自动控制技术在污水处理中的应用

崔雪峰

摘要：工业化进程的加快，污水排放造成的环境污染越来越严重，成为了世界各国的关注重点。科技革命带来的各种新技术，为自动控制技术在污水处理方面的应用奠定了坚实的基础。本文通过分析污水处理自动控制技术的国内外现状，探讨了自动控制技术在污水处理中的过程控制、在线监视、故障诊断及报警三种表现，并对智能控制系统在污水处理中的主要应用做了重点阐述。

关键词：自动控制；污水处理；应用

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）04-0021-01

1 国内外现状

随着我国工业化进程的加快，污水排放等造成的环境污染越来越严重，逐渐成为世界各国关注的重点。水资源是人类生存的重要资源，是资源可持续利用的基础。中国的发展经历了高速发展的工业化进程，而对环境的保护却处于滞后阶段，之前的工业废水、生活污水都是未加处理直接排放到大自然中，对环境造成了严重污染，使人来的生活生产受到威胁。科技革命的发展，为自动控制技术在污水处理方面的应用奠定了坚实的基础，由于污水处理工程具有复杂性等特点，现场勘测非常困难，为自动技术的发展应用提供了契机。

2 自动控制技术在污水处理中的主要表现

2.1 过程控制

在自动控制系统中采用现场控制器对污水处理过程中的设备运行状态进行实时监控，并采集污水处理的过程工艺参数，通过网络将采集到的数据传输到控制层，监控层对传输的数据进行分析处理，根据分析的结果向现场的设备传输控制指令，控制现场设备的运行，这就是污水处理自动控制系统中的过程控制。过程控制通过对运行数据的采集、传输、分析处理、存储达到对现场设备的调度和管理的目的。

2.2 在线监视

通过在线监视将污水处理的工艺流程画面实时显示在控制层的计算机屏幕上，同时还可以实时监视现场设备的运行状态和重要参数的变化情况，通过控制层的计算机对自动控制系统的运行状态进行实时干预。当现场设备在运行过程产生运行故障时，中央控制室的计算机可以及时发现产生的故障并报警，另外还可以对一些简单的故障进行分析处理，提高污水处理自动控制系统运行的稳定性。

2.3 故障诊断及报警

自动控制技术中的故障诊断技术，可以有效监测污水处理中出现的故障，及时监测分析，并发出报警，使得管理者能够及时处理。同时，系统还能处理一些常见的简单故障，对复杂故障进行提示，使管理者第一时间准确的解决问题，保证污水处理工作的正常运行。

3 智能控制系统在污水处理中的应用分析

随着科学技术的发展与应用，自动控制技术已经进入智能控制阶段，是集人工智能、机械、信息技术等为一体的系统工程，智能控制论实现了指标的动态监測，使得污水处理工程能保持稳定、精确运行。主要包括以下几种应用：

3.1 模糊控制

1965年，美国著名学者Zadeh 教授首次提出了模糊控制理论，该理论以模糊数学理论为基础，集合信息技术等先进的方法技术，按照既定的程序进行决策。随后，研究人员将模糊控制理论应用到污水处理中，通过输入污水BOD、SS浓度等数值，系统在进行相关“模糊化”计算后与“规则集”匹配，而后转变成相应的信号实施对工程的控制。各国学者围绕此技术进行了多次实验，以厌氧消化污水处理技术为例，由于厌氧消化对操作条件要求严格，工程中产生的生物气量、底物消耗量等需要长时间观测的离线量不易观测，研究人员则利用设计好的模糊观测器，通过输入易测量（底物浓度等）来估计难测量（单位生物量的微生物日负荷），并借助主成分分析法来分析、激活系统中的某些程序，从而保持污水处理系统的稳定运行。

3.2 神经网络控制

神经网络控制是在模糊控制系统的基础上，加入自学习和自适应能力，对样本进行控制的技术。由于SBR（序批式活性污泥法）技术的相关处理指标测量花费昂贵，研究人员则根据人工神经网络软测量办法，建立BP神经网络和RBF神经网络污水指标测量模型，对污水的相关指标进行监测。经验证，该系统能很好地完成对COD、BOD等指标的检测，是对污水处理技术的重大改善。同时，还有学者通过采用两级控制，实现了上层监测最佳DO和Xb的浓度设置，下层跟踪计算上层神经网络设置点双层控制。经验证，曝气池中的DO和Xb能根据进水水质变化实时改变，保证污水处理效果的达标。

3.3 专家控制

专家控制系统在原有的技术控制理论基础上，融合专家系统相关理论，使得系统在遇到复杂情况时，能模仿专家思维进行判断预测，完成对系统的合理控制。在造纸废水处理过程中，由于废水中碱性过氧化氢机械浆污水污泥量浓度高、总量大，因此，在具体的操作过程中，学者在模糊控制系统的基础上，开发了专家控制系统，以此来监测pH值和预防酸化，实现了对复杂过程的系统判断。

参考文献

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