電氣自動化在環(huán)保設備中的應用及發(fā)展

山東華宇工學院 謝樹鵬 麻耀華

隨著時代的蓬勃發(fā)展，而今的環(huán)保產業(yè)面臨良好的發(fā)展機遇。但是機遇始終與挑戰(zhàn)并存，企業(yè)要想在日漸激烈的市場競爭中保有平穩(wěn)向上的發(fā)展趨勢，就需要提升自身的專業(yè)技術實力，將自身的環(huán)保凈化能力與現(xiàn)代新興技術相融合，具備時代的發(fā)展需要才能增加自身的挑戰(zhàn)實力。當代環(huán)保設備主要向科學、自動化以及智能化方向發(fā)展，所以環(huán)保產業(yè)企業(yè)應利用自身環(huán)保設備的凈化力結合現(xiàn)代新技術新思維所要進行發(fā)展。本文主要介紹了環(huán)保設備的分類以及未來的發(fā)展趨勢。

1 環(huán)保設備的概念

環(huán)保設備是指用作控制環(huán)境污染，提升環(huán)境質量而由制造單位或建筑安裝單位制造和建造出來的機器產品、構筑物及控制系統(tǒng)。環(huán)保設備也是指管理環(huán)境污染的機械加工商品，如除塵器、噪音控制器等。環(huán)保設備還應包含運輸含污染物液體物質和固體物質的動力設備，如泵、輸送機等；同時還包括確保污染預防設備正常運營的監(jiān)測管控及控制儀表儀器，如檢測儀器、流量監(jiān)測裝置等。我們應當更為側重環(huán)保。環(huán)保設備應該包含成套設備：如空氣凈化機，污水處理設備，臭氧發(fā)生器，工業(yè)制氧機等，可以在工業(yè)或者家庭都能對所處環(huán)境進行改善或治理的設備。

2 電氣自動化在環(huán)保設備中的應用

2.1 污水處理

污水廠利用光纜、雙絞線，將PLC（可編程邏輯控制器）、服務器和操作站等相連，構成一個工業(yè)局域網，將現(xiàn)場的傳感器變送器自動化儀表通過數(shù)據通信技術、數(shù)據處理、數(shù)據管理等技術將信息數(shù)據傳送到PLC控制終端，并反饋給控制室，顯現(xiàn)系統(tǒng)的運行狀態(tài)和各個環(huán)節(jié)的實時的數(shù)據參數(shù)。通過數(shù)據，PLC（或人工）可以自動的調整機器的運行參數(shù)，是污水處理系統(tǒng)的保持在最佳的工作狀態(tài)。SBR（序批式活性污泥法）處理系統(tǒng)是國內新興起的一門污水處理新技術。采用了PLC的DCS（分散控制系統(tǒng)）控制系統(tǒng)對污水處理的五個工藝步驟進行全面的控制，可以達到現(xiàn)場和中央兩級管理控制模式，實時根據監(jiān)測設備的數(shù)據變化，自動調整系統(tǒng)的運行，使在生物脫氮效率一般保持在80%左右。

2.2 污泥處理

在處理污水的過程中會產生大量的污泥，其數(shù)量可達到污水處理量的0.3%—0.5%（含水率97%）。這些污泥之中還有大量的有毒物質，無法直接獲得數(shù)據。利用傳感器進行每一個環(huán)節(jié)有毒物質含量的數(shù)據監(jiān)測，用來監(jiān)測微生物的生活環(huán)境，使微生物的活性加強，處理污染物的效率的提高了，使污泥凈化的速率提升，加快了使污泥能夠達到堆肥甚至可以達到農業(yè)回用的標準，使污泥變廢為寶。

2.3 廢氣的處理

2.3.1 吸收設備

利用氣體在液體中溶解度的物理性質，在某些溫度、壓力使廢氣中的污染物溶于某些溶劑里面或者是與溶劑里面的溶質發(fā)生特定的綠色化學反應使其不會產生有害的物質。但是溶液和溶質的數(shù)量是有限的，需要對有毒氣體的飽和度進行監(jiān)測和對溶質的含量進行添加。

2.3.2 催化設備

催化劑是普通工業(yè)上由多種物質組成的復雜體系，催化劑具有活性、選擇性和穩(wěn)定性這樣的性能，正是它們的這種特性使催化劑會有使用年限。影響其使用年限的主要原因就是催化劑的老化和催化劑中毒使其活性大大降低、效率減緩。這也是催化劑設備的一種弊端，要根據凈化空氣的數(shù)量來進行催化劑的更換。正是因為催化劑有這樣的缺點，人們找尋到了TiO2微粒在光的的催化下會有機物污染物氧化成無毒無害的水和二氧化碳這樣的產物。原理如圖1、圖2所示。

圖1 TiO2光催化原理示意圖

圖2 TiO2光催化降解有害物質示意圖

2.3.3 生物設備

近年來，生物設備通過氣態(tài)污染物由氣相轉到液相或固相表面液膜過程中的傳質步驟，而后在液相或固相表層污染物被微生物吸附洗滌，產生水、氧氣和二氧化碳等無害的物質，發(fā)現(xiàn)這種生物的性質，使其逐漸發(fā)展為新時代的廢氣處理的新技術，得到日益廣泛的應用，而這項技術與傳統(tǒng)的燃燒法、催化燃燒、催化吸收等方法相比，是有明顯的優(yōu)勢。

3 電氣自動化在環(huán)保設備中應用發(fā)展前景

3.1 在除塵設備方面

在工業(yè)化生產中，粉塵已經達到了不容忽視的地步，可以通過CEMS系統(tǒng)（煙氣自動監(jiān)控系統(tǒng)）的進行煙塵的一個檢測，通過進行數(shù)據，使其根據數(shù)據的變化自動選擇袋式除塵器還是靜電除塵器，使其除塵效果加大，而且還不用長期留人駐守，節(jié)省了人力。像冶金行業(yè)應用除塵環(huán)保設備之后，生產過程中的污染物的減少，伴隨而來的會減少能源的使用。然而部分的灰塵還可以進行回收，從而使冶金行業(yè)里面的運營成本會降低。這樣一來，不僅符合了行業(yè)內部的發(fā)展要求，而且還能促進我國環(huán)保型產業(yè)社會建設，還會大大提交整個行業(yè)生產效益，對社會的經濟的提升有著重要的作用。

3.2 在水污染方面

現(xiàn)階段污水處理廠都是利用PLC控制系統(tǒng)。隨著污水量的增多，水資源的減少，對工藝提出了更好的要求，現(xiàn)在的控制系統(tǒng)跟隨時代技術的發(fā)展相結合。例如：各個污水處理環(huán)節(jié)的水質的檢測數(shù)據，如何加大污水的循環(huán)使用，如何提高系統(tǒng)控制除污能力的提升，如何與現(xiàn)代化的通信技術手段相適應，如何建造一個完整污水數(shù)據庫可供大數(shù)據進行分析。這些都是現(xiàn)代多面臨的問題，相信用不了多久這些問題都會解決。

3.3 在環(huán)境監(jiān)測方面

電氣自動化在環(huán)保監(jiān)測方面與物聯(lián)網、云計算、數(shù)據采集、遙感和網絡通信技術相結合，形成了環(huán)境應急信息系統(tǒng)。這個環(huán)境應急信息系統(tǒng)還有很多的不足、不完善的地方，還有很大的發(fā)展空間。在現(xiàn)在環(huán)境監(jiān)測成功的案例方面，往往這些成功的系統(tǒng)里面只包含與環(huán)保相關的系統(tǒng)，并沒有與氣象等方面進行大數(shù)據的接軌，容易造成一些不確定自然因素發(fā)生。

4 環(huán)保設備行業(yè)未來發(fā)展趨勢

4.1 智慧集成化

環(huán)保設備行業(yè)應該充分的運用大數(shù)據，區(qū)塊鏈技術，進行各種環(huán)境的數(shù)據模擬，科學的優(yōu)化系統(tǒng)的運行，在標準化方面應該充分提高區(qū)塊鏈技術的應用，提升環(huán)保設備模塊化的水平。建立一個智慧化的環(huán)保系統(tǒng)，可以做到設備的防患于未然，智慧環(huán)保系統(tǒng)是集自動監(jiān)測、數(shù)據分析、設備預警等集于一體的智慧系統(tǒng)，而且還可以根據污染物含量的變化，自動調整環(huán)保設備的運行參數(shù)，可以達到最佳運行狀態(tài)。智慧環(huán)保系統(tǒng)還具有決策能力，能夠最大程度地解決系統(tǒng)運行中所遇到的問題。及時阻止和排除故障。集成化不僅體現(xiàn)數(shù)據的集成上，還可以是人和智慧環(huán)保系統(tǒng)的集成，實現(xiàn)人和設備的合理分配，并且可以充分發(fā)揮出人性的主觀能動性，智慧環(huán)保系統(tǒng)可以在處理工藝、流程上的設置、處理的質量等方面都會發(fā)揮重要的作用。這種具備智慧集成化的環(huán)保設備系統(tǒng)將會成為環(huán)保行業(yè)的主要發(fā)展趨勢之一。

4.2 多元化

多元化是環(huán)保設備發(fā)展的一個必然趨勢，無論是在環(huán)保設備的性能的多元化還是交易方式的多元化。必定會帶來各種各樣新行的環(huán)保問題，設備可以自動化根據環(huán)境的變化能夠進行生產結構的預測，是可以提高適應能力，借助自然界的力量，可以降低企業(yè)運行的成本。近年來，互聯(lián)網的發(fā)展，企業(yè)可以借助互聯(lián)網銷售模式，能夠使環(huán)保企業(yè)和環(huán)保設備用戶進行“零距離”的接觸，同時還可以了解客戶的個性化的需求以及各種建議。企業(yè)應加大投入各種數(shù)字化結構模塊，及時根據客戶的需求進行定制設計，才會促進公司經濟的提升?；ヂ?lián)網銷售模式一定程度上代表了行業(yè)的發(fā)展趨勢。企業(yè)應認清楚所在大環(huán)境的變化尋求最優(yōu)的解決方案，要做好多元化的發(fā)展，只有這樣，才會提高企業(yè)的核心競爭力，適應環(huán)保市場的變化而進行多元化的改革，能夠為國家的環(huán)保事業(yè)及時貢獻自己的一份力量，促進祖國的碧水藍天的早日回歸。

4.3 節(jié)能化

環(huán)保設備的的節(jié)能化，會成為環(huán)保行業(yè)里重要的組成部分，在環(huán)保設備之中顯得尤其重要。節(jié)能化可以降低企業(yè)的運行成本，無論對企業(yè)還是政府甚至是居民用在環(huán)保上的開支會大大減少，從長久來看，設備的節(jié)能化是具有巨大的現(xiàn)實意義，符合國家所提倡的戰(zhàn)略，在某種程度上可以促進我國經濟的發(fā)展?？梢栽陔娐返膫鬏斶^程之中降低電能的損耗，在環(huán)保設備的內部使用合理的模塊化的變壓器，變壓器要充分的使用節(jié)能材料和運行介質，變壓器要布局合理，要充分考慮運行負載的情況來進行設計。環(huán)保設備要合理的選擇無功補償設備。環(huán)保設備應優(yōu)化配電設計，要確保環(huán)保設備內部的電力系統(tǒng)適應性、抗干擾性的優(yōu)良性能。節(jié)能化是現(xiàn)代環(huán)保設備的一個重要組成部分，可以充分發(fā)揮人的主觀能動性，從而提高更高的效益。

結束語：環(huán)保設備是治理環(huán)境問題的一條重要的監(jiān)測手段，是當下人們了解污染程度的重要途徑之一，它是通過現(xiàn)在區(qū)塊鏈、大數(shù)據等技術相結合來進行處理污染這個世界性的難題，環(huán)保設備還是有很大的發(fā)展空間，我們應不斷對環(huán)保設備進行研發(fā)，為祛除污染物做出應有的貢獻。