自动控制在污水处理中的应用研究

惠州市惠城区环境技术中心 彭旭倩

水是非常珍贵的资源，它属于不可再生资源，同时，水又是我们人类赖以生存和发展的重要资源之一资源，是维持人们生命活动、生存经营的必不可少的一个关键性因素。按理说人们应该格外重视水资源的利用和维护，但随着国家整体经济的发展，很多企业都将发展重点放在创造更大的经济效益上，对于技术创新方面却没有给予高度重视，从而导致企业生产中产生的污水没有办法及时进行处理，进而让污水成为限制企业发展的最大障碍。因此需要各企业重视污水处理技术的创新，相比于传统处理方法，自动控制技术具有很多传统技术手段所不具备的优势，自动控制技术不仅能够在污水处理过程中减少能源消耗，而且还能够改善工作环境，保证操作的安全，提升处理效果。

一、水处理的主要特点

（一）周期长

在常规的污水处理工作中，处理工作的周期是由处理工艺决定的，通常可分为三个等级。其中，一级处理为机械处理；二级处理为生物处理；三级处理为深度处理。在此过程中，处理工艺不能够一成不变，要根据处理环境的变化而进行进一步的优化和改善[1]。

（二）参数有较大的离散型

在水处理的工作中，参数的主要内容包含溶解氧、温度以及酸碱值。这些参数会随着现场工作情况的变化而发生变化，而且很难和实际工作的状况相匹配，从而完全和系统形成线性的关系。

（三）难以采用自动控制系统实现无人值守

就目前的实际工作情况分析可知，污水处理的效果主要还是凭借工作人员的工作经验，同时还需要消耗更多的资金和资源，同时还有较大的时间成本，从而导致自动控制难以充分发挥出其应有的作用。

二、自动控制技术在污水处理中应用的必然性

传统模式的污水处理的方法一般是人工控制和半自动控制两种方式，这两种方法有很大的不足。随着近年来高科技的飞速发展，污水处理的自动化水平逐渐提高。自动化控制就是指不需要人力参与，通过设备或装置，使机器设备按照设计的运行规律进行工作。使用人工控制的方法处理污水时，会出现由于工作人员的劳动强度大，监测的数据指标可能会因为工作人员疲劳而产生数据又偏差并且不能及时纠正的现象，工作人员的主管理解也会影响污水处理的控制过程。所以进行人工控制处理污水无法做到快速并且有效，容易发生水的质量不稳定的情况，自动控制系统是指一部分进行机器设备操作；另一部分由工作人员现场操控，这样的踩空方式会出现无法对整个生产过程进行集中控制的情况，并且自动化的程度很低。所以需要通过自动控制技术进行高效、低能的处理污水，自动控制技术的控制生产过程能力非常强，可以更好地使处理完的水质符合标准要求，同时也可以减少劳动成本并且提高工作效率，可以弥补人工操作和半自动控制这两种方式的不足之处，自动化控制技术在污水处理中的应用一定是未来的发展趋势。

三、污水处理中应用的自动控制系统的主要组成结构

结合目前自动控制系统的实际工作情况来看，完备的自动控制系统具有一定标准化的通信协议和开放式系统，在凭借不同性质的管理程序以及检测系统的标准化规定情况下，在实际的工作中发挥出不同的功能和效果，在此过程中还能够保证整个系统在运行过程中的稳定性，从而确保系统的运行安全性[2]。在针对各种不同级别的污水处理时，自动控制系统主要的组成结构分为以下几个单位，首先是现场的控制基站，主要作用就是完成采集政策、执行各种控制信号；其次是中央控制操作室，它主要就是对自动控制系统的所有操作权限进行限制，并为整个自动控制系统提高各种所需要的服务；然后就是工程师站，主要是完成系统配置、实现控制回路组态等作用；最后就是现场操作箱，这个单元的主要作用就是为了实现人机交互，完成操作人员下发的各种指令，同时还能够起到报警等多个功能，这个单元在系统的正常运行过程中占据着非常重要的地位。

四、自动控制技术在污水处理中应用的必然性

此前的自动控制技术还没有得到有效的创新和升级，传统的污水处理方法一般由人工控制或者后期出现的半自动控制形式，这两种形式的污水处理方式在实际工作中会存在较大的弊端，首先在工作过程中会消耗大量的人力和物力，同时还没有办法保证污水处理工作的效果，而后期的半自动控制方式虽然对于纯人工执行方式有所升级，但依旧无法达到人们的工作预期。而随着国内经济的发展以及科学技术不断完善，很多互联网自动化技术出现在人们的生活和工作中，污水处理的自动化水平也随之有了显著提升。我们上文所提到的自动化控制其实就是不需要人工直接参与的情况下，通过外部设备以及装置，让机器、设备以及生产过程中的某个环节或者参数自动地按照人们事先设置的好程序进行运作[3]。在传统的污水处理工作中，需要得到大量的人力支持，这种工作方式也会导致检测结果缺乏及时性和准确性，在控制过程中容易出现停滞的情况，而且在人工工作的过程中，会受到一定程度上的主观影响。所以传统的人工控制方式很难实现高效及时的实时控制，经常会出现水的质量达不到相关标准[4]。到了后期的半自动控制形式下，虽然已经利用了一部分科学技术手段，但是依旧还存在一大部分的人工直接参与工作活动的情况，这种操作方式还是没有办法解决集中控制检测的问题，其自动化程度也相对较低。如何科学有效地处理污水成为自动控制技术产生的核心条件。自动控制技术的控制效果良好，可以更好地处理污水，同时还能够减小人工劳动力，有效避免人工操作或者半自动控制方式所带来的问题，自动控制技术也必将会成为日后污水处理控制方式的一个必然趋势。

五、污水处理自动控制系统研究

（一）污水处理工艺流程

在进行污水处理时，会根据污水的水量、水的品质、污水可回收的价值、污水排放的标准，最终选择使用的工艺流程。通常使用的污水处理工艺流程为：被污染的废水通过进入到粗格栅栏然后过滤出比较大的废渣，再进入到污水泵站提升污水的高度，之后再进入到细格栅栏过滤出比较小的废渣，然后污水再进入沉砂池，将相对来说较大的无机颗粒分离出，之后再到生化反应池中进行反应，除去BOD.5等氮或者磷相关的物质，接下来进入终沉池排除污泥，最后就是进入到消毒池，按照一定的量进行排放[5]。

（二）自动控制技术涉及应用研究

1.格栅单元自动控制系统的设计分析

使用格栅单元的主要目的是去除污水中的杂物，也是为了后续处理提供保障的预处理方案。再进行污水处理的过程中，格栅单元这个环节主要就是控制水泵的运输水的速度，进一步把控整个污水被处理的质量。在格栅的前后再把水位差测量仪进行按章，然后就可以依据液位差来体现堵塞的具体情况，在PLC系统接收到这些信息后，就会进行自动计算分析，如果查过了设定的标准值，系统就会根据整个软件设置的程序自动进行垃圾清除，这样就可以使污水正常的流动，同时也可以降低机器设备的损耗[6]。关于水位差设定值格具体需要运行的时间、以及运行的周期阶段都是可以在后期进行调整的。

2.水泵系统的单元控制设计分析

水泵系统的单元控制设计是整个系统中最重要的部分，在进行设计时需要实现以下的目标：第一，不允许水泵高频率的启动；第二，需要对水泵进行均衡使用；第三，尽可能地将水泵的工作效率提高。

使用的自动控制系统主要是通过依据现场的液位处于不同的阶段来分段进行使用，判断液位情况，根据不同的液位情况选择不同数量的水泵进行工作，也可以提前设计好水泵的开泵顺序。当一台水泵无法支持完成工作时，就要用另一台水泵进行及时启动，以避免在液位值较低时水泵发生频繁的启动和停止的情况，与此同时，也可以保障整个过程中水泵的运行速度和效率[7]，这样可以通过设计程序来进一步设定水泵的工作运转情况，当达到一个程序设定的标准的时候就可以使水泵自动开启工作。如果在整个系统发生错误的情况，也可以进行自动的恢复，并且恢复的同时也开始自动报警，这样就可以提示工作人员及时对出现的问题进行调差分析，并且及时将问题解决，保障安全作业。

3.SBR池控制系统设计分析

SBR池控制系统设计的部分设备还是比较多的，并且对于控制的要求也比较多，操作起来相对来说也是比较复杂的，所以在进行设计时一定要尽可能地使用全自动控制方式。通常情况下使用PLC自动控制系统对SBR池进行控制，也要依据不同的需求对整个过程进行编制，也可以在进行作业的同时及时地根据作业状态进行调整[8]。例如进水不规律等等的特殊情况，通过使用自动控制的方式就可以调整到最佳的处理效果。

4.加氯间单位元控制系统设计分析

加氯间单位元控制系统主要使用的控制方式是需要采用一定顺序，通过控制增压泵启动二氧化氯发生器，通过使用负压的原理达到最佳的消毒处理的效果，如果要停止系统时，就要使用相反的顺序。如果是出现了故障问题，就需要及时停止作业并且立刻发出警报提醒。

5.脱水机房系统单元设计

脱水机房是通过对脱水一体机和清洗泵等相关设备共同使用，最终使水质优化。进行控制的具体过程如下：首先脱水机房系统会根据预先设定好的顺序进行启动，然后通过控制，最终会实现清晰泵和输送机以及搅拌池的工作。与此同时，在这个系统工作过程中，需要监测数据，及时进行调整，也可以进行人工监测，收集数据进行分析，脱水机房系统还需要有人工调整参数的功能。

六、自动控制系统的优化措施

（一）完善系统运行

在之前的自动控制模式下的系统还是有很多不足之处的，所以想要进一步提高对于污水处理的效果，就需要对自动系统进行调整改进。根据现阶段收集到的数据信息，主要包括脉冲量、开关量以及模拟量，但是这对于预期的污水处理效果和未来的发展来说还是远远达不到目标的，所以还需要对于系统进行调整和优化，进一步完成对于图片、音乐以及视频等数据的收集和输出工作。与此同时，对于系统内的功能还需要进一步拓展，需要对信息的具体逻辑处理功能进行调整；也需要对二进制、整数等信息数据具体的运算方式和功能进行完善，进一步实现对于系统的延时功能和定时功能进行有效的控制。除此之外，还需要在系统原有的基础上将高速计数的频率进一步提升，这样才可以保证系统的输入过程和输出过程的反应速度以及精细化程度。同时，还需要对系统的存储容量进行拓宽，进一步保证数据可以顺利生成，并且数据生成的安全性也需要得到保障，应对开放式网络通信模块的功能作出调整并进一步完善，这样有利于保证远程控制的稳定性。

（二）摆脱限制因素

根据目前整体的发展趋势，应对污水处理技术不断地进行创新，并逐步提高自动化控制效果，才可以进一步提高污水处理水平。因为我国关于自动化技术的研究起步时间相对较晚，所以在污水处理中的自动控制系统的功能上面有待进一步提高。这样也会使我国在处理污水的一些技术上面易被限制，甚至有的污水处理的设备目前无法自主生产，只能引进。

一般来说，引进购买的污水处理设备的内部结构以及维修保养工作都比较复杂，如果污水处理设备发生问题我国的相关技术人员无法及时进行处理修复，就很容易对污水处理工作造成非常严重的阻碍。所以，我国对于污水处理一定需要加强对自动化技术的研究，这样才能将自动化技术引入到污水处理中，减少因为技术问题给发展带来的限制。与此同时，一些自主研发的设备在使用的过程中越便利，对于设备维修也能够简单易懂，这样才会对整体的污水处理发展产生重要的影响。

（三）打造高素质人才队伍

专业的人才储备是保证工作质量的重点，同时也是推进项目执行的关键动力，在污水处理方面也是如此，只有具备专业的人才队伍作为企业执行污水处理的核心，才能够保证污水处理工作的正常执行。实际上，污水处理工作执行中所涉及的环节非常多，需要很多专业技术人才为工作中的各环节做技术支持，其中还包括了污水处理设备操作工作人员以及自动化的控制人才等等。所以为了能够进一步强化污水处理的效果，需要相关企业或者单位强化人才方面的培养，采取有效的措施提高人才的知识储备，在技能方面可以通过组织专业知识学习交流讲座，也可以通过和其他企业的相关工作人员进行技术交流，从而实现共赢。相关技术人才通过丰富自身的技术能力，能够发挥人才对于在污水处理方面的作用，同时也能够为污水处理行业的发展提供更加全面的技术支持，进而更好地为城市建设和发展贡献更多力量。此外，对于人才的培养还需要重视自动化相关知识以及污水处理工程方面的知识，不断提升相关工作人员的实操能力。

七、结束语

综上所述，在现阶段水资源的严重污染已经成为一个不争的事实，而现在我们唯一能做的就是通过有效的方式减少水资源的污染，同时做好水资源的循环利用。而时代的发展离不开工业生产和建筑行业的进步，这样就不可避免地会造成一定的水污染，而这种不可避免的情况下，就要求相关企业做好污水的后期处理工作，通过完善和优化污水处理技术，从而将污水处理效果提高到最佳程度。自动化控制技术凭借着自身在污水处理方面的优势获得了广大企业的青睐，同时也被广泛应用。通过自动化控制技术能让水污染情况得到有效改善，这对于企业未来的发展起到了一定的促进作用，能提高企业的经济效益。而自动控制技术随着时代的发展一定会有所改进，这也将成为未来发展的新趋势。