污水處理過程中有關(guān)自動(dòng)控制方面的探討

張 亮

（浙江交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 杭州 310000）

1 污水處理過程控制種類

當(dāng)前，我國(guó)污水污染比較嚴(yán)重，污水處理技術(shù)雖然有了一定的發(fā)展，但是處理效果并不理想，在自動(dòng)控制方面還可以有更大的空間?，F(xiàn)階段，我國(guó)污水處理控制可以分成三類。

（1）手動(dòng)模式。手動(dòng)模式主要是利用污水處理廠中的各種傳感器收集數(shù)據(jù)，并根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)和相應(yīng)的控制要求，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備操作員對(duì)閘門，電機(jī)等設(shè)備的開關(guān)進(jìn)行啟?？刂啤Ｔ诖瞬僮鬟^程中，所有的工序都是通過現(xiàn)場(chǎng)操作人員來完成的，很容易出現(xiàn)人為操作失誤或者不及時(shí)的情況，存在很大的被動(dòng)性，而且不能保證污水處理的水質(zhì)，穩(wěn)定性較差。這種方式適用于小型污水處理廠，資金投入較少，實(shí)現(xiàn)起來也比較方便。

（2）半自動(dòng)控制模式。這種模式主要利用一定的手段將污水處理廠中的所有信號(hào)數(shù)據(jù)傳送至中央控制室，并使用上位機(jī)或者模擬屏上所顯示的方式，集中顯示出污水處理的各項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)和設(shè)備狀態(tài)，如進(jìn)水溫度，污水濁度，進(jìn)水流量，水泵狀態(tài)等，從而完成對(duì)整個(gè)處理過程的管理和監(jiān)控。操作人員可以使用上位機(jī)等設(shè)備來控制處理過程，而其中仍然有些設(shè)備和數(shù)據(jù)儀表需要現(xiàn)場(chǎng)操作人員來手動(dòng)完成。這種模式雖然達(dá)到了一定的自動(dòng)控制，但并沒有實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)控制，有些環(huán)節(jié)還需要人工參與，仍存在滯后的處理和控制，導(dǎo)致出水水質(zhì)指標(biāo)不穩(wěn)定。在國(guó)內(nèi)的小型污水處理廠中常用此種方式。

（3）全自動(dòng)控制模式。全自動(dòng)控制模式是建立在計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)之上的，實(shí)現(xiàn)了多級(jí)網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測(cè)，從而達(dá)到污水處理廠無人值守的自動(dòng)控制目標(biāo)。在污水處理過程中，可以通過多級(jí)網(wǎng)絡(luò)，將污水處理廠中所有設(shè)備和儀表中顯示的數(shù)據(jù)傳送到下位機(jī)中，并通過可編程邏輯控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和實(shí)時(shí)控制，分析出現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備存在的狀態(tài)和處理結(jié)果。同時(shí)，上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與下位機(jī)控制系統(tǒng)共同對(duì)污水處理進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2 污水處理中主要工段的自動(dòng)控制

（1）pH值的控制。一般情況下，污水中存在較大的pH值，為了達(dá)到污水處理效果，為后續(xù)污水處理中物理化學(xué)處理或者生物處理提供有利的條件，必須將污水中的pH值控制在有效的范圍之內(nèi)。如果待處理的廢水中，含有H3PO4和其他有機(jī)酸，在進(jìn)行pH值處理時(shí)，可以使用仿人工智能模糊控制，這種方法通過使用pH偏差E和pH偏差變化率ΔE輸入到控制系統(tǒng)中，并將堿液閥門開度增量ΔU設(shè)置為控制變量，在最大隸屬度原則指導(dǎo)下，計(jì)算出實(shí)際閥門開度U。并通過應(yīng)用實(shí)際分析，模糊控制的效果要比常規(guī)控制算法結(jié)果更加準(zhǔn)確。石紅瑞等人也將模糊控制方法應(yīng)用到煉油廠的污水處理中，二曝池前、后段對(duì)pH加以控制和處理，使其控制精度達(dá)到了±0.2，達(dá)到了很好的處理效果。何小其依據(jù)pH特性曲線，發(fā)明了非線性增益補(bǔ)償方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)pH靜態(tài)增益變化的補(bǔ)償，并利用抑制pH值的非線性控制模型，對(duì)pH的閉環(huán)進(jìn)行了有效控制，從而達(dá)到了pH的精確控制的要求。

（2）厭氧過程的控制。在污水處理中，很多廢水存在很高的有機(jī)負(fù)荷，對(duì)于這種類型的廢水，可以使用厭氧消化的辦法來進(jìn)行處理，且具有很強(qiáng)的有效性和經(jīng)濟(jì)性。這種處理技術(shù)是在密閉反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)的，在此前提下，廢水中的BOD等有機(jī)底物和甲烷菌等微生物進(jìn)行充分融合，微生物可以將底物溶解，然后去除，產(chǎn)生相應(yīng)的沼氣。由于廢水中的雜質(zhì)，濃度等都會(huì)隨著時(shí)間的變化而變化，波動(dòng)范圍較大，以往的控制方式并不能達(dá)到很好的效果。所以，必須選擇較為先進(jìn)的控制理論和方式進(jìn)行控制，才能達(dá)到處理系統(tǒng)要求的效果。利用質(zhì)量守恒裝置理論，對(duì)厭氧消化池中的有機(jī)碳，堿度和揮發(fā)脂肪酸的濃度等進(jìn)行了動(dòng)態(tài)的軟監(jiān)測(cè)，使得傳感器的預(yù)測(cè)行為與實(shí)際離線軟測(cè)量更為接近，而通過模型中自適應(yīng)線控制器和模糊控制器的使用，可以將中間產(chǎn)物的堿度與總堿度的比值約束在0.3范圍之內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時(shí)也防止出現(xiàn)VFA的過量積累的現(xiàn)象。

3 結(jié)語(yǔ)

先進(jìn)控制理論可以將污水處理中的工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)于污水處理中人工不及時(shí)操作處理有了很大改善，提高了處理效率，減少污水處理成本投入。污水處理自動(dòng)控制技術(shù)的使用，可以根據(jù)處理狀況作出相應(yīng)的結(jié)果分析，并能夠及時(shí)總結(jié)，及時(shí)調(diào)整控制量，有利于提高污水處理效果，從而造福于子孫后代。

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