污水處理過程中的節能優化控制方法探究

吳彥增

中天設計集團有限公司 吉林 長春 130061

我國社會的不斷發展，人們普遍開始重視自己生活的環境，而工業發展伴隨著廢棄物的排放，這已經贏得了全社會的廣泛關注，在我國各個地區都展開了就工業廢水和生活污水進行有效處理的行動[1]。但污水處理這一過程是一個復雜的機制聯動。需要不同設施設備管理體系進行合作，在過程中如何進行節能優化成為了控制整體運行成本的關鍵，為節約企業經營成本，提高經濟收益，達到更好的污水處理效果，使污水處理過程與生產過程能夠形成更強力的綁定，就需要企業依照污水處理過程的實際工作內容，在新材料新技術以及新型管理模式的幫助下進行能源節約，實現控制成本。

1 .污水節能處理現階段所存在的問題

相關技術的不斷發展，在污水處理方面有了更多的選擇。現階段污水處理通過機械自動化技術來完成，對水質進行改善。整個污水處理過程需要數十項工藝的前后合作才能夠完成，而在各個階段面對不同數量不同類型的污水形式處理過程中，所需消耗的能量也有所區別。因此如果能夠把污水處理過程中，各個階段實際消耗能量量化體現并依照此為目標進行精準的調控，就可以實現污水處理能源消耗量的大幅度降低，為企業實現節約經營成本，提高經濟收益的效果。發達國家由于社會發展速度更快，所以在上世紀80年代就已經認識到污水處理的重要性，并著手進行了相應的研究工作，在長時間的污水處理過程中，他們總結出了很多經驗，目前我國的污水處理廠雖然所使用的硬件設備已經達到了國際先進標準，但是由于缺乏足夠時間的經驗積累，所以我們在與這些設備進行磨合以及應用的過程中，往往不能夠完全發揮這些硬件設備的潛力。目前很多地區的污水處理廠所配備的技術人員，在工作經驗以及技能知識等方面還存在一定的不足，所以沒有足夠的人力資源來填補設備操作養護機制的運行一部分設備無法得到有效的利用和管理。生產企業配套產生的污水處理系統，沒有依照設備的運行養護規律來設定相應的管理機制，缺乏專業人員對其進行定期養護，也使得一些設備在投入使用之后不久就出現了故障[2]。

除此之外不同的生產污水類型所需進行的處理方式也有所區別，應根據企業實際的污水雜質來選擇適配的污水處理方式，而這種細化的分類需要一定時間的磨合和整理。并且這種細化分類也僅僅是優化污水處理過程的第1步，緊接著我們就要根據不同污水類型的處理模式和設施設備運行機理，進行各階段能源消耗數量的統計，編制一套完善的程序，能夠根據不同的處理任務處理對象，選擇最合適最低耗的處理方法。我國作為后進入污水處理領域的國家，具有一定的后發優勢，例如很多控制系統，我們可以轉由遠程智能操作來進行，這樣一來就可以實現更高精度的控制，并且遠程控制可以基于計算機網絡系統進行聯網，這樣一來單一處理核心可以覆蓋更多的污水處理設備，完成更多的污水處理任務，在一些勞動強度較大的工作崗位，甚至可以利用信息化處理手段來替代傳統的人工操作，既可以提高精確度和反應速度也可以降低誤操作的可能性[3]。

2 .遺傳算法的污水控制參量DO的優化分析

污水處理過程中的 SBR 過程是一個耗氧過程，在進行處理時，需要有充足的氧氣保證微生物能夠完成正常的有氧活動，實現對污水中所存在的廢料進行分解。在處理過程中就要保證整個過程的供氧量，符合微生物需求，讓其有合適的環境生存和活動[4]。如果供氧量不足，微生物數量會縮減，污泥的降解效率就會大大降低，最終實現的污水處理效果也會隨之變差，需要反復進行污水處理，這樣一來處理單元污水所需投入的成本就會大幅度提升。DO系數是污水處理過程中耗氧量的參數，DO系數測定儀器的采購單價較低，使用便捷能夠快速為技術人員提供數據支持對污水中微生物在分解過程中所需使用的氧氣量進行準確評估，是一種得到廣泛應用的氧氣濃度測試儀器。技術人員可以根據儀器的數值來判斷當前污水中微生物的有氧運動速度，通過調控氧氣濃度來控制有氧活動的速度，確保待分解的雜質能夠被有效處理。遺傳算法是基于遺傳機理和自然選擇作為理論基礎，對DO參數進行直觀控制，模擬自然環境選擇條件下的變異與繁殖現象，作用于污水處理過程，降低傳統污水處理所需消耗的能源。而且配套設施設備采購單價低廉，應用簡單，便于大規模推廣，在整個處理周期中，所花費的成本也能夠得到很好的控制。

3 .污水處理中的電器低能源消耗的優化分析

無論是執行哪種內容的污水處理任務，都需要有電器設備的加入和支持，電器設備在開啟運行過程中會消耗能源，但污水處理過程是由若干個此環節共同構成的。在這些子環節設置的電器設備只有在污水處理進行到該階段時才能發揮效果，但過去污水處理設備缺乏分段供能的概念，一旦開啟整個系統的所有電器設備都同時運轉造成了空耗。除此之外，在污水處理過程中，線路上的能源消耗也是一個不能被忽視的環節，在污水處理過程中，要盡可能避免線路老化或磨損，選擇適合工作任務的變壓裝置對其內部的三相線路功耗損壞方面知識要有全面的了解，在日常使用和之后的維護過程中，要仔細檢查線路消耗和損害情況，在整個污水處理過程中，需要大量的電線電纜及分布，具有嚴格的要求，要盡可能縮短[5-6]。不必要的配電線路降低電能在線路中傳輸所造成的消耗電阻的大小與電路的長度、材料有密切的關系，應該根據布線方案選擇合適的材料。降低在電力傳輸過程中，由于材料或線路長度所導致的能源消耗情況可以遵循最優化原則，盡可能縮短變壓器與負荷中心所存的距離，這樣一來就可以有效降低電流在電路中行進的長度，減少過程中由于發熱而造成的能耗[7]。

4 .污水處理節能優化控制的未來發展方向

污水處理主要是基于專業機械設備互相配合來完成的，人工參與在其中的占比很小，因此我們可以給予全機械化控制的角度來分析。強化信息技術的價值，讓各環節的設備能夠更緊密的聯系起來，通過傳感器終端的接收和發送，讓各環節的機械設備將當前工作狀態信息及時的反饋。控制中心，通過收集整理各階段各節點的設備運行信息，就可以了解到當前各個區域設施設備的工作狀態，在根據其所處的位置和相關聯的處理邏輯進行機械計算，就可以得出在當前模型的運行過程中，各環節設施設備能耗與產出的幣值，如果發現能耗過高，卻基本處于空轉時，就可以對該部分內容進行精細化調整。通過直接下達數據指令的方式，來降低當前未處于正常工作狀態環節的能源消耗上限[8]。以及通過集中把握的方式，對整個污水處理系統，各個環節，各個階段所需消耗的能量進行精確入微的控制，并且一階段的時間完成計算和指令下達。

結束語：經濟的快速發展，雖然給工業發展帶來了良好的機遇，同時工業經濟效益也取得了穩定的增長，但是工業廢水的排放問題一直沒有得到妥善處理，對環境造成的污染和影響越來越嚴重。污水得不到妥善處理，勢必會導致大氣環境、生態環境的惡化，久而久之，人們的生存環境也會遭受到嚴重的打擊。除了工業廢水之外，人們日常生活中的生活污水對環境造成的影響也相對比較嚴重。現代社會發展過程中，無論各種各樣的能源，在日常發展過程中，都具有非常重要的作用，同時由于污水處理屬于高能工程項目之一，所以要想從根本上實現對能源的高效利用，就必須要對現有的污水處理工藝技術、手段等進行優化和完善，這樣才能夠保證水質、水量的有效提升。污水處理在未來還會得到更大規模的普及，在我國龐大的工業生產規模體量下，污水處理所需面對的處理對象數量也是一個天文數字，如果能夠在處理過程中降低10%的能耗，就能夠節約出巨額的能源用于其他領域。我國雖然在污水處理領域起步較晚，但是有后發優勢可以通過加入信息化控制的方式來提高過程，使用效率，讓污水處理設備的能源消耗與產出達到一個合理的水平。