污水处理厂数字化建模与改造应用研究

污水处理厂数字化建模与改造应用研究

覃旭

 宜昌南玻显示器件有限公司  宜昌市443000

摘要：近年来，中国污水处理厂的修复取得了重大进展，智能控制日益先进。随着污水处理厂水质要求的提高和新技术的不断发展，明智地改进污水处理厂尤为重要。

关键词：污水处理厂；数字化；改造

引言

工业加工企业受到其特殊加工工艺和某些原材料的影响的限制，这种情况导致生产废水中的复杂成分和环境污染加剧。在越来越严格的环境政策下，传统的废水处理程序在处理工业产生的废水和增加排放和排放的能源消耗成本方面遇到困难。近年来，工业加工企业越来越注重优化现有废水处理流程，以应对生产变化，同时分析、优化、规划和管理废水系统的运行流程，以提高废水系统的运行管理水平。

1污水处理厂智慧化建设的必要性

为确保污水处理厂的高效运行，需要通用的自动化和智能控制程序。一般自动化控制是指设备控制的开/关、水位场、流量等是指传统的逻辑控制，在这种逻辑控制中，水厂60-80%的过程控制被排除在小型封闭回路之外。逻辑计算是通过回路的PLC控制进行的，相对简单且固定。智能控制是一种数学和机械模型，旨在实现更高的运行尺寸、稳定的水质、更低的节能率和最佳算法，以便在控制开放回路的基础上做出明智的决策，并优化需要在后台运行的运行管理。传统的、自动化的污水处理设施控制侧重于现场感知、执行和反馈，而智能、受监管的污水处理设施则侧重于卫生设施的全球协调、规划、决策、指令和自我学习功能。当常规污水处理厂能够转变为智能污水处理厂时，可以提供有关所有污水处理厂的静态和动态信息，以及实时查询和证明的统计数据。为所有地理、实时和设施信息、业务信息等建立一个集中的污水处理厂数据库；建立涵盖污水处理设施所有方面的水模型；智能管理更少的人员流量和设备管理、检查管理、统计和报告分析、库存管理等；确保对污染过程进行严格监管；允许对废水处理的主要参数和状况进行全面和统一的实时监测；按照各项父项和全面规定，执行诸如远程关闭污水处理厂关键设施等计划；处理“灌溉和污水处理设施管理方面的问题区域”；提供决策支持，改善管理，提高设施潜力，确保污水排放系统平稳运行。

2目前水厂建设与运营常见的问题

系统集成复杂、易出错、故障率高、设备修复问题、某些前端工具的数据收集不准确，这些都影响了控制和决策过程，导致运行不可靠。经常需要更多的工作人员进行水利工程业务管理，这使得工作的协调、效率低下和开放管理变得困难。生产流程过于依赖员工的参与，推广药物的广泛传播导致能源消耗和药品总成本增加，缺乏精确的微调。市场上经常出现泄漏现象，特别是夜间盗窃，如果有经验的工匠不在，造成水质的巨大波动，对污水处理的调整提出很高的要求，可能对最终水质产生影响。

3污水处理厂自控及智慧化方案

3.1运营管理数字化

建立污水处理厂运行关键绩效指标评估机制，从管理质量、能耗分析、设备运行效率、运行工艺参数等多个方面定期对污水处理厂的运行工况进行综合性评定，实现基于智控中心的扁平化、高效化管理。工单覆盖日常巡检、化验、工艺调整、安全管控。自动化智能报表只填一次，杜绝二次录入，实现数据的高效流转和业务的充分融合，为厂区无纸化办公提供支持。建立完善的设备运维管理体系，利用人机协同解决设备运行、维护、维修规范化、标准化问题，可实现各类型业务的线上化执行及管理。

3.2臭氧设备运行优化

外氧化物装置的现场操作由液态氧臭氧发生器进行，从而产生一定数量的臭氧，然后排入废水中，从废水中去除二氧化碳。在目前的臭氧运作模式下，选择了3个模拟臭氧生产案例，分别为4千克/小时、2.4千克/小时和1.2千克/小时，分析了臭氧层和BAF盆地的进出境样品，并根据臭氧层和BAF过滤工具中COD和铵的微小变化，分析了臭氧层产生的臭氧量。

3.3智慧安防系统

污水处理厂的视频监控设备是监测安全系统的重要工具，需要加强安全系统。改善无人值守和无人值守地区，确保排水系统的水文安全和安保，改进污水处理厂的生产设备和基础设施建设，提高水厂监控能力，利用现代技术对水厂进行视频监控，智能报警功能，围产期气象预防，人员控制，车辆控制等。构建安全系统是满足每个子系统能力的内部子系统和外部智能系统的理想组合。从网关、电子栅栏、监控、网关和网关传感器级别获得统一的数据访问网关，并利用云计算、统一数据库的大型数据分析、统一管理界面、统一许可、安全管理的统一安全流程和安全控制的系统资源部署等技术，将其作为信息优化的基础，以满足生产运营管理的业务需求并简化业务流程。

3.4生化池在线控制

在地下式污水处理厂生化池的缺氧区与好氧区交界段安装氨态氮、硝态氮与磷酸盐在线检测仪，分析厌氧前段硝态氮、厌氧末端的氨态氮和硝态氮、缺氧区末端磷酸盐浓度，全面监控生化池内的脱氮除磷效果，并形成污水生化处理过程段5～6h的预警与诊断机制。生化池在线仪表检测值指引智能系统调节内外回流比、溶解氧、曝气量、碳源投加量与化学除磷药剂投加量，保障出水水质稳定达标。

3.5厂级三维数字化建模

(1)在工厂、过程段中创建三维数字模型。创建整个废水处理值的三维数字模型，该模型由高海拔相机、平面导航相机等组成，代表三维空间结构、过程段、真实现实仿真，以实现现实和调节目标。(2)应用数字三维模型。基于工厂和每个过程段中的三维数字化模型，实时显示生产、警告和指标数据，从模型的各个角度有效监控关键指标，及时处理错误和报警，并将结果作为多媒体内容返回。

3.6自动化控制系统的提升

自动控制必须确保监控数据正确。增加关键过程段、关键设备等的监测点，增加对突发事件的自动反应；完善报警系统；添加用于自我调节的本地税收制度。通过对物理污水处理厂无法实现的情况进行建模和模拟，以及通过执行政策和控制对操作的影响，提高污水厂的运行质量、优化程序和节约能源。

3.7智能生产高级控制平台建设

智能制造复杂的技术算法和业务逻辑，采用面向对象、模块化、基于平台的设计，基于水厂供水系统自动化系统，实现了水厂可靠、高效、智能、经济高效的运行。可靠的污水处理设施运行控制，工艺改进控制(例如智能曝光、反物质磷、铵优化、碳源测定等)、控制价格评价分析等应用。

结束语

本文开发的水处理管理平台与自动化控制密切相关，包括污水企业配送中心、工厂级操作管理平台和工艺控制阶段。水处理厂智能运营管理平台将自动化控制和仪表传感器等实时数据与数字生产模型相结合，实现了企业运营数据与高层决策数据的快速、准确、高效共享和交换。实时捕获和存储生产数据、直观显示污染过程、智能分析生产流程、及时准确地生成统计分析、科学规范管理设备、快速高效的成本分析、简化和快速的计划管理，使您能够详细管理可优化数据生产效率和操作水平的企业系统。

参考文献

[1]张彦.污水处理厂的数字化赋智转型研究[J].给水排水,2020,56(11):117-120.

[2]匡彪.基于数据驱动的城市生活污水智慧治理研究[D].东南大学,2020.

[3]任咏,纪莎莎,戴栋超.数字水务及其在污水处理厂中的应用探索[J].中国市政工程,2020(01):53-55+58+94-95.

[4]张辉,胡志荣,续蕾,袁星,樊鹏超,常江,王佳伟,Spencer Snowling,Goel Rajeev,焦二龙,高金华.基于工艺模拟的污水处理厂数字化实例研究[J].中国给水排水,2020,36(01):87-93.

[5]苏航,王丽萍,王丽娜.农村分散式污水处理数字化与信息化管理系统设计与开发[J].大连民族大学学报,2019,21(01):15-19.