工業污水處理自動監控技術的發展現狀研究

曾永勝

摘 要 隨著我國工業技術不斷發展，工廠產生的“三廢”日益增多，而當今時代人們的環保意識越來越強烈。因此，對于工業污水的處理技術也在不斷更新，如今，國內外都已經研發出了各種先進的工業污水處理自動監控技術。在本文中，筆者通過查閱相關文獻以及社會調查，對國內外工業污水處理自動監控技術的發展現狀進行了大概的闡述，包括現階段國內外的污水排放情況以及國內外對于工業污水處理自動監控技術的研發情況等。旨在為我國工業污水的處理以及環境保護工作作出一點貢獻。

關鍵詞 工業污水處理；自動監控技術；智能監控；發展現狀

前言

工業污水包括的多個方面的內容，有來自造紙廠的工業污水，有來自化工原料產生的污水等等。對于不同來源的工業污水，其處理的方式也不一樣，而且處理的難易程度也不盡相同。污水處理的效果對人們日常生活的影響非常之大，如果沒有處理好工廠產生的污水，對生活在工廠周邊老百姓的身體健康會造成極大的威脅。首先，工業污水進入土壤，土壤中的水吸收了其有害成分，老百姓的生活飲用水則存在極大的隱患。其次，工業廢氣排放到周邊的居民區，污染空氣，老百姓容易患呼吸道疾病。

1 國內外工業污水的排放情況

據有關環保部門統計發現，我國在2008年工業總消耗的新鮮水為549.63億噸，其中工業污水總排放量217.38億噸，其中工業COD總排放量404.8萬噸。而在同年，一些工業發達國家，比如美國，他們投入了較大的資金用于工業污水處理的研發，研發出了工業污水二級處理，并將該技術普及到全國的各個工廠中。美國在20個世紀70年代的時候就已經開始實行自動化污水監控系統，它有效地監控并減少了工業污水的排放量。其次，近年來，我國化工行業的工業廢水處理和利用工作取得了較大進展，但廢水排放達標率仍不高，且目前國內的趨勢化工廢水零排放的政策下，零排放工作也在逐步開展。因此，研究分析水處理的現狀并開發出高效且實用的工業污水處理自動監控技術并回用具有非常重要的現實意義。

2 工業污水處理自動監控系統的現狀

近年來，隨著國家和人民對于環境保護的呼吁越來越強，國內外許多學者開始熱衷于工業污水處理自動監控系統的研發，并取得了一定的進展。

就國內的情況來說，彭永臻等學者將ORP作為SBR反應器有機物降解程度的間接指標，得到了與PiusM.Ndegwa相類似的結論：ORP可以作為SBR法反應時間的計算機控制參數，實現工業污水處理系統計算機在線監控。徐臘梅[1]等學者設計了污水處理監控系統，該系統采用PLC和IPC控制結構進行實時控制和數據的采集，采集的數據通過PROFIBUS現場總線傳遞到中心控制室，中心控制室的計算機分析數據后對現場進行實時監控，實現污水處理的自動控制。孫小斐[2]等學者利用組態軟件MCGS、工控機和PLC建造了基于一體化造紙污水處理實驗級的造紙污水處理監控系統。

3 智能污水處理監控技術

智能控制是現在最新的污水處理監控技術，它相對于自動監控技術來說，更加先進和高級。它涵蓋了當今世界多種最為先進的技術，比如計算機信息技術、傳感技術、納米技術等多種技術，可以實現污水處理監控的人工智能化，高效化監控。近些年來，人工智能在各個行業的應用都非常廣泛，已經成為各行各業的研究和應用熱點。智能污水處理監控技術它主要包括模糊控制、神經網絡控制這兩種技術，以及將這兩種或兩種以上的智能控制技術結合起來的集成智能控制技術等。

模糊控制能將操作者的控制經驗和知識表達成相對應的語言控制規則，然后用這些規則去控制系統，其優點在于，控制速度快而精準，運作良好，而且節能環保，富有高效性。1980年Tong等首次將模糊控制應用到污水處理中，將出水BOD、SS、出水氨氮濃度、曝氣池MLSS、DO及回流污泥量等監測數據作為輸入變量輸入模糊控制系統，“模糊化”以后再與“規則集”進行匹配，隨后確定相應的控制手段，最后通過反模糊化得到量化的具體信號來實施控制。由于傳統PID調節對污水處理過程中pH的調節效果差，Ohkura，Takayuki提出了一種模糊控制手段，使原來使用常規PID控制需要7個控制步驟減少到只有2個，提高了pH控制的效果，也減少了中和劑的用量及成本。

神經網絡是由許多人工神經元聯結而成的網絡，它的優點在于，它具有很強的自適應性和學習能力、非線性映射能力和容錯能力[3]。神經網絡因具備上述特點，近年來越來越受到國外污水處理專家的重視，并在污水處理自動監控系統中開展人工神經網絡控制研究，取得了許多具有推廣應用價值的成果。在神經網絡技術與其他控制計算相結合方面，AltīnayPerendeci等基于水質不穩定的制糖廠厭氧污水處理生產沼氣部分的工業流程，設計了基于ANFIS（模糊自適應推理技術）的模糊神經網絡預測模型，通過所有在線和離線的有效數據作為輸入，來預測出水COD。實驗表明，只要給出相位矢量數據及近期COD值，該模型能預測出5～10天的COD值，遠高于污水處理的停留時間。當給出最近7天的出水COD值、2階相位數據和在線測量參數作為輸入變量，就能得到很好的預測能力；而當以最近10天的出水COD值、2階相位矢量數據和所有測量參數作為輸入變量，該模型的預測能力則更強。

4 總結與展望

工業污水處理對于世界各個國家來說都是一項艱巨的任務和工程，尤其對于我國來說更是如此。近年來，我國在污水處理這個問題上取得了很大的進展，與20世紀相比，已經取得了較為突出的成就。在未來，我國應該繼續加大污水處理技術研發的投入資金，爭取研發出更加先進、更加智能地污水監控系統，給我國人民營造出一個純凈美好的生活環境。

參考文獻

[1] 徐臘梅，陽衛國.PROFIBUS現場總線技術在污水處理系統中的應用[J].工業安全與環保，2013，32（2）：39-40.

[2] 孫小斐，馬邕文.基于組態軟件和PLC的造紙污水處理監控系統[J].工業控制計算機，2009，22（4）：21-22.