隨著科學(xué)技術(shù)的深入推進(jìn)與不斷提高，自動化監(jiān)測技術(shù)的逐漸完善是污水處理廠未來發(fā)展的一種必然趨勢，智慧水務(wù)也被越來越多地提起。那么，在實現(xiàn)自動 化、打造智慧水務(wù)的過程中，我國污水處理廠應(yīng)注意滿足哪些需求?我國自動化監(jiān)測技術(shù)應(yīng)向著什么方向發(fā)展?需要什么樣的儀器設(shè)備支持?
工藝日益復(fù)雜，物料控制等需求催生自動化，實現(xiàn)自動化要滿足安全性、經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性三方面需求
上世紀(jì)70年代國際水質(zhì)協(xié)會提出了ICA的概念，即儀器化、控制化和自動化。ICA技術(shù)的污水處理工程設(shè)施比單純由人工操作的系統(tǒng)具有很大優(yōu)勢，受到業(yè)內(nèi)廣泛的重視。
當(dāng)前，隨著出水水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格，污水處理廠對于自動控制的需求更加迫切，對于系統(tǒng)的持續(xù)穩(wěn)定性和高效運行性提出了更高的要求。比如，污水處理指標(biāo)中涵 蓋多種污染物，增加了處理工藝的復(fù)雜性，對控制要求也大大提高。同時，目前世界上多數(shù)國家從出水單純達(dá)標(biāo)轉(zhuǎn)向以最小的經(jīng)濟(jì)消耗來實現(xiàn)達(dá)標(biāo)，污水再生利用帶 來的經(jīng)濟(jì)效益，也讓人們關(guān)注到生產(chǎn)過程當(dāng)中的物料控制。
這些因素的結(jié)合，使污水處理廠向著自動化控制。實際上，自動化控制技術(shù)誕生于上世紀(jì)四五十年代，而當(dāng)前的物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)層出不窮，使智慧水務(wù)應(yīng)運而生。
對于污水處理企業(yè)來說，實現(xiàn)自動化要滿足安全性、經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性3方面需求。首先要在生產(chǎn)過程中確保人身和設(shè)備的安全，不能出現(xiàn)事故;其次要保證生產(chǎn)成本 低而效率高;最后要維持運行穩(wěn)定，保證處理水質(zhì)能夠達(dá)標(biāo)。根據(jù)以上要求，在了解工藝流程和生產(chǎn)過程的靜態(tài)、動態(tài)特性的基礎(chǔ)上，應(yīng)用控制理論、概念和手段對 控制系統(tǒng)進(jìn)行分析，采用適宜的手段加以實現(xiàn)。
合理配置監(jiān)測儀器具有經(jīng)濟(jì)效益，非常規(guī)監(jiān)測技術(shù)可更有效地提供信息
由于污水處理本身存在著動態(tài)變化，水量水質(zhì)總處于動態(tài)變化中，系統(tǒng)要適應(yīng)這樣的過程，必須進(jìn)行自動化監(jiān)測控制，這也促進(jìn)了儀器化的發(fā)展。因此，儀器對于自動化監(jiān)測來說，也是一項十分重要的內(nèi)容。
目前，業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，合理配置儀器具有經(jīng)濟(jì)效益。以美國密歇根州AnnArbor污水處理廠為例，每天處理12萬噸城市污水，在降低總磷濃度的過程中，合 理地安裝了監(jiān)測儀器并進(jìn)行了相關(guān)測試。最后，污水處理廠根據(jù)測試控制加藥，使出水從原來經(jīng)常超標(biāo)變成了一個穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的狀態(tài)，總磷從原來1mg/L下降到 0.6mg/L。在加藥量方面原來一個月要加89噸/月，而優(yōu)化工藝后只需要加30噸/月，既保障了出水水質(zhì)，又取得了經(jīng)濟(jì)效益。
實際上，自動控制發(fā)展對不同儀器有不同的需求，而且這些儀器都在污水處理廠的自動控制方面有用武之地。因此，在已有的基礎(chǔ)上應(yīng)該去發(fā)展一些如光學(xué)法、電化學(xué)法等非常規(guī)的監(jiān)測技術(shù)，能夠更有效更快而且還更經(jīng)濟(jì)地提供信息。
對于非常規(guī)水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)有兩個要求，一是空間上密度要高，可以通過多布點來實現(xiàn);二是時間上頻次要高，能夠?qū)崿F(xiàn)半小時一次、十五分鐘一次，甚至幾分鐘一次。如此，電化學(xué)法和光學(xué)法的優(yōu)越性顯現(xiàn)出來。
無人值守需衡量必要性，目前應(yīng)發(fā)展非常規(guī)、信息化、智能化儀器
智慧水務(wù)的發(fā)展趨勢指向了未來自動化的最高境界無人值守污水處理廠。然而，從目前污水處理行業(yè)整體角度來看，自動控制還處于初級階段，單純從技術(shù) 上和經(jīng)濟(jì)上來說，一個小規(guī)?；蛑幸?guī)模的污水處理廠都可以做到幾乎無人值守。但是，在建成投產(chǎn)使用之后，人員技術(shù)水平如果達(dá)不到，還是很難做到完全真正的無 人值守。實現(xiàn)污水處理廠無人值守還有很長的路要走，衡量其必要性和使用范圍十分重要。
盡管如此，行業(yè)探索自動化控制和智能化儀器的步伐沒有停止，隨著新材料技術(shù)、物理、化學(xué)、信息、電子等技術(shù)的發(fā)展都會促使儀器的進(jìn)一步發(fā)展。
未來的智能化儀器將是計算機(jī)技術(shù)和電子測量技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物，除了測量之外，還會有數(shù)據(jù)存儲和運算、邏輯判斷能力，能根據(jù)被測參數(shù)的變化自選量程，可自動校正、自動補(bǔ)償、自尋故障等。
另外，儀器器械的小型化也是污水處理儀器的一個發(fā)展趨勢，可以將傳感器變成芯片，體積小、材料使用少、功耗小。
從我國目前的環(huán)保需求來看，儀器發(fā)展和污水處理廠自動化的完善都有著較大空間，應(yīng)該在原有基礎(chǔ)上發(fā)展一些非常規(guī)、信息化、智能化的儀器，這些將為我國污水處理未來自動化的發(fā)展提供有力的技術(shù)支撐。