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    非常規、智能化儀器助力污水處理廠自動化

    作者:admin來源:中國環境產業協會 日期:2018-1-2 14:25:00 人氣: 標簽:

      施漢昌

      隨著科學技術的深入推進與不斷提高,自動化監測技術的逐漸完善是污水處理廠未來發展的一種必然趨勢,智慧水務也被越來越多地提起。那么,在實現自動 化、打造智慧水務的過程中,我國污水處理廠應注意滿足哪些需求?我國自動化監測技術應向著什么方向發展?需要什么樣的儀器設備支持?

      工藝日益復雜,物料控制等需求催生自動化,實現自動化要滿足安全性、經濟性、穩定性三方面需求

      上世紀70年代國際水質協會提出了ICA的概念,即儀器化、控制化和自動化。ICA技術的污水處理工程設施比單純由人工操作的系統具有很大優勢,受到業內廣泛的重視。

      當前,隨著出水水質的標準日益嚴格,污水處理廠對于自動控制的需求更加迫切,對于系統的持續穩定性和高效運行性提出了更高的要求。比如,污水處理指標中涵 蓋多種污染物,增加了處理工藝的復雜性,對控制要求也大大提高。同時,目前世界上多數國家從出水單純達標轉向以最小的經濟消耗來實現達標,污水再生利用帶 來的經濟效益,也讓人們關注到生產過程當中的物料控制。

      這些因素的結合,使污水處理廠向著自動化控制。實際上,自動化控制技術誕生于上世紀四五十年代,而當前的物聯網、大數據、人工智能等新技術層出不窮,使智慧水務應運而生。

      對于污水處理企業來說,實現自動化要滿足安全性、經濟性、穩定性3方面需求。首先要在生產過程中確保人身和設備的安全,不能出現事故;其次要保證生產成本 低而效率高;最后要維持運行穩定,保證處理水質能夠達標。根據以上要求,在了解工藝流程和生產過程的靜態、動態特性的基礎上,應用控制理論、概念和手段對 控制系統進行分析,采用適宜的手段加以實現。

      合理配置監測儀器具有經濟效益,非常規監測技術可更有效地提供信息

      由于污水處理本身存在著動態變化,水量水質總處于動態變化中,系統要適應這樣的過程,必須進行自動化監測控制,這也促進了儀器化的發展。因此,儀器對于自動化監測來說,也是一項十分重要的內容。

      目前,業內普遍認為,合理配置儀器具有經濟效益。以美國密歇根州AnnArbor污水處理廠為例,每天處理12萬噸城市污水,在降低總磷濃度的過程中,合 理地安裝了監測儀器并進行了相關測試。最后,污水處理廠根據測試控制加藥,使出水從原來經常超標變成了一個穩定達標的狀態,總磷從原來1mg/L下降到 0.6mg/L。在加藥量方面原來一個月要加89噸/月,而優化工藝后只需要加30噸/月,既保障了出水水質,又取得了經濟效益。

      實際上,自動控制發展對不同儀器有不同的需求,而且這些儀器都在污水處理廠的自動控制方面有用武之地。因此,在已有的基礎上應該去發展一些如光學法、電化學法等非常規的監測技術,能夠更有效更快而且還更經濟地提供信息。

      對于非常規水質監測技術有兩個要求,一是空間上密度要高,可以通過多布點來實現;二是時間上頻次要高,能夠實現半小時一次、十五分鐘一次,甚至幾分鐘一次。如此,電化學法和光學法的優越性顯現出來。

      無人值守需衡量必要性,目前應發展非常規、信息化、智能化儀器

      智慧水務的發展趨勢指向了未來自動化的最高境界無人值守污水處理廠。然而,從目前污水處理行業整體角度來看,自動控制還處于初級階段,單純從技術 上和經濟上來說,一個小規?;蛑幸幠5奈鬯幚韽S都可以做到幾乎無人值守。但是,在建成投產使用之后,人員技術水平如果達不到,還是很難做到完全真正的無 人值守。實現污水處理廠無人值守還有很長的路要走,衡量其必要性和使用范圍十分重要。

      盡管如此,行業探索自動化控制和智能化儀器的步伐沒有停止,隨著新材料技術、物理、化學、信息、電子等技術的發展都會促使儀器的進一步發展。

      未來的智能化儀器將是計算機技術和電子測量技術緊密結合的產物,除了測量之外,還會有數據存儲和運算、邏輯判斷能力,能根據被測參數的變化自選量程,可自動校正、自動補償、自尋故障等。

      另外,儀器器械的小型化也是污水處理儀器的一個發展趨勢,可以將傳感器變成芯片,體積小、材料使用少、功耗小。

      從我國目前的環保需求來看,儀器發展和污水處理廠自動化的完善都有著較大空間,應該在原有基礎上發展一些非常規、信息化、智能化的儀器,這些將為我國污水處理未來自動化的發展提供有力的技術支撐。

      作者為清華大學環境學院教授,文章由中宜環保產業研究院整理,未經本人審閱

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