感系统的信号调节水质控制断面处水流于水质达标路线和水质强化达标路线上的分配。本发明在水质检测、强化达标、信号处理与反馈等方面结合了人工智能,对不同污染下的流域治理提供了一套强化达标技术系统。(The invention discloses a self-adjusting reinforced standard-reaching drainage basin treatment system, which comprises a water quality standard-reaching route, a plurality of water quality control sections and a water quality reinforced standard-reaching route, wherein the water quality standard-reaching route is arranged along a normal water flow route of a drainage basin, the water quality control sections are arranged on the water quality standard-reaching route, the water quality reinforced standard-reaching route is arranged between every two adjacent water quality control sections, and the water quality standard-reaching route and the water quality reinforced standard-reaching route form shunting and intersection at each; an ecological floating island and an aquatic plant system are arranged on the water quality standard-reaching route; a water quality detection system and a monitoring sensing system are arranged on the water quality control section; the water quality strengthening standard-reaching unit is arranged on the water quality strengthening standard-reaching route and adjusts the distribution of water flow at the water quality control section on the water quality standard-reaching route and the water quality strengthening standard-reaching route according to signals of the water quality detection system and the monitoring sensing system. The invention combines artificial intelligence in the aspects of water quality detection, strengthening standard reaching, signal processing, feedback and the like, and provides a set of strengthened standard reaching technical system for basin treatment under different pollutions.)

一种自调节强化达标的流域治理系统

技术领域

本发明涉及流域综合治理技术领域，具体涉及一种自调节强化达标的流域治理系统。

背景技术

近几年，随着环境污染的加重和环保意识的增强，从全流域角度进行污染治理的理念越来越受到重视。但现阶段流域治理领域存在很多问题，如各地区域位置、经济发展水平不同，其所存在问题有很大的不同，有的地区面源污染为主，有的地方点源污染突出；有的地方截污纳管不彻底且排污口不容易排查，有的地方水动力不足导致污染加重，有的地方用地有限但对水环境质量要求较高。因此，需要从环保技术、监测技术上进行整合，以更好地处理上述所出现的问题。

公开号为CN101582192A的专利说明书公开了一种水体环境预警系统的建立方法。其步骤：自动监测仪对风险源污水排放口进行实时监控：自动监测数据通过网络传输到系统，由系统判断排放是否异常；如果排放异常，立即调用自动监测数据和水质预测模型对下游的环境受体进行水质预测，返回给系统受体的浓度；通过受体自身的性质、以及前面预测的受体污染物浓度，对受体进行危害评价：调用事故危害数据库，给出事故危害的应急对策。

公开号为CN104200322A的专利说明书公开了一种流域综合管理系统，包括知识管理模块、监控模块、预测预报模块、项目评估模块、应急决策模块；其中，知识管理模块用于采集流域的相关知识，并构成流域的知识库、模型库、方法库存入数据库；监控模块用于监控流域入湖通量和污染物总量；预测预报模块对流域的水文水质进行统计分析和趋势预测；项目评估模块为流域的水污染治理提供参考方案；应急决策模块正对水污染预警和突发事故生成相应的应急决策。上述方案通过监控模块、预测预报模块对流域进行实时监控、预警，并通过应急决策模块制定针对不同的突发事故或者预警信息制定相应的应急决策，还通过项目评估模块为规划水污染治理方案提供参考。

上述专利技术方案都仅仅停留于流域监测预警层面，无法直接、快速、自动形成流域治理系统方案，实际应用中仍需要耗费较大的人力成本。目前，人工智能已经发展得越来越快，同时环境治理过程中也获取了很多有意义的大数据，而两者的结合会对环境治理技术起到一个显著的推动作用，非常具有应用前景和商业价值。

发明内容

针对本领域存在的不足之处，本发明提供了一种自调节强化达标的流域治理系统，立足于整个流域治理的理念，在水质检测技术、水质强化达标技术、信号处理与反馈技术等方面结合了人工智能大数据，对不同污染程度下的流域治理提供了一套创新性的强化达标技术系统。

一种自调节强化达标的流域治理系统，包括沿流域正常水流路线设置的水质达标路线、设于水质达标路线上的若干个水质控制断面，以及设于各相邻水质控制断面间的水质强化达标路线，所述水质达标路线与水质强化达标路线于各水质控制断面处形成分流与交汇；

所述水质达标路线上设有生态浮岛和水生植物系统；

所述水质控制断面上设有水质检测系统和监测传感系统；

所述水质强化达标路线上设有水质强化达标单元，所述水质强化达标单元根据所述水质检测系统和监测传感系统的信号调节所述水质控制断面处水流于所述水质达标路线和水质强化达标路线上的分配。

本发明为确保不同污染程度下流域断面的达标概率提供了一套行之有效的解决方案。所述水质达标路线为流域水质达标时所流经路线，此时水质强化达标单元不工作。所述水质强化达标路线为流域水质流经不同水质控制断面不达标时所流经路线，根据不同水质控制断面反馈输出的信号和对考核断面达标的预测自动选择单级、多级强化达标单元联动运行。

作为优选，所述水质强化达标单元根据上下游水质控制断面的达标需求及其反馈信号通过重力流或液位提升的方式调节上下游水质控制断面处水流于所述水质达标路线和水质强化达标路线上的分配，从而选择合适的水质强化模式。

作为优选，所述水质达标路线的下游尽头设有人工强化单元；

所述人工强化单元包括曝气系统和强化填料；

所述强化填料选自聚氨酯、无纺布、改性丝瓜络、生物绳和石墨烯光催化网中的至少一种。

作为优选，所述曝气系统采用机械曝气、鼓风曝气、微纳米曝气和沉水曝气中的至少一种。

所述生态浮岛可以是传统生态浮岛、人工浮岛、智能化人工浮岛的一种或几种的组合。作为优选，所述生态浮岛采用人工浮岛。

作为优选，所述生态浮岛的填料为轻质陶粒、沸石、浮石和蛭石中的至少一种；

所述生态浮岛的植物为菖蒲、再力花、千屈菜和粉绿狐尾藻中的至少一种。

作为优选，所述水生植物系统采用浮叶植物、挺水植物和沉水植物中的至少一种。进一步优选，所述浮叶植物为睡莲、狐尾藻等的一种或几种的组合；所述挺水植物为再力花、菖蒲、千屈菜的一种或几种的组合；所述沉水植物为黑藻、眼子菜、菹草、金鱼藻、苦草的一种或几种的组合。

作为优选，所述水质检测系统包括数据分析处理单元和信号输出单元，采用在线水质自动检测分析仪器或人工水样采集检测数据上传的方式。

作为优选，所述监测传感系统包括水质传感器、信号接收处理单元、数据分析处理单元和信号反馈输出控制单元。进一步优选，所述监测传感系统还包括液晶数字显示系统。

作为优选，所述水质强化达标单元为人工湿地、生态滤床、膜生物反应器和生物转盘中的一种或几种组合，处理规模为10～100000m³/d。

本发明与现有技术相比，主要优点包括：

(1)耦合了水质检测、水质强化达标、信号处理与反馈等方面技术，并可结合人工智能大数据，对不同污染程度下的流域治理提供了一套创新性的强化达标技术体系。

(2)可通过较准确的监测和检测设施的大数据累计及数据的分析处理给处于相同监测断面或点位的水质传感器赋予经验数值或判别公式，后续可以有效降低流域综合治理或其它类似领域监测设备的成本。

3)通过人工智能、水质监测系统、多种水污染控制和治理技术的耦合，根据判别的水质情况反馈响应，设置不同的达标路线，实现水质断面或者流域水质稳定达标。

附图说明

图1为本发明的自调节强化达标的流域治理系统的示意图；

图中：

1-1#水质控制断面 2-2#水质控制断面 3-3#水质控制断面

4-4#水质控制断面 5-水质达标路线

6、7-1#水质强化达标路线 8、9-2#水质强化达标路线

10、11-3#水质强化达标路线 12-1#水质强化达标单元

13-2#水质强化达标单元 14-3#水质强化达标单元

15-生态浮岛 16-水生植物系统 17-人工强化单元

18-1#水质检测系统 19-1#监测传感系统

20-2#水质检测系统 21-3#水质检测系统

22-4#水质检测系统 23-2#监测传感系统

24-3#监测传感系统 25-4#监测传感系统。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的操作方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。

如图1所示，本发明的自调节强化达标的流域治理系统，包括水质控制断面1～4、水质达标路线5、水质强化达标路线6～11、水质强化达标单元12～14、生态浮岛15、水生植物系统16、人工强化单元17、水质检测系统18、20～22，以及监测传感系统19、23～25。

水质达标路线5沿流域正常水流路线设置，水质达标路线5上根据流域考核断面及其上游特点人为划分设置4个虚拟的水质控制断面1～4，其中4#水质控制断面即为流域考核断面。流域考核断面沿水质达标路线5的下游至受纳水体前设有人工强化单元17。人工强化单元17包括曝气系统和强化填料等，强化填料选自聚氨酯、无纺布、改性丝瓜络、生物绳和石墨烯光催化网及其它高分子材料中的至少一种，曝气系统采用机械曝气、鼓风曝气、微纳米曝气和沉水曝气等中的至少一种。

水质达标路线5上各水质控制断面之间设有生态浮岛15和水生植物系统16。生态浮岛15可以是传统生态浮岛、人工浮岛、智能化人工浮岛的一种或几种的组合。生态浮岛15的填料为轻质陶粒、沸石、浮石和蛭石等中的至少一种；生态浮岛15的植物为菖蒲、再力花、千屈菜和粉绿狐尾藻中的至少一种。所述水生植物16系统采用浮叶植物、挺水植物和沉水植物等中的至少一种。浮叶植物为睡莲、狐尾藻等的一种或几种的组合；挺水植物为再力花、菖蒲、千屈菜的一种或几种的组合；沉水植物为黑藻、眼子菜、菹草、金鱼藻、苦草的一种或几种的组合。

水质控制断面1～4上分别设有水质检测系统18、20～22和监测传感系统19、23～25。水质检测系统18、20～22均包括数据分析处理单元和信号输出单元，采用在线水质自动检测分析仪器或人工水样采集检测数据上传的方式。监测传感系统19、23～25均包括水质传感器、信号接收处理单元、数据分析处理单元和信号反馈输出控制单元。监测传感系统19、23～25还都包括液晶数字显示系统。

水质检测系统18、20～22的数据分析处理单元具有连续不间断监测多个常规主要水质指标的功能，或在对频率要求不高时采用人工检测并处理上传数据。水质检测系统18、20～22将检测的水质大数据通过信号输出单元传递给同一水质监控断面的监测传感系统19、23～25，由其进一步分析处理数据，通过不断比对大数据和校准水质传感器的监测数据，将所拟合的判别公式赋予监测传感系统19、23～25，以实现数据的实时监测和信号的实时反馈输出。

水质达标路线5为流域水质达标时所流经路线，此时水质强化达标单元12～14不工作。

水质强化达标路线6～11为流域水质流经不同水质控制断面1～4不达标时所流经路线，水质达标路线5与水质强化达标路线6～11于各水质控制断面1～4处形成分流与交汇。水质强化达标单元12～14根据上下游水质控制断面1～4的达标需求及其反馈信号通过重力流或液位提升的方式调节上下游水质控制断面1～4处水流于水质达标路线5和水质强化达标路线6～11上的分配，从而选择合适的水质强化模式。

水质强化达标单元12～14为人工湿地、生态滤床、膜生物反应器和生物转盘以及基于生物和生态处理工艺的一体化设备中的一种或几种组合，处理规模为10～100000m³/d。

本发明为确保不同污染程度下流域断面的达标概率提供了一套行之有效的解决方案。水质强化达标路线为流域水质流经不同水质控制断面不达标时所流经路线，根据不同水质控制断面反馈输出的信号和对考核断面达标的预测自动选择单级、多级强化达标单元联动运行。

应用例1

将上述自调节强化达标的流域治理系统用于某水库入库溪流达标处理工程，水量为19500m³/d，进水TN为1.20mg/L，TP为0.06mg/L，出水目标TN、TP削减20％左右。

水质控制断面根据流域考核断面目标及其上游特点划分为4个虚拟的断面：1#水质控制断面、2#水质控制断面、3#水质控制断面和4#水质控制断面；4个水质控制断面上各设置一套水质检测系统和监测传感系统，共4套水质检测系统和监测传感系统；1#～4#水质检测系统包括在线水质自动检测分析仪器，设置数据分析处理单元及信号输出单元。

1#监测传感系统、2#监测传感系统、3#监测传感系统和4#监测传感系统均包括水质传感器、信号接收处理单元、数据分析处理单元及信号反馈输出控制单元；本应用例中监测传感系统未设置液晶数字显示系统。

水质强化达标路线为流域水质流经不同水质控制断面不达标时所流经路线，根据不同控制断面反馈输出的信号和对考核断面达标的预测自动选择单级强化达标单元运行。本应用例中，入库溪流在流经2#水质控制断面时经2#水质检测系统和2#监测传感系统判断水质符合预设达标判别对流经2#水质控制断面水质的控制要求，因此1#强化达标单元即一体化设备不工作；而根据算法流经3#水质控制断面时水质较差，在2#水质控制断面与3#水质控制断面的反应距离较短、水力停留时间不够导致到达3#水质控制断面时水质不达标，因此此时2#强化达标单元即人工湿地系统开始工作，通过重力流将一部分水从2#水质控制断面引入人工湿地系统深度处理后再汇入3#水质控制断面，确保水质达标。

水质检测系统具有连续不间断监测TN、TP等主要水质指标的功能；水质检测系统将检测的水质大数据通过信号输出单元传递给监测传感系统，由其进一步分析处理数据，通过不断比对大数据和校准水质传感器的监测数据，将所拟合的判别公式赋予监测传感系统，以实现数据的实时监测和信号的实时反馈输出。

生态浮岛选择：因水力负荷比较大，容易导致不安全，故没有选择生态浮岛。

水生植物系统主要选择挺水植物菖蒲和再力花，种植面积11250m²。

人工强化单元及强化填料因水力负荷过大的原因不实施。

水质强化达标单元为南、北两块表流式人工湿地系统，水力停留时间为12h，且合计处理规模约为3万吨/天。

本应用例中，最终考核断面即4#水质控制断面出水TN、TP分别为0.95mg/L、0.05mg/L，出水污染物削减率均高于20％。

应用例2

除水量为2800m³/d外，其它同应用例1，入库溪流经过多个水质控制断面时均显示未超出各水质断面的水质控制要求，通过系统中挺水植物区域的作用得到进一步净化，各级强化达标单元均不工作，出水污染物削减率均高于20％。

此外应理解，在阅读了本发明的上述描述内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。