排水系統(tǒng)智能化的支撐技術(shù)    

污水處理廠以及管網(wǎng)是排水系統(tǒng)中需要做技術(shù)支撐的兩個(gè)主要部分。

首先是污水處理廠。污水處理廠運(yùn)行管理子系統(tǒng)中包括兩個(gè)部分：一是智能化運(yùn)行控制子系統(tǒng)，二是智能化運(yùn)行分析子系統(tǒng)。

施漢昌認(rèn)為，智能化本身建立在自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，更側(cè)重于對(duì)數(shù)據(jù)的分析和決策。污水處理廠智能化運(yùn)行分析子系統(tǒng)包括運(yùn)行管理問(wèn)題查詢、出水水質(zhì)超標(biāo)判斷、最佳運(yùn)行參數(shù)搜索、污水處理性能評(píng)價(jià)。

下圖是運(yùn)行問(wèn)題查詢界面，收集的經(jīng)驗(yàn)和各種資料，包括污水處理廠運(yùn)行管理各階段的問(wèn)題，可以通過(guò)查詢關(guān)鍵詞獲得。

之后將出水水質(zhì)等數(shù)據(jù)輸入出水水質(zhì)判斷頁(yè)面，就可以判斷水質(zhì)是否超標(biāo)，如果超標(biāo)，就會(huì)進(jìn)一步分析超標(biāo)的原因，以及針對(duì)問(wèn)題應(yīng)該采取哪些對(duì)策，可以幫助運(yùn)行人員很好地解決問(wèn)題。

工藝運(yùn)行參數(shù)搜索界面，可以搜集多個(gè)廠的數(shù)據(jù)，放在數(shù)據(jù)庫(kù)中，通過(guò)對(duì)進(jìn)水的情況判斷，就可以通過(guò)搜索把能夠達(dá)標(biāo)的運(yùn)行條件提供出來(lái)。如果對(duì)于單廠有足夠的歷史數(shù)據(jù)，也可以做成數(shù)據(jù)集，從中搜索該廠能夠運(yùn)行達(dá)標(biāo)的條件，從而指導(dǎo)污水處理廠的穩(wěn)定運(yùn)行。

污水處理廠性能評(píng)價(jià)界面，是根據(jù)污水處理廠的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，建立的評(píng)價(jià)軟件，可以對(duì)污水處理廠運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)和分析。

污水處理廠運(yùn)行管理子系統(tǒng)的另一部分是智能化運(yùn)行控制子系統(tǒng)，該系統(tǒng)對(duì)來(lái)水進(jìn)行分析，污水處理廠的來(lái)水經(jīng)常變化。如果來(lái)水有可能對(duì)出水達(dá)標(biāo)帶來(lái)威脅，系統(tǒng)就可以做到預(yù)警。

另外，智能化運(yùn)行控制子系統(tǒng)也會(huì)對(duì)污水處理廠的除氮除磷進(jìn)行控制，控制包括曝氣池供氣量、內(nèi)回流量、外回流量、污泥排放量以及加藥量等環(huán)節(jié)。

從節(jié)能的角度來(lái)講，污水處理廠第一大能耗是曝氣，第二大能耗是進(jìn)水提升泵。針對(duì)這兩方面如果能夠做到一定的優(yōu)化，既可以達(dá)到節(jié)能的效果。

針對(duì)這些環(huán)節(jié)，技術(shù)平臺(tái)主張采用前饋和反饋的系統(tǒng)。一般來(lái)講，曝氣要設(shè)定溶解氧的值，確定以后，依據(jù)負(fù)荷變化以前饋調(diào)整設(shè)定值，以反饋保持受控變量的控制精度，兩者聯(lián)合起來(lái)會(huì)達(dá)到最優(yōu)的效果。

下圖是污水處理精確曝氣控制系統(tǒng)的界面。左邊是沒(méi)有控制的，溶解氧的波動(dòng)很大。右邊是有控制的，波動(dòng)明顯變小。而且根據(jù)不同的時(shí)間段，它的溶解氧的設(shè)定值可以有高有低的變化，一般來(lái)講，對(duì)于污水處理廠可以節(jié)省10%—20%的曝氣量，相對(duì)來(lái)講更節(jié)能。

另外，現(xiàn)在常用的是智能加藥，碳源投加和除磷都是加藥的一部分。施漢昌強(qiáng)調(diào)，碳源是在反硝化過(guò)程中用的，整個(gè)工程下來(lái)，可以節(jié)省10%—15%的加藥費(fèi)用，一套加藥系統(tǒng)裝上去，大概一、兩年可以回收成本，相對(duì)比較劃算。

化學(xué)除磷的加藥控制，可以參考下圖：中間是從曝氣池里面取水樣，因?yàn)槲勰酀舛群芨?，要有一個(gè)特殊的過(guò)濾系統(tǒng)，把水樣里面的污泥清除掉，這就需要對(duì)加藥量的控制。 

排水管網(wǎng)管理系統(tǒng)的建立，首先要界定管網(wǎng)服務(wù)區(qū)域的邊界，然后要求把管網(wǎng)的數(shù)據(jù)存入一個(gè)GIS地圖。從污水處理廠往上，將整個(gè)管網(wǎng)的服務(wù)區(qū)理清，理清之后，可以在一些關(guān)鍵點(diǎn)裝上儀器，有了數(shù)據(jù)就可以用曲線做分析。

實(shí)際上要想知道流量和水質(zhì)的變化，可以有各種參數(shù)進(jìn)行選擇，如COD、電導(dǎo)率、氨氮、磷酸鹽、流量、液位等。

施漢昌指出，從對(duì)排水管網(wǎng)管理的角度來(lái)講，最好選擇比較便宜、耐用，且維護(hù)量小的儀器。COD、氨氮、磷酸鹽的監(jiān)測(cè)儀器比較貴，維護(hù)量比較大，所以一般選擇電導(dǎo)率和液位兩個(gè)參數(shù)，由此可以建立模型，對(duì)管網(wǎng)的情況進(jìn)行分析，最后，在管理平臺(tái)進(jìn)行分析，得到對(duì)策，指導(dǎo)管網(wǎng)的調(diào)度和運(yùn)行。

現(xiàn)在行業(yè)普遍關(guān)注廠網(wǎng)的聯(lián)合調(diào)度，這是比較好的一種狀況。但是目前來(lái)講，廠網(wǎng)聯(lián)合調(diào)度，前提是廠本身的智能化運(yùn)行，其次要有管網(wǎng)的智能化管理，兩者結(jié)合起來(lái)才能做好廠網(wǎng)的運(yùn)行調(diào)度。通過(guò)聯(lián)合調(diào)度，可以有效解決內(nèi)澇問(wèn)題，未來(lái)廠網(wǎng)的聯(lián)合調(diào)度也是一大趨勢(shì)。

智慧水務(wù)在排水行業(yè)發(fā)展空間巨大

智慧水務(wù)是信息化大潮推動(dòng)的必然產(chǎn)物，是水務(wù)行業(yè)發(fā)展的剛需。污水處理領(lǐng)域基礎(chǔ)薄弱、欠賬比較多，需要實(shí)事求是地推進(jìn)。

目前，首要的目標(biāo)是穩(wěn)定達(dá)標(biāo)和節(jié)能降耗，將來(lái)再發(fā)展可以做到少人值守，甚至無(wú)人值守。隨著信息化技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)等的發(fā)展，污水廠全流程的智能化少人水廠運(yùn)營(yíng)形式也會(huì)發(fā)展起來(lái)。

總的來(lái)講，智慧水務(wù)在排水行業(yè)中有很好的發(fā)展空間。施漢昌總結(jié)認(rèn)為，源、網(wǎng)、廠、水體分立的體制已經(jīng)不能適應(yīng)目前大環(huán)境的需求，水務(wù)管理必將以水系統(tǒng)為對(duì)象實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理與發(fā)展。其次，我國(guó)已建成運(yùn)行4000余座污水處理廠，并有巨大的配套管網(wǎng)，按照工程壽命30年計(jì)算，短期內(nèi)不可能大量重建，重點(diǎn)是優(yōu)化運(yùn)行和技術(shù)改造，智慧水務(wù)具有良好的市場(chǎng)前景。三是，智慧水務(wù)共享技術(shù)將在水務(wù)行業(yè)解決“物聯(lián)網(wǎng)+”什么和大數(shù)據(jù)的內(nèi)在聯(lián)系，將努力推動(dòng)智慧水務(wù)的發(fā)展。

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編輯：李曉佳