自动化技术在环保设备中的应用及发展

林立森 陈继安

[摘    要]环境保护是国家发展的必然选择，在现代的环境治理项目中，大部分都是通过自动化的监控控制，这样可以降低人力成本，同时也可以确保每个排放点的检测效率，防止污染物的超标。自动化技术与电子控制、机电、通信等相关专业密切相关，可根據资料的分析，准确把握环境污染治理的状况。

[关键词]环保设备;自动化技术;应用与发展

[中图分类号]TP29 [文献标志码]A [文章编号]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

在环保设备的开发和应用中，自动化技术可以更好地满足各种生产条件下的净化处理需要，如废水净化、空气除尘、噪声消除、实时监控等。其市场前景非常广阔，每年的产值已经突破了一万亿元，而且还在不断地增加。尽管由于疫情的影响，2020年的销量有所下滑，但仍与2018年的销量大体相当。同时，在环保设备产业的发展中，增长过快和发展不平衡的现象日益严重，很多大城市都在通过政策和补贴加速落实企业环保设施的安装工作。

1 自动化技术应用在环保设备中的意义

自动化技术的发展，是电控、机电、通信等技术的不断发展与融合的产物，尤其是在机械化工业中具有很大的替代作用，可以显著降低人工成本，提高生产效率。自动化技术可以根据传感器检测到目前的系统状况，并通过预先准备好的控制软件进行参数比较，根据测量结果与标称偏差的大小，给出相应的调整命令，以保证各装置在动态调整的条件下保持有效的均衡。在企业竞争日益激烈的市场环境中，采用自动化技术更符合目前环保设备的现代化发展趋势。①省钱。将自动化技术运用于环保设施，可以为环境治理提供具体的数据依据，从而达到精确的治理效果，既节省了大量的时间和成本投入，又能保证精确的管理。由于受设备、环境等因素的制约，传统的人力监测无法对环境做到实时监测，而采用自动监测技术，可以自动实时监测污染源，确保监测结果的准确性，降低成本。②危险性很小。由于环保设备在使用过程中所涉及的各种污染物，在分析、收集等方面既要确保其精确性，又要有一定的危险性，若采用手工处理，耗时过久，很容易产生误差，也会影响工作人员的身体健康和安全。而采用自动化技术，不仅可以自动收集和分析污染源，还可以有效的进行数据的共享，减少工作人员在收集过程中的风险。

2 自动化技术在环保设备中的具体应用

自动控制技术是指在无人操作的情况下，对数据进行处理、传输、检测、误差估计和控制的一种技术。采用自动化设备可以有效地提高环境保护的决策效率，同时也是今后环境保护设备的发展方向，因此有必要加强对自动化技术应用的研究。

2.1 在污水处理设备中的应用

在工业生产中，废水是环境治理中最为普遍的一种对象，但是由于生产的类型不同，所含的污染物也各不相同，所以在设计过程中要严格按照实际情况进行，以保证其效果达到排放标准。废水的处理过程要经历很多个过程，每个过程都可以看作是时间的参数，可以根据反应的时间进行调整和控制。如果检测器反馈出的净化工艺条件不能满足下一步的要求，就必须采用自动控制系统来延长该工序的反应时间，提高对危险物质的净化效果。常用的处理方法有静置沉淀法、曝气法等，分别处理沉淀物和氨、氮、磷等元素。在废水处理系统中，可以采用PLC的方式进行总线控制，每个反应器都有相应的探测器，用PLC控制废水中的杂质含量，并由PLC进行自动调整反应时间。在PLC线路上，反应池探测器的数据由预先铺设的光纤传输和反馈，当检测结果达到预定的排放标准时，才会启动管道，进行下一步的工作，直至污水杂质均符合国标的排放要求。从目前的社会发展状况来看，目前在环境保护领域使用的最多的自动化技术是常规技术。

2.2 在空气治理设备中的应用

大气污染是一个很大的问题，特别是在北京、上海、天津这些发达的城市，每年冬天都会出现浓雾或霾，这不但给当地居民的生存环境带来了很大的影响，也给居民的身体带来了很大的危害。而将自动化技术运用于大气的环保设备中，可以有效地阻止空气中的污染成分扩散，使人们的居住环境变得更干净。例如，V0Cs是一类挥发性有机化合物，包括工业废气和恶臭气体，其主要的来源是汽车尾气排放、化工生产制造、电路涂料、废水处理、城市垃圾、石化工业、造纸、医药、屠宰、塑胶及食品加工业等行业。其主要的以下几种处理方式。08518E36-CA37-4424-8974-C84D9C30F010

（1）低温冷却。这是一种比较简单的工艺，它通过改变物质在热胀冷缩过程中的温度，将V0Cs吸附在冷凝器中，然后通过气压系统进行分离，V0Cs一出冷凝器，气体就会上升，然后由其他设备将其回收，将有害气体排出，达到环保净化的效果。这种方式的最大优势在于，它不需要消耗太多的物品，但它的作用范围很小，不能用于户外环境的净化，因此在体育馆、健身房、写字楼、办公室等公共场所应用比较普遍。

（2）溶剂吸收。它采用一种特殊的溶剂，使气体与液体在一个气缸中，通过使其与溶剂发生化学反应，实现对有害气体的吸收，从而对有害气体进行净化。这种方法在普通的室内和室外环境中很难使用，但它并不讲究环境，可以在没有氧气的情况下进行。

（3）采用生物分离技术。这是一种比较先进的环境治理技术，通过微生物的代谢，将有毒的物质分解，生成二氧化碳和水，然后排放到外面。生物技术要求将环境机械设备转变为生物滤芯，将自动制造设备转变为培养器，使微生物在短期内迅速繁殖，从而提升空气的净化能力。最大的优点是，它可以独立地安装在户外，由自动化装置进行自动监控，并将机器的状态反馈给管理总部，从而实现自动化监控。目前，生物分离技术还在试验阶段，微生物的培养方式非常复杂，对环境的要求也非常严格，如果不能通过自动化设备进行定期、标准化的培养，生物分离技术的成功率就会很低。但是，这也是目前最理想的空气净化方式，通过与人体共生，确保两者的生存。

（4）采用活性碳吸附。活性碳吸附是一种常用的空气过滤方法，不但可以对V0Cs进行有效的净化，而且对其他有害物质也有一定的过滤作用。它的工作原理是通过使用多孔碳材料阻隔空气中的有害成分，从而达到净化空气的作用。它最大的优点是处理效率高，净化效率高，可以优先回收有机物，但缺点也比较明显，如前期投入较高，后期维护比较复杂等。

（5）设立自动测试和维护站。空气质量自动检测站是一种集采样分析、数据评估、空气总结为一体的空气监测设备。该系统具有良好的连续性和稳定性，目前已实现了系统的自动升级，对我国大城市大气污染的治理具有一定的促进作用。通常本系统能够对空气中的PM2.5、臭氧、一氧化碳等综合污染物进行质量检验，并将其结果用仪器进行显示。

2.3 在固废处理设备中的应用

很多生产过程中产生的废弃物，都会被焚烧掉，不过为了达到环保的目的，还是要先将废料的种类、大小等进行分类，然后再进行回收利用或处理，以降低垃圾的处理数量。一些木屑、碎石等可以通过机械的方法进行筛选，将符合尺寸、重量的固体颗粒进行分类，然后运送到工厂进行压缩，最后转化成渗水砖块用于建筑施工。其既能提高垃圾的循环利用率，又能满足环保政策的要求，降低后期的废渣燃烧压力。有些固体垃圾是不能循环利用的，可以通过自动控制系统监测炉膛内的温度和蒸汽压力，从而确定垃圾的燃烧是否充分，达到最佳的燃烧效果。锅炉的蒸汽压力可以与汽轮机相连带动机组运转，完成发电、产热需求，并通过自动控制系统，确保蒸汽压力的稳定，从而为后续发电提供可靠的电力供应。

2.4 在环境监测设备中的应用

环境质量监控设备是每个生产单位都要安装的，可以在出厂前重新进行一次含量测试，以防止产生污染、超标罚款问题。由于不同的监控对象所使用的仪器结构、方法原理都存在着很大的差别，利用COD水质在线监测系统可以对污水中的有机物进行检测，并且可以将检测装置与污水排放口相连，从而实现对污水排放的实时监控，避免了异地检测带来的延迟问题。在COD系统中，采用了光谱技术对不同水体中的有机物质进行了区分，两者峰值之间的相关性达到了0.996。该系统每隔3 min即可完成一次取样与分析，并将全部资料传送至通信系统，为后续检测提供更为可靠的资料。在自动化技术发展的同时，也与多媒体技术的结合，使得传统的数据采集方式变成了影像和视频，提高了数据的准确性和环境质量监测的可信度。

3 自动化技术在环保设备中应用的发展前景

科技的发展是人们生活的基础，是人类智慧化的开始。自动化环保设备除了具备基本的环境保护功能外，还必须具备信息处理、分析、筛选、上报等多种功能，在日常工作中，自动控制系统可以根据这些数据自动调节运行状况。当设备出现故障时，自动控制系统还会将自己的工作信息上传到云端，并由云端计算机分析，将分析的结果转化为一条禁止的指令，避免自动化设备的错误操作，从而实现自动学习和自主成长的目标。随着技术的发展，自动化环境保护装置将不再是一个独立的个体，而是可以通过网络进行有效的融合，形成一个完整的环境保护体系，每个装置都可以独立完成自己的任务，自动制定环境保护方案，为人们的日常生活带来更多的可能性。另外，如果能将环境自动控制的设施进行网格化，还会有许多新的技术加入，如无人机的侦查。无人机可以取代人工对环境的监测，探测距离可以扩展到50 km，探测时间缩短至3 h。同时也可以利用无人机对土壤和水资源进行采样，如果达不到要求，就必须对环境保护机器人的工作状况进行调整，重新评估环境。

3.1 空气除尘的发展方向

布袋和静电除尘器是一种很好的空气污染控制装置，静电除尘器在工厂中的应用非常广泛，尤其是在高温、高湿度、高压力环境下使用。布袋除尘器在进行除尘时，总体效果更好，粉尘阻力不会对其造成影响，而且费用也相对低廉。但是由于布袋的阻力大，造成的损失大，不适合高压、高温、腐蚀性强的气体，因此必须加大这方面的研究。在未来，可采用布袋、静電结合的除尘装置，针对不同的除尘环境，自动选取适宜的除尘工艺，并对工艺参数进行实时调节，使装置的除尘效果得到显著改善。该传感器可以从存储器中采集数据，经SPS向太网络发送，并根据TCP与计算机实现通信。这种结合的除尘技术有望替传统单一的布袋或静电除尘，具有很好的推广应用价值。

3.2 监测设备发展方向

在检测过程中，检测系统缺乏对废水流量、废水COD、悬浮物等复杂度的检测。在以后的发展过程中，需要在选择系统响应控制模块时，通过单片机，采用线性回归的方法确定电压、COD值，设定合适的测量范围，控制基准偏差和重复偏差，确保胶质物质、溶液的颜色等不会影响到测试的精度，保证监测系统的工作稳定，以确保整个系统的可靠性。

3.3 智慧集成化

未来的环保设备产业要充分利用大数据和区块链技术，对各种环境进行仿真模拟，对其进行科学的优化。智慧环境系统是集自动监测、数据分析、设备预警等智能技术于一身的智能环境，并能自动调节环保设备的运行参数，实现环境污染的最优控制。智慧环保系统的整合，不仅是指数据的整合，更是将人与环境智能的有机结合，使人与环境的合理配置，而且能够充分的发挥人的主动性，在处理工艺、流程上的设置、处理的质量等方面都会发挥重要的作用。智能一体化的环境保护装置是未来环境保护产业发展的一个重要方向。

4 结束语

自动化技术是当前很多机械化生产的主要发展方向，自动化技术可以提高环境保护设施的利用率，提高环境保护设施的适用性，从而为更多的区域提供合适的服务，促进环境保护工作的迅速发展。在废水处理过程中，每个阶段都要进行含量检测，以防止因净化不足而造成的污染。在空气净化、吸附等领域，采用静电捕集方法，并对指标及监控装置进行有效的空气品质管理，以避免对人体健康及设备使用寿命产生不利影响。在处理固体废物的过程中，首先要进行回收的检查，减少后续的焚烧过程，然后采用热电联产来提高废物的利用率。因此，应重视自动化技术在环保设备中的应用与发展，以促进我国环保事业的进程。

参考文献

[1] 惠斌.自动化技术在环保设备中的应用与发展[J].皮革制作与环保科技，2021，2（24）：158-160.

[2] 石峰，丁金友，匡泓，等.智能环保自动化——电镀表面处理设备制造业的现状与展望[J].电镀与精饰，2021，43（12）：38-42.08518E36-CA37-4424-8974-C84D9C30F010