黑龙江省生态环境监测中心 黑龙江省哈尔滨市 150056
摘要：污水处理厂进水水质、水量波动大，为保证处理效果，污水处理厂对工艺控制具有严格的要求。前馈控制、反馈控制、复合控制、模型预测控制等一系列过程控制技术在污水处理中受到重视。部分污水处理厂通过人工控制或简单的自动控制系统对曝气系统、药剂投加系统进行控制。采用传统控制方法，污水处理厂为保障出水水质达标存在较为严重的过度曝气、过量投加药剂的问题。本文基于过程控制技术在污水处理中的应用展开论述。
关键词：过程控制技术；污水处理；应用
引言
污水处理工作十分复杂，传统的污水处理手段还存在一些问题，利用电气自动化技术可实现对污水的全自动处理。电气自动化技术无需利用过多设备，只需配备监视器、工控机、PLC系统、变频器、自动化仪表、传感器等设备就可进行远程操作，实现实时监控。在电气自动化技术的支持下，工作人员无需全部投入到污水处理的工作之中，只需借助这一技术就可以开展控制，提高污水处理效率和质量。电气自动化技术可以对配置进行优化，使其具备完善的自动化处理功能，减耗能源浪费，使资源得到充分利用。
1控制系统
发达国家对控制系统的研究与应用起步较早，美国于20世纪70年代中期开始实现污水处理厂自动控制，90年代以后，我国才引入自动控制系统。污水处理过程控制系统即通过应用在线监测设备对污水处理过程中的关键指标，如COD、氨氮、总氮、硝酸盐、亚硝酸盐、碱度、温度、进水流量等进行监测，对污水处理过程加药量、曝气量进行自动控制，以达到减少能耗和药剂投加、提升出水水质和减少人员干预的目的。在实际污水处理工程中，过程控制系统主要包括前馈控制、反馈控制以及复合控制。由于污水生化处理过程具有非线性、不确定性和大滞后等特点，近年来，模糊控制、神经网络控制等智能控制技术越来越多地应用在污水处理过程中，与传统技术相结合发展出一系列新的控制系统。模型预测控制得到长足的发展，应用智能控制技术优化模型预测控制成为研究热点。
2自动化控制技术在污水处理中应用的意义
我国城市污水处理大多是采用集中处理的方式，即把城市生活污水以及生产污水经过城市管道系统来进行汇集与集中，然后再统一进行污水处理。这种处理方式虽然能够有效处理整个城市的污水，保护城市的水资源，为城市现代化建设打下坚实的基础，但是随着城市化建设进程的不断加快，人民群众对于自身生活水平和生活质量的要求不断提高，这种处理方式已经不能满足城市化建设的需要。首先，自动化控制技术应用在污水处理的过程中能够大大地提升城市污水处理的效率和质量，优化城市污水处理的系统，极大地促进城市化建设的进程。其次，自动化控制技术应用在污水处理的过程中能够大大节约城市污水处理的成本和时间。由于我国城市污水处理采用的是集中式的处理方法，需要建设大型的污水处理厂，并且传统的污水处理方法需要大量的人工来进行处理，控制处理效果，这需要大量的成本。自动化控制技术能够节约污水处理的成本，这对于提升经济效益有着重要的意义。最后，自动化控制技术应用在污水处理之中能够大大提升污水处理的效率并且保证污水处理的质量。自动化控制系统可以利用计算机来实时监测和控制污水处理中的每一个阶段，对于各个处理阶段的污水水质进行有效的检测并且进行记录。在污水经过一段时间的处理之后，计算机可以根据污水处理的水质数据进行相应的处理参数的调整，这样能够大大提升污水处理的效率和质量。污水处理中应用自动化控制技术还能够保证工作人员的安全，减少生产事故的发生，一些人工难以完成的任务它也能够完成，这同样会有效提升污水处理的质量和效率，节约处理成本。
3污水处理过程分析
污水处理过程是由多个不同的环节组建而成的，污水处理的每一个环节不仅可以独立操作，也可以组建在一起统一操作，污水处理的每一个环节的构建模式是依据污水处理过程的特点设计建造。污水主要是来源于工业废水和生活污水，目前国内处理污水的全过程是由预处理、一级处理、二级处理、三级处理这4个环节来完成。（1）预处理，污水处理过程中的预处理环节，首先是对水中较大的固体的污染物，利用格栅进行拦截，接着是将水中较大的无机颗粒污染物通过沉砂池来进行分离，是污水处理的最初级环节，目的是要保障污水的其他环节顺利进行。（2）一级处理，污水处理过程中的一级处理环节又称物理法处理环节，这个环节是通过物理方法把初沉池水中的一些污染物再通过沉淀、泥水分离，处理掉水中固体悬浮物、生化需氧量以及化学需氧量等。通过一级处理之后，水中还是会残留污染物，达不到污水排放要求，还要做进一步处理。（3）二级处理，污水处理过程中的二级处理环节又称生物法处理环节，这个环节是将一级处理环节已经处理过的污水再通过高效沉淀等设施设备，将水中微小的有机物和可溶解的有机物等成分进行再处理的环节。污水二级处理是整个污水处理过程中最为重要的一个环节，处理程序也较为复杂，经过二级处理之后基本上能够达到污水处理的目的，但是不能重复再利用，因此还需要继续处理。（4）三级处理，污水处理过程中的三级处理也是终极处理，三级处理环节是应用化学方法将水中的杂质、细菌等污染物通过中和、过滤、沉淀等过程来进行加工、消毒。三级处理过后的水质完全符合国家排放标准可循环再利用，起到维护生态自然环境的作用，并给人们生活居住创造优质的生活环境。
4电气自动化技术在污水处理中的发展
现在厌氧生物的处理技术已经有了第二代及第三代的升级，对高径比进行了增大，上升流速得到了加快，对污水的处理质量也有了一定提升。好氧生物处理技术是采用对空气中氧含量进行高负荷的转化利用，让微生物的代谢速率加快，起到对泥污量进行减少的作用。离子交换树脂处理技术可以处理污水中的重金属，它可以将污水置换为冷却水，起到回收利用的绿色环保效果。膜分离技术具有节省电量、流程清晰简单、操作方便的优势，可以分离浓缩和精华功能。而电气自动化技术相比较其它处理技术，最显著的优势就是它的全自动化。目前，在污水处理中应用电气自动化技术还在初步探索阶段。这是因为污水处理中存在许多不确定因素，利用电气自动化技术也仅限于实现部分设备自动化控制，却不能对水的各个参数进行全部控制。比如，污水中的各个参数和指标非常多变，同时，还要考虑到各种设备的运行情况，若是仅凭编写程序就完成所有的控制则显得难上加难。这就需要不断改进电气自动化技术，构建更加完善、先进的控制系统，使污水处理中的各种信息和数据得到全面采集与处理，这样就可以为相关人员提供有效的参考依据，也可以进一步提高污水处理自动化水平。
结束语
近10年，过程控制技术在污水处理中的研究与应用有了一定的进展。多种形式的前馈控制、反馈控制与复合控制已经成功应用于曝气控制和药剂投加控制，一定程度上达到了降低运行成本、提高处理效率的目的。人工神经网络和模糊控制等智能控制技术已广泛应用于过程控制中。尽管模型预测控制展现出了很好的效果，但是大部分相关工作还停留在计算机模拟和小试、中试试验阶段。
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