機械設(shè)備及自動化技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用

吳 鏑

（國能遼寧環(huán)保產(chǎn)業(yè)集團有限公司西部污水處理廠，遼寧沈陽 110000）

1 自動化技術(shù)在污水處理中的重要性

污水處理是一項至關(guān)重要的環(huán)境保護任務(wù)，旨在將廢水轉(zhuǎn)化為安全可排放或再利用的清潔水。隨著城市化和工業(yè)化的不斷發(fā)展，污水處理的需求不斷增加，這也意味著需要更高效、更可靠的處理方法。在該背景下，自動化技術(shù)的應(yīng)用變得至關(guān)重要，其在污水處理中發(fā)揮著不可或缺的作用。

1.1 提高處理效率

傳感器和監(jiān)測系統(tǒng)的使用使操作人員能夠?qū)崟r監(jiān)測處理過程中的各種參數(shù)，如水質(zhì)、流量、溫度等。這種實時監(jiān)測允許及時采取措施來調(diào)整處理過程，以確保其在最佳狀態(tài)下運行。例如，自動化系統(tǒng)可根據(jù)傳感器測得的水質(zhì)數(shù)據(jù)自動調(diào)整化學(xué)藥劑的投加量，以維持適當(dāng)?shù)乃|(zhì)標準，不僅提高了處理效率，還減少了化學(xué)藥劑的浪費。

1.2 降低運營成本

自動控制系統(tǒng)能夠根據(jù)實時數(shù)據(jù)調(diào)整處理參數(shù)，減少了人工干預(yù)的需求，從而減少了人工成本。此外，自動化系統(tǒng)還可以優(yōu)化設(shè)備的維護計劃，降低維護成本。例如，其可根據(jù)設(shè)備運行狀態(tài)和故障歷史自動預(yù)測維護需求，從而減少了停機時間和維修費用。

1.3 減少環(huán)境風(fēng)險

污水處理涉及處理大量廢水，其中可能含有有害物質(zhì)。自動監(jiān)測系統(tǒng)可及時檢測到水質(zhì)異常或設(shè)備故障，并發(fā)出警報，使操作人員能夠迅速采取措施，避免污染的擴散。此外，自動控制系統(tǒng)可確保污水處理過程的穩(wěn)定性，從而減少了不穩(wěn)定因素對環(huán)境的潛在影響。

1.4 提高安全性

自動化技術(shù)還可以提高污水處理廠的安全性。其可監(jiān)測危險情況，如氣體泄漏或設(shè)備故障，并采取自動化措施來保護工作人員的安全。此外，遠程監(jiān)控系統(tǒng)可使操作人員不必親臨現(xiàn)場即可監(jiān)控和控制處理過程，免受潛在危險的影響[2]。

2 污水處理中機械設(shè)備及自動化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

污水處理過程中，機械設(shè)備和自動化技術(shù)的應(yīng)用具有顯著的優(yōu)勢，可提高處理效率，減少人為干預(yù)，降低運營成本，同時確保排放水質(zhì)達到規(guī)定標準。以下為機械設(shè)備和自動化技術(shù)在污水處理中的主要優(yōu)勢。

2.1 提高處理效率

機械設(shè)備及自動化技術(shù)可加速污水處理過程，使其更高效。自動化控制系統(tǒng)可實時監(jiān)測和調(diào)整處理參數(shù)，確保各處理單元運行在最佳狀態(tài)。這種精確的控制有助于提高廢水的凈化效率，減少處理時間，從而減輕處理設(shè)施的負擔(dān)。

2.2 減少人為錯誤和風(fēng)險

人工操作可能受操作員的主觀因素影響，容易出現(xiàn)誤操作或操作不當(dāng)，而自動化系統(tǒng)則可按照預(yù)定程序執(zhí)行任務(wù)，降低了處理過程中的人為干預(yù)，減少了操作失誤的可能性，有助于確保廢水處理的可靠性和一致性。

2.3 節(jié)省人力資源

自動化技術(shù)可減少對人力資源的需求。傳統(tǒng)的污水處理過程通常需要大量的人工干預(yù)和監(jiān)測，而自動化系統(tǒng)可減少操作員的工作負擔(dān)，不僅降低了人工成本，還減少了操作員潛在暴露于有害環(huán)境條件的風(fēng)險。

2.4 實時監(jiān)測和報警

自動化系統(tǒng)可實時監(jiān)測廢水處理設(shè)施的運行情況，并在發(fā)生異常情況時發(fā)出警報，幫助操作人員及時采取措施解決問題，防止處理過程中的緊急情況，從而提高處理系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

2.5 遠程監(jiān)控和操作

自動化技術(shù)允許遠程監(jiān)控和操作污水處理設(shè)施，即操作員可在不必親臨現(xiàn)場的情況下監(jiān)測和控制處理過程，從而提高了操作的便捷性和安全性。特別是在應(yīng)對緊急情況或難以訪問的地區(qū)，遠程監(jiān)控可發(fā)揮重要作用。

3 污水處理的挑戰(zhàn)和問題

3.1 技術(shù)實施中的障礙

污水處理技術(shù)實施中存在一系列挑戰(zhàn)和障礙，影響著處理效率、成本和環(huán)境。

（1）資金限制。污水處理設(shè)施的建設(shè)和維護需要大量資金投入。許多地區(qū)面臨著有限的預(yù)算，導(dǎo)致設(shè)施的滯后升級和維護，影響處理水質(zhì)和性能。

（2）老化設(shè)備。許多污水處理廠使用老化設(shè)備，這些設(shè)備效率低下、易損壞，并需要更頻繁的維護。升級設(shè)備需要時間和資源。

（3）技術(shù)復(fù)雜性。污水處理技術(shù)通常非常復(fù)雜，需要專業(yè)知識和經(jīng)驗豐富的人員進行操作和維護。而在部分地區(qū)，人才短缺是個問題。

（4）環(huán)境法規(guī)。不同地區(qū)的環(huán)境法規(guī)和排放標準各不相同，需要符合各種不同的法規(guī)要求，增加了污水處理廠的管理難度。

3.2 改進和解決方案

（1）投資和資金籌集。政府、國際組織和私營部門可以合作，提供資金支持，以確保污水處理設(shè)施得到足夠的資金支持。創(chuàng)新的融資模式，如公私合作伙伴關(guān)系，可幫助緩解資金限制。

（2）設(shè)備升級和現(xiàn)代化。更新和升級老化設(shè)備是改善處理效率和性能的關(guān)鍵。采用更先進的技術(shù)和設(shè)備，可降低維護成本，提高能源效率。

（3）培訓(xùn)和技術(shù)轉(zhuǎn)讓。投資培訓(xùn)和技術(shù)轉(zhuǎn)讓，以確保操作員和維護人員具備必要的技能和知識，以有效地運行和維護污水處理設(shè)施。

（4）準化和合規(guī)性。制訂統(tǒng)一的標準和法規(guī)，以簡化污水處理設(shè)施的管理和監(jiān)督。推動國際間的合作，以確保污水處理符合最高的環(huán)境和健康標準。

3.3 污水處理的可持續(xù)性考慮

在污水處理中，可持續(xù)性是一個至關(guān)重要的考慮因素。

（1）資源利用。污水中含有有機物質(zhì)和養(yǎng)分，可被回收和再利用，例如用于農(nóng)業(yè)灌溉或能源生產(chǎn)。通過資源回收，可減少浪費并促進可持續(xù)發(fā)展。

（2）能源效率。污水處理設(shè)施通常需要大量的能源來運行，因此提高能源效率是關(guān)鍵。使用能源高效設(shè)備和技術(shù)，以及采用可再生能源，可降低環(huán)境影響。

（3）減少排放。污水處理后的排放物對環(huán)境有潛在影響。減少有害排放物和化學(xué)品的使用，以及提高水質(zhì)的標準，有助于降低環(huán)境負擔(dān)。

（4）社會接受度。污水處理設(shè)施應(yīng)考慮社會接受度，包括降低異味、噪音和景觀影響?？膳c當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)和利益相關(guān)者合作，建立共識和支持，有助于可持續(xù)經(jīng)營。

污水處理面臨著挑戰(zhàn)，可通過合適的改進和解決方案，克服這些問題。同時，可持續(xù)性的思考對于確保污水處理的長期成功和環(huán)境保護至關(guān)重要。通過綜合考慮資源利用、能源效率、排放減少和社會接受度，可實現(xiàn)可持續(xù)的污水處理，促進經(jīng)濟社會和環(huán)境保護的發(fā)展。

4 污水處理工作的機械設(shè)備改造措施

4.1 改造污水處理工作現(xiàn)場的機械設(shè)備

經(jīng)過對機械設(shè)備改造，不僅可保證污水處理工作的順利進行，而且還可以提高污水處理的效率和可靠性。所以，在機械設(shè)備的改造方面，需要在原有的基礎(chǔ)上加以完善。要盡可能地提高污水處理系統(tǒng)的自動化程度，才能更好地發(fā)揮污水處理的功能。還可將具有一定智能功能的監(jiān)控軟件，與現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)進行聯(lián)接，形成一套自動監(jiān)控體系，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)、信息的共用，從而實現(xiàn)智能化、自動化，以及實現(xiàn)對污水機械作業(yè)系統(tǒng)運行及處理狀態(tài)的自動控制與分析，讓污水處理設(shè)備的操作更有針對性，從而更加高效、經(jīng)濟與環(huán)保。

4.2 優(yōu)化和完善PLC程序

污水處理系統(tǒng)是污水處理廠的重要組成部分，在對污水進行凈化處理的過程中，會產(chǎn)生大量不同類型的水。因此，為保證水質(zhì)穩(wěn)定達標，需要對部分工序采取優(yōu)化和完善PLC 程序，從而保證整個系統(tǒng)的正常運行管理與控制。PLC 可在計算機控制下自動完成人工無法完成的工作。該系統(tǒng)由測量儀表、執(zhí)行器、控制電路等組成，實現(xiàn)了對儀器的控制，并能將測量數(shù)據(jù)通過通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。完善PLC 程序可從以下具體展開：在PLC 輸入和輸出數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，完成對PLC 控制程序的顯示，根據(jù)預(yù)設(shè)的條件（如溫度、水量），調(diào)整工藝參數(shù)等，保證工業(yè)廢水處理裝置能夠穩(wěn)定地運行，從而實現(xiàn)節(jié)能；在PLC 系統(tǒng)中，須建立一個強大而穩(wěn)定的監(jiān)控數(shù)據(jù)采集軟件，實現(xiàn)對污水處理過程中的一些關(guān)鍵步驟的監(jiān)控，并在完成處理后，利用自動化操作，調(diào)節(jié)有關(guān)參數(shù)，以獲得更好的水質(zhì)凈化效果。

4.3 改進紫外線的自動化程度

紫外線是一種天然光線，對水中生物無任何危害，因而在水處理領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。紫外線是污水處理工程中常見的光源之一。由于曝氣池的出水量可調(diào)節(jié)，所以在工程中常使用自流曝氣池。這種曝氣池通常分為兩部分設(shè)備：①通過紫外燈管對紫外燈管的開關(guān)進行控制，當(dāng)紫外燈管的關(guān)斷時，紫外燈管的定時釋放紫外光。②紫外光系統(tǒng)的自動開或關(guān)，在使用時，主要是按照系統(tǒng)設(shè)置的照射時間、照射強度來確定，并且無需頻繁地更換紫外線燈管。

5 機械設(shè)備及自動化技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用

5.1 污水處理工作中的監(jiān)控系統(tǒng)

監(jiān)控系統(tǒng)在污水處理中起著至關(guān)重要的作用。其是一種關(guān)鍵的工具，用于實時監(jiān)測污水處理過程中的各種參數(shù)和性能指標。監(jiān)控系統(tǒng)通常包括傳感器、數(shù)據(jù)采集設(shè)備和監(jiān)控軟件，可幫助操作人員了解污水處理設(shè)施的運行情況，并及時識別任何異常情況。在監(jiān)控系統(tǒng)中，傳感器用于測量污水的各種特性，如pH、濁度、溶解氧濃度等。這些數(shù)據(jù)被實時傳輸?shù)奖O(jiān)控軟件中，操作人員可隨時查看污水處理過程的狀態(tài)。如果發(fā)現(xiàn)異常情況，監(jiān)控系統(tǒng)可發(fā)出警報，操作人員可立即采取措施，防止問題進一步惡化。

5.2 建立自動控制系統(tǒng)

自動控制系統(tǒng)基于監(jiān)控系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)，可自動調(diào)整污水處理過程中的各種參數(shù)，以確保系統(tǒng)始終處于最佳運行狀態(tài)。自動控制系統(tǒng)通常包括控制器、執(zhí)行器和反饋回路。例如，自動控制系統(tǒng)可根據(jù)傳感器測量的污水pH 來自動調(diào)整酸堿液的添加量，以保持污水處于適當(dāng)?shù)乃釅A度范圍內(nèi)，確保污水處理過程中的化學(xué)反應(yīng)得以優(yōu)化，從而提高處理效率。

此外，自動控制系統(tǒng)還可以實現(xiàn)設(shè)備的遠程控制和監(jiān)視，減少了操作人員的工作負擔(dān)，提高了操作的便捷性和安全性。這對于大型污水處理廠尤其重要，因為其通常需要處理大量的廢水。

5.3 大數(shù)據(jù)技術(shù)的使用

通過大數(shù)據(jù)技術(shù)，可對廢水質(zhì)量的變化趨勢進行分析，并及時作出處理和預(yù)警，有效改善廢水的水質(zhì)。大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠有效地分析和預(yù)測人們在日常生活和工作中的各種需要，并利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，對污水進行有效的處理，減少污染對環(huán)境造成的危害。此外，通過對大數(shù)據(jù)進行分析和處理，可得到大量的污水處理信息，而這些污水處理信息已經(jīng)成為人們在日常生活中不可或缺的一部分。在大數(shù)據(jù)環(huán)境下，對新技術(shù)和新設(shè)備的研究日益關(guān)注，為實現(xiàn)污水資源化和水環(huán)境的高效利用，提高水環(huán)境質(zhì)量提供了新的思路。因此，我們能夠?qū)⒄鎸嵉墓ぷ鲘徫恍枨笈c實際的應(yīng)用環(huán)境結(jié)合起來，將大數(shù)據(jù)技術(shù)與污水系統(tǒng)進行融合，進而提高污水處理效率；其次，在實踐操作中，通過對數(shù)據(jù)的搜集和分析，能夠?qū)χ苓叚h(huán)境產(chǎn)生較大的影響；采用傳統(tǒng)的處理方式，既能達到最大程度的節(jié)水，又能減少對環(huán)境的污染；通過本項目的研究，為我國城市污水處理行業(yè)的發(fā)展提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

6 結(jié)束語

機械設(shè)備及自動化技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用對于提高效率、降低成本、減少環(huán)境風(fēng)險和提高安全性具有重要作用，其不斷發(fā)展將為創(chuàng)造更加清潔、健康和可持續(xù)的環(huán)境提供強有力的支持。通過深入研究和積極推廣機械設(shè)備及自動化技術(shù)，可更好地應(yīng)對不斷增加的污水處理需求，確保水資源的可持續(xù)利用，并保護珍貴的自然環(huán)境。