自動(dòng)控制在污水處理中的應(yīng)用分析

莊慶明

摘要：實(shí)行污水處理的自動(dòng)控制化是工廠生產(chǎn)管理過程中的重要內(nèi)容之一，為更好地加強(qiáng)污水處理的能力，工廠應(yīng)了解當(dāng)前污水處理自動(dòng)控制中存在的主要問題，了解自動(dòng)控制的主要應(yīng)用部分，才能更好地將自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用在實(shí)際污水處理中。文章對(duì)自動(dòng)控制在污水處理中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制；污水處理；工廠生產(chǎn)；曝氣池；厭氧系統(tǒng)；混凝劑 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：X703 文章編號(hào)：1009-2374（2016）18-0081-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.18.040

傳統(tǒng)的污水處理方式有半自動(dòng)控制和人工控制，但是處理過程中存在的局限比較大。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，實(shí)現(xiàn)污水處理的自動(dòng)控制已然被各大工廠所應(yīng)用，避免因人工測(cè)量出現(xiàn)誤差影響控制效果等問題出現(xiàn)，且具備高效率、高效能和投入人力成本低等優(yōu)勢(shì)，但無論是哪一種污水處理方式都要求了解其控制的特點(diǎn)才能更好地應(yīng)用到實(shí)際中。因此，本文主要針對(duì)自動(dòng)控制在污水處理過程中存在的問題進(jìn)行分析，了解自動(dòng)控制在工作過程中的表現(xiàn)，提出自動(dòng)控制在實(shí)際應(yīng)用中的表現(xiàn)。

1 當(dāng)前自動(dòng)控制在污水處理中存在的問題

（1）由于自動(dòng)控制均是通過參數(shù)實(shí)行自動(dòng)化工作，但參數(shù)在實(shí)際工作過程中會(huì)出現(xiàn)計(jì)算錯(cuò)誤或者因?yàn)樵诰€系統(tǒng)的不穩(wěn)定性、參數(shù)顯示不準(zhǔn)確等弊端，從而無法對(duì)自動(dòng)控制操作過程提供有效的檢測(cè)和控制，進(jìn)而降低污水處理的效率；（2）自動(dòng)控制設(shè)備的操作人員工作素質(zhì)不高，無法完全認(rèn)清設(shè)備完整的功能，不利于自動(dòng)化設(shè)備高效地投入使用，因?yàn)槎鄶?shù)設(shè)備均從國(guó)外引入，系統(tǒng)控制的指示大部分為英文，如果操作人員只是通過基礎(chǔ)培訓(xùn)就上崗，則很難承擔(dān)自動(dòng)控制設(shè)備的操作職責(zé)；（3）部分工廠對(duì)設(shè)備監(jiān)測(cè)出來的數(shù)據(jù)重視程度不高，因而無法了解設(shè)備是否正常運(yùn)行、污水處理的效果等，導(dǎo)致自動(dòng)控制設(shè)備的作用無法體現(xiàn)出來；（4）大部分的設(shè)備探頭都是深入到污水里面，如果不按時(shí)查看探頭的監(jiān)測(cè)情況，探頭可能會(huì)被污水中的雜質(zhì)損壞，進(jìn)而降低監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2 自動(dòng)控制在污水處理中的有效應(yīng)用

2.1 有效控制污水的pH值

在污水的不斷集中堆積過程中，pH值也會(huì)隨著變化，且波動(dòng)范圍比較廣，為更好地提升污水處理的效果，需要將污水的pH值控制在一定的范圍，才能保證自動(dòng)控制化的污水處理效果，因此自動(dòng)控制污水pH值過程為：（1）如果污水的酸性過高，設(shè)備會(huì)利用仿人職能模糊控制的方法對(duì)污水的pH值進(jìn)行測(cè)量，自動(dòng)輸入pH值、誤差和錯(cuò)誤率，通過內(nèi)部分析確定為酸性后，就會(huì)自動(dòng)打開堿液閥，根據(jù)酸性的大小控制閥門大小，進(jìn)而達(dá)到有效控制閥門開度的效果；（2）自動(dòng)控制設(shè)備會(huì)根據(jù)污水的pH值，制定出pH曲線，并實(shí)行相應(yīng)的非線性增益補(bǔ)償，能在pH靜態(tài)變化得到相應(yīng)的補(bǔ)償后，建立起完整的非線性控制模型，進(jìn)而實(shí)行閉環(huán)的處理方法，準(zhǔn)確控制污水的pH值；（3）實(shí)行污水處理過程中，自動(dòng)控制設(shè)備會(huì)將水注入pH值的控制器內(nèi)部中，進(jìn)而準(zhǔn)確估量污水的正時(shí)滯放大因子，并有效與轉(zhuǎn)換正時(shí)的延遲模型相結(jié)合，因而計(jì)算出污水處理過程中的滯后時(shí)間。

2.2 有效控制曝氣池

污水處理過程中有一道工序是實(shí)現(xiàn)污水曝氣，由于污水中的微生物數(shù)量比較多，且各自具有的特性也不一樣，所有的微生物均以自己的方式發(fā)生耗氧代謝，因此找到一個(gè)合理的方式曝氣十分必要，而具備較好曝氣效果的方式就是將氧氣提供給生物。為了更好地實(shí)現(xiàn)曝氣，自動(dòng)控制通過如下方式實(shí)行：（1）實(shí)現(xiàn)好氧處理，首先需要將曝氣池內(nèi)部經(jīng)過馴化的活性污泥和污水進(jìn)行有效混合，以保證污水有機(jī)物充分發(fā)生降解反應(yīng)后，完全以特有的方式附著于細(xì)胞中，待二者發(fā)生氧化反應(yīng)后，曝氣池內(nèi)部的好氧成分就會(huì)隨之增加，污水中的微生物逐漸反應(yīng)成好氧代謝，從而保證微生物的最佳儲(chǔ)存狀態(tài)；（2）實(shí)現(xiàn)曝氣量的模糊控制，首先需要充分了解氧氣當(dāng)中的濃度變化情況，其次對(duì)進(jìn)水自身的有機(jī)物含量進(jìn)行估量，與模糊控制系統(tǒng)相結(jié)合后，推出具備合理推理合成的控制機(jī)制和控制數(shù)據(jù)；（3）成功建成動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，以有效控制曝氣所需要的能耗，降低能耗成本，主要的工作過程是研究不同操作方式下的氧氣傳遞速度，從而形成仿真的傳遞模式，通過自動(dòng)控制內(nèi)部的優(yōu)化控制，形成特有的曝氣過程；（4）有效控制污水中的溶解氧，控制方式是利用模糊控制的計(jì)算方式進(jìn)行，結(jié)合多種模塊的在線控制系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，一同控制污水中含有的溶解氧，將溶解氧控制在模糊閉環(huán)之中，以起到反饋其控制效果的目的，但是控制的過程不僅需要充分了解溶解氧的濃度，還要掌控好鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量。

2.3 有效控制厭氧系統(tǒng)

如果收進(jìn)的污水中含有的有機(jī)負(fù)荷程度較高，則需要利用另外一種方式實(shí)行有效處理，那就是厭氧處理，處理過程需要了解污水的主要構(gòu)成以及污水的濃度等存在較大變量的因素，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)有效的厭氧控制。（1）掌握厭氧消化池的變化情況，有效利用軟測(cè)量的方式對(duì)污水中的含量進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，主要包括有機(jī)碳或者揮發(fā)性脂肪酸濃度等，接著調(diào)控中間產(chǎn)物堿度與總堿度之間的比例關(guān)系，發(fā)揮適應(yīng)性線性控制器的作用，協(xié)調(diào)好二者的關(guān)系后，進(jìn)而控制好系統(tǒng)內(nèi)部有機(jī)負(fù)荷的波動(dòng)情況，從而有效保證整個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的操作穩(wěn)定性；（2）為了保證自動(dòng)控制處理過程的穩(wěn)定性，需要成立操作生產(chǎn)專家系統(tǒng)，從而能夠自動(dòng)修正生物處理過程中存在的問題。建立起完整的模糊邏輯診斷系統(tǒng)，以準(zhǔn)確估算出污水厭氧發(fā)酵的具體的狀態(tài)，保證整體控制系統(tǒng)的有效運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制系統(tǒng)的職能化，需有效控制厭氧消化過程中的消化水平，避免因污水有機(jī)負(fù)荷過重而影響到厭氧系統(tǒng)的正常運(yùn)行，從而提升自身自動(dòng)控制職能化的適應(yīng)能力。

2.4 有效控制混凝劑的投加效果

實(shí)行污水處理過程中需要有效地將處于分散狀態(tài)的膠體物質(zhì)去除干凈，而能夠起到明顯去除效果的物質(zhì)就是混凝劑，為了進(jìn)一步提升混凝劑的投加效果，在投加之前需要通過自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)混凝劑實(shí)行有效控制，具體過程為：（1）在凈水中做檢測(cè)，利用計(jì)算機(jī)的計(jì)算系統(tǒng)對(duì)反應(yīng)池中的絮凝現(xiàn)象進(jìn)行有效采集和分析，從而確定混凝劑的投加值，并設(shè)定出一定的投加范圍，主要以污水的渾濁程度進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，讓系統(tǒng)以污水的渾濁程度為準(zhǔn)，根據(jù)設(shè)定的投加值范圍規(guī)定出準(zhǔn)確的投加量，從而起到穩(wěn)定沉淀污水渾濁度的作用；（2）有效成立化學(xué)氧化模型，該模型主要針對(duì)污水中的pH值和吸附劑的吸附效果進(jìn)行測(cè)定，使用在線自適應(yīng)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器，從而起到有效的自動(dòng)控制效果，當(dāng)前大部分的污水處理廠均使用該處理方式應(yīng)用于污水處理中。

3 自動(dòng)控制在污水處理中的監(jiān)控范圍

在污水處理過程中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，需要對(duì)處理過程實(shí)行有效監(jiān)控，才能進(jìn)一步保證自動(dòng)控制系統(tǒng)操作的穩(wěn)定性。監(jiān)控范圍包括：（1）過程監(jiān)控：主要是污水處理過程的操作技術(shù)和操作過程所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效整合和分析，并通過中央控制系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納和儲(chǔ)存后準(zhǔn)確控制每一道工序的閥門關(guān)閉和工藝處理等；（2）遠(yuǎn)程監(jiān)控：保證每一項(xiàng)處理設(shè)備能正常運(yùn)行，通過監(jiān)控了解每一個(gè)污水處理環(huán)節(jié)的運(yùn)行情況，包括粗細(xì)格柵、曝氣池、反應(yīng)池和吸泥橋等，從而能夠根據(jù)反饋的數(shù)據(jù)控制好處理工序。監(jiān)控內(nèi)容還有視頻監(jiān)視、運(yùn)行監(jiān)控和故障診斷等，均是為保證自動(dòng)控制順利運(yùn)行而實(shí)行的有效監(jiān)控。

4 結(jié)語

在污水處理過程中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制化，具備高效能和高效率等優(yōu)勢(shì)，對(duì)污水處理工作具有明顯的促進(jìn)作用，當(dāng)前自動(dòng)控制技術(shù)存在的問題，均能通過完善自身系統(tǒng)進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，如有效控制污水的pH值、曝氣池、厭氧系統(tǒng)和混凝劑的投加量等方面，以不斷提升自動(dòng)控制系統(tǒng)的操作功能；對(duì)自動(dòng)控制的處理工序?qū)嵭杏行ПO(jiān)控，能保證反饋數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，促進(jìn)自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展和完善。

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（責(zé)任編輯：王 波）