机械设备及自动化技术在污水处理中的应用

2024-01-26吴镝

今日自动化 2023年10期

吴镝

（国能辽宁环保产业集团有限公司西部污水处理厂，辽宁沈阳 110000）

1 自动化技术在污水处理中的重要性

污水处理是一项至关重要的环境保护任务，旨在将废水转化为安全可排放或再利用的清洁水。随着城市化和工业化的不断发展，污水处理的需求不断增加，这也意味着需要更高效、更可靠的处理方法。在该背景下，自动化技术的应用变得至关重要，其在污水处理中发挥着不可或缺的作用。

1.1 提高处理效率

传感器和监测系统的使用使操作人员能够实时监测处理过程中的各种参数，如水质、流量、温度等。这种实时监测允许及时采取措施来调整处理过程，以确保其在最佳状态下运行。例如，自动化系统可根据传感器测得的水质数据自动调整化学药剂的投加量，以维持适当的水质标准，不仅提高了处理效率，还减少了化学药剂的浪费。

1.2 降低运营成本

自动控制系统能够根据实时数据调整处理参数，减少了人工干预的需求，从而减少了人工成本。此外，自动化系统还可以优化设备的维护计划，降低维护成本。例如，其可根据设备运行状态和故障历史自动预测维护需求，从而减少了停机时间和维修费用。

1.3 减少环境风险

污水处理涉及处理大量废水，其中可能含有有害物质。自动监测系统可及时检测到水质异常或设备故障，并发出警报，使操作人员能够迅速采取措施，避免污染的扩散。此外，自动控制系统可确保污水处理过程的稳定性，从而减少了不稳定因素对环境的潜在影响。

1.4 提高安全性

自动化技术还可以提高污水处理厂的安全性。其可监测危险情况，如气体泄漏或设备故障，并采取自动化措施来保护工作人员的安全。此外，远程监控系统可使操作人员不必亲临现场即可监控和控制处理过程，免受潜在危险的影响[2]。

2 污水处理中机械设备及自动化技术的应用优势

污水处理过程中，机械设备和自动化技术的应用具有显著的优势，可提高处理效率，减少人为干预，降低运营成本，同时确保排放水质达到规定标准。以下为机械设备和自动化技术在污水处理中的主要优势。

2.1 提高处理效率

机械设备及自动化技术可加速污水处理过程，使其更高效。自动化控制系统可实时监测和调整处理参数，确保各处理单元运行在最佳状态。这种精确的控制有助于提高废水的净化效率，减少处理时间，从而减轻处理设施的负担。

2.2 减少人为错误和风险

人工操作可能受操作员的主观因素影响，容易出现误操作或操作不当，而自动化系统则可按照预定程序执行任务，降低了处理过程中的人为干预，减少了操作失误的可能性，有助于确保废水处理的可靠性和一致性。

2.3 节省人力资源

自动化技术可减少对人力资源的需求。传统的污水处理过程通常需要大量的人工干预和监测，而自动化系统可减少操作员的工作负担，不仅降低了人工成本，还减少了操作员潜在暴露于有害环境条件的风险。

2.4 实时监测和报警

自动化系统可实时监测废水处理设施的运行情况，并在发生异常情况时发出警报，帮助操作人员及时采取措施解决问题，防止处理过程中的紧急情况，从而提高处理系统的稳定性和可靠性。

2.5 远程监控和操作

自动化技术允许远程监控和操作污水处理设施，即操作员可在不必亲临现场的情况下监测和控制处理过程，从而提高了操作的便捷性和安全性。特别是在应对紧急情况或难以访问的地区，远程监控可发挥重要作用。

3 污水处理的挑战和问题

3.1 技术实施中的障碍

污水处理技术实施中存在一系列挑战和障碍，影响着处理效率、成本和环境。

（1）资金限制。污水处理设施的建设和维护需要大量资金投入。许多地区面临着有限的预算，导致设施的滞后升级和维护，影响处理水质和性能。

（2）老化设备。许多污水处理厂使用老化设备，这些设备效率低下、易损坏，并需要更频繁的维护。升级设备需要时间和资源。

（3）技术复杂性。污水处理技术通常非常复杂，需要专业知识和经验丰富的人员进行操作和维护。而在部分地区，人才短缺是个问题。

（4）环境法规。不同地区的环境法规和排放标准各不相同，需要符合各种不同的法规要求，增加了污水处理厂的管理难度。

3.2 改进和解决方案

（1）投资和资金筹集。政府、国际组织和私营部门可以合作，提供资金支持，以确保污水处理设施得到足够的资金支持。创新的融资模式，如公私合作伙伴关系，可帮助缓解资金限制。

（2）设备升级和现代化。更新和升级老化设备是改善处理效率和性能的关键。采用更先进的技术和设备，可降低维护成本，提高能源效率。

（3）培训和技术转让。投资培训和技术转让，以确保操作员和维护人员具备必要的技能和知识，以有效地运行和维护污水处理设施。

（4）准化和合规性。制订统一的标准和法规，以简化污水处理设施的管理和监督。推动国际间的合作，以确保污水处理符合最高的环境和健康标准。

3.3 污水处理的可持续性考虑

在污水处理中，可持续性是一个至关重要的考虑因素。

（1）资源利用。污水中含有有机物质和养分，可被回收和再利用，例如用于农业灌溉或能源生产。通过资源回收，可减少浪费并促进可持续发展。

（2）能源效率。污水处理设施通常需要大量的能源来运行，因此提高能源效率是关键。使用能源高效设备和技术，以及采用可再生能源，可降低环境影响。

（3）减少排放。污水处理后的排放物对环境有潜在影响。减少有害排放物和化学品的使用，以及提高水质的标准，有助于降低环境负担。

（4）社会接受度。污水处理设施应考虑社会接受度，包括降低异味、噪音和景观影响。可与当地社区和利益相关者合作，建立共识和支持，有助于可持续经营。

污水处理面临着挑战，可通过合适的改进和解决方案，克服这些问题。同时，可持续性的思考对于确保污水处理的长期成功和环境保护至关重要。通过综合考虑资源利用、能源效率、排放减少和社会接受度，可实现可持续的污水处理，促进经济社会和环境保护的发展。

4 污水处理工作的机械设备改造措施

4.1 改造污水处理工作现场的机械设备

经过对机械设备改造，不仅可保证污水处理工作的顺利进行，而且还可以提高污水处理的效率和可靠性。所以，在机械设备的改造方面，需要在原有的基础上加以完善。要尽可能地提高污水处理系统的自动化程度，才能更好地发挥污水处理的功能。还可将具有一定智能功能的监控软件，与现有监控系统进行联接，形成一套自动监控体系，以实现数据、信息的共用，从而实现智能化、自动化，以及实现对污水机械作业系统运行及处理状态的自动控制与分析，让污水处理设备的操作更有针对性，从而更加高效、经济与环保。

4.2 优化和完善PLC程序

污水处理系统是污水处理厂的重要组成部分，在对污水进行净化处理的过程中，会产生大量不同类型的水。因此，为保证水质稳定达标，需要对部分工序采取优化和完善PLC 程序，从而保证整个系统的正常运行管理与控制。PLC 可在计算机控制下自动完成人工无法完成的工作。该系统由测量仪表、执行器、控制电路等组成，实现了对仪器的控制，并能将测量数据通过通信网络传输到监控中心。完善PLC 程序可从以下具体展开：在PLC 输入和输出数据的基础上，完成对PLC 控制程序的显示，根据预设的条件（如温度、水量），调整工艺参数等，保证工业废水处理装置能够稳定地运行，从而实现节能；在PLC 系统中，须建立一个强大而稳定的监控数据采集软件，实现对污水处理过程中的一些关键步骤的监控，并在完成处理后，利用自动化操作，调节有关参数，以获得更好的水质净化效果。

4.3 改进紫外线的自动化程度

紫外线是一种天然光线，对水中生物无任何危害，因而在水处理领域得到了广泛的应用。紫外线是污水处理工程中常见的光源之一。由于曝气池的出水量可调节，所以在工程中常使用自流曝气池。这种曝气池通常分为两部分设备：①通过紫外灯管对紫外灯管的开关进行控制，当紫外灯管的关断时，紫外灯管的定时释放紫外光。②紫外光系统的自动开或关，在使用时，主要是按照系统设置的照射时间、照射强度来确定，并且无需频繁地更换紫外线灯管。

5 机械设备及自动化技术在污水处理中的应用

5.1 污水处理工作中的监控系统

监控系统在污水处理中起着至关重要的作用。其是一种关键的工具，用于实时监测污水处理过程中的各种参数和性能指标。监控系统通常包括传感器、数据采集设备和监控软件，可帮助操作人员了解污水处理设施的运行情况，并及时识别任何异常情况。在监控系统中，传感器用于测量污水的各种特性，如pH、浊度、溶解氧浓度等。这些数据被实时传输到监控软件中，操作人员可随时查看污水处理过程的状态。如果发现异常情况，监控系统可发出警报，操作人员可立即采取措施，防止问题进一步恶化。

5.2 建立自动控制系统

自动控制系统基于监控系统提供的数据，可自动调整污水处理过程中的各种参数，以确保系统始终处于最佳运行状态。自动控制系统通常包括控制器、执行器和反馈回路。例如，自动控制系统可根据传感器测量的污水pH 来自动调整酸碱液的添加量，以保持污水处于适当的酸碱度范围内，确保污水处理过程中的化学反应得以优化，从而提高处理效率。

此外，自动控制系统还可以实现设备的远程控制和监视，减少了操作人员的工作负担，提高了操作的便捷性和安全性。这对于大型污水处理厂尤其重要，因为其通常需要处理大量的废水。

5.3 大数据技术的使用

通过大数据技术，可对废水质量的变化趋势进行分析，并及时作出处理和预警，有效改善废水的水质。大数据技术能够有效地分析和预测人们在日常生活和工作中的各种需要，并利用大数据技术，对污水进行有效的处理，减少污染对环境造成的危害。此外，通过对大数据进行分析和处理，可得到大量的污水处理信息，而这些污水处理信息已经成为人们在日常生活中不可或缺的一部分。在大数据环境下，对新技术和新设备的研究日益关注，为实现污水资源化和水环境的高效利用，提高水环境质量提供了新的思路。因此，我们能够将真实的工作岗位需求与实际的应用环境结合起来，将大数据技术与污水系统进行融合，进而提高污水处理效率；其次，在实践操作中，通过对数据的搜集和分析，能够对周边环境产生较大的影响；采用传统的处理方式，既能达到最大程度的节水，又能减少对环境的污染；通过本项目的研究，为我国城市污水处理行业的发展提供理论依据和技术支撑。