萬物互聯(lián)時代污水處理新技術展望

梁一鳴

摘要：水資源問題日益嚴重。探索新式得水資源回收處理技術迫在眉睫。現(xiàn)有污水處理，既有傳統(tǒng)的處理流程，又有大量新式技術如高級氧化、膜分離等技術產(chǎn)生及廣泛應用。物聯(lián)網(wǎng)技術的興起帶給了水處理技術發(fā)展的新起點。本文在總結綜述現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)在水處理的應用基礎上，分析未來物聯(lián)網(wǎng)技術在高級水處理技術中的應用，以及基于物聯(lián)網(wǎng)的污水處理網(wǎng)的建立。

Abstract： The problem of water resources is becoming more and more serious. It is urgent to explore new water resources recovery and treatment technology. The existing sewage treatment has not only the traditional treatment process， but also a large number of new technologies，which have been widely used. The rise of Internet of Things technology has brought a new starting point for the development of water treatment technology. On the basis of summarizing the current application of the Internet of Things in water treatment， this paper analyses the future application of the Internet of Things in advanced water treatment technology and the establishment of the sewage treatment network based on the Internet of Things.

關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);水處理;水處理網(wǎng)

Key words： Internet of Things;water treatment;water treatment network

中圖分類號：TU991.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）29-0291-02

0? 引言

5G技術讓“萬物互聯(lián)”時代離我們越來越近。物聯(lián)網(wǎng)技術作為國家重點發(fā)展的高精尖技術之一，已被廣泛應用于監(jiān)測等領域。開發(fā)者可以應用智能系統(tǒng)速率高、實時性強、穩(wěn)定高效等特點，將污水監(jiān)測與物聯(lián)網(wǎng)相結合，改善生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)環(huán)境協(xié)調(diào)與可持續(xù)發(fā)展[1]。未來，基于物聯(lián)網(wǎng)的污水處理體系必然會得到長足的發(fā)展。本文通過評述現(xiàn)有基于物聯(lián)網(wǎng)的污水處理系統(tǒng)，分析現(xiàn)有體系的優(yōu)勢與不足，為未來物聯(lián)網(wǎng)技術在污水處理中的應用提出參考發(fā)展方向。

1? 基于物聯(lián)網(wǎng)的污水處理方法綜述

水資源問題是當今世界各國的一個共同面對的問題。高效回收利用污水成了緩解水源危機的重要途徑。而5G技術帶來物聯(lián)網(wǎng)技術的飛速發(fā)展，使得污水處理有了新的發(fā)展方向。

1.1 基于物聯(lián)網(wǎng)的污水監(jiān)測系統(tǒng)

實時監(jiān)測是污水處理中的重要環(huán)節(jié)。信息的時效性對于應對水污染變化帶來極大方便。西南科技大學信息工程學院的丁越昌等人設計了基于物聯(lián)網(wǎng)的污水監(jiān)測系統(tǒng)[2]，通過在水中的傳感器收集信息，反饋至服務器，用戶通過客戶端可以實時監(jiān)測水體質(zhì)量變化情況。從目前的研究進展來看，監(jiān)測系統(tǒng)已比較成熟。

1.2 水處理新技術綜述

要使物聯(lián)網(wǎng)在水處理中得到完美應用，需首先討論目前水處理新技術的特點，從中探索物聯(lián)的契機。

以化學法高級氧化技術，物理法膜分離技術和生物法的高級水處理技術是目前較為熱門的處理技術發(fā)展方向。遼寧工業(yè)大學土木建筑工程學院的趙麗紅等人提出，目前高級氧化水處理技術的發(fā)展方向為“不同污染物的反應機理需進一步探究;研制低成本高效率的催化劑;開發(fā)新式反應器;延長羥基自由基的存留時間;工藝復合”[3]。

仲愷農(nóng)業(yè)工程學院城鄉(xiāng)建設學院的陳仕光提“膜污染是制約膜分離技術進一步推廣的決定性因素”[4]，改善膜污染技術的發(fā)展趨勢有膜的化學改性、分子改性和電場控制等來提高分離膜的使用效益。

遼寧省沈陽建筑大學市政與環(huán)境工程學院的徐麗提出，生物水處理技術未來的發(fā)展趨勢“快速提高污泥系統(tǒng)濃度”[5]是一個關鍵技術的突破口。

1.3 基于物聯(lián)網(wǎng)的污水處理系統(tǒng)

目前，國內(nèi)外學者對于將物聯(lián)網(wǎng)技術應用于污水處理的實例較少。晨光生物科技集團股份有限公司的武志偉[6]提出，利用物聯(lián)網(wǎng)技術，應用于酵母菌反應池，可以提升污水處理池的自動化程度。由于污水處理池主要靠人工巡檢進行檢測維護。而人工巡檢的時效性相對較差。自動化升級后使得污水處理系統(tǒng)具有“無線傳輸;數(shù)據(jù)實時記錄顯示”[6]等特點。

其他若干關于物聯(lián)網(wǎng)在污水處理應用層面的相關研究，大多數(shù)都著重關注物聯(lián)網(wǎng)對于污水處理設備或是污水水質(zhì)進行實時監(jiān)測，以減輕人的勞動強度，或是遠程監(jiān)控，以實時監(jiān)測設備運營情況，對問題及時發(fā)現(xiàn)及時處理。深圳昌久信息工程技術有限公司的司學通[7]提出的基于互聯(lián)網(wǎng)的污水處理設備革新技術，依然是通過智能終端對于設備或是水質(zhì)進行實時監(jiān)測，提升信息采集的穩(wěn)定性與可靠性。

2? 污水處理新技術的展望

顯然，目前的污水處理對于物聯(lián)網(wǎng)技術的應用仍處于非常初級的階段。當然這與物聯(lián)網(wǎng)技術的不發(fā)達有重要關系。未來，隨著5G、人工智能的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術不斷革新，在污水處理這一領域應當有更為廣泛和潛在的應用前景。從目前的水處理新技術的實現(xiàn)過程來看，物聯(lián)網(wǎng)技術的應用范圍是非常廣闊的。以下從若干方面分析其應用前景。

2.1 傳統(tǒng)污水處理廠

傳統(tǒng)污水處理廠有一套完整的污水處理體系。對于流入處理廠的污水進行集中處理。但有一個缺陷在于所有污水均流經(jīng)同樣的處理器和同樣的處理過程。這顯然會造成處理步驟的冗雜和設備的無用損耗。

應用物聯(lián)網(wǎng)技術，可以實時監(jiān)測進入處理廠的水質(zhì)?？梢蕴崆皩M入的污水進行評估。根據(jù)評估結果，可以將污水分流至不同的處理流程，從而提高設備的利用率。當然，實現(xiàn)此舉必須革新整個污水處理廠的功能分布，建立基于物聯(lián)網(wǎng)的污水處理站。

此外，對于污水處理的各個“處理池”，也可通過傳感器分析水中的污染物成分，進而控制加入到處理池中的工作物質(zhì)的成分和加入量，“因地制宜”。根據(jù)污水的水質(zhì)，自動判斷應當加入何種以及多少化學處理試劑或是其他工作物，從而提升污水處理“工作物質(zhì)”的使用效率。同時，也減輕了人的勞動，處理人員不必自行前往處理池監(jiān)測實時處理效果。避免直接接觸處理池的惡劣環(huán)境。

2.2 高級水處理技術

物聯(lián)網(wǎng)科技在高級水處理技術中同樣有著廣泛的應用前景。

對于物理法水處理的膜分離技術來說，通過物聯(lián)網(wǎng)技術分析水中的污染物成分，可以將污水分流至專屬的特定功能膜進行“專水專膜”處理，提升了分離膜的工作效益;同時，分離膜的損壞程度也可通過物聯(lián)網(wǎng)進行自動監(jiān)測，一旦檢測出分離膜的功能下降，可以立即進行自動化更新分離膜的操作。解放了人力。

對于化學法水處理的高級氧化技術來說，可以通過分析水質(zhì)來自動確定所需的化學工作物質(zhì)。通過大數(shù)據(jù)分析，可以精確地計算一次化學處理所需要的化學藥品的最佳添加量和添加成分。從而減輕由于加入化學物質(zhì)引起水的在污染，也減輕了后處理的難度和強度。

對于生物法水處理技術來說。物聯(lián)網(wǎng)技術可以實時分析水體中工作“生物”的組分和活性。根據(jù)水質(zhì)自動化分析謀一時期內(nèi)需要加入的工作“生物”量，總之，應用于具體的處理技術，都可以利用物聯(lián)網(wǎng)實時分析水質(zhì)來達到處理效益最大化。

2.3 未來“污水網(wǎng)”展望

萬物互聯(lián)時代，全國或是區(qū)域內(nèi)可以形成完整的污水處理網(wǎng)，每一個處理站，每一條河流湖泊乃至每一滴水都會接入物聯(lián)網(wǎng)。生活污水，工業(yè)廢水等產(chǎn)生后，可以直接輸送至對應的處理站進行專水專廠處理。將污水處理歸于網(wǎng)絡進行統(tǒng)一管理，必然大大提升污水處理效益。

3? 總結

水處理新技術層出不窮，在未來萬物互聯(lián)時代，以物聯(lián)網(wǎng)技術、5G技術為代表的的新技術，必能帶來水處理技術的新一輪革新。

參考文獻：

[1]馮立波，左國超，楊存基，等.基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)村污水監(jiān)測系統(tǒng)設計研究[J].環(huán)境工程學報，2015，9（02）：670-676.

[2]丁越昌，文釧東，錢康.基于物聯(lián)網(wǎng)的污水監(jiān)測系統(tǒng)[J].物聯(lián)網(wǎng)技術，2019，9（02）：15-16.

[3]趙麗紅，聶飛.水處理高級氧化技術研究進展[J].科學技術與工程，2019，19（10）：1-9.

[4]陳仕光，孫洪偉，林沖，等.廢水處理膜分離工藝中膜抗污染技術展望[J].環(huán)境科學與技術，2019，42（05）：143-153.

[5]徐麗，王金倩，向星.厭氧生物強化水處理技術研究概述[J]. 生物學教學，2019，44（02）：4-5.

[6]武志偉，趙振忠，韓文杰，等.物聯(lián)網(wǎng)通訊技術在污水處理自動化系統(tǒng)中的應用[J].工業(yè)水處理，2019，39（01）：108-109.

[7]司學通，羅劍.基于高速移動互聯(lián)網(wǎng)的污水處理監(jiān)控管理信息系統(tǒng)的研發(fā)[J].信息與電腦（理論版），2017（04）：97-99.