自動化控制技術(shù)在化工廠污水處理中的應(yīng)用

□ 郝新健 李志偉

一、引言

隨著中國工業(yè)化的不斷發(fā)展，工業(yè)上產(chǎn)生的污水問題越來越嚴(yán)重，人們已經(jīng)意識到加大環(huán)境保護(hù)是當(dāng)代社會人士應(yīng)該履行的責(zé)任，各個工廠也通過各種技術(shù)對污水的排放進(jìn)行有效的處理，政府也不斷加大對污水處理標(biāo)準(zhǔn)的政策，但是傳統(tǒng)的污水處理方式已經(jīng)滿足不了越來越嚴(yán)苛的污水處理標(biāo)準(zhǔn)。采用自動化控制技術(shù)處理污水不僅能準(zhǔn)確控制各項數(shù)據(jù)，并且能夠以最快的反應(yīng)作出處理，所以，應(yīng)用自動化控制技術(shù)去處理污水成了各個化工廠最熱門的話題。

二、國內(nèi)外化工廠污水處理的現(xiàn)狀

一般的污水處理方法分為物理處理法、化學(xué)處理法和生物處理法。物理方法是通過污水的物理性質(zhì)合理進(jìn)行沉降、沉淀和過濾，一般采用格柵機(jī)、篩網(wǎng)等設(shè)備。化學(xué)方法則是通過化學(xué)反應(yīng)對污水中的有害物質(zhì)進(jìn)行氧化還原轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)，或者將污染成分反應(yīng)生成膠體，然后對污染物和達(dá)標(biāo)污水進(jìn)行分離。生物方法是根據(jù)污水中有機(jī)物的好氧性和厭氧性進(jìn)行相關(guān)處理。但是傳統(tǒng)的污水處理方法不僅操作過程繁瑣，可控性差，并且投資巨大，而運用自動化控制技術(shù)則可以有效地解決這些難題。

(一)國外現(xiàn)狀。國外的工業(yè)技術(shù)發(fā)展較快，科技水平較高，經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時也注意到了水污染問題，早在20世紀(jì)70年代，美國已經(jīng)開始采用自動化控制技術(shù)來處理污水，發(fā)展至今，國外的歐美等發(fā)達(dá)國家污水處理率達(dá)到了80%～90%，甚至瑞典的污水處理率達(dá)到了99%，水污染程度已經(jīng)達(dá)到了20世紀(jì)40年代的水平，可以說自動化控制得到了很好的發(fā)展和成果。

(二)國內(nèi)現(xiàn)狀。隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展強(qiáng)大，工業(yè)上的廢水排放也在逐年上升，污水處理的方法也在不斷地更新?lián)Q代，傳統(tǒng)的污水處理方法已經(jīng)滿足不了污水排放要求，直至20世紀(jì)90年代，我國才引進(jìn)了自動化控制技術(shù)來處理污水，但是都是國外專利，自主研發(fā)的控制系統(tǒng)很少，昂貴的引進(jìn)費用和維護(hù)費用讓一些小型工廠望塵莫及。發(fā)展至今，我國的自動化控制技術(shù)也已經(jīng)發(fā)展到了一個較高的水平，國產(chǎn)系統(tǒng)與設(shè)備也相繼研發(fā)，科技水準(zhǔn)在國際上居于前列。

三、自動化控制技術(shù)處理污水

(一)自動化控制的定義。所謂自動化控制，就是在人不直接控制的情況下，利用外部設(shè)備和裝置，使整個處理過程按設(shè)定好的規(guī)律運行，或者向設(shè)定好的參數(shù)趨于改變。

(二)自動化控制系統(tǒng)的組成。自動化控制技術(shù)主要由外設(shè)和內(nèi)設(shè)兩部分組成，外設(shè)部分一般采用的是PLC子站對所有廠區(qū)內(nèi)的相關(guān)地點和處理池進(jìn)行監(jiān)控、取樣、調(diào)整，它集電源、處理器、輸入、輸出為一體。內(nèi)設(shè)部分設(shè)定在監(jiān)控室，主要作用是對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，可以對所有PLC子站實施總體與分開控制，技術(shù)人員根據(jù)顯示數(shù)據(jù)作出相應(yīng)的判斷與調(diào)整。

外設(shè)可以稱為現(xiàn)場層，它通過PLC設(shè)備的傳感器測量各個分部的具體數(shù)據(jù)，然后將這些數(shù)據(jù)通過線路傳遞到內(nèi)設(shè)。內(nèi)設(shè)可稱為控制層，是整個自動化控制系統(tǒng)的核心，在這里可以顯示出廠區(qū)各個子站的數(shù)據(jù)和畫面，同時也根據(jù)數(shù)據(jù)制作出數(shù)據(jù)變動趨勢圖，進(jìn)行簡單的分析。內(nèi)設(shè)也具有記憶功能，可以實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的查詢、顯示、打印等工作。隨著數(shù)據(jù)的變動，技術(shù)人員對子站作出設(shè)置參數(shù)的調(diào)整，可以對外設(shè)進(jìn)行停止或重啟，有效對污水處理實施控制。現(xiàn)在計算機(jī)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)一些基礎(chǔ)的智能化，所以控制層也可以根據(jù)數(shù)據(jù)設(shè)置一些簡單的編程，當(dāng)有一些小狀況發(fā)生或者出現(xiàn)時，計算機(jī)可以自主作出改變，控制各個子站，實現(xiàn)高度的智能化。

(三)工藝流程。自動化控制污水處理與傳統(tǒng)的處理方法工藝流程相似，它將需要手動進(jìn)行的程序?qū)崿F(xiàn)了智能化。各個污水處理分池里都有測量相關(guān)數(shù)據(jù)的傳感器，傳感器接收到水中污染成分的信息，然后將這些信息反饋給總控室里的計算機(jī)，計算機(jī)將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行趨勢分析和整理，判斷出子站是否有異常，自主發(fā)出程序命令給外部設(shè)備，外部設(shè)備根據(jù)命令進(jìn)行改變，例如加料、開關(guān)閘門程度等行動。

(四)自動化控制系統(tǒng)的特點及優(yōu)勢。自動化控制技術(shù)具有功能齊備、適用性強(qiáng)、調(diào)整靈活、報警快等特點。當(dāng)代科技水平已經(jīng)發(fā)展到了很高的程度，智能化也基本實現(xiàn)，自動化控制技術(shù)可以減少勞動力，以最小的行動獲得最大的收獲，只需要控制內(nèi)設(shè)處理器就能實現(xiàn)對所有設(shè)備的調(diào)整，功能相當(dāng)齊全，適用性很高，實施行動也很高效，不需要浪費太多人力，當(dāng)有狀況發(fā)生，系統(tǒng)也能高速即時報警，令相關(guān)技術(shù)人員即時應(yīng)對。雖說自動化控制技術(shù)前期投資比較大，但是長遠(yuǎn)來看，自動化控制技術(shù)所獲得的效率與效益是最高的，并且可以不斷地升級滿足最新的需求。

(五)自動化控制系統(tǒng)的不足之處。自動化控制技術(shù)在我國存在技術(shù)人員少、線路檢修不方便、抗干擾能力差等劣勢。我國科技相對起步較晚，人們對科技還沒達(dá)到國外的重視程度，所以在自動化控制系統(tǒng)的操作、編程、維修等方面的技術(shù)人員相對較少，人才稀缺，維修費用高。若內(nèi)部設(shè)備的程序出現(xiàn)錯誤，將導(dǎo)致整個系統(tǒng)癱瘓，污水得不到及時處理。另一方面，外部設(shè)備線路都是隱秘的，如果出現(xiàn)線路問題，難以確認(rèn)問題具體所在。同時外部設(shè)備的干擾項太多，電流、接地等方面都能引起數(shù)據(jù)測量不準(zhǔn)確，進(jìn)而造成污水處理達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，給工廠帶來損失，給環(huán)境造成傷害。

四、結(jié)語

“輸?shù)袅丝萍季偷扔谳數(shù)袅宋磥怼保萍荚絹碓降玫饺藗兊闹匾暫蛻?yīng)用，也應(yīng)該給人們的生活帶來便捷。當(dāng)前我國的污水處理技術(shù)正處于成長階段，各方面還需要繼續(xù)完善。國家應(yīng)當(dāng)加大對科技人員的培養(yǎng)，提高技術(shù)人員的技術(shù)能力，研發(fā)屬于我們自己的控制系統(tǒng)與設(shè)備，使自動化控制技術(shù)得到全面的支持與發(fā)展。雖然目前我國還沒有做到全面自動化，自動化控制系統(tǒng)也存在著很多的問題，但我們有理由相信，在國家全面發(fā)展、重視科技的努力下，我國的科技水平會越來越高，自動化控制技術(shù)會越來越完善，污水的處理也會得到全面有效的解決。

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