智能信息技术在污水处理中的应用分析

李彬 宋洪益

关键词：智能信息技术；污水处理；应用

1应用特征

智能信息技术是当今世界发展速度最快的一项技术，它能够有效降低人力的劳动强度，大大提高工作效率，目前已被广泛应用于各个领域。智能信息技术是一系列技术的总称，包含大数据、物联网、通信、数字、计算机、自动控制、人工智能等技术。在废水处理中采用智能信息技术，可以有效改善数据收集、分析、处理、存储和控制等方面的性能，并改善废水的处理效果，减少人工和材料的费用。总之，智能信息技术在废水处理中的应用具有以下特征。（1）在现代社会中，废水源的数量是巨大的，而智能信息技术中的大数据技术能够有效提高数据的收集效率和全面性，同时，利用云计算技术实现了对废水的实时分析和处理，从而有效加快废水的处理和分析，为废水的源头提供依据。（2）当今社会各种污水种类繁多，智能信息技术能够全面分析出废水的种类，并对其进行分类，从而达到更精确、高效的目的。（3）与传统的废水资料分析技术相比，智能信息技术能够快速进行数据的分析和处理，并利用超级计算机在云端进行分析，大大提高了对废水处理的分析效率，为自动化技术在实际中的应用提供了有益的帮助。（4）当今社会大多数单一的废水资料都没有足够的价值，无法反映出废水处理的实际困难。传统的数据分析和处理方法都是对数据进行筛选，效率低下。而智能信息技术则是对每一项数据进行综合分析，不遗漏任何一项数据，因而其反映出来的结果更加具有较高的综合价值，以及较强的参照性。

2应用问题

将智能信息技术引入废水治理中，能够有效减少废水的处理费用，并使其得到更好的处理效果。然而，在实践中仍然存在许多问题，这些问题会影响智能信息技术在废水处理中的应用。

2.1信息安全性问题

信息安全是当今世界最大的威胁，污水处理厂的数据看似简单，实际上却涉及个人的信息安全。利用专业的资料分析软件，可以从废水资料中获取许多有价值的资料。然而，在目前的污水处理系统中，信息安全的重要性还很低，在污水处理系统中，很多数据都是由智能技术进行的，在这种情况下，很可能导致信息的泄露。

2.2数据完整性问题

智能信息技术在污水处理中的应用，其效率取决于数据的完整性。然而，在目前的情况下，由于对废水处理系统的信息安全保护力度不够，很容易遭到黑客的恶意攻击。恶意篡改、删除系统数据，会使废水中的数据信息不完整，造成数据丢失，影响废水处理的精度和效率，从而使废水治理的效果不理想，以及产生环境污染等问题。

2.3智能IT拒绝服务问题

智能信息技术的废水处理虽然效率很高，但大多依赖于信息设备、数据服务器等来实现对废水的自动控制。服务器在运行过程中如果信息设备出现故障，那么就会影响其运行，另外如果访问量超过承载能力或者遇到地震等不可控的因素，也会对服务器的运行产生影响，导致系统停机，从而使污水处理厂无法正常工作，以及废水处理工作在开展过程中也会受到影响，甚至出现中断的情况。

3污水处理厂智能信息技术的应用及自动化控制系统的结构设计

3.1主要体系结构

3.1.1中央控制系统

中央控制室除了有数据服务器外，还配备了一个监控工作站。其中，以数据服务器为主，冗余型监视工作站，同时还要使用服务器以及交换器等，这样就能构成一台计算机局域，与城市排水自动化控制系统相连。通过光纤、交换机与各处的现场控制台相连，实现各种数据的传送。该系统包含多个组成部分，其中有操作台通信控制计算机、监控系统以及投影系统等。

3.1.2区域监控系统

在区域现场控制系统中，采用了可编程控制器，实现了“无人职守”，并能实现独立工作。现场控制站采用光纤、现场总线等作为从站进行通信，这能够有效地对污水处理设备以及相应的设施进行有效控制，不仅能够实现远程控制，也能够实现現场控制，在对应的控制等级中，以人工控制最高，自动控制最低，中间为遥控。人工控制是利用当地电控箱、开关柜按钮来启动和关闭设备，通常是在特殊条件下进行维修或检查的。遥控是指由设备管理员按照分控台的操作台或监视器，通过I/O装置来实现对现场设备的控制，是一种自动化的人工遥控。自动控制方式是指在污水处理厂的工况、工艺等标准参数的基础上，实现对设备的启动和关闭，无需人为干预。

3.1.3现场测控系统

污水处理厂的实时监控系统，主要是针对分散式的数字化总线控制，不需要依靠一个控制设备或系统来实现对整个废水处理过程的自动控制。在中心控制系统失效的情况下，每个现场站都能按照既定的方式独立运行，具有稳定、先进的智能仪表及控制装置，这些专制的使用能够实现自动校正以及自检等多种功能，可极大地提高故障检测的效率，将故障范围缩小到最小，甚至在最恶劣的情况下，自动控制系统不能正常运行，也可以在现场通过人工操作，保持废水处理厂的正常生产。对各个生产设备的监测主要有对设备的起停状态进行监测，针对设备的故障情况，报警情况等进行相应的监测和控制。如果对水泵电机的使用频率进行控制，那么也要对变频器的工作状态进行相应的监测，不仅监测工作状态，也要监测故障情况以及频率的反馈信号等。自动控制仪表的主要测试与控制内容有仪表信号、故障报警情况、开启关闭情况、阀位反馈信号等[1]。

3.1.4保护系统

污水处理厂的自动控制系统具有防雷、过电压、接地等一系列保护系统。这些保护系统必须按照系统的实际要求，对各系统的供电进行保护，以达到防雷避雷的目的。在自动控制系统中，各种端口以及仪表电源等均应配备有效的防雷、过电压防护。而整个系统的接地系统应严格按照规范和设计要求，安装独立接地的应根据现场的具体条件进行安装。在运行时，自动控制仪表应将接地系统分开，或与保护接地一起连接到等电位接地系统。

3.2控制功能的实现

（1）通过设置粗格栅和提升泵站各种参数，达到自动控制的目的。废水处理时，必须注意粗格栅前后位移的差异，通常可通过超声波液位差来检测，当位移差值达到装置设置要求时，自动控制系统会开启并清洗粗格栅，并在完成相应工序后自动停止，从而形成一套完整的自动化流程。各种水泵的控制也要通过自动控制系统来完成，在各个管路和水泵周围设置压力计，并按压力标准要求，自动启动和停止泵，当压力达到某一值时，电动阀就会自动开启。

（2）在污泥浓度和微生物总量的控制上，必须通过自动控制系统来实现。如果生物量大，水体中悬浮物的数量越多，就会对水质造成一定的影响，同时，微生物的过量也会导致氧的消耗，从而提高水体的含氧量。如果微生物数量过少，则会导致生物负荷过高，废水处理量下降，水质不符合要求。所以，自动控制系统可以根据污泥中的微生物数量进行自动控制[2]。

4应用探讨

4.1应用NANN的控制系统

采用NANN方法可以有效解决污水处理厂的各种附加问题，通过建立相应规则，不仅可以增强污水处理厂的学习和适应性，还可以保证废水处理系统的合理性。从实际应用情况来看，该系统具有良好的容错性。在某些情况下，神经网络的控制操作不会受到很大的影响，可以促进系统的正常工作。在废水处理过程中，可以分析和研究有关数据信息，然后再进行简单的输入集合训练，提高NH3-N浓度模型的检测准确率。通过反复实践和优化处理，保证了废水处理系统的正常运转，降低了NH3-N的含量。

4.2模糊控制系统应用情况

模糊控制系统在实现模糊控制的同时，能够实时进行参数的输入、输出、模糊转换，从而使模糊推理与控制规则得到最好的控制效果。要求有关科研工作者在废水处理系统中实施模糊控制，严格按照二级污水处理厂的有关标准，对污泥回流比、污泥排放量、DO设定等进行严格控制，以防止污泥膨胀和上浮。通过与现场工作人员的经验对比，得出了在设计活性污泥过程中，需要输入相关参数、输出变量和控制算法，而在污泥膨胀和上浮过程中，要根据实际操作条件，采用模糊控制器来改善污水处理的效果。另外，还需要有关人员进行A/O脱氮法智能控制系统实验，连续流污水处理系统的长曝气量控制实验，以及连续进出水和间歇硝化反硝化实验，根据模糊控制系统的性能要求，实现对污水处理的控制，并严格控制费用[3]。

4.3专家系统应用情况

采用专家系统，可以使废水得到持续优化。专家系统可以利用各种知识逐步构建一个由推理机构和知识库组成的专业体系，并能客观地对处理厂的运行状态进行客观分析和判断，并将有关信息传递给工作人员，方便工作人员对存在的问题进行及时处理。通过专家系统开发的智能控制流程，能够发现和制订出解决方案，如处理过程中存在的除磷、脱氮、污泥水分离等问题，再以数值模拟的方式明确控制参数、不同变量，并逐步提出建设性建议，以便为今后污水处理系统的防治和预测提供一定的参考依据[4]。

4.4物联网技术应用情况

随着信息化时代的到来，人们对信息化技术的需求越来越高．在污水处理领域，物联网技术得到了越来越多的应用。污水处理厂在运行过程中应用物联网技术，能够很好地实现无人化的污水处理，以及智能化的污水处理。整个工厂在运行过程中，不需要人工开展相应的管理工作，对其中的工作情况能够实现自动化监控，对相应的数据能够实日寸进行监测和记录，这有助于对工厂的运行费用进行科学有效地把控，保证在进行污水处理时能够获取一定的效益。智能废水处理系统涉及传感器、中央处理决策和信息处理反馈等，机械设备的运行以及生物化学工厂的生产等都有废水产生，并需要对这些废水进行处理，在此过程中要对相应的数据进行实时有效的监控，而传感器能够发挥非常重要的作用。一般情况下，废水处理厂都会采用温度、pH等传感器来实现对环境的实时监测。智能废水处理系统的感应层是由传感器控制的，它可以实日寸地将收集到的数据以有线网络／无线网络的方式传送到中心处理系统。然后，对该系统进行深度分析，并将有关决策信息及时传送到废水处理装置，阀门大小和温度控制采用多种控制方式。在此过程中，通过利用物联网技术，可以实时地向移动终端传输监控数据。通过手机的功能，可以有效处理废水处理系统的设备信息，防止不安全事故的发生。物联网技术的核心是對事物的感知，它不仅无需24小时值班，还能更好地适应各种环境，并能利用自动控制装置来实现废水的最优控制。该系统可以进行远程监控、控制废水处理等自动化操作，帮助管理者及时掌握有关操作的信息，一旦出现突发情况，系统会第一时间通知管理员。此外，通过物联网技术，可以在紧急情况下进行应急处理，即使出现故障，也不会对用户造成太大的影响，因此物联网技术的应用能够发挥非常重要的作用。

4.5大数据技术应用情况

大数据是一种新的废水处理技术，它能够及时地对海量数据进行分析、整理和处理，以及进一步的挖掘。废水处理过程比较复杂，检测装置采集数据量较大，具有动态、不确定等特征。分析和指导有关数据，对于改善废水处理技术具有重要意义。同时，利用大数据技术建立污水处理的数学模型，再利用数学模型对污水处理过程进行处理，并给出相应的处理过程，对其进行详细的分析和研究。建立大型废水处理系统，能够利用传感器实时采集废水的有关数据，并对其进行实时监测，进行数据模型化，制定出相应的超标治理方案。通过平台的功能，对检测结果进行分析，将实时采集到的数据反馈到有关单位，并对废水处理过程中的各项参数进行精确的计算，从而能够及时地检测出废水指标的超标或异常。将大数据技术应用于污水处理，不仅可以提高污水处理的自动化程度，以及污水处理效率，还可以有效控制运行投入的资金和人力成本，因此其在污水处理中的应用和推广很有意义。