万物互联时代污水处理新技术展望

梁一鸣

摘要：水资源问题日益严重。探索新式得水资源回收处理技术迫在眉睫。现有污水处理，既有传统的处理流程，又有大量新式技术如高级氧化、膜分离等技术产生及广泛应用。物联网技术的兴起带给了水处理技术发展的新起点。本文在总结综述现有物联网在水处理的应用基础上，分析未来物联网技术在高级水处理技术中的应用，以及基于物联网的污水处理网的建立。

Abstract： The problem of water resources is becoming more and more serious. It is urgent to explore new water resources recovery and treatment technology. The existing sewage treatment has not only the traditional treatment process， but also a large number of new technologies，which have been widely used. The rise of Internet of Things technology has brought a new starting point for the development of water treatment technology. On the basis of summarizing the current application of the Internet of Things in water treatment， this paper analyses the future application of the Internet of Things in advanced water treatment technology and the establishment of the sewage treatment network based on the Internet of Things.

关键词：物联网;水处理;水处理网

Key words： Internet of Things;water treatment;water treatment network

中图分类号：TU991.2                                     文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）29-0291-02

0  引言

5G技術让“万物互联”时代离我们越来越近。物联网技术作为国家重点发展的高精尖技术之一，已被广泛应用于监测等领域。开发者可以应用智能系统速率高、实时性强、稳定高效等特点，将污水监测与物联网相结合，改善生态环境，实现环境协调与可持续发展[1]。未来，基于物联网的污水处理体系必然会得到长足的发展。本文通过评述现有基于物联网的污水处理系统，分析现有体系的优势与不足，为未来物联网技术在污水处理中的应用提出参考发展方向。

1  基于物联网的污水处理方法综述

水资源问题是当今世界各国的一个共同面对的问题。高效回收利用污水成了缓解水源危机的重要途径。而5G技术带来物联网技术的飞速发展，使得污水处理有了新的发展方向。

1.1 基于物联网的污水监测系统

实时监测是污水处理中的重要环节。信息的时效性对于应对水污染变化带来极大方便。西南科技大学信息工程学院的丁越昌等人设计了基于物联网的污水监测系统[2]，通过在水中的传感器收集信息，反馈至服务器，用户通过客户端可以实时监测水体质量变化情况。从目前的研究进展来看，监测系统已比较成熟。

1.2 水处理新技术综述

要使物联网在水处理中得到完美应用，需首先讨论目前水处理新技术的特点，从中探索物联的契机。

以化学法高级氧化技术，物理法膜分离技术和生物法的高级水处理技术是目前较为热门的处理技术发展方向。辽宁工业大学土木建筑工程学院的赵丽红等人提出，目前高级氧化水处理技术的发展方向为“不同污染物的反应机理需进一步探究;研制低成本高效率的催化剂;开发新式反应器;延长羟基自由基的存留时间;工艺复合”[3]。

仲恺农业工程学院城乡建设学院的陈仕光提“膜污染是制约膜分离技术进一步推广的决定性因素”[4]，改善膜污染技术的发展趋势有膜的化学改性、分子改性和电场控制等来提高分离膜的使用效益。

辽宁省沈阳建筑大学市政与环境工程学院的徐丽提出，生物水处理技术未来的发展趋势“快速提高污泥系统浓度”[5]是一个关键技术的突破口。

1.3 基于物联网的污水处理系统

目前，国内外学者对于将物联网技术应用于污水处理的实例较少。晨光生物科技集团股份有限公司的武志伟[6]提出，利用物联网技术，应用于酵母菌反应池，可以提升污水处理池的自动化程度。由于污水处理池主要靠人工巡检进行检测维护。而人工巡检的时效性相对较差。自动化升级后使得污水处理系统具有“无线传输;数据实时记录显示”[6]等特点。

其他若干关于物联网在污水处理应用层面的相关研究，大多数都着重关注物联网对于污水处理设备或是污水水质进行实时监测，以减轻人的劳动强度，或是远程监控，以实时监测设备运营情况，对问题及时发现及时处理。深圳昌久信息工程技术有限公司的司学通[7]提出的基于互联网的污水处理设备革新技术，依然是通过智能终端对于设备或是水质进行实时监测，提升信息采集的稳定性与可靠性。

2  污水处理新技术的展望

显然，目前的污水处理对于物联网技术的应用仍处于非常初级的阶段。当然这与物联网技术的不发达有重要关系。未来，随着5G、人工智能的不断发展，物联网技术不断革新，在污水处理这一领域应当有更为广泛和潜在的应用前景。从目前的水处理新技术的实现过程来看，物联网技术的应用范围是非常广阔的。以下从若干方面分析其应用前景。

2.1 传统污水处理厂

传统污水处理厂有一套完整的污水处理体系。对于流入处理厂的污水进行集中处理。但有一个缺陷在于所有污水均流经同样的处理器和同样的处理过程。这显然会造成处理步骤的冗杂和设备的无用损耗。

应用物联网技术，可以实时监测进入处理厂的水质。可以提前对进入的污水进行评估。根据评估结果，可以将污水分流至不同的处理流程，从而提高设备的利用率。当然，实现此举必须革新整个污水处理厂的功能分布，建立基于物联网的污水处理站。

此外，对于污水处理的各个“处理池”，也可通过传感器分析水中的污染物成分，进而控制加入到处理池中的工作物质的成分和加入量，“因地制宜”。根据污水的水质，自动判断应当加入何种以及多少化学处理试剂或是其他工作物，从而提升污水处理“工作物质”的使用效率。同时，也减轻了人的劳动，处理人员不必自行前往处理池监测实时处理效果。避免直接接触处理池的恶劣环境。

2.2 高级水处理技术

物联网科技在高级水处理技术中同样有着广泛的应用前景。

对于物理法水处理的膜分离技术来说，通过物联网技术分析水中的污染物成分，可以将污水分流至专属的特定功能膜进行“专水专膜”处理，提升了分离膜的工作效益;同时，分离膜的损坏程度也可通过物联网进行自动监测，一旦检测出分离膜的功能下降，可以立即进行自动化更新分离膜的操作。解放了人力。

对于化学法水处理的高级氧化技术来说，可以通过分析水质来自动确定所需的化学工作物质。通过大数据分析，可以精确地计算一次化学处理所需要的化学药品的最佳添加量和添加成分。從而减轻由于加入化学物质引起水的在污染，也减轻了后处理的难度和强度。

对于生物法水处理技术来说。物联网技术可以实时分析水体中工作“生物”的组分和活性。根据水质自动化分析谋一时期内需要加入的工作“生物”量，总之，应用于具体的处理技术，都可以利用物联网实时分析水质来达到处理效益最大化。

2.3 未来“污水网”展望

万物互联时代，全国或是区域内可以形成完整的污水处理网，每一个处理站，每一条河流湖泊乃至每一滴水都会接入物联网。生活污水，工业废水等产生后，可以直接输送至对应的处理站进行专水专厂处理。将污水处理归于网络进行统一管理，必然大大提升污水处理效益。

3  总结

水处理新技术层出不穷，在未来万物互联时代，以物联网技术、5G技术为代表的的新技术，必能带来水处理技术的新一轮革新。

参考文献：

[1]冯立波，左国超，杨存基，等.基于物联网的农村污水监测系统设计研究[J].环境工程学报，2015，9（02）：670-676.

[2]丁越昌，文钏东，钱康.基于物联网的污水监测系统[J].物联网技术，2019，9（02）：15-16.

[3]赵丽红，聂飞.水处理高级氧化技术研究进展[J].科学技术与工程，2019，19（10）：1-9.

[4]陈仕光，孙洪伟，林冲，等.废水处理膜分离工艺中膜抗污染技术展望[J].环境科学与技术，2019，42（05）：143-153.

[5]徐丽，王金倩，向星.厌氧生物强化水处理技术研究概述[J]. 生物学教学，2019，44（02）：4-5.

[6]武志伟，赵振忠，韩文杰，等.物联网通讯技术在污水处理自动化系统中的应用[J].工业水处理，2019，39（01）：108-109.

[7]司学通，罗剑.基于高速移动互联网的污水处理监控管理信息系统的研发[J].信息与电脑（理论版），2017（04）：97-99.