自動化控制技術(shù)在污水處理過程中的應用和發(fā)展

劉忠祥，王俊杰，丁查明，劉 杰

（1.中國市政工程華北設計研究總院有限公司，天津 300381；2.天津叁目堂園境景觀規(guī)劃設計有限公司，天津 300021）

0 引言

近年來，城市的人口日漸增多，產(chǎn)生的工業(yè)污水以及人們?nèi)粘嶋H生活污水隨之越來越多，對生態(tài)自然環(huán)境以及人們的生活居住環(huán)境造成非常不好的影響，更為嚴重的是這些污水會危害到人們的身體健康。國內(nèi)十分需要對工廠進行一定的控制，從源頭上減少整體的污水排放量。而針對之前一貫所采用的污水處理模式而言，其不能滿足排污模式可持續(xù)發(fā)展所需要的條件。中國信息技術(shù)等現(xiàn)代科技發(fā)展迅速，自動化控制技術(shù)也漸漸應用到工業(yè)建設中，因此將自動化控制技術(shù)應用到污水處理生產(chǎn)中，建立全方位的監(jiān)控污水處理系統(tǒng)，既能保證污水處理全過程的效率，又能滿足排污系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

1 污水處理自動化控制系統(tǒng)

隨著中國高科技信息時代的到來，污水處理也引進了自動控制化技術(shù)。在污水處理的過程中，將污水處理過程和自動控制化技術(shù)結(jié)合在一起，既提高了污水處理的效率，同時還彌補了污水處理人工現(xiàn)場操作不足的缺陷。自動化控制污水處理系統(tǒng)可以對污水處理進行三級控制，自動化控制污水處理的一級控制為集中控制模式，是由自動化總服務臺操控，自動化控制污水處理的二級控制為分散控制模式，分散在污水處理單位的各個區(qū)域，進行分散式操控，自動化污水處理的三級控制為實時控制模式，是由操作現(xiàn)場相關(guān)的設備組成。要保證自動化控制污水處理系統(tǒng)正常運行，要強化各級控制系統(tǒng)之間的信息傳遞的工作。

2 污水處理過程分析

污水處理過程是由多個不同的環(huán)節(jié)組建而成的，污水處理的每一個環(huán)節(jié)不僅可以獨立操作，也可以組建在一起統(tǒng)一操作，污水處理的每一個環(huán)節(jié)的構(gòu)建模式是依據(jù)污水處理過程的特點設計建造。污水主要是來源于工業(yè)廢水和生活污水，目前國內(nèi)處理污水的全過程是由預處理、一級處理、二級處理、三級處理這4個環(huán)節(jié)來完成。

2.1 預處理

污水處理過程中的預處理環(huán)節(jié)，首先是對水中較大的固體的污染物，利用格柵進行攔截，接著是將水中較大的無機顆粒污染物通過沉砂池來進行分離，是污水處理的最初級環(huán)節(jié)，目的是要保障污水的其他環(huán)節(jié)順利進行。

2.2 一級處理

污水處理過程中的一級處理環(huán)節(jié)又稱物理法處理環(huán)節(jié)，這個環(huán)節(jié)是通過物理方法把初沉池水中的一些污染物再通過沉淀、泥水分離，處理掉水中固體懸浮物、生化需氧量以及化學需氧量等。通過一級處理之后，水中還是會殘留污染物，達不到污水排放要求，還要做進一步處理。

2.3 二級處理

污水處理過程中的二級處理環(huán)節(jié)又稱生物法處理環(huán)節(jié)，這個環(huán)節(jié)是將一級處理環(huán)節(jié)已經(jīng)處理過的污水再通過高效沉淀等設施設備，將水中微小的有機物和可溶解的有機物等成分進行再處理的環(huán)節(jié)。污水二級處理是整個污水處理過程中最為重要的一個環(huán)節(jié)，處理程序也較為復雜，經(jīng)過二級處理之后基本上能夠達到污水處理的目的，但是不能重復再利用，因此還需要繼續(xù)處理。

2.4 三級處理

污水處理過程中的三級處理也是終極處理，三級處理環(huán)節(jié)是應用化學方法將水中的雜質(zhì)、細菌等污染物通過中和、過濾、沉淀等過程來進行加工、消毒。三級處理過后的水質(zhì)完全符合國家排放標準可循環(huán)再利用，起到維護生態(tài)自然環(huán)境的作用，并給人們生活居住創(chuàng)造優(yōu)質(zhì)的生活環(huán)境。

3 自動化控制技術(shù)在污水處理過程中的應用

自動化控制技術(shù)在污水處理過程中的應用主要體現(xiàn)在進水泵的自動控制、沉砂池的自動控制、氧化溝曝氣量的自動控制、污泥回流量的自動控制這4個方面。

3.1 進水泵的自動控制

污水處理過程中進水泵是主要用來控制來水的水量與水的速度的設備，自動化控制進水泵處理污水時，進水泵的自動化控制主要是采用水位的測量裝置來監(jiān)測水位的變化情況，當水位升到一定高度位置時，控制按鈕會自動啟動進水泵，自動控制進水泵一般需要3臺以上，由自動控制系統(tǒng)控制水泵工作的時間以及順序。

3.2 沉砂池的自動控制

在進水泵對污水處理過程的分析后，再用沉砂池將水進行沉淀處理。沉砂池自動控制系統(tǒng)，既可以運用自動控制系統(tǒng)控制攪拌葉輪定時進行排沙，還可以應用自動化控制系統(tǒng)控制排沙泵、沖洗水以及排沙閥門等設備來實現(xiàn)沙水分離的控制。

3.3 氧化溝曝氣量的自動控制

污水進行處理的過程中是需要氧氣供應的，應用自動化控制系統(tǒng)來控制污水處理過程中的需求氧氣量以及相關(guān)設備的耗氧量，并進行準確控制，可以降低能源損耗。

3.4 污泥回流量的自動控制

在污水處理過程中對污泥回流量的自動化控制應用，可分為時間控制以及手動控制兩種方式進行。污泥回流量自動化控制系統(tǒng)，在污泥回流過程中，對污泥回流設備設施按照一定的啟動順序發(fā)出相關(guān)的指令，如果相關(guān)的設備實施出現(xiàn)故障，自動控制系統(tǒng)會發(fā)出停止工作的指令，清除所有故障后，污泥回流量自動控制系統(tǒng)會恢復正常工作狀態(tài)。

4 污水處理自動化控制技術(shù)應用中應注意的問題

4.1 做好科學規(guī)劃

在進行污水處理自動化控制技術(shù)應用的過程中，要求污水處理部門先要從經(jīng)濟、技術(shù)、環(huán)境等方面綜合而科學地分析自動化控制技術(shù)的可實行性，還要求污水處理部門聘請專家從成本投入、施工條件等多個方面進行深入討論和分析，制定出適合自身情況的、科學的污水處理自動化控制技術(shù)方案，并且在應用自動化控制技術(shù)時，要為自動化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供保障，必須嚴格把關(guān)自動化控制系統(tǒng)的硬件、軟件的質(zhì)量。

4.2 建立相應的管理制度

為了保證污水處理自動化控制系統(tǒng)正常穩(wěn)定的運行，污水處理部門要加強工作人員的職能責任使命感，并且建立以及完善相應的管理制度。首先，污水處理部門要建立和完善上崗制度，對崗位的工作內(nèi)容要進行合理的、詳細的規(guī)范；要健全工作考核制度，并鼓勵工作人員積極學習自動化控制技術(shù)；為了提高污水處理工作人員的自覺性，必須制定并落實崗位工作責任制。

5 總結(jié)

目前，國內(nèi)污水處理部門基本應用了自動化控制系統(tǒng)，但是絕大部分的污水處理部門都只是使用了較為簡單的機械性能的操作，整體的應用效果并不是很好。隨著中國工業(yè)改革的迅速發(fā)展，這種簡單的自動控制污水系統(tǒng)模式的應用不能滿足生態(tài)環(huán)境以及人們?nèi)粘Ｉ瞽h(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。同時，整個國家的污水處理的效率其實是受到了很多因素的影響，單純依靠人工預先設計好的程序來進行全面控制污水處理是不現(xiàn)實也是不可能的。因此，要不斷提高自動化控制技術(shù)的應用水平，對污水處理過程中采集的數(shù)據(jù)以及相關(guān)的信息，進行準確的計算以及分析，逐步實現(xiàn)智能化自動控制系統(tǒng)的污水處理模式。