1、火电厂污水处理优化控制系统摘 要火电厂污水处理过程较为复杂，具有影响因素多，涉及内容广等特点，污水有效处理办法也已经成为解决当前水资源问题的重要方法。本文作者基于火电厂污水处理优化控制研究的意义和发展现状，提出具体污水处理优化控制系统方案。 关键词火电厂；污水处理；控制系统 中图分类号：TD60 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）42-0018-01 火电厂污水处理优化控制系统是一个复杂的综合性系统，其主要处理技术设计动力学原理、自动控制原理、分散控制原理等多个领域，是针对不同污水处理工艺开展的综合控制系统，保证污水处理的效率和水平，降低污水处理的成本。 1.火电厂污水处
2、理控制系统作用 随着全球水资源的短缺和水污染日益严重，污水处理是解决这一问题行之有效的方法之一，对于火电厂污水处理工艺来说一般分为三个层次，分别是一级机械处理、二级生化处理、三级处理。火电厂的污水处理工艺种类较多，例如活性污泥法、生物稳定法、生物膜法等。在火电厂污水处理中，污水处理控制系统是其中的重要组成部分，对于整个系统来说作用重大。火电厂污水处理控制系统是一个复杂的多变量控制系统，主要是对火电厂的污水处理过程进行有效的自动化控制，提高整个污水处理的可靠性和稳定性，降低污水处理的运行成本，减少污水处理维护开销，确保处理后的水质量符合国家要求排放标准。随着国家水资源的匮乏，水污染日益严重，火电
3、厂污水处理控制系统的应用也受到重视。近年来，随着污水处理控制系统中模糊控制、神经网络控制、模型预测控制的应用，保证了污水处理的质量，降低了处理成本，完善了整个污水处理的结构。1 2.火电厂污水处理优化控制系统研究现状 火电厂污水处理非常重要，火电厂污水处理等级以及工艺都离不开优化控制系统的调节，因此，优化控制系统是火电厂污水处理发展的必然趋势。我国火电厂污水优化控制系统主要结合仪器、控制以及自动化等核心技术，但是与西方、日本等发达国家的污水处理控制系统相比，我国的污水处理优化控制系统发展还相对落后，在普及率和自动化方面都存在差距。现阶段，国外主要应用 Martinez M 建立的污水处理优化控
4、制系统，达到了基于过程数据驱动的全流程控制水平。而我国的优化控制系统还集中在数据采集和空路控制方面，自动化、智能化等方面还存在一定缺陷。近年来，我国在污水处理优化控制系统研究中也取得了较大进步，例如模糊控制和监测方法在控制系统中的应用，大大降低了污水处理耗能，提高了污水处理过程中氨氮的处理能力。再如人工神经网络控制技术的应用，加强污泥回流量和氧传递速率，提高了污水处理的自动控制能力。但是，当前的优化控制系统仍存在一些不足，例如底层控制对象单一，适应性差；污水处理水质与耗能直接关系无法计算等，需要进一步研究改善。2 3.火电厂污水处理优化控制系统模型分析 3.1 活性污泥法 ASM1 模型分析
5、活性污泥法 ASM1 模型是火电厂污水处理优化控制系统中常见的处理模型，其中 ASM1 是由溶解氧、硝态氮、氨氮等 13 中成分构成的，描述了污水在好氧、缺氧条件下有机物降解、水解的反应过程。ASM1 模型中应用矩阵模型对污泥系统中各组分间的联系和变化进行清晰的表达。使用 COD 值来表示污水中有机物和生物固体含量，使用相关参数表示细菌的各项指标。ASM1 模型在应用中具有一定的缺陷，其不能处理污水中的磷元素，因此在使用是受到一定的限制。该模型系统应用的温度在 8 到23之间，酸碱度为中性，保持在 6.5-7.5 之间，曝气池中混合强度应小于 142/s，避免降低污泥的沉降性能，且污泥的浓度要
6、保持在 750-7500mg/L 范围内。3 3.2 BSM1 模型分析 火电厂污水处理系统是一个十分复杂的综合性系统，针对不同处理办法具有不同的控制策略，因此，在多样化的处理方案中无法评定处理后的水质标准和运行成本，所以，为了更好的评估污水仿真过程及各种不同控制策略，应用 BSM1 模型，对污水处理设备布局、相应的仿真模型、污水负荷及结果进行标准评价。BSM1 模型能够有效的调整自动控制策略来实现最优配置，利用评价指标完善设备布局。污水处理的基本要求就是满足出水限制指标，其中总氮浓度、化学需氧量、氨氮浓度、固体悬浮物浓度等。在 BSM1 中，可采用两种污水处理方法对污水处理水平进行评价，其一
7、是验证控制策略实施是否正确，通过对底层回路控制程度好坏进行评估。其二是对控制策略整体进行性能评估，主要是出水水质和操作费用。 3.3 基于耗能特征模型的节能优化分析 火电厂污水处理优化控制系统应用的目的在于满足出水质量符合排放标准的基础上，最大程度的降低污水处理的运行成本。火电厂污水处理过程中受到多种因素影响，例如水温、环境、微生物、污染程度等，多种复杂因素影响下使各个变量间严重耦合，难以计算出水质量与耗能间的关系，如果希望实现两个性能指标最优化，依靠单纯的回路控制是很难实现的，因此需要应用基于 ASM1 模型和 BSM1 模型基础上的耗能特征模型。该模型是一种预算模型，其算法主要依赖其被控对
8、象的系统输出信息，不追求形式而着眼于实际功能需求，改变了控制对模型结果要求严格的弊端。耗能特征模型能够对污水处理进行节能优化，并且通过反馈校正环节对系统进行信息反馈，实现最优性能。 3.4 基于 EENN-ECM 污水处理控制模型分析 EENN-ECM 污水处理模型是对前几种模型的优化处理，主要针对优化受限问题进行解决。例如，环境、设备运行状况、入水流量及污染物浓度波动较大、生化反应、优化指标间严重耦合等。该污水处理控制模型主要包含四部分内容，分别是被控对象、底层回路控制器、EENN-ECM 预测模型及上层优化模块。该模型以火电厂污水处理过程为被控对象，采用生化反应机理进行活性污泥法模型的构建
9、，采用传统 PID 算法进行控制器设计，应用简单的、易于实现的原理进行设计参数的选定，通过EENN-ECM 模型表示出出水质量与耗能间的关系，建立输入和输出变量模型。 3.5 化学污水处理优化控制模型分析 化学污水是火电厂污水处理中的重点部分，由于化学物质污染的水对环境、土壤以及人的健康具有极大的影响，所以在处理化学污水时，其水质控制更为重要。优化控制系统在化学污水处理中应用非常重要，优化控制系统不仅要综合各方面因素，实行最优的处理方案来保证污水处理后的质量，还要利用化学方法最大程度节约能源创造更大的经济效益和环境效益。化学污水处理中重点要控制酸碱度，避免污水酸度或碱度过高腐蚀水管。优化控制系
10、统在化学污水处理中多采用自动化检测控制方法，通过变送器信号传递来实现控制命令的发出，进而实现污水处理的优化控制。 4.结束语 综上所述，火电厂污水处理过程具有影响因素多、受环境影响大、多变量、控制精度低、出水质量难以控制、运行成本较高等特点，因此，污水优化处理系统是污水处理中不可缺少的重要组成部分，综合各种优化处理系统模型，有利于提高火电厂污水处理的效率与质量，减少运行成本，具有较高的社会效益和环境效益。 参考文献 1 范程华，朱武.污水生化处理中溶解氧的非线性控制研究J.工业控制与应用，2012，27（2）：22-24. 2 彭永臻，王之晖，王淑莹.基于 BP 神经网络的 A/O 脱氮系统外加碳源的仿真研究J.化工学报，2011，56（2）：296300.
