自動(dòng)控制技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用

1、自動(dòng)控制技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用摘要：工業(yè)化進(jìn)程的加快，污水排放造成的環(huán)境污染 越來越嚴(yán)重，成為了世界各國(guó)的關(guān)注重點(diǎn)。科技革命帶來的 各種新技術(shù)，為自動(dòng)控制技術(shù)在污水處理方面的應(yīng)用奠定了 堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本文通過分析污水處理自動(dòng)控制技術(shù)的國(guó)內(nèi)外 現(xiàn)狀，探討了自動(dòng)控制技術(shù)在污水處理中的過程控制、在線 監(jiān)視、故障診斷及報(bào)警三種表現(xiàn)，并對(duì)智能控制系統(tǒng)在污水 處理中的主要應(yīng)用做了重點(diǎn)闡述。關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制；污水處理；應(yīng)用中圖分類號(hào)： TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1007-9416（2017）04-0021-011 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的加快，污水排放等造成的環(huán)境污 染越來越嚴(yán)重，逐漸成

2、為世界各國(guó)關(guān)注的重點(diǎn)。水資源是人 類生存的重要資源，是資源可持續(xù)利用的基礎(chǔ)。中國(guó)的發(fā)展 經(jīng)歷了高速發(fā)展的工業(yè)化進(jìn)程，而對(duì)環(huán)境的保護(hù)卻處于滯后 階段，之前的工業(yè)廢水、生活污水都是未加處理直接排放到 大自然中，對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重污染，使人來的生活生產(chǎn)受到 威脅。科技革命的發(fā)展，為自動(dòng)控制技術(shù)在污水處理方面的 應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，由于污水處理工程具有復(fù)雜性等特 點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)非常困難， 為自動(dòng)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用提供了契機(jī)。2 自動(dòng)控制技術(shù)在污水處理中的主要表現(xiàn)2.1 過程控制 在自動(dòng)控制系統(tǒng)中采用現(xiàn)場(chǎng)控制器對(duì)污水處理過程中 的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并采集污水處理的過程工藝 參數(shù)，通過網(wǎng)絡(luò)將采集到的數(shù)據(jù)

3、傳輸?shù)娇刂茖?，監(jiān)控層對(duì)傳 輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，根據(jù)分析的結(jié)果向現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備傳輸 控制指令，控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行，這就是污水處理自動(dòng)控制 系統(tǒng)中的過程控制。 過程控制通過對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集、 傳輸、 分析處理、存儲(chǔ)達(dá)到對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的調(diào)度和管理的目的。2.2 在線監(jiān)視 通過在線監(jiān)視將污水處理的工藝流程畫面實(shí)時(shí)顯示在 控制層的計(jì)算機(jī)屏幕上，同時(shí)還可以實(shí)時(shí)監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn) 行狀態(tài)和重要參數(shù)的變化情況，通過控制層的計(jì)算機(jī)對(duì)自動(dòng) 控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)干預(yù)。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備在運(yùn)行過程 產(chǎn)生運(yùn)行故障時(shí)，中央控制室的計(jì)算機(jī)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生的 故障并報(bào)警，另外還可以對(duì)一些簡(jiǎn)單的故障進(jìn)行分析處理， 提高污水處理自動(dòng)控制系

4、統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。2.3 故障診斷及報(bào)警 自動(dòng)控制技術(shù)中的故障診斷技術(shù)，可以有效監(jiān)測(cè)污水處 理中出現(xiàn)的故障，及時(shí)監(jiān)測(cè)分析，并發(fā)出報(bào)警，使得管理者 能夠及時(shí)處理。同時(shí)，系統(tǒng)還能處理一些常見的簡(jiǎn)單故障， 對(duì)復(fù)雜故障進(jìn)行提示，使管理者第一時(shí)間準(zhǔn)確的解決問題， 保證污水處理工作的正常運(yùn)行。3 智能控制系統(tǒng)在污水處理中的應(yīng)用分析 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，自動(dòng)控制技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入智 能控制階段，是集人工智能、機(jī)械、信息技術(shù)等為一體的系 統(tǒng)工程，智能控制論實(shí)現(xiàn)了指標(biāo)的動(dòng)態(tài)監(jiān)？y,使得污水處理工程能保持穩(wěn)定、精確運(yùn)行。主要包括以下幾種應(yīng)用：3.1 模糊控制1965 年，美國(guó)著名學(xué)者 Zadeh 教授首次提出了模糊

5、控 制理論，該理論以模糊數(shù)學(xué)理論為基礎(chǔ)，集合信息技術(shù)等先 進(jìn)的方法技術(shù)，按照既定的程序進(jìn)行決策。隨后，研究人員 將模糊控制理論應(yīng)用到污水處理中，通過輸入污水BOD、SS濃度等數(shù)值， 系統(tǒng)在進(jìn)行相關(guān) “模糊化” 計(jì)算后與“規(guī)則集” 匹配，而后轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的信號(hào)實(shí)施對(duì)工程的控制。各國(guó)學(xué)者 圍繞此技術(shù)進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)，以厭氧消化污水處理技術(shù)為例， 由于厭氧消化對(duì)操作條件要求嚴(yán)格，工程中產(chǎn)生的生物氣量、 底物消耗量等需要長(zhǎng)時(shí)間觀測(cè)的離線量不易觀測(cè)，研究人員 則利用設(shè)計(jì)好的模糊觀測(cè)器， 通過輸入易測(cè)量 （底物濃度等） 來估計(jì)難測(cè)量（單位生物量的微生物日負(fù)荷） ，并借助主成 分分析法來分析、激活系統(tǒng)中的某些程

6、序，從而保持污水處 理系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。3.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是在模糊控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，加入自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力，對(duì)樣本進(jìn)行控制的技術(shù)。由于SBR(序批式活性污泥法)技術(shù)的相關(guān)處理指標(biāo)測(cè)量花費(fèi)昂貴，研究人員 則根據(jù)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)軟測(cè)量辦法，建立 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和 RBF 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)污水指標(biāo)測(cè)量模型，對(duì)污水的相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。 經(jīng)驗(yàn)證，該系統(tǒng)能很好地完成對(duì)COD、 BOD 等指標(biāo)的檢測(cè)，是對(duì)污水處理技術(shù)的重大改善。同時(shí)，還有學(xué)者通過采用兩 級(jí)控制，實(shí)現(xiàn)了上層監(jiān)測(cè)最佳 DO和Xb的濃度設(shè)置，下層跟 蹤計(jì)算上層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)置點(diǎn)雙層控制。經(jīng)驗(yàn)證，曝氣池中的 DO和Xb能根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)變化實(shí)時(shí)改變，保證污水處理效果 的達(dá)標(biāo)。3.3 專家控制 專家控制系統(tǒng)在原有的技術(shù)控制理論基礎(chǔ)上，融合專家 系統(tǒng)相關(guān)理論，使得系統(tǒng)在遇到復(fù)雜情況時(shí)，能模仿專家思 維進(jìn)行判斷預(yù)測(cè)，完成對(duì)系統(tǒng)的合理控制。在造紙廢水處理 過程中，由于廢水中堿性過氧化氫機(jī)械漿污水污泥量濃度高、 總量大，因此，在具體的操作過程中，學(xué)者在模糊控制系統(tǒng) 的基礎(chǔ)上，開發(fā)了專家控制系統(tǒng)，以此來監(jiān)測(cè) pH 值和預(yù)防 酸化，實(shí)現(xiàn)了對(duì)復(fù)雜過程的系統(tǒng)判斷。參考文獻(xiàn)1 李英.淺析自動(dòng)控制在污水處理中的應(yīng)用J.工程技術(shù):全文版， 2016( 12)： 002