智慧型燃煤电厂废水处理系统研究

白双源

（国家能源集团双维内蒙古上海庙能源有限公司，内蒙古鄂尔多斯 016299）

0 引言

燃煤电厂在工作过程中需要大量的水资源，众所周知，地球中的水资源是可以循环使用、重复利用的，水资源不怕被使用，而是惧怕被污染，因此燃煤电厂的废水处理具有深远意义[1]。

燃煤电厂由于调峰等因素，其废水的产出是动态变化的，除此之外，废水处理过程本身也含有大量的难以控制的其他因素，其整个流程变量众多、时间较长，且外界干扰因素较多，属于一种非线性的动态变化系统，只能根据废水处理监测结果对其进行相对应的调整[2]。然而，由于历史、社会等因素，我国部分燃煤电厂存在产能落后、设备老旧等问题，其废水处理系统只能进行简单的样品采集与简单调控，对人员特别是经验丰富的技术人员的依赖性较强，无法进行自动化废水处理[3]。与此同时，燃煤电厂各模块之间信息共享能力较差，无法进行统一的指挥与调控，出现问题往往需要层层反馈，再层层落实，容易出现信息壁垒，导致各系统出现“信息孤岛效应”[4]。此外，现有的运行系统是以结果为导向，只能根据废水采样结果进行针对性的调整，长此以往使得燃煤电厂的废水处理具有滞后性，无法综合上下游设备运行特征进行预测性分析，实现即时性处理，大量宝贵的历史数据沦为废纸，无法得到充分的利用[5]。

随着大数据、云计算技术的不断发展，智慧型废水处理系统逐渐成为新的潮流，可以通过对大量的废水、监测处理历史数据进行大数据挖掘、处理，修正、迭代模型算法，完成废水处理的全过程监测与健康状态评估，乃至预测性分析，为燃煤电厂废水处理系统提供技术指导，实现水处理过程的精准可靠。因此，建设智慧型燃煤电厂废水处理系统任重而道远。

1 智慧型燃煤电厂废水处理系统架构

在燃煤电厂的废水处理全流程中，每一个过程都需要对温度、酸碱度、水量、杂质、设备运行状况等进行监督检查，并针对性地进行调控。因此，智慧型燃煤电厂废水处理系统架构可从3 个层级进行架设，分别为数据感知层、数据处理层与数据应用决策层。

1.1 数据感知层（图1）

图1 数据感知层

数据感知层是整个系统平稳运行的基础。大数据技术凭借大量真实可靠的数据资源，作为信息数据的一手提供者，其决定了整个系统是否能够安全可靠运行。在整个废水处理的全流程中都需要随时掌握废水水质信息与设备运行信息，因此无论是进出水量还是其pH 值、总磷、浊度和设备状态等信息，都需要设置专门的传感器，完成对整个废水处理环节的监督。整个燃煤电厂随时都在产生大量的信息，这些信息若采用传统的信息存储媒介，不利于信息的后续处置与存储，因此可以考虑采用云计算技术，搭建云存储平台，完成原始数据的云端储存，方便后续的数据处理与传输。

1.2 数据处理层（图2）

图2 数据处理层

采集大量的数据信息后需要进行预处理，清洗剔除其中的无效部分，并通过通信协议对数据格式进行变换，使其成为可传输、可处理的状态，实现数据融合，最终完成信息的共用共享，打破信息壁垒。对于处理完毕的数据可以通过机器学习、深度学习、强化学习等手段，挖掘其中隐藏的规律特征，设置模型算法，实现动态决策、趋势分析以及知识图谱等功能，最终实现结果可视化，即直观展示数据报表、水质预测、故障预警、加药预测等信息。

1.3 数据应用决策层（图3）

图3 数据应用决策层

数据应用决策层是整个系统的顶层，数据感知层为其收集数据信息，数据处理层为其进行数据处理，而数据应用决策层则实现最终的决策。通过数据处理完成后的可视化外显，将其反馈至决策层，水处理过程中的成本管控、采购管理、风险评估等因素，推送至水务公司决策层；设备管理、工艺运行、报表查询等问题则推送至火电厂现场中控室，二者根据数据处理结果共同下达指令，以实现对火电厂废水处理过程的控制。

2 燃煤电厂废水处理诊断处置系统

数据感知层是整个燃煤电厂废水处理系统的核心，其重中之重在于，在进行废水处理的过程中，各项处理设备需要针对废水水质与设备状态进行即时性乃至预测性处置，因此，本文提出两种诊断处置系统，可以根据实际情况进行针对性选择，确保系统快速完成处置。

（1）基于数据库的废水处理诊断处置系统，流程如图4 所示。

图4 基于数据库的废水处理诊断处置系统

（2）基于大数据分析的废水处理诊断处置系统，流程如图5所示。

图5 基于大数据分析的废水处理诊断处置系统

两种诊断处置系统本质上都是通过数据挖掘技术实现对实时监测数据所代表的状态进行判断。第一种是通过大量的历史数据完成对现有数据的比对、判断，对于新出现的情况可以实现数据库的更新迭代，随着时间的推移，数据库将越来越完善，处理速度将越来越快。第二种是设置专家系统，对特定的“异常”数据进行专门分析，提供特定的解决方案。二者均可以实现对废水水质与设备状态进行即时性乃至预测性处置。

3 结论

针对燃煤电厂废水处理过程暴露出来的变量众多、时滞性长、外界干扰因素较多等问题，设计一种智慧型燃煤电厂废水处理系统架构，从3 个层级进行架设，分别为数据感知层、数据处理层与数据应用决策层。并针对数据感知层提供基于数据库的废水处理诊断处置系统和基于大数据分析的废水处理诊断处置系统，二者均可以实现对废水水质与设备状态进行即时性乃至预测性处置。