自動控制技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用研究

王虎 張嘉隆

[摘 ? ?要 ]隨著我國城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，污水的排放量也在大幅度增加，在此情況下，必須加強(qiáng)自動控制在污水處理中的運(yùn)用研究，有效提升污水處理的效率。基于此，對污水處理中的自動控制展開研究，從污水處理以及自動控制系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)出發(fā)，對自動控制的運(yùn)用成效以及問題進(jìn)行討論，并提出了完善系統(tǒng)運(yùn)行、擺脫限制因素及打造高素質(zhì)人才隊(duì)伍等優(yōu)化策略，為提升污水處理的生產(chǎn)力奠定基礎(chǔ)。

[關(guān)鍵詞]污水處理;自動控制;運(yùn)用

[中圖分類號]X703 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）07–00–03

[Abstract]With the continuous advancement of my country's urbanization process， the discharge of sewage has also increased significantly. Under such circumstances， it is necessary to strengthen the application of automatic control in sewage treatment to effectively improve the efficiency of sewage treatment. Based on this， the study of automatic control in sewage treatment was carried out. Starting from the characteristics of sewage treatment and automatic control system operation， the effectiveness and problems of automatic control were discussed， and the improvement of system operation， getting rid of restrictive factors and creating high-quality Optimized strategies such as talent team laid the foundation for improving the productivity of sewage treatment.

[Keywords]sewage treatment; automatic control; application

在傳統(tǒng)的污水處理模式下，通常以半自動化處理與人工處理為主，但這兩種方式在實(shí)際運(yùn)行的過程中都存在著一定弊端。隨著科技水平的不斷提升，自動控制系統(tǒng)逐漸在污水處理中投入使用，進(jìn)而有效地避免了傳統(tǒng)污水處理模式所引發(fā)的弊端。同時，自動控制系統(tǒng)在污水處理過程中的運(yùn)用還可以大幅度提高工作效率，進(jìn)一步降低相關(guān)環(huán)節(jié)所需要的成本，因此加強(qiáng)對自動控制系統(tǒng)的研究有著很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

1 污水處理及自動控制系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)

1.1 污水處理特點(diǎn)

在污水處理的過程中主要存在三方面的特征;

（1）所需要的周期較長，整個污水處理流程一共需要經(jīng)歷機(jī)械處理、生物處理以及深度處理三次處理，因此有必要對處理工藝做出進(jìn)一步優(yōu)化。

（2）相關(guān)參數(shù)的離散性較強(qiáng)，導(dǎo)致設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)時很難獲取溶解氧、pH值等參數(shù)的系統(tǒng)線性關(guān)系。

（3）傳統(tǒng)的污水處理方式主要依靠經(jīng)驗(yàn)開展，不僅耗費(fèi)了大量的人力物力，對自動控制系統(tǒng)的發(fā)展也會造成阻礙。

1.2 自動控制系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)

自動控制系統(tǒng)的發(fā)展不僅對污水處理有著強(qiáng)烈的現(xiàn)實(shí)意義，同時也是污水處理必然的發(fā)展方向，自動控制系統(tǒng)的運(yùn)行需要大量的自動化技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)，在污水處理的過程中，自動控制系統(tǒng)的運(yùn)行體現(xiàn)出了較強(qiáng)的復(fù)雜性，而其中涉及到的各類模擬量、數(shù)字量也大大提升了自動控制系統(tǒng)的運(yùn)行難度。現(xiàn)階段，自動控制系統(tǒng)主要包括開環(huán)、閉環(huán)以及時間控制等多種控制方式，同時由于污水處理對城市發(fā)展的重要影響，各個環(huán)節(jié)的參數(shù)與指標(biāo)必須嚴(yán)格符合污水處理的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，這也進(jìn)一步提升了自動控制系統(tǒng)的運(yùn)行難度。

2 污水處理中自動控制的運(yùn)用成效

2.1 酸堿度的控制

污水與普通生活用水在酸堿度上會存在著一定的差異，并且還有可能呈現(xiàn)出一定的波動趨勢，為進(jìn)一步提升對污水的處理效果，就需要借助自動控制系統(tǒng)加強(qiáng)對酸堿度的控制。對酸堿度進(jìn)行控制的主要流程為：系統(tǒng)會先對污水的酸堿度進(jìn)行檢測，如果污水的酸性較強(qiáng)，系統(tǒng)會對相應(yīng)的數(shù)據(jù)加以記錄，并標(biāo)記出其中的誤差與錯誤率。接著再根據(jù)之前的數(shù)據(jù)分析結(jié)果打開堿液閥，對污水的酸堿度進(jìn)行調(diào)整，這樣根據(jù)污水的酸性強(qiáng)度控制堿液閥進(jìn)而有效實(shí)現(xiàn)了污水處理的自動控制。另外，系統(tǒng)還可以針對污水的酸堿度加以計(jì)算，針對其非線性部分提供相應(yīng)的增益補(bǔ)償，最大限度地提升污水處理工作的有效性。

2.2 曝氣池的控制

在污水處理的過程中因?yàn)槲鬯泻兄^多的微生物，而且其中一部分微生物的代謝需要消耗氧氣，因此有必要開展對污水的曝氣工作。相關(guān)工作的完成主要涉及到以下重點(diǎn)環(huán)節(jié)：首先要對污水進(jìn)行好氧處理，通過將曝氣池中污水與活性污泥混合的方式加速其中有機(jī)物的降解。其次，在第一步完成之后污水里面的有機(jī)物會附著于細(xì)胞上，從而進(jìn)一步提升曝氣池中的好氧成分，這樣的環(huán)境給污水中微生物的代謝提供了良好的條件，幫助微生物可以處在一個最佳的儲存狀態(tài);最后，要針對污水處理的曝氣量加以模糊控制，完成曝氣池氧氣濃度的檢測工作以及有機(jī)物的評估工作，進(jìn)而準(zhǔn)確計(jì)算出污水處理需要的各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)。

2.3 厭氧系統(tǒng)的控制

在污水有機(jī)負(fù)荷程度比較高的情況下原有的處理方式就不再適合對其進(jìn)行處理，而這時厭氧處理方法成為了最為主要、有效的處理方法。在此過程中，應(yīng)先對污水的主要構(gòu)成成分以及污水濃度加以檢測，如果各個因素的變化幅度較大則需要開展更為有效的厭氧控制。針對厭氧系統(tǒng)的控制需要對厭氧消化池的情況加以檢測，得出污水中各類物質(zhì)的含量并控制產(chǎn)物的酸堿度關(guān)系，使其可以更好地發(fā)揮出線性控制作用，推動系統(tǒng)的協(xié)調(diào)有機(jī)負(fù)荷，提升污水處理的穩(wěn)定性。

2.4 混凝劑的控制

針對污水中分散的膠體物質(zhì)，在進(jìn)行污水處理的過程中需要使用到混凝劑。為了可以更好地讓混凝劑在污水處理的過程中發(fā)揮作用，需要事先在凈水中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分析反應(yīng)池中的絮凝現(xiàn)象，并結(jié)合分析數(shù)據(jù)得出最為合理的混凝劑投入量值，進(jìn)而最大限度地降低污水的渾濁度，保證污水處理的合理性。另外，還需要通過建立化學(xué)氧化模型對污水酸堿度與吸附劑效果進(jìn)行評價，進(jìn)而在后續(xù)的處理過程中提升控制效果。

3 污水處理中自動控制運(yùn)用的問題與建議

3.1 自動控制系統(tǒng)的運(yùn)行問題

3.1.1 穩(wěn)定性不強(qiáng)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各個領(lǐng)域都受到了明顯的影響，各行各業(yè)都開始將信息化技術(shù)引入其中，其中也包括污水處理的自動控制系統(tǒng)。污水處理的相關(guān)技術(shù)經(jīng)過快速的革新與發(fā)展，PLC、DCS等技術(shù)也得到了顯著的提升，在這部分因素的影響下，自動控制系統(tǒng)較之前也產(chǎn)生了明顯的轉(zhuǎn)變，功能運(yùn)行的系統(tǒng)性與穩(wěn)定性都發(fā)生了不同程度上的提升，污水處理的效率與質(zhì)量也隨之進(jìn)步。以現(xiàn)階段的發(fā)展情況來看，在污水處理過程中自動控制系統(tǒng)的運(yùn)行仍然存在著一些問題，由于污水處理自動控制的過程非常復(fù)雜，其中需要涉及到大量的專業(yè)技術(shù)與數(shù)據(jù)參數(shù)，同時這部分?jǐn)?shù)據(jù)參數(shù)的不斷變化也給污水處理自動控制系統(tǒng)的運(yùn)行帶來了巨大難度。因此在當(dāng)前的污水處理過程中并不能完全依靠自動化控制來實(shí)現(xiàn)，其中的一部分環(huán)節(jié)仍然需要依靠工作人員完成，并根據(jù)處理過程中的變化進(jìn)行人工調(diào)整，進(jìn)而導(dǎo)致了污水處理效果的不穩(wěn)定性。

3.1.2 限制因素過多

由于污水處理的過程非常復(fù)雜，進(jìn)而對其中的設(shè)備運(yùn)行情況與基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)情況都有著較高的要求，其中所涉及到的專業(yè)技術(shù)也要達(dá)到一定的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。這樣的嚴(yán)格要求使得很多地區(qū)在進(jìn)行污水處理時面臨著不容樂觀的局面。其中主要的影響原因有很多，例如污水處理設(shè)備的先進(jìn)性以及運(yùn)行效果難以滿足當(dāng)前自動控制系統(tǒng)運(yùn)行的需求等，而像這樣的污水處理廠設(shè)備問題將會對污水處理效果與效率產(chǎn)生直接的影響，對自動系統(tǒng)的運(yùn)行與發(fā)展也會產(chǎn)生一定程度的阻礙。

3.2 自動控制系統(tǒng)的優(yōu)化措施

3.2.1 完善系統(tǒng)運(yùn)行

在原有的自動控制模式下仍存在著較多限制與弊端，因此為進(jìn)一步提升污水的處理效果，有必要對系統(tǒng)加以改進(jìn)。就當(dāng)前采集與輸出的數(shù)據(jù)來看，主要包括脈沖量、開關(guān)量與模擬量，但對于污水處理的進(jìn)一步發(fā)展來說是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因此還要對系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)而完成對圖片、音頻以及視頻的采集與輸出。同時，對系統(tǒng)的各個功能還應(yīng)完成進(jìn)一步的拓展，其中包括對信息的邏輯處理功能;整數(shù)、實(shí)數(shù)、二進(jìn)制等各類信息數(shù)據(jù)的運(yùn)算功能;以及對時間的運(yùn)算功能，進(jìn)而有效實(shí)現(xiàn)對延時與定時的有效控制。另外，在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升高速計(jì)數(shù)的頻率，保證輸入和輸出過程中的反應(yīng)速度與精細(xì)化程度。最后是增加系統(tǒng)的存儲容量，保證數(shù)據(jù)生成與儲存的安全性;完善開放式網(wǎng)絡(luò)通訊模塊的調(diào)節(jié)，以保證遠(yuǎn)程控制的穩(wěn)定性。

3.2.2 擺脫限制因素

就現(xiàn)階段的發(fā)展趨勢來看，加強(qiáng)污水處理的技術(shù)創(chuàng)新、提升自動化控制效果才是推動污水處理水平提升的唯一出路。由于我國在自動化技術(shù)的研究上起步較晚，因此在當(dāng)前污水處理領(lǐng)域中自動控制系統(tǒng)的運(yùn)行情況仍與發(fā)達(dá)國家相比存在著較大的差距。這樣的情況就會導(dǎo)致我國進(jìn)行污水處理的相關(guān)技術(shù)仍然受制于其他國家，部分污水處理設(shè)備還需要從國外進(jìn)口。

通常情況下，這部分設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與維修程序都非常復(fù)雜，如果我國工作人員不能有效處理則會對污水處理工作產(chǎn)生嚴(yán)重的阻礙。因此，我國應(yīng)該進(jìn)一步加強(qiáng)對自動化技術(shù)的研發(fā)，更好地將自動化技術(shù)引入到污水處理中，最大限度地減少技術(shù)層面所帶來的限制。同時，相關(guān)自主研發(fā)設(shè)備維修與應(yīng)用的簡易程度大大提升，這對于污水處理的發(fā)展也具有著至關(guān)重要的意義。

3.2.3 打造高素質(zhì)人才隊(duì)伍

相關(guān)專業(yè)人才是推動污水處理發(fā)展的重要動力，實(shí)際上，污水處理對人才需求量非常大，其中還包括了污水處理設(shè)備操作人員以及自動化控制人才等。因此為了進(jìn)一步提升污水處理效果，應(yīng)加強(qiáng)人才的培養(yǎng)力度，進(jìn)而通過發(fā)揮人才隊(duì)伍的積極作用滿足污水處理行業(yè)的發(fā)展需求，從而更好地為城市化建設(shè)提供動力。同時，對于人才培養(yǎng)還要注重自動化知識與污水處理工程的結(jié)合，不斷提升人才的實(shí)際操作能力。

4 結(jié)束語

綜上所述，自動控制在污水處理中的普及不僅可以有效避免傳統(tǒng)污水處理方式，還對污水處理質(zhì)量與效率的提升起到了至關(guān)重要的作用。為進(jìn)一步提升自動控制系統(tǒng)的運(yùn)行水平，有效滿足國家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)際的運(yùn)行過程中，應(yīng)加強(qiáng)對其的研究力度，有效掌握自動控制系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)并針對現(xiàn)存的運(yùn)行問題加強(qiáng)系統(tǒng)的完善與限制因素的解決，進(jìn)而使自動控制系統(tǒng)的作用可以得到最大限度地發(fā)揮。

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