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摘 要：随着科学技术的不断发展，水处理的过程也渐渐实现了现代化、智能化和科技化。但一些特殊条件下大型的水处理系统应用就很不现实，无论是成本还是便利程度都极大的限制了使用条件。因此小型水处理系统自动化的研究就越来越受人们的重视。本文主要介绍了如今存在的小型水处理系统自动化的工艺原理和进一步探索，并分析了该系统自动控制的技术原理。
关键词：小型水处理；自动控制；系统；应用；探索
中图分类号：TU991.3 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）17-0130-02
1 引 言
随着社会的不断发展，科学技术也不断进步，水处理技术也是得到了大幅度的提升。正常城镇的饮用水基本都是依靠市政供水提供，但如今一些特殊条件和环境下，市政供水没有条件进行铺设输水管道，所以大型的水处理系统并不能发挥它应有的作用，例如军队基层部队在海岛等地方的边防工作，用水就来自地下水、雨水、地表水等，简单的处理并不能保证用水的安全和健康，大型的水处理系统就不能在这些条件下应用。因此操作简单、体积较小、安全高效的自动化小型水处理设备的研究就越来越受到人们的重视。经过不断地研究和科研，如今的小型水处理系统自动化已经实现并逐步开始应用，下面就介绍一下小型水处理系统自动化的工艺流程和自动化控制原理。
2 小型水处理系统
小型水处理系统工艺流程主要特点是各个模块之间相互独立又环环相扣，并且可以根据不同的使用环境进行对应的模块调整，可以适应不同地域环境的水质。[1]设计的设备为了实现了高效自动的特点借鉴了传统的大型水处理的技术工艺，对达不到要求的工艺进行了优化。下面就主要介绍一下工艺原理和自动化控制原理。
2.1 系统设备工艺原理
原水通过加压泵打入到电解池中，在大型供水企业进行生产活动的过程中，水处理的工作是十分复杂的，并且特别是对化学水的处理工作，但为了实现小型水处理系统的自动化，传统方式的化学试剂除杂质方式已经不能使用，因此选择了电解铝离子来达到除去杂质的目的。静态混合池由于效率高、体积小因此被用来将原水和电解的铝离子溶液混合。混合后的水进入到沉淀池，沉淀池采用了斜管形式，并且同气浮池设计在一起大大减少了设备体积以及沉淀需要的时间。电解产生的铝离子带正电，因此可以同胶体粒子带的负电进行中和，使胶体粒子自身的电位下降然后进行聚集沉降，成为絮状物较大的便沉淀在池底，较小的就在气浮池中被大量注入的小气泡带到液面上。沉淀池底部的杂质就通过排渣口排出，液面上的杂质就通过刮渣机进行收集排出。处理后的水经过过滤进入消毒室，因为小型处理水系统的供水过程几乎不存在再污染的可能，因此选择紫外线消毒。通过紫外线照射的方式进行杀菌消毒后就满足国家饮用水卫生标准可以进行饮用。[1]
2.2 自动化控制原理
整套小型水处理系统主要由两大部分组成，设备工艺系统和自动化控制系统。设备工艺系统已经在上一节简要介绍过了，下面我们主要介绍一下自动化控制系统。
自动化控制系统主要由五部分组成，分别是：信号收集与转换系统、程序控制系统、操作系统，人机交互系统以及安全系统。在设备工艺流程中，加压泵的控制、气浮泵的控制、刮渣机的控制以及消毒器冲洗设备控制等操作分开实现很容易，但要实现各个部分协调运行实现自动化是自动化控制的难点。[1]因此自动化控制系统对于五部分的不同的要求就比较严格。
信号收集与转换系统是用来收集设备运行过程中的各个数据，比如水流量、体积以及温度时间等，并转换成电信号提供给程序控制系统，程序控制系统主要组成部件是可编程控制器、变频器，机械电动装置以及控制回路组成，它将得到的电信号进行分析后控制各个设备的启动、运作、停止等。操作系统与人机交互系统都主要是用来实现工作人员对于设备运行的启动，程序的编写调整，各种开关以及对各种仪表数据的获取等。[2]安全系统则是为了保证设备出现问题时及时进行断电等行为，从而保护设备使用者的安全。例如液面过高或者过低，压力泵的高压保护等工作。
2.3 对于自动化控制的操作要求
第一方面，实现整个水处理过程的自动化处理。对于沉淀、气浮、过滤和消毒等操作行为可以实现自主进行，无需工作人员手动进行操作引导就可以高精准度的完成。这样不仅可以减少工作人员的开支更是提高了工作效率。另一方便，自动化控制系统需要受手动操作的支配。这种设计要求主要是为了应对在一些突发状况时，自动化系统无法进行智能化应对，或者自动化系统无法进行自我修复时，手动操作可以在最大程度上保证供水，也可以配合工作人员进行检查修复等工作。
2.4 实现自动化控制过程中存在的问题
小型水处理系统在实现自动化控制过程中不可避免地存在一些问题，下面我们就简要来分析一下。①小型水处理设备自动化系统可以实现对于不同环境水质的不同程度的处理，但要进行人工编程改变处理环节的控制以及对水质处理之后的多次检验，较为繁琐。不能实现真正意义上的自动智能化。②小型水处理设备不能对一些性质较为特殊的污染杂质较为彻底地处理后除去，只能去除目前绝大部分已经发现的水质杂质，但这些杂质对于人们身体的危害很小，而且这种情况也不常见。[3]还有一个问题就是反冲洗过程中，会偶尔触发液位传感器导致反冲洗流程停止，液位传感器的主要作用是在气浮刮渣排渣的过程中作为触发开关，保持液面的稳定和及时排渣。
2.5 解决方案
首先，对于不同环境不同水质的水处理需要进行人工编程调整并检验的问题，将原本一整套的工艺流程进行模块化划分，混合子模块、沉淀子模块等，根据不同的水质只需要调整部分特定的模块就可以完成水处理。[4]可以说这么调整了之后将工作人员的工作量大大降低了，不仅提高了效率，也将该套设备的使用范围再次扩大了。而且模块的可调整改变也同样可以解决某些特殊杂质的问题，通过恰当的模块调整，完全可以保证处理后的水源满足国家饮用水卫生标准。而为了解决反冲洗过程中会出现的问题，将反冲洗过程配电电路独立，由一组电动阀门和反冲洗泵完成该工艺过程，这样就可以解决触发液面传感器停止反冲洗的过程。[5]
3 应用小型水处理自动化系统的意义
水是构成人们正常生产生活的重要因素。如今的市政供水可以说在国内已经基本普及，但在一些特殊地区或者特殊条件的情况下，市政供水没有条件进行铺设供水管道，小型水处理自动化系统刚好可以解决这个问题，并且处理的水质满足国家饮用水卫生标准完全可以保证健康安全。可以说对于我国一些特殊工作例如边防、野外科研等工作的开展有着极大的推动作用，工作人员完全可以全身心地将精力投入到工作中。可以说小型水处理自动化系统的应用不仅可以提高社会效益，早某些方面对社会发展也有着重要意义。
4 结 语
我国小型水处理系统自动化的实现与探索可以说已经初具雏形，社会的需求与时代发展的需要告诉我们这种技术需要不断地研究完善与发展。虽然目前的小型水处理自动化设备已经开始应用，但它某些功能的强化，一些更加智能化的功能的开发还是需要科研人员的不断努力，相信在不久的将来，小型水处理自动化系统会创造更大的价值，发挥更大的作用。
參考文献
[1]赵向东.小型水处理系统自动化的实现[J].给水排水，2002（09）：74～76.
[2]周友志.基于PLC的电气自动化控制水处理系统研究[J].中国新技术新产品，2018（5）：18～19.
[3]仓冰南，李小生，王庆凯，梁 骏，彭秀云，周绍良，祁 超.基于S7-300和WinCC的水处理厂全流程自动控制系统[J].有色金属（选矿部分），2016（2）：85～89.
[4]张百敏，张晶晶，倪 健，宋 智.自动化控制技术在水处理工业中的应用[J].智慧工厂，2016（1）：62～68.
[5]罗招贵，张百敏，李 哲.净水厂水处理工艺中沉淀过滤的自动控制[J].可编程控制器与工厂自动化，2012（11）：93～96.
收稿日期：2018-5-14
关键词：小型水处理；自动控制；系统；应用；探索
中图分类号：TU991.3 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）17-0130-02
1 引 言
随着社会的不断发展，科学技术也不断进步，水处理技术也是得到了大幅度的提升。正常城镇的饮用水基本都是依靠市政供水提供，但如今一些特殊条件和环境下，市政供水没有条件进行铺设输水管道，所以大型的水处理系统并不能发挥它应有的作用，例如军队基层部队在海岛等地方的边防工作，用水就来自地下水、雨水、地表水等，简单的处理并不能保证用水的安全和健康，大型的水处理系统就不能在这些条件下应用。因此操作简单、体积较小、安全高效的自动化小型水处理设备的研究就越来越受到人们的重视。经过不断地研究和科研，如今的小型水处理系统自动化已经实现并逐步开始应用，下面就介绍一下小型水处理系统自动化的工艺流程和自动化控制原理。
2 小型水处理系统
小型水处理系统工艺流程主要特点是各个模块之间相互独立又环环相扣，并且可以根据不同的使用环境进行对应的模块调整，可以适应不同地域环境的水质。[1]设计的设备为了实现了高效自动的特点借鉴了传统的大型水处理的技术工艺，对达不到要求的工艺进行了优化。下面就主要介绍一下工艺原理和自动化控制原理。
2.1 系统设备工艺原理
原水通过加压泵打入到电解池中，在大型供水企业进行生产活动的过程中，水处理的工作是十分复杂的，并且特别是对化学水的处理工作，但为了实现小型水处理系统的自动化，传统方式的化学试剂除杂质方式已经不能使用，因此选择了电解铝离子来达到除去杂质的目的。静态混合池由于效率高、体积小因此被用来将原水和电解的铝离子溶液混合。混合后的水进入到沉淀池，沉淀池采用了斜管形式，并且同气浮池设计在一起大大减少了设备体积以及沉淀需要的时间。电解产生的铝离子带正电，因此可以同胶体粒子带的负电进行中和，使胶体粒子自身的电位下降然后进行聚集沉降，成为絮状物较大的便沉淀在池底，较小的就在气浮池中被大量注入的小气泡带到液面上。沉淀池底部的杂质就通过排渣口排出，液面上的杂质就通过刮渣机进行收集排出。处理后的水经过过滤进入消毒室，因为小型处理水系统的供水过程几乎不存在再污染的可能，因此选择紫外线消毒。通过紫外线照射的方式进行杀菌消毒后就满足国家饮用水卫生标准可以进行饮用。[1]
2.2 自动化控制原理
整套小型水处理系统主要由两大部分组成，设备工艺系统和自动化控制系统。设备工艺系统已经在上一节简要介绍过了，下面我们主要介绍一下自动化控制系统。
自动化控制系统主要由五部分组成，分别是：信号收集与转换系统、程序控制系统、操作系统，人机交互系统以及安全系统。在设备工艺流程中，加压泵的控制、气浮泵的控制、刮渣机的控制以及消毒器冲洗设备控制等操作分开实现很容易，但要实现各个部分协调运行实现自动化是自动化控制的难点。[1]因此自动化控制系统对于五部分的不同的要求就比较严格。
信号收集与转换系统是用来收集设备运行过程中的各个数据，比如水流量、体积以及温度时间等，并转换成电信号提供给程序控制系统，程序控制系统主要组成部件是可编程控制器、变频器，机械电动装置以及控制回路组成，它将得到的电信号进行分析后控制各个设备的启动、运作、停止等。操作系统与人机交互系统都主要是用来实现工作人员对于设备运行的启动，程序的编写调整，各种开关以及对各种仪表数据的获取等。[2]安全系统则是为了保证设备出现问题时及时进行断电等行为，从而保护设备使用者的安全。例如液面过高或者过低，压力泵的高压保护等工作。
2.3 对于自动化控制的操作要求
第一方面，实现整个水处理过程的自动化处理。对于沉淀、气浮、过滤和消毒等操作行为可以实现自主进行，无需工作人员手动进行操作引导就可以高精准度的完成。这样不仅可以减少工作人员的开支更是提高了工作效率。另一方便，自动化控制系统需要受手动操作的支配。这种设计要求主要是为了应对在一些突发状况时，自动化系统无法进行智能化应对，或者自动化系统无法进行自我修复时，手动操作可以在最大程度上保证供水，也可以配合工作人员进行检查修复等工作。
2.4 实现自动化控制过程中存在的问题
小型水处理系统在实现自动化控制过程中不可避免地存在一些问题，下面我们就简要来分析一下。①小型水处理设备自动化系统可以实现对于不同环境水质的不同程度的处理，但要进行人工编程改变处理环节的控制以及对水质处理之后的多次检验，较为繁琐。不能实现真正意义上的自动智能化。②小型水处理设备不能对一些性质较为特殊的污染杂质较为彻底地处理后除去，只能去除目前绝大部分已经发现的水质杂质，但这些杂质对于人们身体的危害很小，而且这种情况也不常见。[3]还有一个问题就是反冲洗过程中，会偶尔触发液位传感器导致反冲洗流程停止，液位传感器的主要作用是在气浮刮渣排渣的过程中作为触发开关，保持液面的稳定和及时排渣。
2.5 解决方案
首先，对于不同环境不同水质的水处理需要进行人工编程调整并检验的问题，将原本一整套的工艺流程进行模块化划分，混合子模块、沉淀子模块等，根据不同的水质只需要调整部分特定的模块就可以完成水处理。[4]可以说这么调整了之后将工作人员的工作量大大降低了，不仅提高了效率，也将该套设备的使用范围再次扩大了。而且模块的可调整改变也同样可以解决某些特殊杂质的问题，通过恰当的模块调整，完全可以保证处理后的水源满足国家饮用水卫生标准。而为了解决反冲洗过程中会出现的问题，将反冲洗过程配电电路独立，由一组电动阀门和反冲洗泵完成该工艺过程，这样就可以解决触发液面传感器停止反冲洗的过程。[5]
3 应用小型水处理自动化系统的意义
水是构成人们正常生产生活的重要因素。如今的市政供水可以说在国内已经基本普及，但在一些特殊地区或者特殊条件的情况下，市政供水没有条件进行铺设供水管道，小型水处理自动化系统刚好可以解决这个问题，并且处理的水质满足国家饮用水卫生标准完全可以保证健康安全。可以说对于我国一些特殊工作例如边防、野外科研等工作的开展有着极大的推动作用，工作人员完全可以全身心地将精力投入到工作中。可以说小型水处理自动化系统的应用不仅可以提高社会效益，早某些方面对社会发展也有着重要意义。
4 结 语
我国小型水处理系统自动化的实现与探索可以说已经初具雏形，社会的需求与时代发展的需要告诉我们这种技术需要不断地研究完善与发展。虽然目前的小型水处理自动化设备已经开始应用，但它某些功能的强化，一些更加智能化的功能的开发还是需要科研人员的不断努力，相信在不久的将来，小型水处理自动化系统会创造更大的价值，发挥更大的作用。
參考文献
[1]赵向东.小型水处理系统自动化的实现[J].给水排水，2002（09）：74～76.
[2]周友志.基于PLC的电气自动化控制水处理系统研究[J].中国新技术新产品，2018（5）：18～19.
[3]仓冰南，李小生，王庆凯，梁 骏，彭秀云，周绍良，祁 超.基于S7-300和WinCC的水处理厂全流程自动控制系统[J].有色金属（选矿部分），2016（2）：85～89.
[4]张百敏，张晶晶，倪 健，宋 智.自动化控制技术在水处理工业中的应用[J].智慧工厂，2016（1）：62～68.
[5]罗招贵，张百敏，李 哲.净水厂水处理工艺中沉淀过滤的自动控制[J].可编程控制器与工厂自动化，2012（11）：93～96.
收稿日期：2018-5-14