工业污水处理自动监控技术的发展现状研究

曾永胜

摘 要 随着我国工业技术不断发展，工厂产生的“三废”日益增多，而当今时代人们的环保意识越来越强烈。因此，对于工业污水的处理技术也在不断更新，如今，国内外都已经研发出了各种先进的工业污水处理自动监控技术。在本文中，笔者通过查阅相关文献以及社会调查，对国内外工业污水处理自动监控技术的发展现状进行了大概的阐述，包括现阶段国内外的污水排放情况以及国内外对于工业污水处理自动监控技术的研发情况等。旨在为我国工业污水的处理以及环境保护工作作出一点贡献。

关键词 工业污水处理；自动监控技术；智能监控；发展现状

前言

工业污水包括的多个方面的内容，有来自造纸厂的工业污水，有来自化工原料产生的污水等等。对于不同来源的工业污水，其处理的方式也不一样，而且处理的难易程度也不尽相同。污水处理的效果对人们日常生活的影响非常之大，如果没有处理好工厂产生的污水，对生活在工厂周边老百姓的身体健康会造成极大的威胁。首先，工业污水进入土壤，土壤中的水吸收了其有害成分，老百姓的生活饮用水则存在极大的隐患。其次，工业废气排放到周边的居民区，污染空气，老百姓容易患呼吸道疾病。

1 国内外工业污水的排放情况

据有关环保部门统计发现，我国在2008年工业总消耗的新鲜水为549.63亿吨，其中工业污水总排放量217.38亿吨，其中工业COD总排放量404.8万吨。而在同年，一些工业发达国家，比如美国，他们投入了较大的资金用于工业污水处理的研发，研发出了工业污水二级处理，并将该技术普及到全国的各个工厂中。美国在20个世纪70年代的时候就已经开始实行自动化污水监控系统，它有效地监控并减少了工业污水的排放量。其次，近年来，我国化工行业的工业废水处理和利用工作取得了较大进展，但废水排放达标率仍不高，且目前国内的趋势化工废水零排放的政策下，零排放工作也在逐步开展。因此，研究分析水处理的现状并开发出高效且实用的工业污水处理自动监控技术并回用具有非常重要的现实意义。

2 工业污水处理自动监控系统的现状

近年来，随着国家和人民对于环境保护的呼吁越来越强，国内外许多学者开始热衷于工业污水处理自动监控系统的研发，并取得了一定的进展。

就国内的情况来说，彭永臻等学者将ORP作为SBR反应器有机物降解程度的间接指标，得到了与PiusM.Ndegwa相类似的结论：ORP可以作为SBR法反应时间的计算机控制参数，实现工业污水处理系统计算机在线监控。徐腊梅[1]等学者设计了污水处理监控系统，该系统采用PLC和IPC控制结构进行实时控制和数据的采集，采集的数据通过PROFIBUS现场总线传递到中心控制室，中心控制室的计算机分析数据后对现场进行实时监控，实现污水处理的自动控制。孙小斐[2]等学者利用组态软件MCGS、工控机和PLC建造了基于一体化造纸污水处理实验级的造纸污水处理监控系统。

3 智能污水处理监控技术

智能控制是现在最新的污水处理监控技术，它相对于自动监控技术来说，更加先进和高级。它涵盖了当今世界多种最为先进的技术，比如计算机信息技术、传感技术、纳米技术等多种技术，可以实现污水处理监控的人工智能化，高效化监控。近些年来，人工智能在各个行业的应用都非常广泛，已经成为各行各业的研究和应用热点。智能污水处理监控技术它主要包括模糊控制、神经网络控制这两种技术，以及将这两种或两种以上的智能控制技术结合起来的集成智能控制技术等。

模糊控制能将操作者的控制经验和知识表达成相对应的语言控制规则，然后用这些规则去控制系统，其优点在于，控制速度快而精准，运作良好，而且节能环保，富有高效性。1980年Tong等首次将模糊控制应用到污水处理中，将出水BOD、SS、出水氨氮浓度、曝气池MLSS、DO及回流污泥量等监测数据作为输入变量输入模糊控制系统，“模糊化”以后再与“规则集”进行匹配，随后确定相应的控制手段，最后通过反模糊化得到量化的具体信号来实施控制。由于传统PID调节对污水处理过程中pH的调节效果差，Ohkura，Takayuki提出了一种模糊控制手段，使原来使用常規PID控制需要7个控制步骤减少到只有2个，提高了pH控制的效果，也减少了中和剂的用量及成本。

神经网络是由许多人工神经元联结而成的网络，它的优点在于，它具有很强的自适应性和学习能力、非线性映射能力和容错能力[3]。神经网络因具备上述特点，近年来越来越受到国外污水处理专家的重视，并在污水处理自动监控系统中开展人工神经网络控制研究，取得了许多具有推广应用价值的成果。在神经网络技术与其他控制计算相结合方面，AltīnayPerendeci等基于水质不稳定的制糖厂厌氧污水处理生产沼气部分的工业流程，设计了基于ANFIS（模糊自适应推理技术）的模糊神经网络预测模型，通过所有在线和离线的有效数据作为输入，来预测出水COD。实验表明，只要给出相位矢量数据及近期COD值，该模型能预测出5～10天的COD值，远高于污水处理的停留时间。当给出最近7天的出水COD值、2阶相位数据和在线测量参数作为输入变量，就能得到很好的预测能力；而当以最近10天的出水COD值、2阶相位矢量数据和所有测量参数作为输入变量，该模型的预测能力则更强。

4 总结与展望

工业污水处理对于世界各个国家来说都是一项艰巨的任务和工程，尤其对于我国来说更是如此。近年来，我国在污水处理这个问题上取得了很大的进展，与20世纪相比，已经取得了较为突出的成就。在未来，我国应该继续加大污水处理技术研发的投入资金，争取研发出更加先进、更加智能地污水监控系统，给我国人民营造出一个纯净美好的生活环境。

参考文献

[1] 徐腊梅，阳卫国.PROFIBUS现场总线技术在污水处理系统中的应用[J].工业安全与环保，2013，32（2）：39-40.

[2] 孙小斐，马邕文.基于组态软件和PLC的造纸污水处理监控系统[J].工业控制计算机，2009，22（4）：21-22.