智能化信息技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用

郝建茹

（普烜物聯(lián)網(wǎng)智能科技（南京）有限公司，江蘇 南京 210000）

前言

水資源是社會(huì)重要的基礎(chǔ)資源，隨著人類的增長(zhǎng)和社會(huì)發(fā)展，對(duì)水資源的需求與消耗也越來(lái)越大，水資源安全已經(jīng)越來(lái)越受到各國(guó)的重視。污水處理是實(shí)現(xiàn)水資源循環(huán)利用的重要方式之一，而且在回收利用水資源的同時(shí)還可以降低環(huán)境污染。但是污水處理的能耗較高，其效益與成本常常不成正比，這也造成了很多城鎮(zhèn)的中小學(xué)污水處理廠并未投入運(yùn)行之中。污水處理過(guò)程中的消耗主要包括電能、水污染處理藥劑以及燃料等，其中電能消耗占比70%以上。影響污水處理廠能耗的因素主要是環(huán)境、水污染處理工藝以及污水處理系統(tǒng)的自動(dòng)化程度。其中自動(dòng)化程度是主要的因素之一，智能信息化技術(shù)可以有效提高污水處理的自動(dòng)化程度，降低污水處理中資源的消耗與人力的投入，并提高污水處理過(guò)程中的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)能力，可以較為有效的提高污水處理的效果。

1 污水處理運(yùn)營(yíng)過(guò)程中智能化信息技術(shù)的特點(diǎn)

智能化信息技術(shù)是現(xiàn)代社會(huì)中發(fā)展最為迅速的技術(shù)之一，其可以有效降低人力勞動(dòng)程度，提高工作效率，已經(jīng)在各行各業(yè)中獲得了極為廣泛的應(yīng)用。智能化信息技術(shù)是多種技術(shù)的統(tǒng)稱，其主要包括了大數(shù)據(jù)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、通信技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)以及人工智能技術(shù)等。將智能化信息技術(shù)應(yīng)用到污水處理之中可以有效提高污水處理的數(shù)據(jù)收集、分析、處理、存儲(chǔ)以及控制等能力。提高污水處理效率，降低人力成本與物力成本。綜合而言，在污水處理中，智能化信息技術(shù)的應(yīng)用主要有如下的特點(diǎn)：

（1）現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)生活中污水的來(lái)源的數(shù)據(jù)量非常龐大，智能化信息技術(shù)中的大數(shù)據(jù)技術(shù)可以有效提高數(shù)據(jù)采集的效率和全面性，并且通過(guò)云技術(shù)進(jìn)行在線分析處理，有效提高了污水?dāng)?shù)據(jù)信息的處理分析速度，有助于針對(duì)污水的來(lái)源進(jìn)行治理。

（2）現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)生活中污水的類型非常多，智能化信息技術(shù)可以全面的對(duì)污水的類型進(jìn)行分析，根據(jù)污水污染程度與污染物的不同進(jìn)行分類處理，提高污水處理的準(zhǔn)確性和高效性。

（3）相比于傳統(tǒng)的污水?dāng)?shù)據(jù)信息分析技術(shù)而言，智能化信息技術(shù)的數(shù)據(jù)分析處理速度極快，可以通過(guò)超級(jí)計(jì)算機(jī)在云端進(jìn)行分析，極大的提高了污水處理信息的分析效率，有助于自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用。

（4）在現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)生活中大部分的單一污水?dāng)?shù)據(jù)信息的價(jià)值不足，并不能真實(shí)反應(yīng)出污水處理的難度。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析處理方式需要對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行甄別，效率極低。而智能化信息技術(shù)是對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行全面分析，不放過(guò)任何一個(gè)小數(shù)據(jù)，因此其反應(yīng)的結(jié)果的價(jià)值更高和更全面，可參考性更強(qiáng)。

2 污水處理中智能化信息技術(shù)應(yīng)用存在的問(wèn)題

雖然智能化信息技術(shù)應(yīng)用到污水處理之中可以有效降低污水處理的成本，提高污水處理的效率。但是在實(shí)際中也存在著一些問(wèn)題影響智能化信息技術(shù)在污水處理中的使用，因此在污水處理中應(yīng)用智能化信息技術(shù)一定要注意以下幾個(gè)問(wèn)題：

2.1 信息安全性問(wèn)題

信息安全是現(xiàn)代社會(huì)中存在最大的威脅之一，雖然污水處理的數(shù)據(jù)信息看起來(lái)普通，但是其實(shí)它包含了很多關(guān)乎于個(gè)人信息安全的信息，通過(guò)專業(yè)的數(shù)據(jù)分析軟件從污水?dāng)?shù)據(jù)信息中可以獲得大量非常具有價(jià)值的信息。但是在污水處理的智能化信息技術(shù)應(yīng)用中，現(xiàn)階段對(duì)于信息安全的重視性還非常不足，智能化信息技術(shù)在污水處理中需要大量的數(shù)據(jù)交互，這個(gè)過(guò)程中非常容易造成信息泄露，尤其是部分不法人員的惡意挖掘數(shù)據(jù)，非常容易造成大量用戶的個(gè)人信息泄露。

2.2 數(shù)據(jù)完整性問(wèn)題

智能化信息技術(shù)在污水處理中的高效性基于數(shù)據(jù)的完整程度，但是現(xiàn)階段由于污水處理系統(tǒng)中信息安全的防護(hù)不足，很容易導(dǎo)致黑客惡意入侵，對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行惡意篡改、刪除等操作，破壞污水?dāng)?shù)據(jù)信息的完整性，導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，從而影響污水處理的效率和準(zhǔn)確性。造成污水處理效果不佳，導(dǎo)致環(huán)境污染等問(wèn)題。

2.3 智能化信息技術(shù)系統(tǒng)拒絕服務(wù)的問(wèn)題

雖然智能化信息技術(shù)的污水處理極為高效，但是其主要是依賴信息設(shè)備、數(shù)據(jù)服務(wù)器等實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制操作。一旦信息設(shè)備、數(shù)據(jù)服務(wù)器出現(xiàn)故障、訪問(wèn)量超出數(shù)據(jù)服務(wù)器的承載能力、地震等不可控因素造成服務(wù)器物理?yè)p壞等，那么就會(huì)造成系統(tǒng)宕機(jī)問(wèn)題，影響污水處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行，拒絕進(jìn)行污水處理服務(wù)。

3 智能化信息技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用

3.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)將物體上的智慧芯片連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物的自動(dòng)智慧化，對(duì)通訊技術(shù)的數(shù)據(jù)連通速度要求特別高。物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)連接終端設(shè)備與智慧中心，在生活中將帶來(lái)越來(lái)越大的便利，物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代是未來(lái)的大趨勢(shì)，應(yīng)用非常廣泛，比如物流、環(huán)境監(jiān)測(cè)、智能交通等，直至萬(wàn)物互聯(lián)。

將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到污水處理中可以極大的提高污水處理的效力和智能化程度。尤其是應(yīng)用到污水處理廠的設(shè)備之中，可以有效實(shí)現(xiàn)智能自動(dòng)化分污水處理。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將污水處理廠的各種傳感器進(jìn)行相連，提高針對(duì)污水處理的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)能力，數(shù)據(jù)獲取后傳輸?shù)經(jīng)Q策中心，決策中心可以根據(jù)數(shù)據(jù)分析處理的結(jié)果實(shí)時(shí)調(diào)整污水處理的各個(gè)流程，比如閥門的開(kāi)度、藥物的添加量、溫度和PH 的控制等。而且可以針對(duì)緊急情況進(jìn)行應(yīng)急處理，降低事故造成的損失。

3.2 大數(shù)據(jù)技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用

大數(shù)據(jù)技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種數(shù)據(jù)分析技術(shù)，其主要的特點(diǎn)是可以對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行全面準(zhǔn)確快速的分析，并提供可供參考的結(jié)果。隨著現(xiàn)代社會(huì)生活水平的提高，污水的來(lái)源與類型越來(lái)越多樣化，且存在著顯著的動(dòng)態(tài)變化性的特點(diǎn)。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析技術(shù)由于數(shù)據(jù)處理能力不足，需要先對(duì)污水信息進(jìn)行甄選，提取價(jià)值較高的信息進(jìn)行分析，分析的結(jié)果的全面性與代表性不足。而大數(shù)據(jù)技術(shù)可以將所有的數(shù)據(jù)采集起來(lái)集中進(jìn)行分析，數(shù)據(jù)分析的全面性極高，即便是價(jià)值較低的數(shù)據(jù)，通過(guò)整合后也可以體現(xiàn)出較高的價(jià)值。

大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用與污水處理中可以建立科學(xué)的污水處理數(shù)學(xué)模型，該模型對(duì)污水處理具有一定的指導(dǎo)意義，且可以建立污水處理的平臺(tái)，該平臺(tái)可以實(shí)時(shí)展現(xiàn)污水處理的情況，并與超標(biāo)的企業(yè)進(jìn)行聯(lián)系，為節(jié)能減排提供指導(dǎo)。

4 智能化信息技術(shù)應(yīng)用與污水處理廠自動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

目前污水處理廠的二級(jí)處理系統(tǒng)主要是采用CAST工藝（循環(huán)式活性污泥法），具體過(guò)程是將待處理的污水通過(guò)提升泵站運(yùn)送到粗、細(xì)格柵處攔截處理，攔截處理后再流入沉砂池中進(jìn)行沉淀處理，最后經(jīng)過(guò)CAST 生化池和紫外線消毒處理，成為可循環(huán)利用的無(wú)害水。智能化信息技術(shù)主要是對(duì)污水處理廠的主要污水處理設(shè)備進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化污水處理過(guò)程。控制系統(tǒng)主要包括執(zhí)行層、設(shè)備控制層以及中央監(jiān)控層。他們之間都是通過(guò)獨(dú)立的控制器進(jìn)行工藝連接的，每臺(tái)控制器都可以看做獨(dú)立的控制站，它可以獨(dú)立的發(fā)送指令到設(shè)備之中，同時(shí)可以匯總污水處理線程的數(shù)據(jù)，并對(duì)反饋信息作出處理和回應(yīng)。整個(gè)智能化信息技術(shù)包括四個(gè)控制站組成，以下分別介紹：

4.1 污泥脫水機(jī)房工作站

污泥脫水機(jī)房工作站也叫一級(jí)控制站，其主要的任務(wù)是對(duì)污水處理廠的進(jìn)水水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)控采集，根據(jù)水質(zhì)的處理需求對(duì)應(yīng)的調(diào)整格柵系統(tǒng)、旋流沉砂系統(tǒng)和污泥濃縮系統(tǒng)，并對(duì)每個(gè)系統(tǒng)工序的處理數(shù)據(jù)進(jìn)行采集并分析，然后通過(guò)反饋進(jìn)行設(shè)備調(diào)整，保證污水處理的第一道工序的處理效果達(dá)標(biāo)。

4.2 鼓風(fēng)機(jī)房工作站

鼓風(fēng)機(jī)房工作站又叫二級(jí)控制站，是污水處理的第二道系統(tǒng)工序。它的工作任務(wù)是對(duì)CASS 池的水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集，并實(shí)時(shí)調(diào)整監(jiān)視攪拌系統(tǒng)、潷水系統(tǒng)和曝氣系統(tǒng)，根據(jù)實(shí)時(shí)的反饋信號(hào)和數(shù)據(jù)變化，對(duì)其中的主要設(shè)備進(jìn)行控制，保證污水處理效果達(dá)標(biāo)。

4.3 曝氣生物濾池工作站

曝氣生物濾池工作站是污水處理的第三道系統(tǒng)工序，對(duì)應(yīng)的也叫作三級(jí)控制站。三級(jí)控制站主要是對(duì)曝氣生物濾池的水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集，并實(shí)時(shí)監(jiān)控調(diào)整二次提升系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)和反沖洗系統(tǒng)，對(duì)其中的主要設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行采集并根據(jù)數(shù)據(jù)變化控制設(shè)備運(yùn)行，保證污水處理的效果達(dá)到預(yù)期。

4.4 V 型濾池工作站

V 型濾池工作站是污水處理系統(tǒng)的最后一道系統(tǒng)工序，也叫作四級(jí)控制站。四級(jí)控制站主要是監(jiān)控V 型濾池的水質(zhì)，并采集對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)，然后根據(jù)數(shù)據(jù)變化實(shí)時(shí)調(diào)整反沖洗系統(tǒng)和出水系統(tǒng)運(yùn)行設(shè)備的工作狀態(tài)，保證最后一道工序完成，污水處理效果整體達(dá)標(biāo)。

5 結(jié)束語(yǔ)

污水處理具有非線性、時(shí)變性以及不確定性的特點(diǎn)，在中小型污水處理廠建立智能化信息技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)指令自動(dòng)發(fā)送，及時(shí)對(duì)反饋信號(hào)做出反應(yīng)，從技術(shù)和管理上簡(jiǎn)化了工藝流程，保證污水處理設(shè)備與污水處理的流量適配，提高污水處理效率，降低污水處理無(wú)意義的能耗。中小型污水處理廠應(yīng)用智能化信息技術(shù)，不僅更為靈活，而且還降低了人工成本，通過(guò)對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)的適當(dāng)調(diào)控，對(duì)當(dāng)前污水處理的實(shí)際需求進(jìn)行相應(yīng)的處理，既保證了污水處理的效果同時(shí)也降低了污水處理的成本?，F(xiàn)代科技發(fā)展迅速，未來(lái)必將出現(xiàn)更多的新技術(shù)新設(shè)備提高污水處理的效益，而污水處理廠也應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)，積極發(fā)展，跟上時(shí)代的步伐。