图1  南京城东污水处理厂

水厂的智能化是以自动化设备、仪表为基础，以智能化前后终端和模块为辅，以水厂的自动化控制和工艺流程监测为中心，建立智能化、信息化、管制一体化的统一管理平台，将传统的自动化控制、设备管理、报警系统、水质管理等系统统一到这个管理平台，通过数据信息共享、交换，实现水厂各个环节集中监测控制和管理智能化为最终目标。

目前，智能化已经进入我们生活的各个领域，但是水厂的智能化程度还不是很高，在现代化的水厂中，每一个生产过程总是与相应的仪表及自控技术有关。仪表能连续检测各工艺参数，根据这些参数的数据进行手动或自动控制，从而协调供需之间、系统各组成部分之间、各水处理工艺之间的关系，以便使各种设备与设施得到更充分、合理的使用。同时，由于检测仪表测定的数值与设定值可连续进行比较，发生偏差时，立即进行调整，从而保证水处理质量。根据仪表检测的参数，能进一步自动调节和控制药剂投加量，保证水泵机组的合理运行，使管理更加科学化，达到经济运行的目的。由于仪表具有连续检测、越限报警的功能，所以便于及时处理事故。仪表还是实现计算机控制的前提条件。所以在先进的水处理系统中，自动化仪表具有非常重要的作用。

目前亟待解决的问题

工业pH计，是一种常用的仪器设备，主要用来精密测量液体介质的酸碱度值，广泛应用于工业、农业、科研、环保等领域。当测量温度变化较大时，使用工业pH计进行连续流动的测定虽然能够自动地进行温度补偿（一般温度每升高10℃，pH降低0.05），但只是消除了温度对测量部分的影响。在不同的温度下，由于酸碱离解常数的变化，水样的pH值也随着温度的变化而变化。鉴于水样温度对仪表测量结果的影响较大，在自动补偿系统达不到补偿的效果时，应特别注意使用中的调校工作，对测量误差较大的酸度计最好采取恒温的措施以减少测量的误差。工业pH计探头的使用寿命一般为一年，分析周期长，需要及时更换。最新的国标方法将样品消解时间缩短为15min，但整个测量周期仍需要30min以上，无法达到真正的实时在线监测。

在线浊度仪一般都是通过探测水样中悬浮粒子的散射强弱来测定水的浊度。在线浊度仪水样室要定时清洗，水样流速要保持恒定，过大的流量会将水样室的沉积物冲起或产生气泡导致反映不了真实情况。在采用工具箱法标定（用两个标准浊度给仪表设定比例曲线）时，配标准浊度液时动作要轻，防止产生气泡，引起标定不准确。浊度计的灯泡比较容易烧毁，要适当购买备件。另外，水样室中要适当进行密封处理，防止壁虎和昆虫进入，引起浊度计测量错误。

图2  远程环境监控管理系统拓扑图

余氯仪由监测仪、水流组件及探头组成。其中，有储液腔体的探头当膜片比较脏时，可用稀酸浸泡清洗后重复使用，但不能用棉花清洗，防止堵塞；一般来说，每3个月到半年应该更换储液腔体里的电解液一次，确保余氯计工作正常。没有储液腔体的探头在使用时，多次标定但仍与实测值相差甚远，可用2%~5%浓度醋酸浸泡2个小时后再用清水浸泡大约1个小时，一般都能工作正常。另外，两次标定的时间间隔一般在1个小时以上，使余氯仪有适当的整定时间为好；需注意取样管道不宜采用镀锌钢管，否则管路易被氯气腐蚀堵塞。余氯计的探头使用寿命一般为2年，要注意更换。

自来水厂中通常使用的是超声波流量计和电磁流量计，而超声波流量计测量精度优于电磁流量计，但价格高。供水行业使用流量计的传感器、探头多装在低于地面的仪表井，常会浸在未能及时排放的雨水中，甚至长期浸泡在水中，即使是外壳防护等级为IP67（尘密短时浸水级）或IP68（尘密连续浸水级），也常因接线端子盖密封圈或电缆线引入密封圈未压紧密封，或套圈与电缆未匹配而发生受潮，导致接线端产生氧化绝缘层，增大电阻值使感应电势减弱或产生波动，甚至直接在接线端内部受励磁端干扰，感应非正常电势，造成示值不稳定，甚至故障更复杂。因此，仪表井最好采用钢筋混凝土结构，并装设小潜水泵自动将积水抽走，确保传感器和探头不浸于水中，还需注意紧固接线点。

盐度计是测量海水盐度的仪器设备，在水厂广泛用于监测是否有咸潮。但在氯化物浓度较低时，盐度计易受其他离子的影响而存在较大的误差。故实验室工作人员要适当利用分析方法（AgNO3滴定法），并与现场盐度计的测量结果进行比较，找出差距。另外，可在采样水稳流水箱中放入适量的滤砂对采样水实现净化，防止探头表面结垢或积泥。

不同供应商产品协调问题。各个供应商的仪表操作界面差异很大，仪表的连接也各不相同，缺少通用性和标准化。另一方面，真正水工业市场上通用的总线连接形式却很少。仪表厂家通常有厂家专用的总线，如IQ网和不同的Modbus协议。4~20mA、HART、Profibus DP、以太网等是非常通用的连接。但是没有任何一个供应商可以提供一个带完整开放标准协议的产品系列。每一个转换器都只是一个孤立的回路。给操作者的使用带来了很大的不便。

还有其他需注意的问题。例如，设专职人员对在线仪表进行维护、管理；按期对仪表、仪表探头及管道清洁；定期校正各种仪表，按期更换探头，以保证仪表测量的准确性。另外，要求实验室工作人员利用分析方法分析对应的检测项目，并与现场仪表监测结果比较，如果偏差太大，那么应适时对仪表进行校正，确保准确。

艾肯智能化产品在水处理中的应用

在污水处理厂中，艾肯控制系统有限公司可以提供：进口处的pH、电导率、浊度、温度和溶解氧检测，调节池和吸水井的液位监测，源水的流量监测，沉淀池的出口浊度监测，加药站的加药浓度和余氯监测，出口处水的压力、流量、余氯的监测。过程中还包括了ORP、酸碱度、固定悬浮物、离子分析、Si、P、COD、氨氮、重金属、微波分析、大气分析、光谱等的监测。

艾肯的特色产品有数字型传感器、超声波数字型传感器、数字多通道通用控制器以及远程环境监控管理系统。

作为智能化的水厂，光靠水处理设备的智能化是实现不了真正的智能的，目前艾肯正致力于开发远程环境监控管理系统，系统将通信采集、后台监控、数据互传、远程数据管理和WEB站点管理等多种功能综合于一体，构成自动化系统的监控管理系统，可实现组网自由，便于远程管理，通过输入网址浏览现场的数据。实现从现场管理跨越到移动式管理；从被动式维护跨越到主动式维护；从单一节点、子站的管理跨越到多节点、多子站的管理；从面向结果的监管跨越面向过程的全程监管，拓扑图如图2所示。

水处理领域智能化的发展趋势

水资源是未来最重要的资源之一，已经成为全世界和全行业都关注的重点。水处理行业智能化的趋势是必然的，这不仅提高了污水厂运行的效率，同时智能设备的自诊断功能，系统故障的快速定位，给予及时排除问题提供了条件并且大大降低了维护的成本。

在吸取国外先进理念和技术的同时，国内的企业不断研发具有自主知识产权的系统设备，在控制成本的同时更加放眼于系统的稳定和高效。中国水处理的智能化发展已近在眼前。通过通信协议和无线通信实现的无人值守模式将是发展趋势。