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    水行業是21世紀最富發展前景的行業，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，對環保的要求日益提高，從對工業廢水的排放到生活污水的處理都在力爭和國際環保標準接軌。再次，從人民健康的角度考慮，飲用水和生活用水的水質要求也在增加。在這樣的背景下，污水處理行業成為新興產業，目前與自來水生產、供水、排水、中水回用行業處于同等重要地位。

現狀－初具規模，發展提速

    依據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總數為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，實際投資達總規模達到1615.4億，配套管網長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境保護重視程度的不斷提高，中國污水處理行業正在快速增長，污水處理總量逐年增加，城鎮污水處理率不斷提高。但是，中國污水處理行業仍處于發展的初級階段。一方面，中國目前的污水處理能力尚跟不上用水規模的迅速擴張，管網、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。

    水行業專家認為，我國污水處理廠的建設在近兩年有了很大的發展，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揮功效，國務院關于印發國家環境保護“十一五”規劃的通知中明確要求，要不斷提高城鎮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，在一年內不低于設計能力的60%，三年內不低于設計能力的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模的發展，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，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，在我國一些發達地區，建成了少量測控管一體化的現代化水廠，對推動水廠實現綜合自動化起到了積極的促進作用。但由于歷史和現實的一些原因，我國水廠自動化的總體發展水平和發達國家還有相當差距，自動化發展很不平衡：大中城市的水廠特別是發達地區的大型水廠，自動化程度很高，而小城市和城鎮的水廠特別是落后地區的小型水廠，自動化程度較低，甚至還是空白。而且，在一些已實現自動化的水廠中，雖然其自動化系統和設備與其他行業如化工、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揮。有的自控系統從未運行過，一直處于閑置狀態；有的運行一段時間后變為了手動，甚至處于癱瘓狀態，造成了自動化系統和設備的極大浪費。相關調查資料表明：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％。
 

    控制網水處理行業分析研究員認為，對于這些水廠自動化中出現的問題，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設計者初衷；或者是，自動化設備在建成投產后所發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；還有就是生產管理中出現管理不當等問題影響了自動化系統和設備的長期應用。

    根據城市污水處理廠工藝流程、廠區布置、生產和管理體制等方面的具體要求，污水處理廠自動化系統大致可由現場測量控制層、集中監視操作層、廠部生產管理層和公司生產調度層組成，在污水處理廠自動化系統的各層之間、各PLC工作站之間都是通過計算機網絡進行連接的，通過網絡的物理介質進行通信及信息交換。污水廠自動化系統通常采用三級或四級子網構成復合型網絡結構，在各級子網中都配置不同的通信協議，以適應不同的通信要求。在網絡結構設計、操作和維護方面，網絡軟件、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軟件須具有以下功能：數據采集、監控、信息管理、報表、趨勢分析、登錄、動態模擬、報警和事件窗口、自診斷、歷史數據處理、在線組態和安全管理功能等。污水廠自動化系統軟件應是能支持系統資源共享，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，支持網絡通信和網絡服務，具有良好的組態功能和組態方式，友好的人機界面，支持多種數據庫操作和格式化，支持多媒體，支持系統冗余，有較高的可靠性、實時性，具有良好的開放性和通用性等。
 

    對于水處理行業應用自動化技術的現狀和未來發展趨勢，筆者特別采訪了此行業中生產一線的專家，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決定，水的情況多變，氣溫、氣候造成水質情況變化較為頻繁，難以實現固定程序的自動化控制，這一點使得水處理與其他生產性行業的自動化應用有所差別。隨著政府環保意識的加強，污水處理比例的增大，水處理行業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水質情況來定，如濁度、余氯等。從產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，可以使包括執行機構在內的所有設備系統化、網絡化。另外，實時以太網Ethernet、FCS等網絡化形式對于污水處理行業構筑先進自動化系統具有實用意義。”

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，造成了國內該行業總體自動化使用率不高。控制網水處理行業分析研究員認為，這種現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濟上考慮忽視了其環保的公益效用。因此中國應完善污水處理的政策法規，建立監管體制，創建合理的污水處理收費體系，扶植國內環保產業發展，推進污水處理行業的產業化和市場化。作為一個朝陽產業，污水處理行業發展前景十分廣闊。

自動化建設展望－應用升級

    發達國家水處理行業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自動化建設規模在未來幾年中將會有很大的上升空間。在發達國家，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，隨著我國環保重視程度的提高與環保資金注入的增加，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，中小型企業自動化建設偏低主要由于經濟上的原因，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，中國污水處理行業即將迎來一個高速發展期！而自動化技術在污水處理行業的市場前景也值得我們持續關注和期待！