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基于大数据智能污水处理的发展前景分析


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摘要

在我国智慧城市已经上升到国家的经济、科技战略层面,水务管理是城市管理的重要组成部分,智慧水务是智慧城市建设的必然延伸,“智慧水务”理念也随之产生。随着全球云计算、物联网、移动互联网等新一轮信息技术迅速发展和深入应用,城市信息化发展正酝酿着重大变革和新的突破,由对象、过程数字化为主要特征的数字化城市向智能化发展已成为必然趋势。在这个日新月异的新经济时代中,城市水务管理效率和服务水平只有顺应大势,全面应用最新科技与互联网思维才能获得长足提升,利用智慧水务平台从根本上解决人们对城市供水、用水和水污染等问题的诉求与矛盾。

关键词:大数据;污水;系统;智能

水处理系统是城市水务系统重要组成部分,与整个城市乃至整个国家的生态环境息息相关。我国的污水处理技术目前已实现完全自动化控制,在计算机自动化控制系统中可以实现对污水处理过程中的突发情况的自动报警、操作和调节等功能。

然而,污水处理过程是一个处理工艺及其复杂的生化过程,不可能长期稳定的处于正常状态。管理和操作人员长期以来是根据多年的积累和经验对污水处理过程进行管理,这就要求这些管理和操作人员具有较长时间的实际操作经验和广泛的知识,且要时刻驻守在现场,以处理各种可能发生的问题。

污水厂运营模式的特点

从单个污水厂运营的角度来看,目前的处理技术和管理模式基本上可以满足日常污水处理的需求。但从市场的角度来看,需要额外增加很多人工成本来应对各类问题的发生,且问题解决的效率和掌控能力完全取决于现场管理人员所掌握经验的程度。

然而,对于数量庞大的乡镇污水处理厂来说,却是一个需要关注的难题。乡镇污水处理厂具有如下几个特点:①小型且高度集成化;②分布较广且分散,有些处于偏远地区;③水质水量非常不稳定;④对运营成本控制比较苛刻;⑤缺少具备经验的专业管理人员。这些特点无疑会增加小型污水处理厂后期运营的难度,将会成为需要广泛关注并亟待解决的问题。

物联网与大数据处理下的污水处理系统

新兴技术的产生往往是为了帮助人们更好的解决问题。物联网+大数据与污水处理系统结合成为智能污水处理系统,将会非常有效的解决这些问题。

有一点需要说明,这里所指的大数据,是指基于云存储和云计算平台,对海量数据进行筛选、统计、分析等,最终得到一组具有重要价值的信息。污水处理厂检测的指标较多,如 PH 值、流量、氨氮浓度、COD、悬浮固体浓度、溶解氧浓度、ORP、转速等,某个站点出现故障问题将会在检测的指标中体现,污水处理中处理效果不佳、运行费用高和污染环境等现象常常是由运行的异常引起的,对这些异常处理的恰当与及时可以提高污水处理的效率。

物联网技术通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备实时监测系统各关键环节的指标数据,并实时上传到中央处理系统以分析和存储,一旦出现异常数据,则会产生报警,并根据历史经验数据的分析,输出诊断结果,并自动发送指令让系统进行修复调试,如需要人工干预,则会自动推送信息给相应的管理人员。

待这些数据积累到一定规模,达到大数据的级别,则会针对不同需求,建立运算模型和仿真系统,对数据进行筛选、计算、分析,再呈现在仿真系统里,来显示过往运行的综合状况,并预测未来运营的可能的走势。例如,系统中某一个环节的数据开始出现微小的波动,不足以触发告警,但是根据建模和仿真系统,可以预测并判断出未来该环节是否会出现问题,并给予应对建议,将问题尽量消灭在萌芽阶段,从而消除或降低该问题及次生问题所带来的负面影响,并以此降低为解决问题而额外投入的成本,进而保障污水处理运营系统的安全稳定性和污水处理效率。智能污水处理系统不仅能在大城市的污水处理厂发挥重要作用,更能在无人值守的小微型污水处理厂大显神通,这些污水处理厂数量庞大,分布较广,且有些地处偏远,很难统一管理起来。

智能污水处理系统将会实时采集每个污水处理设施的各项数据,基于所建立的模型进行计算、分析,从而得出系统的运行状况,并判断出后续运行的走势。尤其是在不同地域、不同季节、不同环保要求、水质水量非常不稳定的条件下,更能根据实际情况,自动调节加药频率和剂量,从而将运营成本控制在最经济范围内,并且能预测出后续一段时间内各项运营成本的需求信息,以提醒管理人员及时分配资源。

结语

据初步调研,该项技术在国内仍处于起步阶段,市场应用案例也相对较少。河南大河工业水处理大数据云平台是目前应用较好的大数据污水处理管理云平台之一,其可以帮助提高污水综合利用率,降低故障停机频次,提高相关设备的安全可靠运行。

同时也可以有效降低人工成本 30%以上,并减少药剂、耗材等材料费用 20% ~30%,实现整体运营成本降低 30%以上。虽然物联网+大数据已开始在水务领域里崭露头角,但是其实际应用仍存在一些问题,如信息安全性问题,数据完整性问题,大数据系统稳定性问题等等,这也在一定程度上限制着该项技术的大规模应用,而随着大数据技术的不断发展完善,这些问题也会得到相应解决,物联网+大数据在污水处理领域的前景将会更加广阔。

参考文献

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水质在线监测系统(KTY-EWS)

深圳市水务科技有限公司研发的KTY-EWS(水质监控及预警系统,即Water Monitoring and Warning System),是运用现代自动监测技术、计算机应用技术以及相关的专用分析软件和通讯网络所组成的一个综合的在线自动监测预警管理系统。该系统广泛应用于各种水源地、水厂原水、出厂水和管网水等水域水质的监测,实现水样的自动采集和预处理;水质分析仪器的连续自动运行,能够对检测数据进行自动采集并保存;预警管理系统提供的水质数据浏览、查询、报警、数据图表分析等功能,为水质监控和预警提供了一个完整的系统平台。

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