大数据技术在污水处理运营中的应用

施海祥

（江苏丰正环保科技有限公司，如皋 226551）

大数据，由维克托·迈尔-舍恩伯格及肯尼斯·库克耶在2008年8月中旬提出，属于计算机、信息科学及统计学的范畴，在BI、工业4.0、云计算、物联网、互联网+等领域适用，具有“5V”的特点，即：大量、高速、多样、价值、真实性。值得注意的是，在这个信息爆炸的时代，大数据技术逐步被推广应用到各行各业，比如说污水处理运营。由于工业的发展，我国废水排放量不断增长，据《2014-2018年中国污水处理行业市场前瞻与投资规划分析报告》显示，2001我国废水排放总量为433亿吨，到2012年年废水排放总量增加了252亿吨，平均年复合增长率高达4.3%，做好污水治理工作，并强化污水处理运营，成为目前国家环保的当务之急[1]。污水处理是一项复杂的工程，会持续产生大量数据，为了提升污水处理运营效能，可应用大数据技术。

1 污水处理运营中大数据技术的应用特征分析

根据实践工作证明，在污水处理运营中，大数据技术呈现出以下几个应用特征：

1.1 数据量大、耦合性强特征

在工作过程中，可使用计算机监控系统采集各项工作信息，比如说污水治理设备运行参数、系统变量等，确保系统正常运转，同时，需测量获取大量重复、冗余信息，数据量大，且在污水处理过程中会产生大量耦合性较强的变量。

1.2 干扰因素多、不确定性大特征

污水处理运营环境复杂，容易受到电磁干扰及噪声干扰，进水水质、系统运行状态不稳定，监测所得数据也存在较大的不确定性。

1.3 动态性、类型多样性特征

为了确保污水处理运营系统能够正常运行，需要不断调整一些参数，所以说，计算机系统采集的数据呈现动态变化特征，而且，由于污水治理对象及工艺的复杂性，会产生数值型、非数值型和逻辑型等多种数据。

1.4 多时标性、不完整性特征

污水处理运营系统极为复杂，这期间所采集的变量信息在变化程度、速度上呈现出差异，所以不能以统一频率采集信号，这就导致了数据采集时间的不同步，容易出现数据采集漏洞，导致信息不全面。

1.5 多模态性特征

污水处理运营系统在运行过程中，会发生各种故障，所以系统运营状态可分为正常状态、异常状态及故障状态，数据也可以分为这三类，呈现出多模态性[2]。

2 大数据技术在污水处理运营中的应用分析

2.1 大数据污水处理模型

由于污水处理运营系统呈现出高度非线性和时变性，要想实现对于污水的高效处理，应以大数据为基础构建数学模型。具体来说，大数据污水处理模型具有以下作用：①数据筛选功能。污水处理模型可准确描述、预测污水处理的具体现象，在这一过程中，通过对监测所得的进水水质多样性、流量波动性的筛选，可简化、优化污水处理模型；②模型优化校核方法。应用大数据技术，可实现对于污水处理过程模型的数学优化校核，而且，基于大数据数据种类丰富的特性，可应用STOWA 准则、BIOMATH 准则、WERF 准则、HSG 准则等对污水处理模型进行稳态、动态校核。总之，可以通过大数据污水处理模型的构建，合理地应用到污水处理水质的有效预警当中，使污水处理达到排放标准，或使处理后的污水达到再利用的效果。

2.2 大数据污水处理仿真系统

在建立污水处理仿真系统的过程中，需要应用Simulink 软件进行魔性转换，应用Borland 软件开发出上位系统，并依据UML理念去分析系统需求，完成系统设计工作，而上述工作的展开，其实是以大量原始数据为基础的。借助大数据技术，构建仿真数据库、控制数据库、系统数据库，组成污水处理仿真系统，具有以下作用：准确分析各类污水处理项目的投资成本及设备运行费用，从而选择合适的方案，节省成本；这一系统可模拟、预测污水处理系统运营状态，实现处理工艺优化，提升污水处理效率；借助大数据污水处理仿真系统，能够发现现有处理工艺、设备在设计层面的不足，优化其设计方案，从而降低能耗，全面提升系统创造的环境效益；在进行污水处理工作人员培训时，可应用仿真系统，让工作人员进行实操演练，提升专业水平。

2.3 大数据污水处理管理云平台

在大数据污水处理管理云平台上，工业标准在线传感器、工业无线传感器采集到的污水处理运营数据，会经由数据汇集传输设备实施传输到管理云平台，实现数据实时共享。这个平台上，含有多种数据分析处理模型，能够实现对数据的自动分类、汇总、处理、分析，并将结果传输至企业客户端，实现对于污水处理工作的实施监控，比如说，在上传数据超过指标限值时，系统会自动发出警报，并将处理方案传输给管理部门，远程调控污水处理人员，工作效率极高。借助于大数据污水处理管理云平台，可确保系统设备基本处于最佳运行工况，降低设备故障风险，降低人工成本，减少药剂、化学制剂等材料耗费，全面降低污水处理运营工作成本。总之，可合理科学地利用大数据污水处理管理云平台，实现对污水处理工作的实时监控，预防污水处理风险事件的发生了，进一步提高污水处理的效率及质量。

3 结束语

综上所述，污水处理运营是一件复杂而又系统的事情，能否科学利用工作过程中产生的海量数据，对降低系统运营成本、提升污水处理效率有着积极意义，而大数据技术，正好能够胜任这项工作。因此，在污水处理运营工作开展过程中，可以合理科学地利用大数据技术，实现对污水处理水质的有效预警，进一步提高污水处理运营的工作效率及质量，保证出水达标。