萬物互聯(lián)時(shí)代污水處理新技術(shù)展望

梁一鳴

摘要：水資源問題日益嚴(yán)重。探索新式得水資源回收處理技術(shù)迫在眉睫。現(xiàn)有污水處理，既有傳統(tǒng)的處理流程，又有大量新式技術(shù)如高級氧化、膜分離等技術(shù)產(chǎn)生及廣泛應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的興起帶給了水處理技術(shù)發(fā)展的新起點(diǎn)。本文在總結(jié)綜述現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)在水處理的應(yīng)用基礎(chǔ)上，分析未來物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在高級水處理技術(shù)中的應(yīng)用，以及基于物聯(lián)網(wǎng)的污水處理網(wǎng)的建立。

Abstract： The problem of water resources is becoming more and more serious. It is urgent to explore new water resources recovery and treatment technology. The existing sewage treatment has not only the traditional treatment process， but also a large number of new technologies，which have been widely used. The rise of Internet of Things technology has brought a new starting point for the development of water treatment technology. On the basis of summarizing the current application of the Internet of Things in water treatment， this paper analyses the future application of the Internet of Things in advanced water treatment technology and the establishment of the sewage treatment network based on the Internet of Things.

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);水處理;水處理網(wǎng)

Key words： Internet of Things;water treatment;water treatment network

中圖分類號：TU991.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）29-0291-02

0? 引言

5G技術(shù)讓“萬物互聯(lián)”時(shí)代離我們越來越近。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為國家重點(diǎn)發(fā)展的高精尖技術(shù)之一，已被廣泛應(yīng)用于監(jiān)測等領(lǐng)域。開發(fā)者可以應(yīng)用智能系統(tǒng)速率高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、穩(wěn)定高效等特點(diǎn)，將污水監(jiān)測與物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，改善生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)環(huán)境協(xié)調(diào)與可持續(xù)發(fā)展[1]。未來，基于物聯(lián)網(wǎng)的污水處理體系必然會得到長足的發(fā)展。本文通過評述現(xiàn)有基于物聯(lián)網(wǎng)的污水處理系統(tǒng)，分析現(xiàn)有體系的優(yōu)勢與不足，為未來物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用提出參考發(fā)展方向。

1? 基于物聯(lián)網(wǎng)的污水處理方法綜述

水資源問題是當(dāng)今世界各國的一個共同面對的問題。高效回收利用污水成了緩解水源危機(jī)的重要途徑。而5G技術(shù)帶來物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，使得污水處理有了新的發(fā)展方向。

1.1 基于物聯(lián)網(wǎng)的污水監(jiān)測系統(tǒng)

實(shí)時(shí)監(jiān)測是污水處理中的重要環(huán)節(jié)。信息的時(shí)效性對于應(yīng)對水污染變化帶來極大方便。西南科技大學(xué)信息工程學(xué)院的丁越昌等人設(shè)計(jì)了基于物聯(lián)網(wǎng)的污水監(jiān)測系統(tǒng)[2]，通過在水中的傳感器收集信息，反饋至服務(wù)器，用戶通過客戶端可以實(shí)時(shí)監(jiān)測水體質(zhì)量變化情況。從目前的研究進(jìn)展來看，監(jiān)測系統(tǒng)已比較成熟。

1.2 水處理新技術(shù)綜述

要使物聯(lián)網(wǎng)在水處理中得到完美應(yīng)用，需首先討論目前水處理新技術(shù)的特點(diǎn)，從中探索物聯(lián)的契機(jī)。

以化學(xué)法高級氧化技術(shù)，物理法膜分離技術(shù)和生物法的高級水處理技術(shù)是目前較為熱門的處理技術(shù)發(fā)展方向。遼寧工業(yè)大學(xué)土木建筑工程學(xué)院的趙麗紅等人提出，目前高級氧化水處理技術(shù)的發(fā)展方向?yàn)椤安煌廴疚锏姆磻?yīng)機(jī)理需進(jìn)一步探究;研制低成本高效率的催化劑;開發(fā)新式反應(yīng)器;延長羥基自由基的存留時(shí)間;工藝復(fù)合”[3]。

仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院城鄉(xiāng)建設(shè)學(xué)院的陳仕光提“膜污染是制約膜分離技術(shù)進(jìn)一步推廣的決定性因素”[4]，改善膜污染技術(shù)的發(fā)展趨勢有膜的化學(xué)改性、分子改性和電場控制等來提高分離膜的使用效益。

遼寧省沈陽建筑大學(xué)市政與環(huán)境工程學(xué)院的徐麗提出，生物水處理技術(shù)未來的發(fā)展趨勢“快速提高污泥系統(tǒng)濃度”[5]是一個關(guān)鍵技術(shù)的突破口。

1.3 基于物聯(lián)網(wǎng)的污水處理系統(tǒng)

目前，國內(nèi)外學(xué)者對于將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于污水處理的實(shí)例較少。晨光生物科技集團(tuán)股份有限公司的武志偉[6]提出，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，應(yīng)用于酵母菌反應(yīng)池，可以提升污水處理池的自動化程度。由于污水處理池主要靠人工巡檢進(jìn)行檢測維護(hù)。而人工巡檢的時(shí)效性相對較差。自動化升級后使得污水處理系統(tǒng)具有“無線傳輸;數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)記錄顯示”[6]等特點(diǎn)。

其他若干關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)在污水處理應(yīng)用層面的相關(guān)研究，大多數(shù)都著重關(guān)注物聯(lián)網(wǎng)對于污水處理設(shè)備或是污水水質(zhì)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，以減輕人的勞動強(qiáng)度，或是遠(yuǎn)程監(jiān)控，以實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備運(yùn)營情況，對問題及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)處理。深圳昌久信息工程技術(shù)有限公司的司學(xué)通[7]提出的基于互聯(lián)網(wǎng)的污水處理設(shè)備革新技術(shù)，依然是通過智能終端對于設(shè)備或是水質(zhì)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，提升信息采集的穩(wěn)定性與可靠性。

2? 污水處理新技術(shù)的展望

顯然，目前的污水處理對于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用仍處于非常初級的階段。當(dāng)然這與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不發(fā)達(dá)有重要關(guān)系。未來，隨著5G、人工智能的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷革新，在污水處理這一領(lǐng)域應(yīng)當(dāng)有更為廣泛和潛在的應(yīng)用前景。從目前的水處理新技術(shù)的實(shí)現(xiàn)過程來看，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用范圍是非常廣闊的。以下從若干方面分析其應(yīng)用前景。

2.1 傳統(tǒng)污水處理廠

傳統(tǒng)污水處理廠有一套完整的污水處理體系。對于流入處理廠的污水進(jìn)行集中處理。但有一個缺陷在于所有污水均流經(jīng)同樣的處理器和同樣的處理過程。這顯然會造成處理步驟的冗雜和設(shè)備的無用損耗。

應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測進(jìn)入處理廠的水質(zhì)。可以提前對進(jìn)入的污水進(jìn)行評估。根據(jù)評估結(jié)果，可以將污水分流至不同的處理流程，從而提高設(shè)備的利用率。當(dāng)然，實(shí)現(xiàn)此舉必須革新整個污水處理廠的功能分布，建立基于物聯(lián)網(wǎng)的污水處理站。

此外，對于污水處理的各個“處理池”，也可通過傳感器分析水中的污染物成分，進(jìn)而控制加入到處理池中的工作物質(zhì)的成分和加入量，“因地制宜”。根據(jù)污水的水質(zhì)，自動判斷應(yīng)當(dāng)加入何種以及多少化學(xué)處理試劑或是其他工作物，從而提升污水處理“工作物質(zhì)”的使用效率。同時(shí)，也減輕了人的勞動，處理人員不必自行前往處理池監(jiān)測實(shí)時(shí)處理效果。避免直接接觸處理池的惡劣環(huán)境。

2.2 高級水處理技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)科技在高級水處理技術(shù)中同樣有著廣泛的應(yīng)用前景。

對于物理法水處理的膜分離技術(shù)來說，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)分析水中的污染物成分，可以將污水分流至專屬的特定功能膜進(jìn)行“專水專膜”處理，提升了分離膜的工作效益;同時(shí)，分離膜的損壞程度也可通過物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行自動監(jiān)測，一旦檢測出分離膜的功能下降，可以立即進(jìn)行自動化更新分離膜的操作。解放了人力。

對于化學(xué)法水處理的高級氧化技術(shù)來說，可以通過分析水質(zhì)來自動確定所需的化學(xué)工作物質(zhì)。通過大數(shù)據(jù)分析，可以精確地計(jì)算一次化學(xué)處理所需要的化學(xué)藥品的最佳添加量和添加成分。從而減輕由于加入化學(xué)物質(zhì)引起水的在污染，也減輕了后處理的難度和強(qiáng)度。

對于生物法水處理技術(shù)來說。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)時(shí)分析水體中工作“生物”的組分和活性。根據(jù)水質(zhì)自動化分析謀一時(shí)期內(nèi)需要加入的工作“生物”量，總之，應(yīng)用于具體的處理技術(shù)，都可以利用物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)分析水質(zhì)來達(dá)到處理效益最大化。

2.3 未來“污水網(wǎng)”展望

萬物互聯(lián)時(shí)代，全國或是區(qū)域內(nèi)可以形成完整的污水處理網(wǎng)，每一個處理站，每一條河流湖泊乃至每一滴水都會接入物聯(lián)網(wǎng)。生活污水，工業(yè)廢水等產(chǎn)生后，可以直接輸送至對應(yīng)的處理站進(jìn)行專水專廠處理。將污水處理歸于網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行統(tǒng)一管理，必然大大提升污水處理效益。

3? 總結(jié)

水處理新技術(shù)層出不窮，在未來萬物互聯(lián)時(shí)代，以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、5G技術(shù)為代表的的新技術(shù)，必能帶來水處理技術(shù)的新一輪革新。

參考文獻(xiàn)：

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[2]丁越昌，文釧東，錢康.基于物聯(lián)網(wǎng)的污水監(jiān)測系統(tǒng)[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2019，9（02）：15-16.

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[7]司學(xué)通，羅劍.基于高速移動互聯(lián)網(wǎng)的污水處理監(jiān)控管理信息系統(tǒng)的研發(fā)[J].信息與電腦（理論版），2017（04）：97-99.