温州建设集团建筑设计院 浙江省温州市 325600
摘要：近年来，我国的污水处理厂建设有了很大进展，其智慧控制技术也越来越先进。随着对污水处理厂出水质要求的提升和新技术的不断发展，智慧控制技术在国内外有了更多的应用并且取得了良好的效果。本文对污水处理厂的智慧控制技术进行了分析。
关键词：污水处理厂；智慧；控制技术
引言
面对内陆地区水资源稀缺的情况，就要提高水资源循环利用率，对生活污水经过技术处理之后再利用，确保城市的水资源供应充足，且质量有所保证。从环保角度而言，如果生活污水大量排放，会污染城市环境，还会导致水资源浪费。现在的污水处理工艺水平越来越高，污水经过技术处理之后回收利用，可以达到节约水资源的目的。随着城镇化的发展，对污水进行有效处理是保持良好水质水量的重要措施，基于生态文明建设大视野，污水处理效果涉及国计民生，对于部分内陆大城市而言，污水处理的意义尤为重要。
1基本概念
水务行业是指由原水、供水、节水、排水、污水处理及水资源回收利用等构成的产业链。借用智慧城市理念，有研究者认为智慧水厂是指基于物联网技术、采集外部互联网资讯、根据水厂运行规律、通过大数据、机器人等来调整各种生产资料的调配而实现企业全面高效管理的一种水厂运作模式。具体到污水处理领域而言，智慧污水厂主要通过先进的设备和智慧控制系统对污水进行处理，它具有自动化、智能化和交互性三大特征，并可实现“节能降耗”处理污水的目的。智慧污水厂概念的提出及相关技术的演进，主要是基于现有的污水厂运营、管理等方面技术已达瓶颈，污水处理需要从自动化向信息化及智能化方向发展。通过物联网、大数据、人工智能等先进技术，把污水厂既有的传感控制器、机器、人员等要素通过新的方式联在一起，构建“智慧感知、智慧仿真、智慧诊断、智慧预警、智慧调度、智慧处置、智慧控制、智慧服务”的功能体系，实现污水处理的智慧化。在上述智慧污水厂功能体系中，数据管理是生产管理信息系统的核心，智慧化阶段主要表现在设备数据采集、大量数据存储、数据分析、建立知识库、复杂算法、自我学习等。智慧污水厂的功能实现通常需要构建管控一体化平台，该平台可打通自动化系统、SCADA系统、资产管理系统、信息管理系统（报表系统、药剂管理系统、出入库管理系统等）、水质数据管理系统、移动端APP系统等多个系统，使污水厂的数据融合分析变为现实，并可为污水厂的深度数据挖掘分析提供坚实的基础。
2污水处理厂智慧控制技术
2.1ICA技术的研究
随着污水处理量的增长，污水水质的复杂程度增加，排放标准越来越严格，运行成本不断增加，污水处理厂方面正面临更多的问题和更大的挑战。1974年，在美国Clemson市召开了主题为“需要进行污水处理厂自动化的研究”的讨论会，会议提出了一种仪表、控制和自动化技术——ICA技术，并对未来传感器的可靠高效性、信息收集处理设备的时效性等方面进行了展望。随着对N、P等污染物排放标准的提高，进一步加速了ICA技术的发展。同时，新的控制方法也在单元控制和全厂自动控制中发挥了巨大优势，如模糊控制、专家系统等。目前，ICA技术已在美国、日韩、欧洲等发达国家和地区中进行了广泛应用。随着监测技术的不断提升，在污水处理厂中的自动监控指标也在增多。我国污水处理行业在ICA技术方面的研究和应用相比于发达国家要晚一些也少一些，即使在我国经济较为发达的地区也与其存在较大差距，不仅实现过程监测的环节较少，而且已经监测数据的利用也不足。在操控策略方面，依然主要停留在人工调节阶段。有些地区还存在直接引进的外国先进设备操作不当、维护不到位的现象。
2.2对生活污水采用化学处理技术
对生活污水采用化学处理技术，就是将一定量的化学物质投入到污水中，溶解之后产生化学反应，同时发生相应的传质作用就可以去除污染物。在处理油脂的时候采用化学处理技术，就是将新型絮凝剂充分利用起来。新型絮凝剂主要包括两种，即有机絮凝剂和无机絮凝剂。现在，规模比较大的油脂类加工厂对于污水的处理中所采用的就是无机絮凝剂。城市生活污水的处理中采用这种方式，可以将其中的油脂有效去除。
2.3对生活污水采用生物接触氧化技术
早在二十世纪七十年代，对污水的处理就开始采用生物接触氧化技术，主要是将填料放置在反应池中，污水浸过填料，布置生物膜，发挥微生物自身所具备的新陈代谢功能去除污水中的污染物，达到水体净化的效果。采用这种工艺技术，其所具备的一个重要特点是提高容积负荷，抗冲击能力增强。但在具体的操作中，该技术复杂，且产水率不高，而且还需要定期清理反应池。
2.4CPS技术的研究
进入21世纪，信息与通信技术取得了迅猛发展，尤其是互联网技术对传统的工业发展带来重大影响。2006年美国科学家HelenGill提出了信息物理融合系统（CPS）概念，它是将网络世界与智能物理世界融合起来的下一代智能系统。借助于网络通信和网络控制技术，可以实现全方位的信息感知和精密的数据计算，实现了在通信、计算、控制、协作等多方面的智能化。德国工业4.0将CPS应用于制造和物流方面，创新性地融合了物联网和服务网打造出智慧工厂（SmartFactory）。德国在CPS的基础上进一步创新，让每个工厂企业都拥有一个“数字企业平台”，并借助于开放的接口连接在一起形成一个完整的虚拟环境和基础架构，称为网络物理融合生产系统。智慧工厂完全不同于传统工厂的自动化系统，是人、机器、产品互联互通的智能网络，能够实现全方位的智能。
2.5厌氧生物处理技术
工作人员人为创造业环境，让厌氧微生物可以得到更适宜生存的环境和营养条件，最后达到污水处理的目的，这就是常说的厌氧生物处理技术。在进行业务处理时，相关技术人员需要从实际情况出发，来做好污水处理。尤其是污水中存在着有机物分解以及二氧化碳和甲烷气体形成的时候，更可以使用厌氧生物技术来做好处理工作。
2.6智慧污水处理系统搭建
如前所述，智慧污水厂是在自动化基础上，增加一些水质、水量、水压等在线监测仪表，通过物联网、大数据等技术实时分析全厂污水的运行状况，以可视化的方式有效整合水厂各个部门及制水设备，形成一个水厂物联网，再将各类信息及时进行分析、整合传达到各个相应的部门，快速做出相对应的决策，从而实现生产、管理、维修、化验等一体化，以达到智慧的状态。智慧污水厂的建设首先需要对每一个工艺单元的功能进行详尽分析，得出其智慧控制的关键点；然后，基于新一代信息化技术设计总体架构、搭建自控平台。该污水厂自控平台及其功能描述如图1所示。
.png)
图1智慧污水处理自控系统
结语
综上所述，污水处理厂的智慧控制正在成为国内外的研究重点和发展方向，ICA、CPS等综合技术的应用让污水处理厂的管理迈上新台阶。
参考文献：
［1］戚韩英，金建，蔡建华，等．中国农村生活污水处理技术现状分析及评价［J］．环境与发展，2019（4）：74－77．
［2］王春，王武强，刘小真．新形势下对农村生活污水智慧运营管理平台建设的探讨［J］．科技创新与应用，2019（1）：187－188，190．
［3］杨增光．基于物联网的农村污水监测系统设计分析［J］．化工设计通讯，2020（5）：243，257．
[4]杨其军，谢志旷.浅析住宅建筑给排水设计要点[J].中国住宅设施，2019，（06）：62-63+78.
[5]杨滔.住宅建筑给排水设计常见问题与解决对策研究[J].住宅与房地产，2019，（12）：65.