污水处理系统的智能化控制思考

杨利

摘要：水资源是社会重要的基础资源，随着社会发展，对水资源的需求与消耗也越来越大，水资源安全已经越来越受到各国的重视。污水处理过程中的消耗主要包括电能、水污染处理药剂以及燃料等，其中电能消耗占比70%以上。影响污水处理厂能耗的因素主要是环境、水污染处理工艺以及污水处理系统的自动化程度。其中自动化程度是主要的因素之一，智能信息化技术可以有效提高污水处理的自动化程度，降低污水处理中资源的消耗与人力的投入，并提高污水处理过程中的实时监测能力，可以较为有效的提高污水处理的效果。

关键词：污水处理系统;智能化;控制

引言

达到智能化、自动化污水处理效果的关键在于相关参数的动态获取，参数的动态获取决定了最后的污水处理效果。从现有技术水平出发，可以利用多种检测设备和技术手段来完成相关参数的动态检测任务，目前自动化检测已经被不少污水处理厂采用，但是由于数据监测和指令发布不连贯，这就依赖操作人员的经验去完成相关工作，智能化污水处理研究将会大大推动污水处理技术的发展。

1污水处理工艺主要流程

原水进入混合搅拌池搅拌，在加药装置中加药，能促使原水内的各种介质搅拌并保持均匀状态。在此之后，进入絮凝搅拌池搅拌并加药处理，有利于达到原水间絮凝物撞击吸附、絮凝体积加大沉淀的效果。化学混凝反应作为水处理系统功能的主要部分，有利于及时去除部分悬浮物BOD/COD、P-P04，在原水絮凝反应后，对上升流速加以科学设计。废水中的绝大部分悬浮物在沉淀池下部沉淀，部分悬浮物经过斜管装置、中心传动刮泥机，借助自重的作用沉淀在沉淀池下部。需要注意的是，中心传动刮泥机经驱动装置、刮泥板将污泥置于中心机泥槽，上部清水经集水槽进入清水池中，会对水质造成严重影响。

2项目概况

某污水处理项目总占地面积151400m2，建设规模为32万m3/d，总服务面积约114km2，服务人口约140万人。项目生化区采用双层上盖型式，上层建设市政体育公园，中间建设停车场，每层面积约62800m2。项目水处理标准达到地表准IV类;出泥含水率<40%;臭气处理执行天津、上海新地标较严值，优于现行国标一级。运用传统项目运营管理手段难以保证出水质量稳定达标，为此，項目建设自动化控制系统，搭建智慧水务管理云平台。

3污水处理系统的智能化控制

3.1平台架构

智慧水务管理云平台是为了便于项目各级管理层更好地开展项目管理工作，因此融入了物联网、移动化、云计算、大数据等先进技术，建立了设备层、控制层、数据传输层、运营管理层、决策支持层，支持多级管理模式。同时支持“项目-分公司-集团”管理要求，支持智慧项目中心、区域分公司中心和集团中心多级部署。平台采用微服务架构，能够提供灵活的可扩展性，满足各级管理层规模及架构的扩充需求，实现组件间的交互，并保证每个组件可以独立升级、替换。平台整合项目自动化运行、数字化安防监控、设备资产管理、生产运营管控等功能，实现项目运行管理用一个平台、一张图全面感知和监管。支持移动互联架构，可采用APP方式随时、随地、实时对智慧污水处理项目进行全方位的综合管理。

3.2生产运行管理

生产自动化系统可接受管理人员在项目平台下达的指令，根据后台AI计算结果进行指令识别，实现精细化工艺统一调节与控制，这是“实现无人值守、高效可靠运行安全”污水处理项目建设的坚实基础。通过平台内嵌的SCADA系统，可以在平台中自动搜集场站内生产数据集成分析，根据分析结果在后台进行设备调度，以此代替传统的以管理员经验为指标进行调度的管理办法，从而实现项目内各生产设备的智慧联动。管理团队采用平台中的经营管控模块，将传统的人工绩效统计转变为KPI的自动统计生成及展示，以及各类报表图表的自动生成。通过管理质量、能耗分析、设备运行效率、运行工艺参数等多个方面实现定期对项目运行管理状况进行综合性评定，并以多维度统计图表的方式展现结果，协助识别污水处理项目运行管理的薄弱环节，为项目可视化、精细化、智慧化运营提供数据依据和支撑。污水处理设备管理一直是项目运行管理的中心，由于污水处理工艺复杂，设备需求量大，且城市出水水质要求逐年升高，有关设备采购质量和高效运行的管理成为污水处理项目生产运行最为关注的痛点。与传统污水处理项目设备分散管理模式不同，通过平台的设备管理功能模块，项目管理团队能够实现管理人员对于设备全生命周期的集中管理，通过物联网技术实现设备识别，在设备的采购、使用、维护、报废等全生命周期实现信息化的跟踪管理。并且通过平台内嵌展示的设备3D模型，即时了解设备的最新运行状态、性能和各项重要参数，随时查看设备内外部结构、历史维修记录、作业指导书和技术参考手册等。在后台对项目内设备运行期间发生的所有数据进行整合及评估，生成设备报告，评估设备健康状态，包括设备使用年限、设备维修频次、设备维修成本和设备残值等信息。项目管理团队利用平台数据挖掘、机器学习等技术手段，建立AVS精确曝气流量控制系统、加药除磷智能控制系统、BAM生物需气量计算模块等模型决策系统，在生产过程中以图表、图形、报表等直观方式自动为管理人员提供优化建议及决策辅助，由现场专家决定是否执行。通过模型决策系统输出的控制策略，实现与生产自动化控制系统的对接，协助实现污水处理项目运行的自感知、自学习、自决策、自执行、自适应。利用水质在线监测系统，实现水质的全流程管理，包括全工艺全流程水质在线监测（含水源等数据信息）、化验业务流程信息化综合管理等功能。应用水质毒性生物监测仪（RTB）、水质预测模型等技术手段，快速反馈处理，实现水质预警。

结语

污水处理厂应用智能化信息技术，不仅更为灵活，而且还降低了人工成本，通过对各个子系统的适当调控，对当前污水处理的实际需求进行相应的处理，既保证了污水处理的效果同时也降低了污水处理的成本。现代科技发展迅速，未来必将出现更多的新技术新设备提高污水处理的效益，而污水处理厂也应该与时俱进，积极发展，跟上时代的步伐。

参考文献：

[1]宋玮华，尹冬俏.基于污水生物处理系统中智能控制的应用价值研究[J].生物技术世界，2015（10）：27-27.

[2]万晓迁，张中浩，康浩萌.基于自动控制在污水处理中的应用研究[J].卷宗，2015（7）：285-285.