分布式污水處理系統在白洋淀流域的應用

池灝然 李穎 張艷飛

摘 要：白洋淀大部分位于雄安新區，雄安新區是繼浦東新區、濱海新區之后的第三個國家級新區，同時也是北京非首都功能疏解的集中承載地。然而，白洋淀水體中的總磷、總氮、懸浮性固體、氨氮、高錳酸鹽指數等項目超標，水體富營養化嚴重。分布式污水處理系統可以實時監測白洋淀水環境，實現精準處理。因此，本文重點研究了分布式污水處理系統的工作流程及特點。

關鍵詞：分布式污水處理系統;水質數據監測;白洋淀

中圖分類號：TP273;X703 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）31-0069-02

Application of Distributed Wastewater Treatment

System in Baiyang Lake Watershed

CHI Haoran LI Ying ZHANG Yanfei

（Hebei Institute of Finance，Baoding Hebei 071000）

Abstract： Baiyang Lake is mostly located in Xiong'an New District， which is the third national-level new district after Pudong New Area and Binhai New Area， and is also the concentrated carrying area for the functional relief of Beijing's non-capital. However， the total phosphorus， total nitrogen， suspended solids， ammonia nitrogen， permanganate index and other items in Baiyang Lake waters exceeded the standard， and the water body was eutrophic. The distributed sewage treatment system can monitor the Baiyang Lake water environment in real time and achieve precise processing. Therefore， this paper focused on the workflow and characteristics of distributed wastewater treatment systems.

Keywords： distributed sewage treatment system;water quality monitoring data;Baiyang Lake

中國水資源總量為28 000億m3，人均水資源占有量僅有2 100m3左右，資源性缺水現象嚴重，水資源分布存在空間差異。華北地區人口占全國總人口的1/3，而水資源僅占6%。白洋淀作為我國北方唯一的大型湖泊，具有不可替代的經濟和生態價值。

在京津冀地區逐步實現世界級城市群的總體目標的大環境下，雄安新區的水資源發展模式必須為節水與環境友好型。因此，針對白洋淀水域，加強分布式污水處理系統的研究非常必要。

1 目前存在的問題

1.1 白洋淀水污染問題

水體中的總磷、總氮、懸浮性固體、氨氮、高錳酸鹽指數等項目超標，污染物質存在復雜性、多變性、不確定性等特點，水污染影響層面廣泛，直接或間接地危害人體健康，阻礙可持續發展進程。

1.2 水污染治理系統存在的問題

目前，白洋淀應用的污水處理系統存在功能單一、多干擾、多變量、典型非線性等缺陷。水污染控制與治理缺乏過硬的技術支持，治理設備質量有待提高，項目實施的執行力與監管力度不足，水污染情況尚未根本扭轉。

水質監測設備引進及維護的費用十分昂貴，導致水污染處理系統的投入成本很高。我國分布式系統水環境監測技術的研究和建設仍然處于探索和發展階段，國內應用并不多見，因此有必要研究分布式污水處理系統。

2 分布式污水處理系統

分布式污水處理系統給白洋淀水環境監測人員提供了一個易于操作的控制管理平臺，可以做到實時監測和精準處理。分布式污水處理系統需要使用控制系統提供的模塊化功能單元，按照一定的邏輯組合成能夠滿足特定污水處理需求的應用系統。經過大量調查研究，結合白洋淀水污染治理情況，筆者認為，分布式污水處理系統在白洋淀具有極強的適用性。

3 分布式污水處理系統工作流程及特點

3.1 監控預警

目前，國內外普遍使用的污水處理系統，如智慧水系統，存在功能單一的局限，難以全面處理水污染。主要問題表現為：污染物質具有多樣性、變化性和不確定性;水環境及其周圍環境嵌入融合具有復雜性;凈化過程缺乏多目標平行達標的同步性;各操作站未能全部配備單一智能機。由此可見，其不具備并行、分布、開放和容錯等優勢，處理精度較低。相比之下，分布式污水處理系統具有自主修正和自我診斷的能力。該系統可以通過網絡實時傳輸白洋淀環境監測數據至水質監測部門的服務器，為后續水域的水質監管、分析、處理和預警提供信息支持。

3.2 統計報表

水質監測逐漸從實地、單參數監測發展為無線遠程、多參數監測系統，借助網絡通信、多維顯示和管控技術，將監測數據傳送到數據庫中，再由高性能計算機進行優化計算、分析整合、容錯控制、顯示報警等集中運行管理。通過分布式污水處理系統，人們可以監測、收集和分析白洋淀水質參數，進行模塊化辨識、分級控制和整合處理。數據的集中操作和管理趨于可靠、穩定和智能。

3.3 水質問題診斷

為了解決白洋淀水污染問題，白洋淀附近的城市和農村要廣泛安裝各種水質數據監測傳感器，利用監測傳感器傳來的實時數據，按照污染水質的雜物分類后，進行初步的數據分析，然后有針對性地向環境分析與處理中心反饋，并為解決這些問題制訂詳細的計劃。

工作人員可以通過這些信息提前準備有關設備，對設備進行安全保障、維護和檢修。另外，水污染會造成突發事件，相關工作人員要提前制訂預警和應急方案。

分布式污水處理系統可以傳輸水質參數的實時值，分析設備運行狀態，引入報警分析方法，及時發出報警信息。同時，可以對采集處理后的報警參數進行分析和設計，實現重要參數的報警和原因定位。另外，可以定期打印各水質參數的關鍵數據，對超過報警值的數據和關鍵數據進行報警[1]。

3.4 系統故障診斷

分布式污水處理系統的各項功能可以分散到不同的計算機上進行分析處理，系統控制采取容錯機制，確保某臺計算機出現故障時系統其他功能依舊能夠保留并且執行。分布式水污染處理系統避免了系統中各臺計算機承擔任務單一的缺陷，可根據系統處理污水的任務需求，在不影響其他計算機工作的情況下，隨時改變或者擴充多臺計算機的功能。

分布式污水處理系統可實現串級、前饋、解耦、自適應、預測等先進控制，并可根據需求增加特殊的控制算法[2]。模塊化設計能夠使系統維護簡單、方便，當局部出現故障時能夠迅速排除故障，不會耽誤整個系統的工作。

3.5 分布式污水處理系統的特點

3.5.1 開放性、互作用性和交換性。規范設計、統一標準，采取全局共享、數據多次利用，使用戶具有自控設備的多樣選擇、自控設備集成的主動權，使用模式具有靈活性。

3.5.2 數字化通信。用數字信號代替模擬信號，系統具有較高的可靠性，能夠抗御外界干擾，受攻擊后，具有自我恢復能力。

3.5.3 智能與功能自主。簡潔的模塊可縮短設計流程，它能更多地向網絡傳輸信息，提高傳輸速度，縮短控制響應時間。

3.5.4 高度分散性。模塊間高內聚，同時各模塊獨立，能完全分散控制，控制系統能不依賴控制室的計算機或控制儀表，直接在現場完成。這種智能現場設備簡化了系統結構，提高了系統的可靠性。

3.5.5 適應性。分布式污水處理系統具有較強的抗干擾能力。

4 結語

隨著互聯網、大數據技術和遠程智能診斷技術的飛速發展，人們要將數學模型分析方法應用于污水處理系統的管理和控制中，以降低分布式污水處理成本。分布式污水處理系統運用多種自動化技術和分析手段，加強污水處理管理，減少水資源浪費，提高污水利用率，最終推動相關產業和相關技術更新升級。因此，分布式污水處理系統在白洋淀的應用，必將成為建設綠色雄安新區，推動中國建設世界級城市群的重要助力之一。

參考文獻：

[1]王建.油田污水處理分布式控制系統應用研究[D].武漢：武漢大學，2008.

[2]卿曉霞.基于Multi-Agent的分布式污水處理智能化系統研究[D].重慶：重慶大學，2007.