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    水行業(yè)是21世紀最富發(fā)展前景的行業(yè)，21世紀將是爭水的百年。中國水資源人均占有量少，空間分布不平衡。隨著中國城市化、工業(yè)化的加速，水資源的需求缺口也日益增大。首先，水資源短缺與利用效率低下并存已嚴重制約著我國城市化進程。其次，對環(huán)保的要求日益提高，從對工業(yè)廢水的排放到生活污水的處理都在力爭和國際環(huán)保標準接軌。再次，從人民健康的角度考慮，飲用水和生活用水的水質(zhì)要求也在增加。在這樣的背景下，污水處理行業(yè)成為新興產(chǎn)業(yè)，目前與自來水生產(chǎn)、供水、排水、中水回用行業(yè)處于同等重要地位。

現(xiàn)狀－初具規(guī)模，發(fā)展提速

    依據(jù)國家有關部門最新資料，截至到2008年3月底，我國污水處理設施已投產(chǎn)總數(shù)為1321座，在建污水處理項目為889個，即將開工的為1500座左右，有國債進行投資的項目有538個，進入2008年，新增污水處理廠運營數(shù)為85座，全國污水處理廠總處理能力達到8043萬立方米/日，實際投資達總規(guī)模達到1615.4億，配套管網(wǎng)長15.6萬公里，全國污水處理廠的平均負荷率為63.74%，平均達標率為91.35%。

    由于國家和各級政府對環(huán)境保護重視程度的不斷提高，中國污水處理行業(yè)正在快速增長，污水處理總量逐年增加，城鎮(zhèn)污水處理率不斷提高。但是，中國污水處理行業(yè)仍處于發(fā)展的初級階段。一方面，中國目前的污水處理能力尚跟不上用水規(guī)模的迅速擴張，管網(wǎng)、污泥處理等配套設施建設嚴重滯后。另一方面，中國的污水處理率與發(fā)達國家相比，還存在著明顯的差距，且處理設施的負荷率低。

    水行業(yè)專家認為，我國污水處理廠的建設在近兩年有了很大的發(fā)展，在不久的將來，全國將達近4000座污水處理廠。但污水處理廠的數(shù)量并不是問題，關鍵不是建了多少污水廠，而是要讓建成的污水處理廠真正的發(fā)揮功效，國務院關于印發(fā)國家環(huán)境保護“十一五”規(guī)劃的通知中明確要求，要不斷提高城鎮(zhèn)污水收集的能力和污水處理設施的運行效率，保證污水處理廠投入運行后的實際處理負荷，在一年內(nèi)不低于設計能力的60%，三年內(nèi)不低于設計能力的75%。而我國各省市的污水處理設施平均負荷率僅為63.75%，有十個省市的污水處理設施的負荷率在80%以上，最高的上海市也沒有達到90%，內(nèi)蒙古和重慶的污水處理設施負荷率還不到40%，新疆污水處理設施負荷率僅有7.2%。以下是231各地級市污水處理達標率的分布：
 

自動化應用－參差不齊

    我國水廠自動化從20世紀80年代起得到了較大規(guī)模的發(fā)展，特別是隨著外資的引入，大量國外先進的自動化控制技術與設備進入國內(nèi)，建成了一批全引進的水廠，使我國水廠自動化進程大大加快，自動化水平也快速提高。近年來，在我國一些發(fā)達地區(qū)，建成了少量測控管一體化的現(xiàn)代化水廠，對推動水廠實現(xiàn)綜合自動化起到了積極的促進作用。但由于歷史和現(xiàn)實的一些原因，我國水廠自動化的總體發(fā)展水平和發(fā)達國家還有相當差距，自動化發(fā)展很不平衡：大中城市的水廠特別是發(fā)達地區(qū)的大型水廠，自動化程度很高，而小城市和城鎮(zhèn)的水廠特別是落后地區(qū)的小型水廠，自動化程度較低，甚至還是空白。而且，在一些已實現(xiàn)自動化的水廠中，雖然其自動化系統(tǒng)和設備與其他行業(yè)如化工、電力等相比并不差甚至更先進，但是其功能并未得到充分發(fā)揮。有的自控系統(tǒng)從未運行過，一直處于閑置狀態(tài)；有的運行一段時間后變?yōu)榱耸謩樱踔撂幱诎c瘓狀態(tài)，造成了自動化系統(tǒng)和設備的極大浪費。相關調(diào)查資料表明：單項設備運行情況基本良好的占78.3％，基本運行正常的占11.7％，設備故障極多已被拆換替代的占5.7％，設備從未投入使用的占4.3％。
 

    控制網(wǎng)水處理行業(yè)分析研究員認為，對于這些水廠自動化中出現(xiàn)的問題，究其原因，與目的、設計、設備和管理等多種問題有關。水廠建設需要經(jīng)歷立項、設計、施工、建成后設備改造等一系列流程。設計中可能涉及到的自動化部分較多，但在實際施工中由于資金問題不能完全實現(xiàn)設計者初衷；或者是，自動化設備在建成投產(chǎn)后所發(fā)揮的效用和預期有偏差，在不斷的更新改造中自動化設備將被拆換或停用；還有就是生產(chǎn)管理中出現(xiàn)管理不當?shù)葐栴}影響了自動化系統(tǒng)和設備的長期應用。

    根據(jù)城市污水處理廠工藝流程、廠區(qū)布置、生產(chǎn)和管理體制等方面的具體要求，污水處理廠自動化系統(tǒng)大致可由現(xiàn)場測量控制層、集中監(jiān)視操作層、廠部生產(chǎn)管理層和公司生產(chǎn)調(diào)度層組成，在污水處理廠自動化系統(tǒng)的各層之間、各PLC工作站之間都是通過計算機網(wǎng)絡進行連接的，通過網(wǎng)絡的物理介質(zhì)進行通信及信息交換。污水廠自動化系統(tǒng)通常采用三級或四級子網(wǎng)構成復合型網(wǎng)絡結構，在各級子網(wǎng)中都配置不同的通信協(xié)議，以適應不同的通信要求。在網(wǎng)絡結構設計、操作和維護方面，網(wǎng)絡軟件、支撐軟件、工具軟件和應用軟件起著極其重要的作用，污水處理廠自動化系統(tǒng)軟件須具有以下功能：數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、信息管理、報表、趨勢分析、登錄、動態(tài)模擬、報警和事件窗口、自診斷、歷史數(shù)據(jù)處理、在線組態(tài)和安全管理功能等。污水廠自動化系統(tǒng)軟件應是能支持系統(tǒng)資源共享，適用于不同的計算機硬件平臺，支持實時多任務、多用戶、多處理性能，支持中文字庫，支持網(wǎng)絡通信和網(wǎng)絡服務，具有良好的組態(tài)功能和組態(tài)方式，友好的人機界面，支持多種數(shù)據(jù)庫操作和格式化，支持多媒體，支持系統(tǒng)冗余，有較高的可靠性、實時性，具有良好的開放性和通用性等。
 

    對于水處理行業(yè)應用自動化技術的現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢，筆者特別采訪了此行業(yè)中生產(chǎn)一線的專家，北京市市政研究總院呂金箔工程師在采訪中表示：“因為模擬量控制較少，多是順序控制，所以污水處理廠采用PLC較多，DCS很少采用；因為成本較高，變頻器使用率一般在20%~30%之間；而壓力儀表和流量儀表等檢測設備在污水處理廠中有大量應用。”

    清河污水處理廠自控工程師張煒認為：“由于水處理工藝的性質(zhì)決定，水的情況多變，氣溫、氣候造成水質(zhì)情況變化較為頻繁，難以實現(xiàn)固定程序的自動化控制，這一點使得水處理與其他生產(chǎn)性行業(yè)的自動化應用有所差別。隨著政府環(huán)保意識的加強，污水處理比例的增大，水處理行業(yè)的自動化投入和使用率都將得到有效的增長。深入到應用層面，未來趨勢將會是：在線儀表增加，并建立整體控制模型，包含所有參數(shù)影響如溫度，氨氮等。”

    北京市市政研究總院陳運珍高工認為：“污水處理中，自動化設備的應用要根據(jù)水質(zhì)情況來定，如濁度、余氯等。從產(chǎn)品應用趨勢來看雖然PLC已成主流，但PAC功能強大、控制力度更大，使用后，中間的變送器、控制儀表等皆可省略，以單個PAC代替多個PLC，可以使包括執(zhí)行機構在內(nèi)的所有設備系統(tǒng)化、網(wǎng)絡化。另外，實時以太網(wǎng)Ethernet、FCS等網(wǎng)絡化形式對于污水處理行業(yè)構筑先進自動化系統(tǒng)具有實用意義。”

清河污水處理廠副廠長文洋（左）、自控工程師張煒（右）
 

    筆者更在采訪中了解到，很多水處理廠在建設后由于使用和維修費用較高，就停用自動化設備，很多都使用便攜式儀器改由人工檢測，造成了國內(nèi)該行業(yè)總體自動化使用率不高。控制網(wǎng)水處理行業(yè)分析研究員認為，這種現(xiàn)象主要是因為水處理屬市政范疇，且公益性大于盈利性，故某些地方政府從經(jīng)濟上考慮忽視了其環(huán)保的公益效用。因此中國應完善污水處理的政策法規(guī)，建立監(jiān)管體制，創(chuàng)建合理的污水處理收費體系，扶植國內(nèi)環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展，推進污水處理行業(yè)的產(chǎn)業(yè)化和市場化。作為一個朝陽產(chǎn)業(yè)，污水處理行業(yè)發(fā)展前景十分廣闊。

自動化建設展望－應用升級

    發(fā)達國家水處理行業(yè)自動化水平普遍很高，在與國際接軌的趨勢下我國水處理行業(yè)自動化建設規(guī)模在未來幾年中將會有很大的上升空間。在發(fā)達國家，污水處理廠平均每萬噸日處理量所需人員不到1人，而我國一般水處理廠日常人員都需要50人以上。自動化的應用水平提高將有效降低人工成本。同時，隨著我國環(huán)保重視程度的提高與環(huán)保資金注入的增加，對水處理的精確要求越來越高，自動化設備的使用率提高成為必需。另外，中小型企業(yè)自動化建設偏低主要由于經(jīng)濟上的原因，我國污水處理政策的完善將促進污水處理盈利性的改善，也會間接增加中小企業(yè)自動化建設的積極性。中國將在“十一五”期間投資3000億元以推進城市污水處理和利用，中國污水處理行業(yè)即將迎來一個高速發(fā)展期！而自動化技術在污水處理行業(yè)的市場前景也值得我們持續(xù)關注和期待！