探討自動控制在污水處理中的應用

1、    探討自動控制在污水處理中的應用    康文莉摘 要：作為在我國的城市中較為關鍵的環(huán)節(jié)之一，污水處理對城市的運作與市民的生活起到了舉足輕重的作用。正是在此基礎之上，文章首先簡要地介紹了當前我國城市污水處理的現(xiàn)狀，分析了一些污水處理方式的存在性問題，然后對自動控制模式進行了概述，對其概念和方法加以探討，并且對城市污水自動控制處理的前景展開想象。關鍵詞：自動控制 污水處理 應用：x703.1 ：a ：1672-3791（2015）07（a）-0133-02水是生命之源，是這個星球上最為寶貴的資源之一，同時也是人們在進行生命活動與生產(chǎn)經(jīng)營時都不可或缺的基

2、本物質(zhì)。在世界各國資本條件迅猛發(fā)展的勢頭下，部分生產(chǎn)企業(yè)因為注重自身利益、技術條件有限等因素，而把關鍵性的污水處理環(huán)節(jié)完全忽視，這就導致了自然水體的污染問題。因此，污水問題早已不僅僅是世界各國經(jīng)濟發(fā)展的歷史遺留問題了，這個問題如今成為了全世界都要面對的環(huán)境污染問題。相比傳統(tǒng)污水處理辦法，自動控制技術的使用讓有關操作變得人性化，讓有關過程變得智能化，從而達到節(jié)約成本的目的。利用自動控制技術還能使相關工作人員的工作環(huán)境得到改善，從而確保相關操作的可行性與安全性，提升工作的效率。近年來，許多生產(chǎn)企業(yè)在污水處理的工藝流程中加入和運用了自控系統(tǒng)開展污水處理的工作，自動控制系統(tǒng)在污水處理工作中漸漸地有了不

3、可比擬的巨大優(yōu)勢。目前，全世界的研究人員都在密切關注著自動控制在污水處理中的應用，尤其對其在節(jié)能環(huán)保的實際意義方面起到的作用研究正在不斷更新。由此可見，在污水處理工藝中正確利用自動化控制技術不失為相關生產(chǎn)企業(yè)的明智之選。1 自動控制系統(tǒng)的組成以及特點一般情況下，在完善的自動控制系統(tǒng)中，關鍵性的檢測操作都會在標準的開放系統(tǒng)中得到應用，并且通過一定的通訊協(xié)議保證運行前提，以及相應的管理程序進行監(jiān)管。同時，為了讓自動控制系統(tǒng)在通用性方面做到更好，也能夠視具體情況而定，對各個系統(tǒng)的功能進行分散，以減少風險系數(shù)。根據(jù)污水處理的不同等級，自動控制系統(tǒng)的組成就可以被分成中央控制操作室、現(xiàn)場控制基站、現(xiàn)場操作

4、箱和工程師站等。其中中央控制操作室是負責管理自控系統(tǒng)中的整個控制權限，也為整個自控系統(tǒng)提供服務。而作為自控系統(tǒng)中關鍵要素的現(xiàn)場控制基站同時也保障了執(zhí)行策略與控制信號的實行，使得操作人員運用自動控制系統(tǒng)更加自如?，F(xiàn)場操作箱有各種實用的功能，比如顯示、報表、執(zhí)行操作命令還有報警等。工程師站則屬于完善整個系統(tǒng)的支撐點，起著對系統(tǒng)設置與對回路控制的作用。2 在污水處理中自動控制技術應用的必然性傳統(tǒng)的廢水處理方法一般有半自動控制與手動控制兩種，這是由于自動控制技術存在一定的局限，然而無論是半自動控制，還是手動控制，皆無法滿足現(xiàn)代需要。在運用手動控制開展污水處理工作時，由于操作人員的工作量大，加之數(shù)據(jù)并非

5、每次都準確及時，導致控制過程易于出現(xiàn)停滯不前的現(xiàn)象。與此同時，工作人員的自身思想也會對污水處理造成影響，比如，工作人員的粗心大意容易導致某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題。而在運用半自動控制進行污水處理工作時，由于其操作仍然對工作人員的實際操作水平有極高要求，因此無法達到集中監(jiān)控的目的，導致水質(zhì)不能維持在一個穩(wěn)定的范圍內(nèi)。而與之相對的自動化控制的出現(xiàn)，引領了一個全新的數(shù)字化時代。所謂的自動化控制，指的是在非人工參與的狀態(tài)下，可以通過外部器械，讓生產(chǎn)設備按照預先設定完成的程序進行智能化運行。自動控制技術以其優(yōu)異的控制功能，既是提高污水處理能力的首選，同時又可降低成本。3 自動控制在污水處理中的應用現(xiàn)狀在部分城市中

6、，約有25%的人口居住區(qū)不僅并未形成十分有效的污水處理系統(tǒng)，而且在把污水進行就地處理時通常也達不到處理標準。大部分城市中所用的處理系統(tǒng)一般設置了化糞池和配水系統(tǒng)等，而在那些土壤滲透性不強的地方，人工集成處理的設備則更為常用。自動控制技術在污水處理系統(tǒng)當中可以算是一項較為先進的技術，在目前也出現(xiàn)了很多對此技術開展應用的污水處理廠。然而此技術在進行應用的過程之中卻并沒有很快地實現(xiàn)理想狀態(tài)，當前利用該技術加以運行的系統(tǒng)仍然出現(xiàn)了不少的問題。3.1 自動化設備的配備不齊雖然我國自動化技術已經(jīng)很早就起步了，但是其在污水處理中的應用仍處于初級的階段，有很大的發(fā)展空間，卻也有著許多不足之處。比如說，在自動化

7、系統(tǒng)投入應用的過程中，許多相關的設備如儀表和氣閥等，由于其設備在引進時標準不一，造成精確度、硬度和使用年限等達不到使用要求。由于自動化設備的配備不齊，也就不能形成一套完整的自動化控制系統(tǒng)，也就無法達到妥善處理污水排放的預期效果。3.2 水質(zhì)控制標準設置不夠嚴格國內(nèi)的污水處理廠在對水質(zhì)進行控制時，大多都是利用與之相關的理論值如 orp、do和ph 來衡量水質(zhì)的好壞。如果僅僅以此方式來控制水質(zhì)，一旦控制器遠離理論值時，系統(tǒng)就會根據(jù)其他數(shù)值如時間來彌補對水質(zhì)的控制。如此一來，不但起不到污水處理的作用，甚至可能導致一些不達標的污水被誤排到大自然中，最終影響環(huán)境健康。3.3 設備維護難度大許多設備在進行

8、污水處理工作時，都必須得到一定的維護。而就目前我國大部分污水處理廠而言，其所用設備皆為進口國外的先進設備，不少工作人員都沒有徹底弄清楚設備的維護原理。加上大部分設備的價格十分昂貴，使得其維護要求也隨之變得很高，因此在設備維護的費用上就形成了一筆很大的預算，這也在一定程度上加大了污水處理廠設備的維護難度。4 自動化控制技術在污水處理的實際應用4.1 ph控制污水存在于水體中時，水體的ph值會發(fā)生很大的變化，甚至引起一個突變。因此，為了充分發(fā)揮污水處理的能力，以及全面提升水體凈化的效果，有必要將其ph值的大小控制在一定范圍內(nèi)。要做到對ph 的控制，首先，要確定污水的性質(zhì)，以便采取不同的控制措施。而

9、在自動控制投入使用的情況下，第一，對酸性的廢水可以采用仿人智能與模糊控制，對相關設備鍵入一定ph值的誤差和變化的頻率，再利用計算機的運算功能，求出堿液閥的開度增量，把所求值當作標準，這使閥門開度的控制效果大大提升。第二，在計算機上繪制出ph曲線，并根據(jù)其特點，使用非線性增益補償?shù)姆椒ㄗ宲h靜態(tài)增益變化得到補償，同時針對ph曲線還可以建立非線性的控制模型，使用閉環(huán)的方法讓污水的ph值控制更加精確。第三，把需要處理的污水引入到ph值控制器，在計算出污水正時滯的放大因子和建立好轉換時的延遲模型后，得出污水處理的滯后時間系數(shù)。 4.2 曝氣池控制在污水中，一般還含有各種活性迥異的微生物。部分微生物由于

10、在代謝過程中需要消耗氧氣（o2），因此為了更好地曝氣，為有益的微生物提供氧氣，采取合理的曝氣方式尤為重要。要持續(xù)對溶解在污水中的c（o2）的變化進度進行監(jiān)測，通過質(zhì)譜儀等現(xiàn)代科技化學儀器對水中有機物的含量進行合理推定，開展曝氣量的模糊控制。然后再把模糊控制系統(tǒng)結合起來，建立動態(tài)數(shù)學模型以及控制規(guī)則，對各種操作狀態(tài)中的o2傳質(zhì)速率進行仿真，通過自動控制系統(tǒng)，把曝氣的能耗水平確定在已知范圍。通過模糊控制的計算模式，進一步控制污水中溶解的o2，采取多元模塊的組合在線控制模式，達到o2模糊閉環(huán)反饋控制的效果。4.3 厭氧控制在污水處理的工作中，厭氧處理的方式一般是為了把有機負荷水平較高的污水徹底地進行

11、處理。在此過程中，利用自動控制系統(tǒng)對相關變量因素的控制包括污水的物質(zhì)構成、溶質(zhì)濃度以及厭氧處理時間等。首先，要針對厭氧消化池的動態(tài)特性，使用軟測量的方式把消化池中污水的有機碳含量和揮發(fā)性有機酸濃度等重要的參數(shù)測量得出。然后，使用自適應性線性控制器等儀器，把中間產(chǎn)物的堿度與總堿度之比例確定在一定范圍內(nèi)，再調(diào)整系統(tǒng)的有機物負荷波動，保持系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性。在建立操作模糊邏輯診斷系統(tǒng)的根本上，對生物處理進行自動更正，對污水厭氧發(fā)酵狀態(tài)也開展預測。最后，利用智能化控制的方式確定厭氧消化的模板，使厭氧系統(tǒng)中有機負荷的擾動降低，從而使系統(tǒng)自適應能力得到提升。5 自動控制在污水處理中的應用前景及其發(fā)展意見5.

12、1 發(fā)展方向自動控制在污水處理中的應用，前景一片光明。智能化是現(xiàn)代化發(fā)展的一個重要發(fā)展方向，同時也是自動控制的發(fā)展方向之一。我們常說的智能化是一個把人的思維進行模型化的過程，通常要用到智能計算。污水廠自動化控制的很多難題，都將被智能控制解決，智能控制可以有效減少甚至避免外界干擾引發(fā)的故障，把經(jīng)濟損失最小化。5.2 組織支持其一，污水處理部門自動控制事項的運作，應給予工作人員更多的討論與自主學習空間。其二，污水處理部門應對使用完整自動控制系統(tǒng)的污水處理部門予以正式授權，并且相關部門的干部領導要積極展開自動化技術的專題學習。其三，污水處理部門要對工作人員知根知底，這樣才有利于對其提出合理要求，才能

13、有針對性地根據(jù)工作標準來規(guī)范員工行為。污水處理部門所進行的所有工作中，各部門會存在一定的差異，不過，即使污水處理部門所定下的目標是一致的，個人肩負的責任是有所不同的，其所受獎懲也必然各不相同。5.3 工作思想污水處理部門除了現(xiàn)行戰(zhàn)略規(guī)劃外，自動控制部門也應規(guī)劃自身的目標管理計劃表，并以其作為自動控制工作經(jīng)營大致方針。污水處理部門考慮自身的發(fā)展前景，除了要積極實行污水處理部門自動控制模式，還必須落實到污水處理部門的每一工作人員的思想上。另外，在對員工進行工作思想的滲透中，可以借助個人工作日志，讓工作人員在每周或每月進行自我省思。6 結語在我國城市用水中污水排放量不斷增多的背景下，城市水環(huán)境面臨著巨大的壓力。如何有效保護水環(huán)境，對污水進行有效處理，并對其進行二次回收利用成為了人們必須要考慮的問題。從目前來看，我國在城市污水處理設施建設方面已經(jīng)取得了很大的進步，城市基本已經(jīng)形成了比較完善的污水處理系統(tǒng)，這對城市的污水處理工作給與了很大的支持。然而，