污水處理過程中的節(jié)能優(yōu)化控制方法探究

吳彥增

中天設(shè)計集團有限公司 吉林 長春 130061

我國社會的不斷發(fā)展，人們普遍開始重視自己生活的環(huán)境，而工業(yè)發(fā)展伴隨著廢棄物的排放，這已經(jīng)贏得了全社會的廣泛關(guān)注，在我國各個地區(qū)都展開了就工業(yè)廢水和生活污水進行有效處理的行動[1]。但污水處理這一過程是一個復(fù)雜的機制聯(lián)動。需要不同設(shè)施設(shè)備管理體系進行合作，在過程中如何進行節(jié)能優(yōu)化成為了控制整體運行成本的關(guān)鍵，為節(jié)約企業(yè)經(jīng)營成本，提高經(jīng)濟收益，達到更好的污水處理效果，使污水處理過程與生產(chǎn)過程能夠形成更強力的綁定，就需要企業(yè)依照污水處理過程的實際工作內(nèi)容，在新材料新技術(shù)以及新型管理模式的幫助下進行能源節(jié)約，實現(xiàn)控制成本。

1 .污水節(jié)能處理現(xiàn)階段所存在的問題

相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，在污水處理方面有了更多的選擇?，F(xiàn)階段污水處理通過機械自動化技術(shù)來完成，對水質(zhì)進行改善。整個污水處理過程需要數(shù)十項工藝的前后合作才能夠完成，而在各個階段面對不同數(shù)量不同類型的污水形式處理過程中，所需消耗的能量也有所區(qū)別。因此如果能夠把污水處理過程中，各個階段實際消耗能量量化體現(xiàn)并依照此為目標(biāo)進行精準的調(diào)控，就可以實現(xiàn)污水處理能源消耗量的大幅度降低，為企業(yè)實現(xiàn)節(jié)約經(jīng)營成本，提高經(jīng)濟收益的效果。發(fā)達國家由于社會發(fā)展速度更快，所以在上世紀80年代就已經(jīng)認識到污水處理的重要性，并著手進行了相應(yīng)的研究工作，在長時間的污水處理過程中，他們總結(jié)出了很多經(jīng)驗，目前我國的污水處理廠雖然所使用的硬件設(shè)備已經(jīng)達到了國際先進標(biāo)準，但是由于缺乏足夠時間的經(jīng)驗積累，所以我們在與這些設(shè)備進行磨合以及應(yīng)用的過程中，往往不能夠完全發(fā)揮這些硬件設(shè)備的潛力。目前很多地區(qū)的污水處理廠所配備的技術(shù)人員，在工作經(jīng)驗以及技能知識等方面還存在一定的不足，所以沒有足夠的人力資源來填補設(shè)備操作養(yǎng)護機制的運行一部分設(shè)備無法得到有效的利用和管理。生產(chǎn)企業(yè)配套產(chǎn)生的污水處理系統(tǒng)，沒有依照設(shè)備的運行養(yǎng)護規(guī)律來設(shè)定相應(yīng)的管理機制，缺乏專業(yè)人員對其進行定期養(yǎng)護，也使得一些設(shè)備在投入使用之后不久就出現(xiàn)了故障[2]。

除此之外不同的生產(chǎn)污水類型所需進行的處理方式也有所區(qū)別，應(yīng)根據(jù)企業(yè)實際的污水雜質(zhì)來選擇適配的污水處理方式，而這種細化的分類需要一定時間的磨合和整理。并且這種細化分類也僅僅是優(yōu)化污水處理過程的第1步，緊接著我們就要根據(jù)不同污水類型的處理模式和設(shè)施設(shè)備運行機理，進行各階段能源消耗數(shù)量的統(tǒng)計，編制一套完善的程序，能夠根據(jù)不同的處理任務(wù)處理對象，選擇最合適最低耗的處理方法。我國作為后進入污水處理領(lǐng)域的國家，具有一定的后發(fā)優(yōu)勢，例如很多控制系統(tǒng)，我們可以轉(zhuǎn)由遠程智能操作來進行，這樣一來就可以實現(xiàn)更高精度的控制，并且遠程控制可以基于計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行聯(lián)網(wǎng)，這樣一來單一處理核心可以覆蓋更多的污水處理設(shè)備，完成更多的污水處理任務(wù)，在一些勞動強度較大的工作崗位，甚至可以利用信息化處理手段來替代傳統(tǒng)的人工操作，既可以提高精確度和反應(yīng)速度也可以降低誤操作的可能性[3]。

2 .遺傳算法的污水控制參量DO的優(yōu)化分析

污水處理過程中的 SBR 過程是一個耗氧過程，在進行處理時，需要有充足的氧氣保證微生物能夠完成正常的有氧活動，實現(xiàn)對污水中所存在的廢料進行分解。在處理過程中就要保證整個過程的供氧量，符合微生物需求，讓其有合適的環(huán)境生存和活動[4]。如果供氧量不足，微生物數(shù)量會縮減，污泥的降解效率就會大大降低，最終實現(xiàn)的污水處理效果也會隨之變差，需要反復(fù)進行污水處理，這樣一來處理單元污水所需投入的成本就會大幅度提升。DO系數(shù)是污水處理過程中耗氧量的參數(shù)，DO系數(shù)測定儀器的采購單價較低，使用便捷能夠快速為技術(shù)人員提供數(shù)據(jù)支持對污水中微生物在分解過程中所需使用的氧氣量進行準確評估，是一種得到廣泛應(yīng)用的氧氣濃度測試儀器。技術(shù)人員可以根據(jù)儀器的數(shù)值來判斷當(dāng)前污水中微生物的有氧運動速度，通過調(diào)控氧氣濃度來控制有氧活動的速度，確保待分解的雜質(zhì)能夠被有效處理。遺傳算法是基于遺傳機理和自然選擇作為理論基礎(chǔ)，對DO參數(shù)進行直觀控制，模擬自然環(huán)境選擇條件下的變異與繁殖現(xiàn)象，作用于污水處理過程，降低傳統(tǒng)污水處理所需消耗的能源。而且配套設(shè)施設(shè)備采購單價低廉，應(yīng)用簡單，便于大規(guī)模推廣，在整個處理周期中，所花費的成本也能夠得到很好的控制。

3 .污水處理中的電器低能源消耗的優(yōu)化分析

無論是執(zhí)行哪種內(nèi)容的污水處理任務(wù)，都需要有電器設(shè)備的加入和支持，電器設(shè)備在開啟運行過程中會消耗能源，但污水處理過程是由若干個此環(huán)節(jié)共同構(gòu)成的。在這些子環(huán)節(jié)設(shè)置的電器設(shè)備只有在污水處理進行到該階段時才能發(fā)揮效果，但過去污水處理設(shè)備缺乏分段供能的概念，一旦開啟整個系統(tǒng)的所有電器設(shè)備都同時運轉(zhuǎn)造成了空耗。除此之外，在污水處理過程中，線路上的能源消耗也是一個不能被忽視的環(huán)節(jié)，在污水處理過程中，要盡可能避免線路老化或磨損，選擇適合工作任務(wù)的變壓裝置對其內(nèi)部的三相線路功耗損壞方面知識要有全面的了解，在日常使用和之后的維護過程中，要仔細檢查線路消耗和損害情況，在整個污水處理過程中，需要大量的電線電纜及分布，具有嚴格的要求，要盡可能縮短[5-6]。不必要的配電線路降低電能在線路中傳輸所造成的消耗電阻的大小與電路的長度、材料有密切的關(guān)系，應(yīng)該根據(jù)布線方案選擇合適的材料。降低在電力傳輸過程中，由于材料或線路長度所導(dǎo)致的能源消耗情況可以遵循最優(yōu)化原則，盡可能縮短變壓器與負荷中心所存的距離，這樣一來就可以有效降低電流在電路中行進的長度，減少過程中由于發(fā)熱而造成的能耗[7]。

4 .污水處理節(jié)能優(yōu)化控制的未來發(fā)展方向

污水處理主要是基于專業(yè)機械設(shè)備互相配合來完成的，人工參與在其中的占比很小，因此我們可以給予全機械化控制的角度來分析。強化信息技術(shù)的價值，讓各環(huán)節(jié)的設(shè)備能夠更緊密的聯(lián)系起來，通過傳感器終端的接收和發(fā)送，讓各環(huán)節(jié)的機械設(shè)備將當(dāng)前工作狀態(tài)信息及時的反饋?？刂浦行模ㄟ^收集整理各階段各節(jié)點的設(shè)備運行信息，就可以了解到當(dāng)前各個區(qū)域設(shè)施設(shè)備的工作狀態(tài)，在根據(jù)其所處的位置和相關(guān)聯(lián)的處理邏輯進行機械計算，就可以得出在當(dāng)前模型的運行過程中，各環(huán)節(jié)設(shè)施設(shè)備能耗與產(chǎn)出的幣值，如果發(fā)現(xiàn)能耗過高，卻基本處于空轉(zhuǎn)時，就可以對該部分內(nèi)容進行精細化調(diào)整。通過直接下達數(shù)據(jù)指令的方式，來降低當(dāng)前未處于正常工作狀態(tài)環(huán)節(jié)的能源消耗上限[8]。以及通過集中把握的方式，對整個污水處理系統(tǒng)，各個環(huán)節(jié)，各個階段所需消耗的能量進行精確入微的控制，并且一階段的時間完成計算和指令下達。

結(jié)束語：經(jīng)濟的快速發(fā)展，雖然給工業(yè)發(fā)展帶來了良好的機遇，同時工業(yè)經(jīng)濟效益也取得了穩(wěn)定的增長，但是工業(yè)廢水的排放問題一直沒有得到妥善處理，對環(huán)境造成的污染和影響越來越嚴重。污水得不到妥善處理，勢必會導(dǎo)致大氣環(huán)境、生態(tài)環(huán)境的惡化，久而久之，人們的生存環(huán)境也會遭受到嚴重的打擊。除了工業(yè)廢水之外，人們?nèi)粘Ｉ钪械纳钗鬯畬Νh(huán)境造成的影響也相對比較嚴重。現(xiàn)代社會發(fā)展過程中，無論各種各樣的能源，在日常發(fā)展過程中，都具有非常重要的作用，同時由于污水處理屬于高能工程項目之一，所以要想從根本上實現(xiàn)對能源的高效利用，就必須要對現(xiàn)有的污水處理工藝技術(shù)、手段等進行優(yōu)化和完善，這樣才能夠保證水質(zhì)、水量的有效提升。污水處理在未來還會得到更大規(guī)模的普及，在我國龐大的工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模體量下，污水處理所需面對的處理對象數(shù)量也是一個天文數(shù)字，如果能夠在處理過程中降低10%的能耗，就能夠節(jié)約出巨額的能源用于其他領(lǐng)域。我國雖然在污水處理領(lǐng)域起步較晚，但是有后發(fā)優(yōu)勢可以通過加入信息化控制的方式來提高過程，使用效率，讓污水處理設(shè)備的能源消耗與產(chǎn)出達到一個合理的水平。