水行業(yè)是21世紀(jì)最富發(fā)展前景的行業(yè)，21世紀(jì)將是爭(zhēng)水的百年。中國(guó)水資源人均占有量少，空間分布不平衡。隨著中國(guó)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(yán)重制約著我國(guó)城市化進(jìn)程。其次，對(duì)環(huán)保的要求日益提高，從對(duì)工業(yè)廢水的排放到生活污水的處理都在力爭(zhēng)和國(guó)際環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)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(lái)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(guó)家有關(guān)部門(mén)最新資料，截至到2008年3月底，我國(guó)污水處理設(shè)施已投產(chǎn)總數(shù)為1321座，在建污水處理項(xiàng)目為889個(gè)，即將開(kāi)工的為1500座左右，有國(guó)債進(jìn)行投資的項(xiàng)目有538個(gè)，進(jìn)入2008年，新增污水處理廠運(yùn)營(yíng)數(shù)為85座，全國(guó)污水處理廠總處理能力達(dá)到8043萬(wàn)立方米/日，實(shí)際投資達(dá)總規(guī)模達(dá)到1615.4億，配套管網(wǎng)長(zhǎng)15.6萬(wàn)公里，全國(guó)污水處理廠的平均負(fù)荷率為63.74%，平均達(dá)標(biāo)率為91.35%。

    由于國(guó)家和各級(jí)政府對(duì)環(huán)境保護(hù)重視程度的不斷提高，中國(guó)污水處理行業(yè)正在快速增長(zhǎng)，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(guó)污水處理行業(yè)仍處于發(fā)展的初級(jí)階段。一方面，中國(guó)目前的污水處理能力尚跟不上用水規(guī)模的迅速擴(kuò)張，管網(wǎng)、污泥處理等配套設(shè)施建設(shè)嚴(yán)重滯后。另一方面，中國(guó)的污水處理率與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還存在著明顯的差距，且處理設(shè)施的負(fù)荷率低。

    水行業(yè)專(zhuān)家認(rèn)為，我國(guó)污水處理廠的建設(shè)在近兩年有了很大的發(fā)展，在不久的將來(lái)，全國(guó)將達(dá)近4000座污水處理廠。但污水處理廠的數(shù)量并不是問(wèn)題，關(guān)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(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)國(guó)家環(huán)境保護(hù)“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(shè)施的運(yùn)行效率，保證污水處理廠投入運(yùn)行后的實(shí)際處理負(fù)荷，在一年內(nèi)不低于設(shè)計(jì)能力的60%，三年內(nèi)不低于設(shè)計(jì)能力的75%。而我國(guó)各省市的污水處理設(shè)施平均負(fù)荷率僅為63.75%，有十個(gè)省市的污水處理設(shè)施的負(fù)荷率在80%以上，最高的上海市也沒(méi)有達(dá)到90%，內(nèi)蒙古和重慶的污水處理設(shè)施負(fù)荷率還不到40%，新疆污水處理設(shè)施負(fù)荷率僅有7.2%。以下是231各地級(jí)市污水處理達(dá)標(biāo)率的分布：
 

自動(dòng)化應(yīng)用－參差不齊

    我國(guó)水廠自動(dòng)化從20世紀(jì)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(guó)外先進(jìn)的自動(dòng)化控制技術(shù)與設(shè)備進(jìn)入國(guó)內(nèi)，建成了一批全引進(jìn)的水廠，使我國(guó)水廠自動(dòng)化進(jìn)程大大加快，自動(dòng)化水平也快速提高。近年來(lái)，在我國(guó)一些發(fā)達(dá)地區(qū)，建成了少量測(cè)控管一體化的現(xiàn)代化水廠，對(duì)推動(dòng)水廠實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化起到了積極的促進(jìn)作用。但由于歷史和現(xiàn)實(shí)的一些原因，我國(guó)水廠自動(dòng)化的總體發(fā)展水平和發(fā)達(dá)國(guó)家還有相當(dāng)差距，自動(dòng)化發(fā)展很不平衡：大中城市的水廠特別是發(fā)達(dá)地區(qū)的大型水廠，自動(dòng)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(dòng)化程度較低，甚至還是空白。而且，在一些已實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的水廠中，雖然其自動(dòng)化系統(tǒng)和設(shè)備與其他行業(yè)如化工、電力等相比并不差甚至更先進(jìn)，但是其功能并未得到充分發(fā)揮。有的自控系統(tǒng)從未運(yùn)行過(guò)，一直處于閑置狀態(tài)；有的運(yùn)行一段時(shí)間后變?yōu)榱耸謩?dòng)，甚至處于癱瘓狀態(tài)，造成了自動(dòng)化系統(tǒng)和設(shè)備的極大浪費(fèi)。相關(guān)調(diào)查資料表明：?jiǎn)雾?xiàng)設(shè)備運(yùn)行情況基本良好的占78.3％，基本運(yùn)行正常的占11.7％，設(shè)備故障極多已被拆換替代的占5.7％，設(shè)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(rèn)為，對(duì)于這些水廠自動(dòng)化中出現(xiàn)的問(wèn)題，究其原因，與目的、設(shè)計(jì)、設(shè)備和管理等多種問(wèn)題有關(guān)。水廠建設(shè)需要經(jīng)歷立項(xiàng)、設(shè)計(jì)、施工、建成后設(shè)備改造等一系列流程。設(shè)計(jì)中可能涉及到的自動(dòng)化部分較多，但在實(shí)際施工中由于資金問(wèn)題不能完全實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)者初衷；或者是，自動(dòng)化設(shè)備在建成投產(chǎn)后所發(fā)揮的效用和預(yù)期有偏差，在不斷的更新改造中自動(dòng)化設(shè)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(dāng)?shù)葐?wèn)題影響了自動(dòng)化系統(tǒng)和設(shè)備的長(zhǎng)期應(yīng)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(dòng)化系統(tǒng)大致可由現(xiàn)場(chǎng)測(cè)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(dòng)化系統(tǒng)的各層之間、各PLC工作站之間都是通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接的，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的物理介質(zhì)進(jìn)行通信及信息交換。污水廠自動(dòng)化系統(tǒng)通常采用三級(jí)或四級(jí)子網(wǎng)構(gòu)成復(fù)合型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在各級(jí)子網(wǎng)中都配置不同的通信協(xié)議，以適應(yīng)不同的通信要求。在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、操作和維護(hù)方面，網(wǎng)絡(luò)軟件、支撐軟件、工具軟件和應(yīng)用軟件起著極其重要的作用，污水處理廠自動(dòng)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(bào)表、趨勢(shì)分析、登錄、動(dòng)態(tài)模擬、報(bào)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(dòng)化系統(tǒng)軟件應(yīng)是能支持系統(tǒng)資源共享，適用于不同的計(jì)算機(jī)硬件平臺(tái)，支持實(shí)時(shí)多任務(wù)、多用戶、多處理性能，支持中文字庫(kù)，支持網(wǎng)絡(luò)通信和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，具有良好的組態(tài)功能和組態(tài)方式，友好的人機(jī)界面，支持多種數(shù)據(jù)庫(kù)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(shí)時(shí)性，具有良好的開(kāi)放性和通用性等。
 

    對(duì)于水處理行業(yè)應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)狀和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，筆者特別采訪了此行業(yè)中生產(chǎn)一線的專(zhuān)家，北京市市政研究總院呂金箔工程師在采訪中表示：“因?yàn)槟M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?yàn)槌杀据^高，變頻器使用率一般在20%~30%之間；而壓力儀表和流量?jī)x表等檢測(cè)設(shè)備在污水處理廠中有大量應(yīng)用。”

    清河污水處理廠自控工程師張煒認(rèn)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(shí)現(xiàn)固定程序的自動(dòng)化控制，這一點(diǎn)使得水處理與其他生產(chǎn)性行業(yè)的自動(dòng)化應(yīng)用有所差別。隨著政府環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，污水處理比例的增大，水處理行業(yè)的自動(dòng)化投入和使用率都將得到有效的增長(zhǎng)。深入到應(yīng)用層面，未來(lái)趨勢(shì)將會(huì)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(yùn)珍高工認(rèn)為：“污水處理中，自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用要根據(jù)水質(zhì)情況來(lái)定，如濁度、余氯等。從產(chǎn)品應(yīng)用趨勢(shì)來(lái)看雖然PLC已成主流，但PAC功能強(qiáng)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(gè)PAC代替多個(gè)PLC，可以使包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)在內(nèi)的所有設(shè)備系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化。另外，實(shí)時(shí)以太網(wǎng)Ethernet、FCS等網(wǎng)絡(luò)化形式對(duì)于污水處理行業(yè)構(gòu)筑先進(jìn)自動(dòng)化系統(tǒng)具有實(shí)用意義。”

清河污水處理廠副廠長(zhǎng)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(shè)后由于使用和維修費(fèi)用較高，就停用自動(dòng)化設(shè)備，很多都使用便攜式儀器改由人工檢測(cè)，造成了國(guó)內(nèi)該行業(yè)總體自動(dòng)化使用率不高。控制網(wǎng)水處理行業(yè)分析研究員認(rèn)為，這種現(xiàn)象主要是因?yàn)樗幚韺偈姓懂牐夜嫘源笥谟裕誓承┑胤秸畯慕?jīng)濟(jì)上考慮忽視了其環(huán)保的公益效用。因此中國(guó)應(yīng)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(fèi)體系，扶植國(guó)內(nèi)環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展，推進(jìn)污水處理行業(yè)的產(chǎn)業(yè)化和市場(chǎng)化。作為一個(gè)朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，污水處理行業(yè)發(fā)展前景十分廣闊。

自動(dòng)化建設(shè)展望－應(yīng)用升級(jí)

    發(fā)達(dá)國(guó)家水處理行業(yè)自動(dòng)化水平普遍很高，在與國(guó)際接軌的趨勢(shì)下我國(guó)水處理行業(yè)自動(dòng)化建設(shè)規(guī)模在未來(lái)幾年中將會(huì)有很大的上升空間。在發(fā)達(dá)國(guó)家，污水處理廠平均每萬(wàn)噸日處理量所需人員不到1人，而我國(guó)一般水處理廠日常人員都需要50人以上。自動(dòng)化的應(yīng)用水平提高將有效降低人工成本。同時(shí)，隨著我國(guó)環(huán)保重視程度的提高與環(huán)保資金注入的增加，對(duì)水處理的精確要求越來(lái)越高，自動(dòng)化設(shè)備的使用率提高成為必需。另外，中小型企業(yè)自動(dòng)化建設(shè)偏低主要由于經(jīng)濟(jì)上的原因，我國(guó)污水處理政策的完善將促進(jìn)污水處理盈利性的改善，也會(huì)間接增加中小企業(yè)自動(dòng)化建設(shè)的積極性。中國(guó)將在“十一五”期間投資3000億元以推進(jìn)城市污水處理和利用，中國(guó)污水處理行業(yè)即將迎來(lái)一個(gè)高速發(fā)展期！而自動(dòng)化技術(shù)在污水處理行業(yè)的市場(chǎng)前景也值得我們持續(xù)關(guān)注和期待！