废水处理过程智能控制的意义

本站于2023-02-13 13:52:14编辑发布 已经有584 位成功人士看过这篇文章啦!

工业废水、城镇生活污水排放与水污染密切相关。数据显示,2011 年以来我国废水排放总量逐年递增,废水治理需求不断提升。2011~2019 年,我国工业废水排放量逐年减少城镇生活污水排放量逐年增加。根据住房和城乡建设部最新数据显示,截至 2019 年底,我国共有 2471 座城市污水处理厂,处理能力为 1.79 亿 t/d,城市污水处理率达 96.81%虽然我国废水处理率不断提高,但普遍存在效率低、能耗高和运行不稳定等问题。

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废水处理技术是一门涉及化学、物理、生物等多门学科的综合性技术,其工艺机理较为复杂,操作控制难度较高。如果单凭现场工作人员手动操作,往往操作烦琐、劳动强度大、处理效果差,也不利于降低能耗与药耗。为了更高效地治理废水,工程师已逐步将计算机技术和自动化控制技术应用于废水处理过程的监测与控制中,构建了各种高性能污水处理控制系统[2-4),以保证处理过程稳定、可靠、安全,提高出水水质,降低能耗、药耗和人工成本,从而实现污水处理的持续、经济和良性运行。因此,将自动控制理论引入废水处理过程是完全有必要的,然而传统建模方法是通过与真实情况相似的原理,利用计算机和各种物理效应设备,通过控制理论、计算技术、信息技术及其应用领域的专业技术,建立系统模型对实际的问题或者假想的问题进行动态的情况模拟,采用数学语言对系统或实体内在的运动规律及外部的作用关系进行抽象和对其本质特征进行描述5。而在实际过程中,各参数之间是复杂的非线性关系,采用传统建模方法得到的结果与实际过程往往存在较大偏差,控制效果差:采用智能控制理论,构造适合废水处理装置的智能控制系统,可以有效弥补传统控制方法在废水处理控制系统中的不足。

目前,我国许多处理规模较大的城镇生活污水处理厂引进了相关智能控制废水处理系统,但是往往所需投资大,操作复杂,运行成本也比较高。中小型污水处理厂由于资金、管理等各方面原因,废水处理过程往往靠人工操作,操作工人的责任感、经验等难以把控的因素均会对最终出水水质的稳定性产生很大影响;同时由于废水处理过程外界因素变化大且具有多变量、非线性、时变性等特点,进一步加大了人工管理监控难度,废水处理成本也随之相应增加。另外,我国目前污水处理控制系统大多依赖国外进口,在引进设备的同时,要引进相应的设备管理、维修技术和人员培训方法,还要考虑设备的备品备件来源等·系列问题,过分地依赖国外引进,既会消耗大量的外汇,也容易在技术上受制于人。因此,设计出符合我国国情、具有自主知识产权、性价比高的废水处理过程智能控制系统具有重要的现实意义。尤其是废水生物处理过程是具有非线性、大时变、大滞后、干扰严重的复杂系统,精确建立模型十分困难,基于模型的传统控制方法难以应用,因此,研究此类复杂反应过程的智能控制方法,不仅具有重要的现实意义,还有深远的理论意义。