自动化控制技术在污水处理过程中的应用和发展

刘忠祥，王俊杰，丁查明，刘 杰

（1.中国市政工程华北设计研究总院有限公司，天津 300381；2.天津叁目堂园境景观规划设计有限公司，天津 300021）

0 引言

近年来，城市的人口日渐增多，产生的工业污水以及人们日常实际生活污水随之越来越多，对生态自然环境以及人们的生活居住环境造成非常不好的影响，更为严重的是这些污水会危害到人们的身体健康。国内十分需要对工厂进行一定的控制，从源头上减少整体的污水排放量。而针对之前一贯所采用的污水处理模式而言，其不能满足排污模式可持续发展所需要的条件。中国信息技术等现代科技发展迅速，自动化控制技术也渐渐应用到工业建设中，因此将自动化控制技术应用到污水处理生产中，建立全方位的监控污水处理系统，既能保证污水处理全过程的效率，又能满足排污系统的可持续发展。

1 污水处理自动化控制系统

随着中国高科技信息时代的到来，污水处理也引进了自动控制化技术。在污水处理的过程中，将污水处理过程和自动控制化技术结合在一起，既提高了污水处理的效率，同时还弥补了污水处理人工现场操作不足的缺陷。自动化控制污水处理系统可以对污水处理进行三级控制，自动化控制污水处理的一级控制为集中控制模式，是由自动化总服务台操控，自动化控制污水处理的二级控制为分散控制模式，分散在污水处理单位的各个区域，进行分散式操控，自动化污水处理的三级控制为实时控制模式，是由操作现场相关的设备组成。要保证自动化控制污水处理系统正常运行，要强化各级控制系统之间的信息传递的工作。

2 污水处理过程分析

污水处理过程是由多个不同的环节组建而成的，污水处理的每一个环节不仅可以独立操作，也可以组建在一起统一操作，污水处理的每一个环节的构建模式是依据污水处理过程的特点设计建造。污水主要是来源于工业废水和生活污水，目前国内处理污水的全过程是由预处理、一级处理、二级处理、三级处理这4个环节来完成。

2.1 预处理

污水处理过程中的预处理环节，首先是对水中较大的固体的污染物，利用格栅进行拦截，接着是将水中较大的无机颗粒污染物通过沉砂池来进行分离，是污水处理的最初级环节，目的是要保障污水的其他环节顺利进行。

2.2 一级处理

污水处理过程中的一级处理环节又称物理法处理环节，这个环节是通过物理方法把初沉池水中的一些污染物再通过沉淀、泥水分离，处理掉水中固体悬浮物、生化需氧量以及化学需氧量等。通过一级处理之后，水中还是会残留污染物，达不到污水排放要求，还要做进一步处理。

2.3 二级处理

污水处理过程中的二级处理环节又称生物法处理环节，这个环节是将一级处理环节已经处理过的污水再通过高效沉淀等设施设备，将水中微小的有机物和可溶解的有机物等成分进行再处理的环节。污水二级处理是整个污水处理过程中最为重要的一个环节，处理程序也较为复杂，经过二级处理之后基本上能够达到污水处理的目的，但是不能重复再利用，因此还需要继续处理。

2.4 三级处理

污水处理过程中的三级处理也是终极处理，三级处理环节是应用化学方法将水中的杂质、细菌等污染物通过中和、过滤、沉淀等过程来进行加工、消毒。三级处理过后的水质完全符合国家排放标准可循环再利用，起到维护生态自然环境的作用，并给人们生活居住创造优质的生活环境。

3 自动化控制技术在污水处理过程中的应用

自动化控制技术在污水处理过程中的应用主要体现在进水泵的自动控制、沉砂池的自动控制、氧化沟曝气量的自动控制、污泥回流量的自动控制这4个方面。

3.1 进水泵的自动控制

污水处理过程中进水泵是主要用来控制来水的水量与水的速度的设备，自动化控制进水泵处理污水时，进水泵的自动化控制主要是采用水位的测量装置来监测水位的变化情况，当水位升到一定高度位置时，控制按钮会自动启动进水泵，自动控制进水泵一般需要3台以上，由自动控制系统控制水泵工作的时间以及顺序。

3.2 沉砂池的自动控制

在进水泵对污水处理过程的分析后，再用沉砂池将水进行沉淀处理。沉砂池自动控制系统，既可以运用自动控制系统控制搅拌叶轮定时进行排沙，还可以应用自动化控制系统控制排沙泵、冲洗水以及排沙阀门等设备来实现沙水分离的控制。

3.3 氧化沟曝气量的自动控制

污水进行处理的过程中是需要氧气供应的，应用自动化控制系统来控制污水处理过程中的需求氧气量以及相关设备的耗氧量，并进行准确控制，可以降低能源损耗。

3.4 污泥回流量的自动控制

在污水处理过程中对污泥回流量的自动化控制应用，可分为时间控制以及手动控制两种方式进行。污泥回流量自动化控制系统，在污泥回流过程中，对污泥回流设备设施按照一定的启动顺序发出相关的指令，如果相关的设备实施出现故障，自动控制系统会发出停止工作的指令，清除所有故障后，污泥回流量自动控制系统会恢复正常工作状态。

4 污水处理自动化控制技术应用中应注意的问题

4.1 做好科学规划

在进行污水处理自动化控制技术应用的过程中，要求污水处理部门先要从经济、技术、环境等方面综合而科学地分析自动化控制技术的可实行性，还要求污水处理部门聘请专家从成本投入、施工条件等多个方面进行深入讨论和分析，制定出适合自身情况的、科学的污水处理自动化控制技术方案，并且在应用自动化控制技术时，要为自动化控制系统的稳定运行提供保障，必须严格把关自动化控制系统的硬件、软件的质量。

4.2 建立相应的管理制度

为了保证污水处理自动化控制系统正常稳定的运行，污水处理部门要加强工作人员的职能责任使命感，并且建立以及完善相应的管理制度。首先，污水处理部门要建立和完善上岗制度，对岗位的工作内容要进行合理的、详细的规范；要健全工作考核制度，并鼓励工作人员积极学习自动化控制技术；为了提高污水处理工作人员的自觉性，必须制定并落实岗位工作责任制。

5 总结

目前，国内污水处理部门基本应用了自动化控制系统，但是绝大部分的污水处理部门都只是使用了较为简单的机械性能的操作，整体的应用效果并不是很好。随着中国工业改革的迅速发展，这种简单的自动控制污水系统模式的应用不能满足生态环境以及人们日常生活环境的可持续发展。同时，整个国家的污水处理的效率其实是受到了很多因素的影响，单纯依靠人工预先设计好的程序来进行全面控制污水处理是不现实也是不可能的。因此，要不断提高自动化控制技术的应用水平，对污水处理过程中采集的数据以及相关的信息，进行准确的计算以及分析，逐步实现智能化自动控制系统的污水处理模式。