工业污水自动化智能处理系统设计研究

张亮

（浙江嘉科电子有限公司，浙江 嘉兴 314000）

工业的快速发展可以带动国家社会与经济的发展，从而成功实现国家的现代化目标。诚然，我国的工业之所以能够在短时间内得到飞速的发展，是因为最初采用计划经济体制，举国上下全力搞工业发展。与此同时，大量未经处理的工业污水排放严重破坏了生态环境，甚至在一些地区频繁出现了雾霾、酸雨等自然灾害。随着国家将保护环境作为一项基本国策，人们对生态环境的保护越来越重视，在这一趋势下，如何科学处理工业污水，减少工业污水的排放成为亟待解决的关键问题。自动化监控技术为有效处理工业污水提供了解决措施，它可以随时监测工厂生产的污水是否达到了排放的标准，从而可以对工业污水进行针对性的处理，降低对生态环境的污染。

1 工业污水处理自动化监控技术的实现原理

工业污水处理主要针对其中含有的大量重金属物质，由于它们的污染性极强，因此对处理技术的要求较高，并且耗时较长。采用工业污水处理自动化监控技术来处理工业污水的流程主要有预处理、升华处理以及最后沉淀三个阶段。实现原理为：首先将生产出的工业污水排放到固定的砂池中，然后进行搅拌，尽可能让砂水之间相互分离，等砂石完全沉淀之后，再将污水传输到中和池中进行酸碱钠的中和处理，并用提升泵将污水进行提升；随后将提升后的污水进入厌氧池中进行生物分解，可加入生物催化剂等加速污水的分解，待分解完成之后流入到调节沉淀池中进行沉淀、过滤，这样就完成了工业污水的净化处理，随后还要对污水进行气化微处理，去除水中的污染，并在沉淀池中采用固液分离装置来使固体与液体分离，之后在污水中加入药物，提升污水净化的纯度，最后将处理完成的液体进行排放或者二次循环利用，将固体凝固后再集中运出进行统一的处理。

2 工业污水自动化智能处理系统的设计与研究

2.1 污水处理系统设计

工业污水处理系统主要包括远程控制中心、工业控制计算机、PLC 可编程控制器等，再充分应用网络通信和电气自动化控制技术等来监测污水处理，并将监测数据自动上传至数据库中。安装好工业污水处理系统之后，可以实现对污水的自动化控制，即当工业控制计算机发出了控制指令之后，自动化控制系统将PLC 可编程控制器进行分布式排列，更好地控制工业污水的处理。随后，再借助现场传感器来进行检测，之后将检测的数据自动上传，当仪表显示了相关监测数据后，电气控制系统则会控制整个检测的过程。操作人员需要在现场对污水处理系统进行组态、调控以及参数设置，将工业污水处理过程中监测的相关数据进行采集与统计工作，并做成数据报表下载打印成文件。相关管理人员则要实时监控各个工业污水处理系统的服务器，并以太网来进行实时接收污水处理现场数据的通讯工作，并根据这些数据来对整个工业污水处理过程中产生的数据进行准确的分析，确保控制人员可以按照污水处理的相关操作准则来精确下达控制、采集等指令。

2.2 神经网络控制技术

人工神经网络控制技术具有非线性映射能力、自适应性和容错能力以及学习能力强等特点，不管在处理污水还是控制污水排放方面，都能有效降低工业污水造成的污染，能够在最大程度上减少水污染，保护生态环境。人工神经网络可以与各种在线传感器监控系统相结合，可以对污水处理过程中出现的各类信号点采样数据进行归类处理，并将数据及时保存下来，以此作为衡量污水处理信号变化趋势的依据。人工神经网络技术还能够解决许多复杂的线性问题，并且针对数学建模处理污水的问题能够发挥不同的作用，可以有效降低能耗。在工业污水处理的过程中充分应用人工神经网络控制技术来进行工业废水的实时检测，并且采用多种测量方式来提升污水净化的质量，可以进一步推动我国工业发展与生态环境相适应。

2.3 如何将专家系统融入污水处理控制系统

专家系统相较于人工神经网络与模糊计算而言，能够更好地解决一些比较透明灵活的问题，从而多方面解决污水处理过程中出现的问题，促进工业污水处理系统的完善。专家系统主要具有诊断、分析等功能，这样可以运用多种不同的方法来处理工业污水。污水处理控制专家系统是由德国一个科研团队研发出来的，可以用于检测污水中像氮、钠、磷等各种化学物质以及污水中含有的固体悬浮物质，从而更好地进行工业废水处理工作。但是，专家系统目前还不够完善，其中还存在许多知识盲区，在实际操作中需要借助人工辅助。专家系统的结构设计不像其他的污水处理系统那样复杂，主要起到记忆库的作用，随即通过对工业污水处理的动态变化不断改进来检查污水处理系统并及时排除障碍，以此来确保整个工业污水处理系统的稳定运行。

2.4 模糊控制系统在污水处理中的有效运用

模糊控制系统需要操作人员以及相关的污水处理专家事先设置好系统控制的规则，即将已有的控制经验与知识表达等转换成计算机语言变量，随后将其输入到模糊控制系统中，一切工作都要按照这一规则来进行。与此同时，要在实际操作中实现模糊控制还须借助非线性数学模型系统，这是因为“知识表达”、“控制经验”都具有模糊性以及复杂性，不能准确将其转换为精确的语言变量。模糊控制系统早在上个世纪八十年代就有国外学者与专家尝试将其应用于工业污水的处理，最初主要是将污水出水的DO、BOD、SS、回流污泥量以及出水氨氮浓度等相关监测数据作为输入的变量，随后通过模糊控制系统将数据进行“模糊化”设置，以此来匹配事先设计好的规则，然后依据系统匹配的情况来对工业污水处理做出相应的控制措施，并不断调整、检测相关的指标。

2.5 优化污水处理系统中运用的相关软件设计

工业污水处理系统运用的软件主要是上位组态软件，它通过与中央控制室以及所有子控制站之间的实时通讯，实现对各个子控制站的监测与控制，最后通过数据显示仪表来实现对污水处理的检测与控制。另外，上位组态软件还需要结合WinCC 软件才能成功启动对整个工业污水处理系统的控制与监测工作。WinCC 软件主中主要由监控管理系统以及集成的人机界面系统组成，具有报警提示、数据可视化、消息归档等多种功能，可以快速适应各种工业污水处理系统。同时，操作人员可以对相关软件进行编程，提前输入各项操作指令，然后再通过上位机向底层设备下达相应的控制指令，中央控制室成功接收了上位机的控制指令之后，再根据每个子控制站污水处理系统的类型来下达相应的控制命令，以确保所有的控制指令都可以传递到位。例如，在下达污水沉淀的指令时，可以通过实时的监测来检测沉淀值是否达标，然后将相关数据传送到控制室内，然后与各个子控制室中PLC 可编程控制器设定好的数据进行比对，从而来控制每个沉淀池的运行，而底层设备的运行情况可以通过软件组态在中央控制室内的数据显示屏幕上展示出相应的工艺流程画面。应用上位组态软件，可以将工业污水处理过程中采集的相关数据与工作参数都通过图像以及文字的形式来展示，增强用户的使用感，提升对工业污水处理的控制与质量。

3 结语

工业污水处理自动化智能处理系统采用了多种技术，与传统的监控系统完全不同，基本已经实现了工业污水处理现代化，具有高稳定性、高精确度以及高效率的特征。当前国内的自动化智能工业污水处理系统的研发还处于初级阶段，存在很多缺陷，需要不断改进与完善，研发人员需要学习借鉴国外的经验，引进国外先进的技术，吸引更多的优秀人才来共同完成我国工业污水处理自动化智能化处理系统的研发。只有不断进行技术创新，建立符合现代化工业生产的污水处理系统，才能深刻落实保护环境的基本国策，在社会上树立“绿水青山就是金山银山”的理念，确保我国的经济建设进程与生态环境之间形成一种良性的循环。