大數據技術在污水處理運營中的應用

施海祥

（江蘇豐正環保科技有限公司，如皋 226551）

大數據，由維克托·邁爾-舍恩伯格及肯尼斯·庫克耶在2008年8月中旬提出，屬于計算機、信息科學及統計學的范疇，在BI、工業4.0、云計算、物聯網、互聯網+等領域適用，具有“5V”的特點，即：大量、高速、多樣、價值、真實性。值得注意的是，在這個信息爆炸的時代，大數據技術逐步被推廣應用到各行各業，比如說污水處理運營。由于工業的發展，我國廢水排放量不斷增長，據《2014-2018年中國污水處理行業市場前瞻與投資規劃分析報告》顯示，2001我國廢水排放總量為433億噸，到2012年年廢水排放總量增加了252億噸，平均年復合增長率高達4.3%，做好污水治理工作，并強化污水處理運營，成為目前國家環保的當務之急[1]。污水處理是一項復雜的工程，會持續產生大量數據，為了提升污水處理運營效能，可應用大數據技術。

1 污水處理運營中大數據技術的應用特征分析

根據實踐工作證明，在污水處理運營中，大數據技術呈現出以下幾個應用特征：

1.1 數據量大、耦合性強特征

在工作過程中，可使用計算機監控系統采集各項工作信息，比如說污水治理設備運行參數、系統變量等，確保系統正常運轉，同時，需測量獲取大量重復、冗余信息，數據量大，且在污水處理過程中會產生大量耦合性較強的變量。

1.2 干擾因素多、不確定性大特征

污水處理運營環境復雜，容易受到電磁干擾及噪聲干擾，進水水質、系統運行狀態不穩定，監測所得數據也存在較大的不確定性。

1.3 動態性、類型多樣性特征

為了確保污水處理運營系統能夠正常運行，需要不斷調整一些參數，所以說，計算機系統采集的數據呈現動態變化特征，而且，由于污水治理對象及工藝的復雜性，會產生數值型、非數值型和邏輯型等多種數據。

1.4 多時標性、不完整性特征

污水處理運營系統極為復雜，這期間所采集的變量信息在變化程度、速度上呈現出差異，所以不能以統一頻率采集信號，這就導致了數據采集時間的不同步，容易出現數據采集漏洞，導致信息不全面。

1.5 多模態性特征

污水處理運營系統在運行過程中，會發生各種故障，所以系統運營狀態可分為正常狀態、異常狀態及故障狀態，數據也可以分為這三類，呈現出多模態性[2]。

2 大數據技術在污水處理運營中的應用分析

2.1 大數據污水處理模型

由于污水處理運營系統呈現出高度非線性和時變性，要想實現對于污水的高效處理，應以大數據為基礎構建數學模型。具體來說，大數據污水處理模型具有以下作用：①數據篩選功能。污水處理模型可準確描述、預測污水處理的具體現象，在這一過程中，通過對監測所得的進水水質多樣性、流量波動性的篩選，可簡化、優化污水處理模型；②模型優化校核方法。應用大數據技術，可實現對于污水處理過程模型的數學優化校核，而且，基于大數據數據種類豐富的特性，可應用STOWA 準則、BIOMATH 準則、WERF 準則、HSG 準則等對污水處理模型進行穩態、動態校核。總之，可以通過大數據污水處理模型的構建，合理地應用到污水處理水質的有效預警當中，使污水處理達到排放標準，或使處理后的污水達到再利用的效果。

2.2 大數據污水處理仿真系統

在建立污水處理仿真系統的過程中，需要應用Simulink 軟件進行魔性轉換，應用Borland 軟件開發出上位系統，并依據UML理念去分析系統需求，完成系統設計工作，而上述工作的展開，其實是以大量原始數據為基礎的。借助大數據技術，構建仿真數據庫、控制數據庫、系統數據庫，組成污水處理仿真系統，具有以下作用：準確分析各類污水處理項目的投資成本及設備運行費用，從而選擇合適的方案，節省成本；這一系統可模擬、預測污水處理系統運營狀態，實現處理工藝優化，提升污水處理效率；借助大數據污水處理仿真系統，能夠發現現有處理工藝、設備在設計層面的不足，優化其設計方案，從而降低能耗，全面提升系統創造的環境效益；在進行污水處理工作人員培訓時，可應用仿真系統，讓工作人員進行實操演練，提升專業水平。

2.3 大數據污水處理管理云平臺

在大數據污水處理管理云平臺上，工業標準在線傳感器、工業無線傳感器采集到的污水處理運營數據，會經由數據匯集傳輸設備實施傳輸到管理云平臺，實現數據實時共享。這個平臺上，含有多種數據分析處理模型，能夠實現對數據的自動分類、匯總、處理、分析，并將結果傳輸至企業客戶端，實現對于污水處理工作的實施監控，比如說，在上傳數據超過指標限值時，系統會自動發出警報，并將處理方案傳輸給管理部門，遠程調控污水處理人員，工作效率極高。借助于大數據污水處理管理云平臺，可確保系統設備基本處于最佳運行工況，降低設備故障風險，降低人工成本，減少藥劑、化學制劑等材料耗費，全面降低污水處理運營工作成本。總之，可合理科學地利用大數據污水處理管理云平臺，實現對污水處理工作的實時監控，預防污水處理風險事件的發生了，進一步提高污水處理的效率及質量。

3 結束語

綜上所述，污水處理運營是一件復雜而又系統的事情，能否科學利用工作過程中產生的海量數據，對降低系統運營成本、提升污水處理效率有著積極意義，而大數據技術，正好能夠勝任這項工作。因此，在污水處理運營工作開展過程中，可以合理科學地利用大數據技術，實現對污水處理水質的有效預警，進一步提高污水處理運營的工作效率及質量，保證出水達標。