自动控制在污水处理中的实际应用研究

2022-09-11

引言

与传统污水处理方法相比, 自动化控制技术不仅能够让处理的过程得到优化, 节省能源, 而且还可以使得工作环境得到改善, 让操作更加安全可靠, 提高了工作的效率。因此, 把自动化控制技术用于废水处理过程中, 已经成为企业健康发展最为合理的选择。

一、在污水处理中自动控制技术应用的必然性

因为传统的自动控制技术的局限性有限, 常规的废水处理方法通常分为半自动控制和手动控制, 不过这两种方法都有大的缺点。伴随着我国科学技术的飞速发展, 污水处理的自动化水平也不断的提升。自动化控制主要就是说不在人工参与的状态下, 可以通过外围设备或备, 让生产设备根据预设好的规则自动运行。当用人工的方法控制污水处理的时候, 由于相关操作人员的劳动强度比较大, 同时检测到的数据不是非常的准确和及时, 从而致使控制过程容易停滞, 同时, 相关工作人员的主观想法对污水处理的过程产生一定的影响。由于, 人工的方法比较难采取及时的实时控制, 导致水的质量不稳定。而半自动控制由于仍然需要人员的的实际操作, 所以, 没有办法进行集中的监控, 同时自动化的能力也非常的低。因此, 只有能够高效率的处理污水, 才能够称为自动控制技术。自动控制技术的具有非常好的控制功能, 能够进一步提高污水处理的能力, 同时还可以降低劳动力的成本支出。因此, 自动控制技术已经成为污水处理的发展趋势。

二、自动化控制技术在污水处理每个部分的实际应用

1. PH控制

当污水开始进入的时候, PH值的变化会非常的大, 为了能够增加污水处理的能力和效果, 必须把PH值的大小, 控制在相关规定的范围之内, 从而达到污水处理的相关要求。第一个是对酸性的废水, 使用仿人智能模糊控制方法, 输入PH值的误差以及变化的错误率, 经过进一步的计算, 得到具体的碱液阀的开度增量, 并以此为标准, 从而使得阀门开度的控制效果得以进一步的提高。第二, 根据PH曲线的特点, 采取非线性增益补偿的措施, 补偿让PH静态增益变化得到补偿, 同时建立非线性控制模型, 采取闭环的措施, 让污水的PH值得到精确的控制。第三, 在污水处理的双反应的过程当中, 把水注入到PH值控制器, 通过估算污水正时滞的放大因子和转换正时的延迟模型, 来计算污水处理的滞后时间系数。

2. 曝气池控制

在污水中通常包含有很多的微生物, 它们的生活特性也各不相同。例如有的微生物存在一定的耗氧代谢的过程, 所以, 只能采取合理的方式进行曝气, 才可以把氧气提供给为生物, , 以便能够更好达到曝气的效果。第一是好氧处理, 在污水和曝气池已驯化的活性污泥混合之后, 污水当中某些容易降解的有机物, 会以“吸附”的方式储存于细胞当中, 并发生氧化反应, 而曝气池中的好氧速率提高之后, 微生物就会发生好氧代谢, 进而趋近于微生物的最佳状态。第二是根据污水当中氧气的浓度变化状态, 对进水有机物含量进行推测, 实行曝气量的模糊控制, 以及结合模糊控制系统, 建立控制的推理合成规制和控制规则。第三是建立动态数学模型, 仿真研究各种操作状态中的氧气传递速率, 通过系统的优化控制, 有效节约曝气的能耗水平。第四是通过模糊控制的计算方式, 进一步控制污水中的溶解氧, 采取多元模块的组合在线控制模式, 形成溶解氧模糊闭环反馈控制的效果, 同时, 要注意把溶解氧的浓度和鼓风机的风量控制好。

3. 厌氧控制

为了有效消化有机负荷水平较高的污水, 要用厌氧处理的方式, 控制污水的组成和浓度等时间变量因素。首先是针对厌氧消化池的动态特征, 采用软测量的方式, 测量出消化池当中污水的有机碳、挥发性脂肪酸等的浓度, 并利用自适应性线性控制器等控制中间产物的碱度和总碱度的比率, 以及调整系统的有机物负荷波动, 使得系统保持相对的稳定性。其次是建立操作生产专家系统和模糊逻辑诊断系统, 以自动修正生物处理, 以及预测污水厌氧发酵的状态, 以确保生物处理的稳定性。最后是采用智能化控制手段, 针对厌氧消化的需求, 避免厌氧系统中有机负荷的扰动, 提高系统的自适应能力水平。

4. 混凝剂投加控制

污水处理需要借助混凝剂去除水体当中处于分散状态的胶体物质, 为了提高混凝效果水平, 我们需要对混凝剂的投加技术进行控制。首先是在净水的过程当中, 借助计算机采集和分析絮凝池当中的絮凝图像, 确定混凝剂投加的目标值, 以及根据污水沉淀后的浑浊度, 对设定值进行自动调整, 从而实现稳定沉淀水浑浊度的目的。其次是借助化学氧化模型, 针对对污水当中的PH和吸附剂的影响效果, 以在线自适应控制的方法, 训练神经网络控制器, 这种控制方法在污水处理实践当中已经得以广泛应用。