工業(yè)污水處理自動監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀研究

曾永勝

摘 要 隨著我國工業(yè)技術(shù)不斷發(fā)展，工廠產(chǎn)生的“三廢”日益增多，而當(dāng)今時代人們的環(huán)保意識越來越強烈。因此，對于工業(yè)污水的處理技術(shù)也在不斷更新，如今，國內(nèi)外都已經(jīng)研發(fā)出了各種先進的工業(yè)污水處理自動監(jiān)控技術(shù)。在本文中，筆者通過查閱相關(guān)文獻以及社會調(diào)查，對國內(nèi)外工業(yè)污水處理自動監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀進行了大概的闡述，包括現(xiàn)階段國內(nèi)外的污水排放情況以及國內(nèi)外對于工業(yè)污水處理自動監(jiān)控技術(shù)的研發(fā)情況等。旨在為我國工業(yè)污水的處理以及環(huán)境保護工作作出一點貢獻。

關(guān)鍵詞 工業(yè)污水處理；自動監(jiān)控技術(shù)；智能監(jiān)控；發(fā)展現(xiàn)狀

前言

工業(yè)污水包括的多個方面的內(nèi)容，有來自造紙廠的工業(yè)污水，有來自化工原料產(chǎn)生的污水等等。對于不同來源的工業(yè)污水，其處理的方式也不一樣，而且處理的難易程度也不盡相同。污水處理的效果對人們?nèi)粘Ｉ畹挠绊懛浅Ｖ?，如果沒有處理好工廠產(chǎn)生的污水，對生活在工廠周邊老百姓的身體健康會造成極大的威脅。首先，工業(yè)污水進入土壤，土壤中的水吸收了其有害成分，老百姓的生活飲用水則存在極大的隱患。其次，工業(yè)廢氣排放到周邊的居民區(qū)，污染空氣，老百姓容易患呼吸道疾病。

1 國內(nèi)外工業(yè)污水的排放情況

據(jù)有關(guān)環(huán)保部門統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，我國在2008年工業(yè)總消耗的新鮮水為549.63億噸，其中工業(yè)污水總排放量217.38億噸，其中工業(yè)COD總排放量404.8萬噸。而在同年，一些工業(yè)發(fā)達國家，比如美國，他們投入了較大的資金用于工業(yè)污水處理的研發(fā)，研發(fā)出了工業(yè)污水二級處理，并將該技術(shù)普及到全國的各個工廠中。美國在20個世紀(jì)70年代的時候就已經(jīng)開始實行自動化污水監(jiān)控系統(tǒng)，它有效地監(jiān)控并減少了工業(yè)污水的排放量。其次，近年來，我國化工行業(yè)的工業(yè)廢水處理和利用工作取得了較大進展，但廢水排放達標(biāo)率仍不高，且目前國內(nèi)的趨勢化工廢水零排放的政策下，零排放工作也在逐步開展。因此，研究分析水處理的現(xiàn)狀并開發(fā)出高效且實用的工業(yè)污水處理自動監(jiān)控技術(shù)并回用具有非常重要的現(xiàn)實意義。

2 工業(yè)污水處理自動監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀

近年來，隨著國家和人民對于環(huán)境保護的呼吁越來越強，國內(nèi)外許多學(xué)者開始熱衷于工業(yè)污水處理自動監(jiān)控系統(tǒng)的研發(fā)，并取得了一定的進展。

就國內(nèi)的情況來說，彭永臻等學(xué)者將ORP作為SBR反應(yīng)器有機物降解程度的間接指標(biāo)，得到了與PiusM.Ndegwa相類似的結(jié)論：ORP可以作為SBR法反應(yīng)時間的計算機控制參數(shù)，實現(xiàn)工業(yè)污水處理系統(tǒng)計算機在線監(jiān)控。徐臘梅[1]等學(xué)者設(shè)計了污水處理監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用PLC和IPC控制結(jié)構(gòu)進行實時控制和數(shù)據(jù)的采集，采集的數(shù)據(jù)通過PROFIBUS現(xiàn)場總線傳遞到中心控制室，中心控制室的計算機分析數(shù)據(jù)后對現(xiàn)場進行實時監(jiān)控，實現(xiàn)污水處理的自動控制。孫小斐[2]等學(xué)者利用組態(tài)軟件MCGS、工控機和PLC建造了基于一體化造紙污水處理實驗級的造紙污水處理監(jiān)控系統(tǒng)。

3 智能污水處理監(jiān)控技術(shù)

智能控制是現(xiàn)在最新的污水處理監(jiān)控技術(shù)，它相對于自動監(jiān)控技術(shù)來說，更加先進和高級。它涵蓋了當(dāng)今世界多種最為先進的技術(shù)，比如計算機信息技術(shù)、傳感技術(shù)、納米技術(shù)等多種技術(shù)，可以實現(xiàn)污水處理監(jiān)控的人工智能化，高效化監(jiān)控。近些年來，人工智能在各個行業(yè)的應(yīng)用都非常廣泛，已經(jīng)成為各行各業(yè)的研究和應(yīng)用熱點。智能污水處理監(jiān)控技術(shù)它主要包括模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制這兩種技術(shù)，以及將這兩種或兩種以上的智能控制技術(shù)結(jié)合起來的集成智能控制技術(shù)等。

模糊控制能將操作者的控制經(jīng)驗和知識表達成相對應(yīng)的語言控制規(guī)則，然后用這些規(guī)則去控制系統(tǒng)，其優(yōu)點在于，控制速度快而精準(zhǔn)，運作良好，而且節(jié)能環(huán)保，富有高效性。1980年Tong等首次將模糊控制應(yīng)用到污水處理中，將出水BOD、SS、出水氨氮濃度、曝氣池MLSS、DO及回流污泥量等監(jiān)測數(shù)據(jù)作為輸入變量輸入模糊控制系統(tǒng)，“模糊化”以后再與“規(guī)則集”進行匹配，隨后確定相應(yīng)的控制手段，最后通過反模糊化得到量化的具體信號來實施控制。由于傳統(tǒng)PID調(diào)節(jié)對污水處理過程中pH的調(diào)節(jié)效果差，Ohkura，Takayuki提出了一種模糊控制手段，使原來使用常規(guī)PID控制需要7個控制步驟減少到只有2個，提高了pH控制的效果，也減少了中和劑的用量及成本。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是由許多人工神經(jīng)元聯(lián)結(jié)而成的網(wǎng)絡(luò)，它的優(yōu)點在于，它具有很強的自適應(yīng)性和學(xué)習(xí)能力、非線性映射能力和容錯能力[3]。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)因具備上述特點，近年來越來越受到國外污水處理專家的重視，并在污水處理自動監(jiān)控系統(tǒng)中開展人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制研究，取得了許多具有推廣應(yīng)用價值的成果。在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與其他控制計算相結(jié)合方面，AltīnayPerendeci等基于水質(zhì)不穩(wěn)定的制糖廠厭氧污水處理生產(chǎn)沼氣部分的工業(yè)流程，設(shè)計了基于ANFIS（模糊自適應(yīng)推理技術(shù)）的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型，通過所有在線和離線的有效數(shù)據(jù)作為輸入，來預(yù)測出水COD。實驗表明，只要給出相位矢量數(shù)據(jù)及近期COD值，該模型能預(yù)測出5～10天的COD值，遠(yuǎn)高于污水處理的停留時間。當(dāng)給出最近7天的出水COD值、2階相位數(shù)據(jù)和在線測量參數(shù)作為輸入變量，就能得到很好的預(yù)測能力；而當(dāng)以最近10天的出水COD值、2階相位矢量數(shù)據(jù)和所有測量參數(shù)作為輸入變量，該模型的預(yù)測能力則更強。

4 總結(jié)與展望

工業(yè)污水處理對于世界各個國家來說都是一項艱巨的任務(wù)和工程，尤其對于我國來說更是如此。近年來，我國在污水處理這個問題上取得了很大的進展，與20世紀(jì)相比，已經(jīng)取得了較為突出的成就。在未來，我國應(yīng)該繼續(xù)加大污水處理技術(shù)研發(fā)的投入資金，爭取研發(fā)出更加先進、更加智能地污水監(jiān)控系統(tǒng)，給我國人民營造出一個純凈美好的生活環(huán)境。

參考文獻

[1] 徐臘梅，陽衛(wèi)國.PROFIBUS現(xiàn)場總線技術(shù)在污水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].工業(yè)安全與環(huán)保，2013，32（2）：39-40.

[2] 孫小斐，馬邕文.基于組態(tài)軟件和PLC的造紙污水處理監(jiān)控系統(tǒng)[J].工業(yè)控制計算機，2009，22（4）：21-22.