基于大數據智能污水處理的發展前景分析

蔣銳

【摘 要】：在我國智慧城市已經上升到國家的經濟、科技戰略層面，水務管理是城市管理的重要組成部分，智慧水務是智慧城市建設的必然延伸，“智慧水務”理念也隨之產生。隨著全球云計算、物聯網、移動互聯網等新一輪信息技術迅速發展和深入應用，城市信息化發展正醞釀著重大變革和新的突破，由對象、過程數字化為主要特征的數字化城市向智能化發展已成為必然趨勢。在這個日新月異的新經濟時代中，城市水務管理效率和服務水平只有順應大勢，全面應用最新科技與互聯網思維才能獲得長足提升，利用智慧水務平臺從根本上解決人們對城市供水、用水和水污染等問題的訴求與矛盾。

【關鍵詞】：大數據；污水；系統；智能

污水處理系統是城市水務系統重要組成部分，與整個城市乃至整個國家的生態環境息息相關。我國的污水處理技術目前已實現完全自動化控制，在計算機自動化控制系統中可以實現對污水處理過程中的突發情況的自動報警、操作和調節等功能。然而，污水處理過程是一個處理工藝及其復雜的生化過程，不可能長期穩定的處于正常狀態。管理和操作人員長期以來是根據多年的積累和經驗對污水處理過程進行管理，這就要求這些管理和操作人員具有較長時間的實際操作經驗和廣泛的知識，且要時刻駐守在現場，以處理各種可能發生的問題。

1、污水廠運營模式的特點

從單個污水廠運營的角度來看，目前的處理技術和管理模式基本上可以滿足日常污水處理的需求。但從市場的角度來看，需要額外增加很多人工成本來應對各類問題的發生，且問題解決的效率和掌控能力完全取決于現場管理人員所掌握經驗的程度。然而，對于數量龐大的鄉鎮污水處理廠來說，卻是一個需要關注的難題。鄉鎮污水處理廠具有如下幾個特點：①小型且高度集成化；②分布較廣且分散，有些處于偏遠地區；③水質水量非常不穩定；④對運營成本控制比較苛刻；⑤缺少具備經驗的專業管理人員。這些特點無疑會增加小型污水處理廠后期運營的難度，將會成為需要廣泛關注并亟待解決的問題。

2、物聯網與大數據處理下的污水處理系統

新興技術的產生往往是為了幫助人們更好的解決問題。物聯網+大數據與污水處理系統結合成為智能污水處理系統，將會非常有效的解決這些問題。有一點需要說明，這里所指的大數據，是指基于云存儲和云計算平臺，對海量數據進行篩選、統計、分析等，最終得到一組具有重要價值的信息。污水處理廠檢測的指標較多，如 PH 值、流量、氨氮濃度、COD、懸浮固體濃度、溶解氧濃度、ORP、轉速等，某個站點出現故障問題將會在檢測的指標中體現，污水處理中處理效果不佳、運行費用高和污染環境等現象常常是由運行的異常引起的，對這些異常處理的恰當與及時可以提高污水處理的效率。物聯網技術通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備實時監測系統各關鍵環節的指標數據，并實時上傳到中央處理系統以分析和存儲，一旦出現異常數據，則會產生報警，并根據歷史經驗數據的分析，輸出診斷結果，并自動發送指令讓系統進行修復調試，如需要人工干預，則會自動推送信息給相應的管理人員。待這些數據積累到一定規模，達到大數據的級別，則會針對不同需求，建立運算模型和仿真系統，對數據進行篩選、計算、分析，再呈現在仿真系統里，來顯示過往運行的綜合狀況，并預測未來運營的可能的走勢。例如，系統中某一個環節的數據開始出現微小的波動，不足以觸發告警，但是根據建模和仿真系統，可以預測并判斷出未來該環節是否會出現問題，并給予應對建議，將問題盡量消滅在萌芽階段，從而消除或降低該問題及次生問題所帶來的負面影響，并以此降低為解決問題而額外投入的成本，進而保障污水處理運營系統的安全穩定性和污水處理效率。智能污水處理系統不僅能在大城市的污水處理廠發揮重要作用，更能在無人值守的小微型污水處理廠大顯神通，這些污水處理廠數量龐大，分布較廣，且有些地處偏遠，很難統一管理起來。智能污水處理系統將會實時采集每個污水處理設施的各項數據，基于所建立的模型進行計算、分析，從而得出系統的運行狀況，并判斷出后續運行的走勢。尤其是在不同地域、不同季節、不同環保要求、水質水量非常不穩定的條件下，更能根據實際情況，自動調節加藥頻率和劑量，從而將運營成本控制在最經濟范圍內，并且能預測出后續一段時間內各項運營成本的需求信息，以提醒管理人員及時分配資源。

結束語

據初步調研，該項技術在國內仍處于起步階段，市場應用案例也相對較少。河南大河工業水處理大數據云平臺是目前應用較好的大數據污水處理管理云平臺之一，其可以幫助提高污水綜合利用率，降低故障停機頻次，提高相關設備的安全可靠運行。同時也可以有效降低人工成本 30%以上，并減少藥劑、耗材等材料費用 20% ～30%，實現整體運營成本降低 30%以上。雖然物聯網+大數據已開始在水務領域里嶄露頭角，但是其實際應用仍存在一些問題，如信息安全性問題，數據完整性問題，大數據系統穩定性問題等等，這也在一定程度上限制著該項技術的大規模應用，而隨著大數據技術的不斷發展完善，這些問題也會得到相應解決，物聯網+大數據在污水處理領域的前景將會更加廣闊。

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