分布式污水处理系统在白洋淀流域的应用

池灏然 李颖 张艳飞

摘 要：白洋淀大部分位于雄安新区，雄安新区是继浦东新区、滨海新区之后的第三个国家级新区，同时也是北京非首都功能疏解的集中承载地。然而，白洋淀水体中的总磷、总氮、悬浮性固体、氨氮、高锰酸盐指数等项目超标，水体富营养化严重。分布式污水处理系统可以实时监测白洋淀水环境，实现精准处理。因此，本文重点研究了分布式污水处理系统的工作流程及特点。

关键词：分布式污水处理系统;水质数据监测;白洋淀

中图分类号：TP273;X703 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）31-0069-02

Application of Distributed Wastewater Treatment

System in Baiyang Lake Watershed

CHI Haoran LI Ying ZHANG Yanfei

（Hebei Institute of Finance，Baoding Hebei 071000）

Abstract： Baiyang Lake is mostly located in Xiong'an New District， which is the third national-level new district after Pudong New Area and Binhai New Area， and is also the concentrated carrying area for the functional relief of Beijing's non-capital. However， the total phosphorus， total nitrogen， suspended solids， ammonia nitrogen， permanganate index and other items in Baiyang Lake waters exceeded the standard， and the water body was eutrophic. The distributed sewage treatment system can monitor the Baiyang Lake water environment in real time and achieve precise processing. Therefore， this paper focused on the workflow and characteristics of distributed wastewater treatment systems.

Keywords： distributed sewage treatment system;water quality monitoring data;Baiyang Lake

中国水资源总量为28 000亿m3，人均水资源占有量仅有2 100m3左右，资源性缺水现象严重，水资源分布存在空间差异。华北地区人口占全国总人口的1/3，而水资源仅占6%。白洋淀作为我国北方唯一的大型湖泊，具有不可替代的经济和生态价值。

在京津冀地区逐步实现世界级城市群的总体目标的大环境下，雄安新区的水资源发展模式必须为节水与环境友好型。因此，针对白洋淀水域，加强分布式污水处理系统的研究非常必要。

1 目前存在的问题

1.1 白洋淀水污染问题

水体中的总磷、总氮、悬浮性固体、氨氮、高锰酸盐指数等项目超标，污染物质存在复杂性、多变性、不确定性等特点，水污染影响层面广泛，直接或间接地危害人体健康，阻碍可持续发展进程。

1.2 水污染治理系统存在的问题

目前，白洋淀应用的污水处理系统存在功能单一、多干扰、多变量、典型非线性等缺陷。水污染控制与治理缺乏过硬的技术支持，治理设备质量有待提高，项目实施的执行力与监管力度不足，水污染情况尚未根本扭转。

水质监测设备引进及维护的费用十分昂贵，导致水污染处理系统的投入成本很高。我国分布式系统水环境监测技术的研究和建设仍然处于探索和发展阶段，国内应用并不多见，因此有必要研究分布式污水处理系统。

2 分布式污水处理系统

分布式污水处理系统给白洋淀水环境监测人员提供了一个易于操作的控制管理平台，可以做到实时监测和精准处理。分布式污水处理系统需要使用控制系统提供的模块化功能单元，按照一定的逻辑组合成能够满足特定污水处理需求的应用系统。经过大量调查研究，结合白洋淀水污染治理情况，笔者认为，分布式污水处理系统在白洋淀具有极强的适用性。

3 分布式污水处理系统工作流程及特点

3.1 监控预警

目前，国内外普遍使用的污水处理系统，如智慧水系统，存在功能单一的局限，难以全面处理水污染。主要问题表现为：污染物质具有多样性、变化性和不确定性;水环境及其周围环境嵌入融合具有复杂性;净化过程缺乏多目标平行达标的同步性;各操作站未能全部配备单一智能机。由此可见，其不具备并行、分布、开放和容错等优势，处理精度较低。相比之下，分布式污水处理系统具有自主修正和自我诊断的能力。该系统可以通過网络实时传输白洋淀环境监测数据至水质监测部门的服务器，为后续水域的水质监管、分析、处理和预警提供信息支持。

3.2 统计报表

水质监测逐渐从实地、单参数监测发展为无线远程、多参数监测系统，借助网络通信、多维显示和管控技术，将监测数据传送到数据库中，再由高性能计算机进行优化计算、分析整合、容错控制、显示报警等集中运行管理。通过分布式污水处理系统，人们可以监测、收集和分析白洋淀水质参数，进行模块化辨识、分级控制和整合处理。数据的集中操作和管理趋于可靠、稳定和智能。

3.3 水质问题诊断

为了解决白洋淀水污染问题，白洋淀附近的城市和农村要广泛安装各种水质数据监测传感器，利用监测传感器传来的实时数据，按照污染水质的杂物分类后，进行初步的数据分析，然后有针对性地向环境分析与处理中心反馈，并为解决这些问题制订详细的计划。

工作人员可以通过这些信息提前准备有关设备，对设备进行安全保障、维护和检修。另外，水污染会造成突发事件，相关工作人员要提前制订预警和应急方案。

分布式污水处理系统可以传输水质参数的实时值，分析设备运行状态，引入报警分析方法，及时发出报警信息。同时，可以对采集处理后的报警参数进行分析和设计，实现重要参数的报警和原因定位。另外，可以定期打印各水质参数的关键数据，对超过报警值的数据和关键数据进行报警[1]。

3.4 系统故障诊断

分布式污水处理系统的各项功能可以分散到不同的计算机上进行分析处理，系统控制采取容错机制，确保某台计算机出现故障时系统其他功能依旧能够保留并且执行。分布式水污染处理系统避免了系统中各台计算机承担任务单一的缺陷，可根据系统处理污水的任务需求，在不影响其他计算机工作的情况下，随时改变或者扩充多台计算机的功能。

分布式污水处理系统可实现串级、前馈、解耦、自适应、预测等先进控制，并可根据需求增加特殊的控制算法[2]。模块化设计能够使系统维护简单、方便，当局部出现故障时能够迅速排除故障，不会耽误整个系统的工作。

3.5 分布式污水处理系统的特点

3.5.1 开放性、互作用性和交换性。规范设计、统一标准，采取全局共享、数据多次利用，使用户具有自控设备的多样选择、自控设備集成的主动权，使用模式具有灵活性。

3.5.2 数字化通信。用数字信号代替模拟信号，系统具有较高的可靠性，能够抗御外界干扰，受攻击后，具有自我恢复能力。

3.5.3 智能与功能自主。简洁的模块可缩短设计流程，它能更多地向网络传输信息，提高传输速度，缩短控制响应时间。

3.5.4 高度分散性。模块间高内聚，同时各模块独立，能完全分散控制，控制系统能不依赖控制室的计算机或控制仪表，直接在现场完成。这种智能现场设备简化了系统结构，提高了系统的可靠性。

3.5.5 适应性。分布式污水处理系统具有较强的抗干扰能力。

4 结语

随着互联网、大数据技术和远程智能诊断技术的飞速发展，人们要将数学模型分析方法应用于污水处理系统的管理和控制中，以降低分布式污水处理成本。分布式污水处理系统运用多种自动化技术和分析手段，加强污水处理管理，减少水资源浪费，提高污水利用率，最终推动相关产业和相关技术更新升级。因此，分布式污水处理系统在白洋淀的应用，必将成为建设绿色雄安新区，推动中国建设世界级城市群的重要助力之一。

参考文献：

[1]王建.油田污水处理分布式控制系统应用研究[D].武汉：武汉大学，2008.

[2]卿晓霞.基于Multi-Agent的分布式污水处理智能化系统研究[D].重庆：重庆大学，2007.