自動化技術在環保設備中的應用及發展

林立森 陳繼安

[摘? ? 要]環境保護是國家發展的必然選擇，在現代的環境治理項目中，大部分都是通過自動化的監控控制，這樣可以降低人力成本，同時也可以確保每個排放點的檢測效率，防止污染物的超標。自動化技術與電子控制、機電、通信等相關專業密切相關，可根據資料的分析，準確把握環境污染治理的狀況。

[關鍵詞]環保設備;自動化技術;應用與發展

[中圖分類號]TP29 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2022）04–00–03

Application and Development of Automation Technology

in Environmental Protection Equipment

Lin Li-sen，Chen Ji-an

[Abstract]Environmental protection is the inevitable choice of national development. In modern environmental treatment projects， most of them are controlled through automatic monitoring， which can not only reduce the labor cost， but also ensure the detection efficiency of each discharge point and prevent the exceeding standard of pollutants. Automation technology is closely related to electronic control， electromechanical， communication and other related majors. We can accurately grasp the situation of environmental pollution control according to the analysis of data.

[Keywords]environmental protection equipment; automation technology; application and development

在環保設備的開發和應用中，自動化技術可以更好地滿足各種生產條件下的凈化處理需要，如廢水凈化、空氣除塵、噪聲消除、實時監控等。其市場前景非常廣闊，每年的產值已經突破了一萬億元，而且還在不斷地增加。盡管由于疫情的影響，2020年的銷量有所下滑，但仍與2018年的銷量大體相當。同時，在環保設備產業的發展中，增長過快和發展不平衡的現象日益嚴重，很多大城市都在通過政策和補貼加速落實企業環保設施的安裝工作。

1 自動化技術應用在環保設備中的意義

自動化技術的發展，是電控、機電、通信等技術的不斷發展與融合的產物，尤其是在機械化工業中具有很大的替代作用，可以顯著降低人工成本，提高生產效率。自動化技術可以根據傳感器檢測到目前的系統狀況，并通過預先準備好的控制軟件進行參數比較，根據測量結果與標稱偏差的大小，給出相應的調整命令，以保證各裝置在動態調整的條件下保持有效的均衡。在企業競爭日益激烈的市場環境中，采用自動化技術更符合目前環保設備的現代化發展趨勢。①省錢。將自動化技術運用于環保設施，可以為環境治理提供具體的數據依據，從而達到精確的治理效果，既節省了大量的時間和成本投入，又能保證精確的管理。由于受設備、環境等因素的制約，傳統的人力監測無法對環境做到實時監測，而采用自動監測技術，可以自動實時監測污染源，確保監測結果的準確性，降低成本。②危險性很小。由于環保設備在使用過程中所涉及的各種污染物，在分析、收集等方面既要確保其精確性，又要有一定的危險性，若采用手工處理，耗時過久，很容易產生誤差，也會影響工作人員的身體健康和安全。而采用自動化技術，不僅可以自動收集和分析污染源，還可以有效的進行數據的共享，減少工作人員在收集過程中的風險。

2 自動化技術在環保設備中的具體應用

自動控制技術是指在無人操作的情況下，對數據進行處理、傳輸、檢測、誤差估計和控制的一種技術。采用自動化設備可以有效地提高環境保護的決策效率，同時也是今后環境保護設備的發展方向，因此有必要加強對自動化技術應用的研究。

2.1 在污水處理設備中的應用

在工業生產中，廢水是環境治理中最為普遍的一種對象，但是由于生產的類型不同，所含的污染物也各不相同，所以在設計過程中要嚴格按照實際情況進行，以保證其效果達到排放標準。廢水的處理過程要經歷很多個過程，每個過程都可以看作是時間的參數，可以根據反應的時間進行調整和控制。如果檢測器反饋出的凈化工藝條件不能滿足下一步的要求，就必須采用自動控制系統來延長該工序的反應時間，提高對危險物質的凈化效果。常用的處理方法有靜置沉淀法、曝氣法等，分別處理沉淀物和氨、氮、磷等元素。在廢水處理系統中，可以采用PLC的方式進行總線控制，每個反應器都有相應的探測器，用PLC控制廢水中的雜質含量，并由PLC進行自動調整反應時間。在PLC線路上，反應池探測器的數據由預先鋪設的光纖傳輸和反饋，當檢測結果達到預定的排放標準時，才會啟動管道，進行下一步的工作，直至污水雜質均符合國標的排放要求。從目前的社會發展狀況來看，目前在環境保護領域使用的最多的自動化技術是常規技術。

2.2 在空氣治理設備中的應用

大氣污染是一個很大的問題，特別是在北京、上海、天津這些發達的城市，每年冬天都會出現濃霧或霾，這不但給當地居民的生存環境帶來了很大的影響，也給居民的身體帶來了很大的危害。而將自動化技術運用于大氣的環保設備中，可以有效地阻止空氣中的污染成分擴散，使人們的居住環境變得更干凈。例如，V0Cs是一類揮發性有機化合物，包括工業廢氣和惡臭氣體，其主要的來源是汽車尾氣排放、化工生產制造、電路涂料、廢水處理、城市垃圾、石化工業、造紙、醫藥、屠宰、塑膠及食品加工業等行業。其主要的以下幾種處理方式。08518E36-CA37-4424-8974-C84D9C30F010

（1）低溫冷卻。這是一種比較簡單的工藝，它通過改變物質在熱脹冷縮過程中的溫度，將V0Cs吸附在冷凝器中，然后通過氣壓系統進行分離，V0Cs一出冷凝器，氣體就會上升，然后由其他設備將其回收，將有害氣體排出，達到環保凈化的效果。這種方式的最大優勢在于，它不需要消耗太多的物品，但它的作用范圍很小，不能用于戶外環境的凈化，因此在體育館、健身房、寫字樓、辦公室等公共場所應用比較普遍。

（2）溶劑吸收。它采用一種特殊的溶劑，使氣體與液體在一個氣缸中，通過使其與溶劑發生化學反應，實現對有害氣體的吸收，從而對有害氣體進行凈化。這種方法在普通的室內和室外環境中很難使用，但它并不講究環境，可以在沒有氧氣的情況下進行。

（3）采用生物分離技術。這是一種比較先進的環境治理技術，通過微生物的代謝，將有毒的物質分解，生成二氧化碳和水，然后排放到外面。生物技術要求將環境機械設備轉變為生物濾芯，將自動制造設備轉變為培養器，使微生物在短期內迅速繁殖，從而提升空氣的凈化能力。最大的優點是，它可以獨立地安裝在戶外，由自動化裝置進行自動監控，并將機器的狀態反饋給管理總部，從而實現自動化監控。目前，生物分離技術還在試驗階段，微生物的培養方式非常復雜，對環境的要求也非常嚴格，如果不能通過自動化設備進行定期、標準化的培養，生物分離技術的成功率就會很低。但是，這也是目前最理想的空氣凈化方式，通過與人體共生，確保兩者的生存。

（4）采用活性碳吸附。活性碳吸附是一種常用的空氣過濾方法，不但可以對V0Cs進行有效的凈化，而且對其他有害物質也有一定的過濾作用。它的工作原理是通過使用多孔碳材料阻隔空氣中的有害成分，從而達到凈化空氣的作用。它最大的優點是處理效率高，凈化效率高，可以優先回收有機物，但缺點也比較明顯，如前期投入較高，后期維護比較復雜等。

（5）設立自動測試和維護站。空氣質量自動檢測站是一種集采樣分析、數據評估、空氣總結為一體的空氣監測設備。該系統具有良好的連續性和穩定性，目前已實現了系統的自動升級，對我國大城市大氣污染的治理具有一定的促進作用。通常本系統能夠對空氣中的PM2.5、臭氧、一氧化碳等綜合污染物進行質量檢驗，并將其結果用儀器進行顯示。

2.3 在固廢處理設備中的應用

很多生產過程中產生的廢棄物，都會被焚燒掉，不過為了達到環保的目的，還是要先將廢料的種類、大小等進行分類，然后再進行回收利用或處理，以降低垃圾的處理數量。一些木屑、碎石等可以通過機械的方法進行篩選，將符合尺寸、重量的固體顆粒進行分類，然后運送到工廠進行壓縮，最后轉化成滲水磚塊用于建筑施工。其既能提高垃圾的循環利用率，又能滿足環保政策的要求，降低后期的廢渣燃燒壓力。有些固體垃圾是不能循環利用的，可以通過自動控制系統監測爐膛內的溫度和蒸汽壓力，從而確定垃圾的燃燒是否充分，達到最佳的燃燒效果。鍋爐的蒸汽壓力可以與汽輪機相連帶動機組運轉，完成發電、產熱需求，并通過自動控制系統，確保蒸汽壓力的穩定，從而為后續發電提供可靠的電力供應。

2.4 在環境監測設備中的應用

環境質量監控設備是每個生產單位都要安裝的，可以在出廠前重新進行一次含量測試，以防止產生污染、超標罰款問題。由于不同的監控對象所使用的儀器結構、方法原理都存在著很大的差別，利用COD水質在線監測系統可以對污水中的有機物進行檢測，并且可以將檢測裝置與污水排放口相連，從而實現對污水排放的實時監控，避免了異地檢測帶來的延遲問題。在COD系統中，采用了光譜技術對不同水體中的有機物質進行了區分，兩者峰值之間的相關性達到了0.996。該系統每隔3 min即可完成一次取樣與分析，并將全部資料傳送至通信系統，為后續檢測提供更為可靠的資料。在自動化技術發展的同時，也與多媒體技術的結合，使得傳統的數據采集方式變成了影像和視頻，提高了數據的準確性和環境質量監測的可信度。

3 自動化技術在環保設備中應用的發展前景

科技的發展是人們生活的基礎，是人類智慧化的開始。自動化環保設備除了具備基本的環境保護功能外，還必須具備信息處理、分析、篩選、上報等多種功能，在日常工作中，自動控制系統可以根據這些數據自動調節運行狀況。當設備出現故障時，自動控制系統還會將自己的工作信息上傳到云端，并由云端計算機分析，將分析的結果轉化為一條禁止的指令，避免自動化設備的錯誤操作，從而實現自動學習和自主成長的目標。隨著技術的發展，自動化環境保護裝置將不再是一個獨立的個體，而是可以通過網絡進行有效的融合，形成一個完整的環境保護體系，每個裝置都可以獨立完成自己的任務，自動制定環境保護方案，為人們的日常生活帶來更多的可能性。另外，如果能將環境自動控制的設施進行網格化，還會有許多新的技術加入，如無人機的偵查。無人機可以取代人工對環境的監測，探測距離可以擴展到50 km，探測時間縮短至3 h。同時也可以利用無人機對土壤和水資源進行采樣，如果達不到要求，就必須對環境保護機器人的工作狀況進行調整，重新評估環境。

3.1 空氣除塵的發展方向

布袋和靜電除塵器是一種很好的空氣污染控制裝置，靜電除塵器在工廠中的應用非常廣泛，尤其是在高溫、高濕度、高壓力環境下使用。布袋除塵器在進行除塵時，總體效果更好，粉塵阻力不會對其造成影響，而且費用也相對低廉。但是由于布袋的阻力大，造成的損失大，不適合高壓、高溫、腐蝕性強的氣體，因此必須加大這方面的研究。在未來，可采用布袋、靜電結合的除塵裝置，針對不同的除塵環境，自動選取適宜的除塵工藝，并對工藝參數進行實時調節，使裝置的除塵效果得到顯著改善。該傳感器可以從存儲器中采集數據，經SPS向太網絡發送，并根據TCP與計算機實現通信。這種結合的除塵技術有望替傳統單一的布袋或靜電除塵，具有很好的推廣應用價值。

3.2 監測設備發展方向

在檢測過程中，檢測系統缺乏對廢水流量、廢水COD、懸浮物等復雜度的檢測。在以后的發展過程中，需要在選擇系統響應控制模塊時，通過單片機，采用線性回歸的方法確定電壓、COD值，設定合適的測量范圍，控制基準偏差和重復偏差，確保膠質物質、溶液的顏色等不會影響到測試的精度，保證監測系統的工作穩定，以確保整個系統的可靠性。

3.3 智慧集成化

未來的環保設備產業要充分利用大數據和區塊鏈技術，對各種環境進行仿真模擬，對其進行科學的優化。智慧環境系統是集自動監測、數據分析、設備預警等智能技術于一身的智能環境，并能自動調節環保設備的運行參數，實現環境污染的最優控制。智慧環保系統的整合，不僅是指數據的整合，更是將人與環境智能的有機結合，使人與環境的合理配置，而且能夠充分的發揮人的主動性，在處理工藝、流程上的設置、處理的質量等方面都會發揮重要的作用。智能一體化的環境保護裝置是未來環境保護產業發展的一個重要方向。

4 結束語

自動化技術是當前很多機械化生產的主要發展方向，自動化技術可以提高環境保護設施的利用率，提高環境保護設施的適用性，從而為更多的區域提供合適的服務，促進環境保護工作的迅速發展。在廢水處理過程中，每個階段都要進行含量檢測，以防止因凈化不足而造成的污染。在空氣凈化、吸附等領域，采用靜電捕集方法，并對指標及監控裝置進行有效的空氣品質管理，以避免對人體健康及設備使用壽命產生不利影響。在處理固體廢物的過程中，首先要進行回收的檢查，減少后續的焚燒過程，然后采用熱電聯產來提高廢物的利用率。因此，應重視自動化技術在環保設備中的應用與發展，以促進我國環保事業的進程。

參考文獻

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