物联网技术在生物除臭工程中的应用研究

胡 超，程 辉

(杭州绿然环保集团有限公司，浙江 杭州 311100)

1 引言

很长一段时间以来，受认识、资金等方面限制，我国污水处理厂极少重视臭气的处理问题。随着城镇化进程的加快，环境保护意识的提高，有关臭气影响公众健康、生活品质的案例公之于众，并呈现逐年上涨的趋势。因此，如何在处理污水的情况下，合理使用先进技术，控制臭气问题成为当前迫切解决的问题。现笔者结合工作经验，简要探讨了物联网技术在生物除臭工程中的应用。

2 物联网技术现状

物联网技术起源于互联网，是继互联网、计算机之后的信息产业发展浪潮。在城市的环保方面，物联网技术多用于污染源的在线检测上，在了解污染现状的同时，实现减员增效的目标。而且，该技术也处于农村污水处理、高速公路污水处理等领域，并取得显著效果。基于物联网技术的智慧水务系统改造，构建了远程监控平台，提升了二次供水的管理水平，实现了水资源、水环境的智能化管理。当前，这些领域正大力推进物联网技术，但是作为环保行业的除臭工作，尚未见到和物联网技术相关的报道。基于此，需要将物联网技术引入生物除臭工程中，从而改善效率低下的现状，提高生物除臭工作质量[1]。

3 系统需求

在恶臭处理技术中，生物除臭技术应用广泛，其具有无二次污染、成本低、效果好等优势，是污水厂常用的除臭方法。一般情况下，生物除臭多使用生物滤池工艺，主要装置包括引风机、排气烟囱、预洗池等。在业主运行、养护期间，常见这样几个问题：①恶臭气体的主要成分是硫化氢，喷淋液经过长时间运行后，会降低pH值，需要及时更换，否则会增加腐蚀风险，影响微生物生长。从实际来看，由于业主缺乏对其的养护，未及时更换循环液，从而影响生物滤池的运行效果。②滤床滤料经过一段时间的运行后，不仅会使微生物菌长满滤料，也会造成生物膜脱落，降低滤料空隙率，增加风阻。若选材不当，滤料层搭配不合理，会堵塞滤层，减小风量。通常来讲，这种情况很难发现，发现时滤层已板结，风量已降至最低。③由于温度影响气体的溶解度，夏季多产生大量臭气，而冬季臭气量则比较少。若管护人员未结合进出气现状，及时调整风量大小，仅凭借工作经验或对臭气的感受，迫停除臭装置，势必影响微生物的生长和相关设施的运行。

对于除臭厂家而言，由于除臭项目分散，数据收集难度大，甚至存在运行条件参差、数据分析困难的情况。这种情况下，即便工作经验丰富，也会影响着技术效益的转化结果。对此，可将物联网技术引入生物除臭工程中，可实时分析和解决除臭设施的运行问题，消除用户的管护盲点，并制定有效的解决措施，提供针对性的服务，便于积累工作经验，优化系统设计[2]。

4 系统方案实施

4.1 系统架构

对于物联网分层机构来讲，从上到下可分为传感层、传输层、应用层。其中，传感层多依托传感器，采集和感知现场数据。传输层经由无线、有线网络，将采集数据传至应用层，应用层再对收集数据进行分类和展示。同时，根据需求定义参数边界，进行反馈和报警，达到远程监控的效果。参照该架构，构建由传感层、传输层、应用层组成的智能监控平台[3]。此阶段，先在污水厂安装生物除臭装置，便于实时开展数据监测、数据处理、故障报警等工作。此外，该架构按照物联网分层进行构建，各层功能独立，删、改、增等操作都不会影响其他功能的运行和实现。但是，相邻层间接口的定义要统一、通用，便于相互协调，共同完成系统功能。

4.2 数据采集系统

为有效监控除臭设施的运行现状，需要及时采集数据信息，并设置相应的监控采集点，具体包括：①pH值。仪表为pH变送器，旨在监测循环液的pH值，当该值低于4.5时，启动循环液后补水，或启动报警器。②滤层阻力损失。仪表为压差变送器，旨在监测阻力变化，当阻力接近设计值时，用喷淋冲洗。或阻力上升时，启动报警器。③风机转速、水泵电流等设备参数，旨在监测相应设备的运行状态。④水箱温度，仪表为温度变送器，旨在监测水箱温度，低温时启动加热。⑤循环液储箱液位，仪表为液位计，旨在监测循环液体液位，低液时补水。各装置通过传输信号、通讯协议等，实时分析、采集仪表数据，共同组成数据采集系统。

4.3 通信网络系统

一般情况下，通信网络系统分为两部分：第一部分，由5台除臭设施通过网线、光纤交换机、以太网交换机等，按照行业要求，科学、合理的布线，从而组成局域网。第二部分，路由器通过无线网络，和ADSL网络互联，有效传输数据信息。由于本项目的特殊性，现场不便接入ADSL网络，故而选择4G网络。

4.4 数据监控中心

所谓数据监控中心，是由服务器、通信网络、监控软件组成的。远程监控系统的功能为：采集和整理数据，监视并显示工艺现状，监视控制，存储并归档数据。画面包括报表、报警画面、工艺图等，其中工艺流程画面包括工艺参数、工艺流程图、仪表数据等工作现状[4]。动态数据显示则包括：各种模拟信号、开光信号，比如故障显示、pH值、风机、温度等。数据报表：可根据实际需求，制作年报表、月报表、日报表。报警功能：待设备故障或超限后，现场控制柜会发出警报，控制软件则自动弹出故障详图，清晰的显示故障现象，提供解决方案。安全功能：按照级别分级、加密，记录操作人员的所有信息。

5 案例应用分析

5.1 天津某污水处理厂

本处理设计长36 m，宽15 m，高12 m，脱水机房内侧设置了5台脱水机，南侧设置了加药罐、输送泵，采用机械通风、自然通风相结合的形式，南北墙都设置了轴流通风机、门窗。以往，该处理厂未设置臭气封闭设施，使得臭气向不同方向扩散，严重污染周围环境。对此，首先，对处理厂进行了封闭处理，制造封闭的空间，限制臭气流动，同时提供相对有序的流动通道。其次，引入了物联网技术，通过构建数据采集系统、监控中心等，实时监控污水处理厂各设施的运行情况，尤其是除臭设施，便于及时发现运行故障，采用有效措施进行解决，提高整个污水处理厂的工作效率。

5.2 深圳某污水处理厂

该处理厂的生物除臭工程建于2006年，由除臭处理、收集系统组成，范围包括污泥浓缩池、脱水机房等。其中，污泥脱水机房受各因素影响，导致臭气处理效果欠佳。对此，需要结合实际进行改造。比如，将污泥料斗和臭味外溢的离心脱水机相连，以二楼楼板为边界，分为上下两层封闭，上层封闭高度为1 m，使用无色透光的耐力板，用磁条固定机身。下层在无色透光耐力板基础上，加用不锈钢骨架。封闭结束后，于每台脱水机、连接部分构建独立的封闭空间，统一收集空间臭气，输至除臭塔处理[5]。另外，结合处理厂生物除臭工程的具体情况，构建集监控中心、通信网络等于一体的物联网系统，通过对各设施运行现状的分析和观察，找寻出现问题的部位和原因，例如：物联网技术的使用后，发现一楼脱水机房H2S浓度为(1200～2000)×10-9，二楼浓度为2000×10-9以上。通过网络调研，借鉴其他厂家的工作经验，对除臭系统进行了改造，发现一楼H2S降至80×10-9以下，除臭效果显著。

6 结语

生物除臭工程操作复杂，稍有不慎就会影响整个除臭效果。而物联网技术的应用，能及时了解和跟进数据，便于及时发现除臭设施的运行问题，确保除臭设施节能、高效运行。同时，还能完整、准确地收集风量、阻力损失、污染物浓度等参数，有助于优化系统设计，分析各设施关系。本文通过分析物联网技术的应用价值，为除臭系统的运行提供丰富经验，日后会在远程监控基础上，开发移动端服务，充分发挥在除臭工作中的实用价值。