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自動控制技術在污水處理中的應用

文檔作者：崔雪峰文檔來源：哈爾濱遠東理工學院		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年10月02日
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數(shù)控技術數(shù)字技術
與應用
21
1 國內外現(xiàn)狀
隨著我國工業(yè)化進程的加快,污水排放等造成的環(huán)境污染越來
越嚴重,逐漸成為世界各國關注的重點。水資源是人類生存的重要資
源,是資源可持續(xù)利用的基礎。中國的發(fā)展經歷了高速發(fā)展的工業(yè)化
進程,而對環(huán)境的保護卻處于滯后階段,之前的工業(yè)廢水、生活污水
都是未加處理直接排放到大自然中,對環(huán)境造成了嚴重污染,使人來
的生活生產受到威脅?？萍几锩陌l(fā)展,為自動控制技術在污水處理
方面的應用奠定了堅實的基礎,由于污水處理工程具有復雜性等特
點,現(xiàn)場勘測非常困難,為自動技術的發(fā)展應用提供了契機。
2 自動控制技術在污水處理中的主要表現(xiàn)
2.1 過程控制
在自動控制系統(tǒng)中采用現(xiàn)場控制器對污水處理過程中的設備
運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控,并采集污水處理的過程工藝參數(shù),通過網
絡將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂茖?監(jiān)控層對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行分析處
理,根據(jù)分析的結果向現(xiàn)場的設備傳輸控制指令,控制現(xiàn)場設備的
運行,這就是污水處理自動控制系統(tǒng)中的過程控制。過程控制通過
對運行數(shù)據(jù)的采集、傳輸、分析處理、存儲達到對現(xiàn)場設備的調度和
管理的目的。
2.2 在線監(jiān)視
通過在線監(jiān)視將污水處理的工藝流程畫面實時顯示在控制層的
計算機屏幕上,同時還可以實時監(jiān)視現(xiàn)場設備的運行狀態(tài)和重要參
數(shù)的變化情況,通過控制層的計算機對自動控制系統(tǒng)的運行狀態(tài)進
行實時干預。當現(xiàn)場設備在運行過程產生運行故障時,中央控制室的
計算機可以及時發(fā)現(xiàn)產生的故障并報警,另外還可以對一些簡單的
故障進行分析處理,提高污水處理自動控制系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。
2.3 故障診斷及報警
自動控制技術中的故障診斷技術,可以有效監(jiān)測污水處理中出
現(xiàn)的故障,及時監(jiān)測分析,并發(fā)出報警,使得管理者能夠及時處理。
同時,系統(tǒng)還能處理一些常見的簡單故障,對復雜故障進行提示,使
管理者第一時間準確的解決問題,保證污水處理工作的正常運行。
3 智能控制系統(tǒng)在污水處理中的應用分析
隨著科學技術的發(fā)展與應用,自動控制技術已經進入智能控制
階段,是集人工智能、機械、信息技術等為一體的系統(tǒng)工程,智能控
制論實現(xiàn)了指標的動態(tài)監(jiān)測,使得污水處理工程能保持穩(wěn)定、精確
運行。主要包括以下幾種應用:
3.1 模糊控制
1965年,美國著名學者Zadeh 教授首次提出了模糊控制理論,
該理論以模糊數(shù)學理論為基礎,集合信息技術等先進的方法技術,
按照既定的程序進行決策。隨后,研究人員將模糊控制理論應用到
污水處理中,通過輸入污水BOD、SS濃度等數(shù)值,系統(tǒng)在進行相關
“模糊化”計算后與“規(guī)則集”匹配,而后轉變成相應的信號實施對工
程的控制。各國學者圍繞此技術進行了多次實驗,以厭氧消化污水
處理技術為例,由于厭氧消化對操作條件要求嚴格,工程中產生的
生物氣量、底物消耗量等需要長時間觀測的離線量不易觀測,研究
人員則利用設計好的模糊觀測器,通過輸入易測量(底物濃度等)來
估計難測量(單位生物量的微生物日負荷),并借助主成分分析法來
分析、激活系統(tǒng)中的某些程序,從而保持污水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
3.2 神經網絡控制
神經網絡控制是在模糊控制系統(tǒng)的基礎上,加入自學習和自適
應能力,對樣本進行控制的技術。由于SBR(序批式活性污泥法)技術
的相關處理指標測量花費昂貴,研究人員則根據(jù)人工神經網絡軟測
量辦法,建立BP神經網絡和RBF神經網絡污水指標測量模型,對污
水的相關指標進行監(jiān)測。經驗證,該系統(tǒng)能很好地完成對COD、BOD
等指標的檢測,是對污水處理技術的重大改善。同時,還有學者通過
采用兩級控制,實現(xiàn)了上層監(jiān)測最佳DO和Xb的濃度設置,下層跟蹤
計算上層神經網絡設置點雙層控制。經驗證,曝氣池中的DO和Xb能
根據(jù)進水水質變化實時改變,保證污水處理效果的達標。
3.3 專家控制
專家控制系統(tǒng)在原有的技術控制理論基礎上,融合專家系統(tǒng)相
關理論,使得系統(tǒng)在遇到復雜情況時,能模仿專家思維進行判斷預
測,完成對系統(tǒng)的合理控制。在造紙廢水處理過程中,由于廢水中堿
性過氧化氫機械漿污水污泥量濃度高、總量大,因此,在具體的操作
過程中,學者在模糊控制系統(tǒng)的基礎上,開發(fā)了專家控制系統(tǒng),以此
來監(jiān)測pH值和預防酸化,實現(xiàn)了對復雜過程的系統(tǒng)判斷。
參考文獻
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術,2017(2):31-31.
收稿日期:2017-04-20
課題來源:創(chuàng)新人才教育與教師專業(yè)素養(yǎng)研究;課題編號:GGWEDU-W006。
作者簡介:崔雪峰(1983—),男,遼寧錦州人,本科，講師,畢業(yè)于東北林業(yè)大學自動化專業(yè),大學教師，研究方向:控制工程。
自動控制技術在污水處理中的應用
崔雪峰
(哈爾濱遠東理工學院,黑龍江哈爾濱 150025)
摘要:工業(yè)化進程的加快,污水排放造成的環(huán)境污染越來越嚴重,成為了世界各國的關注重點?？萍几锩鼛淼母鞣N新技術,為自動控
制技術在污水處理方面的應用奠定了堅實的基礎。本文通過分析污水處理自動控制技術的國內外現(xiàn)狀,探討了自動控制技術在污水處理
中的過程控制、在線監(jiān)視、故障診斷及報警三種表現(xiàn), 并對智能控制系統(tǒng)在污水處理中的主要應用做了重點闡述。
關鍵詞: 自動控制；污水處理；應用
中圖分類號:TP273 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9416(2017)04-0021-01

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