作者：Erin Dillon，Charles Ross & Son 市場(chǎng)專(zhuān)員

　　食品制造業(yè)是全球最大的用水行業(yè)之一，水在整個(gè)生產(chǎn)鏈中扮演著關(guān)鍵角色。從清洗水果、蔬菜和肉類(lèi)等原材料，到助力加熱、冷卻和發(fā)酵等生產(chǎn)流程，水都是不可或缺的要素。此外，在生產(chǎn)批次更迭之際，水還承擔(dān)著清洗設(shè)備的重要任務(wù)，以確保符合嚴(yán)苛的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，保障食品供應(yīng)鏈安全。如今，食品制造業(yè)面臨著日益嚴(yán)峻的節(jié)水壓力，每日用水量以數(shù)十億加侖計(jì)。制造商們正不斷尋求創(chuàng)新方法，在嚴(yán)格遵守法規(guī)的前提下，高效處理和回收廢水。

　　解析廢水處理難題

　　食品加工廢水處理的核心難題，在于其含有高濃度有機(jī)成分，包括蛋白質(zhì)、脂肪、糖類(lèi)、淀粉及其他固體物質(zhì)，這些成分會(huì)顯著推高生化需氧量（BOD）和化學(xué)需氧量（COD）。此外，來(lái)自原料和清潔劑的氮、磷元素，以及細(xì)菌、酵母、霉菌等病原體，也為水處理帶來(lái)額外挑戰(zhàn)。

　　廢水處理流程首先是通過(guò)篩分和過(guò)濾、沉淀，或溶氣氣浮（DAF）去除大顆粒固體。溶氣氣浮過(guò)程需要對(duì)廢水進(jìn)行化學(xué)處理，并對(duì)處理罐加壓以產(chǎn)生氣泡，這些氣泡會(huì)附著在懸浮物質(zhì)上，將其帶到處理罐頂部，從而實(shí)現(xiàn)固液分離。根據(jù)廢水的回用需求，接下來(lái)的步驟可能涉及化學(xué)或熱處理來(lái)調(diào)節(jié)pH 值或殺滅細(xì)菌，或是采用紫外線消毒或反滲透等工藝。

　　對(duì)于食品制造商而言，無(wú)論采用單一處理方法還是綜合處理方式，都必須優(yōu)先考慮三個(gè)關(guān)鍵要素：監(jiān)管、效率和合規(guī)性。而現(xiàn)代控制面板正是在這些方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。

　　借助PLC、HMI 與SCADA 系統(tǒng)優(yōu)化廢水處理

　　◆ 可編程邏輯控制器（PLC）：自動(dòng)化處理的智慧核心可編程邏輯控制器（PLC）是專(zhuān)為實(shí)時(shí)過(guò)程控制設(shè)計(jì)的工業(yè)計(jì)算機(jī)，是食品制造中廢水處理的核心中樞。它們能夠精確監(jiān)控和自動(dòng)化關(guān)鍵處理步驟，包括pH 值平衡、化學(xué)品添加、曝氣控制以及污泥處理。

　　PLC 在廢水處理中的關(guān)鍵功能包括：

　　1）自動(dòng)添加藥劑：PLC 基于實(shí)時(shí)傳感器數(shù)據(jù)，精確調(diào)控混凝劑、絮凝劑及消毒劑的添加量，在確保處理效果的同時(shí)減少藥劑浪費(fèi)，降低運(yùn)營(yíng)成本。

　　2）曝氣管理：通過(guò)控制曝氣池中的鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和氧氣水平，PLC 維持微生物分解有機(jī)物的理想條件，從而提高有機(jī)物的分解效率。

　　3）pH 值與電導(dǎo)率調(diào)節(jié)：實(shí)時(shí)pH 傳感器將數(shù)據(jù)傳輸至PLC，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整堿性或酸性添加劑注入量，確保廢水排放符合法規(guī)要求。

　　4）污泥脫水優(yōu)化：PLC 自動(dòng)化控制離心機(jī)與壓濾機(jī)運(yùn)行，確保在污泥處理前高效去除水分。

　　5）泵與流量控制：PLC 管理泵的運(yùn)行，優(yōu)化流量，防止溢流，確保處理周期的一致性。

　　◆ 人機(jī)界面（HMI）：連接操作員與控制系統(tǒng)的橋梁人機(jī)界面（HMI）作為操作人員與PLC 之間的圖形化交互接口，使用戶能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控和調(diào)整廢水處理流程。它以直觀的界面展示流速、藥劑濃度、pH 值及系統(tǒng)警報(bào)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

　　HMI 在廢水處理中的優(yōu)勢(shì)有：

　　1）可視化便捷監(jiān)控：操作人員可迅速直觀地掌握廢水處理的整體狀況，從而極大地降低手動(dòng)檢查的需求。

　　2）智能報(bào)警系統(tǒng)：當(dāng)出現(xiàn)藥劑投加過(guò)量、水泵故障或濁度超標(biāo)等異常情況時(shí)，HMI 會(huì)即時(shí)發(fā)出警報(bào)，以便迅速采取糾正措施。

　　3）歷史數(shù)據(jù)與趨勢(shì)分析：系統(tǒng)自動(dòng)記錄歷史處理數(shù)據(jù)，便于企業(yè)分析趨勢(shì)、預(yù)測(cè)問(wèn)題并優(yōu)化未來(lái)的運(yùn)營(yíng)。

　　4）遠(yuǎn)程控制功能：許多HMI 支持遠(yuǎn)程監(jiān)控，工程師無(wú)需親臨現(xiàn)場(chǎng)即可對(duì)處理流程進(jìn)行調(diào)整。

　　◆ 監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集（SCADA）系統(tǒng)：全面的控制與數(shù)據(jù)分析

　　監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集（SCADA）系統(tǒng)將多個(gè)PLC 和HMI集成到一個(gè)集中平臺(tái)上，為整個(gè)設(shè)施的廢水處理操作提供全局視圖。這些系統(tǒng)收集、處理并分析實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，以優(yōu)化效率并確保合規(guī)性。

　　SCADA 在廢水管理中的關(guān)鍵應(yīng)用包括：

　　1）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集：SCADA 系統(tǒng)從各種傳感器和可編程邏輯控制器收集數(shù)據(jù)，提供處理?xiàng)l件的實(shí)時(shí)快照。

　　2）自動(dòng)化報(bào)告與合規(guī)性跟蹤：該系統(tǒng)可生成監(jiān)管機(jī)構(gòu)所需的報(bào)告，記錄排放水平、化學(xué)藥劑使用情況和系統(tǒng)性能。

　　3）預(yù)測(cè)性維護(hù)：通過(guò)分析趨勢(shì)和設(shè)備健康數(shù)據(jù)，SCADA 有助于預(yù)防故障，減少意外停機(jī)時(shí)間和維護(hù)成本。4）能源優(yōu)化：SCADA 可根據(jù)實(shí)時(shí)需求調(diào)整曝氣機(jī)和泵等高能耗組件的運(yùn)行，降低電力消耗。

　　5）與其他系統(tǒng)的集成：SCADA 可以與企業(yè)資源規(guī)劃（ERP）軟件集成，使廢水處理與整體生產(chǎn)活動(dòng)相協(xié)調(diào)。食品制造商在尋求工藝改進(jìn)或在現(xiàn)有設(shè)備中整合新技術(shù)時(shí)，同步升級(jí)控制系統(tǒng)是必要之舉。通過(guò)引入深諳生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)和下游實(shí)際技術(shù)復(fù)雜性的過(guò)程控制專(zhuān)家和工程師，公司可以構(gòu)建符合其特定需求的系統(tǒng)。這種協(xié)作方法確保了廢水處理系統(tǒng)的高效運(yùn)行，并使其能夠從容應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的任何挑戰(zhàn)。

　　更智能、更可持續(xù)的廢水管理方法

　　食品制造商通過(guò)與專(zhuān)業(yè)工程師合作，并充分利用可編程邏輯控制器（PLC）、人機(jī)界面（HMI）和監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集（SCADA）系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，能夠顯著提升廢水處理效率。隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷進(jìn)步，集成智能控制系統(tǒng)將成為優(yōu)化廢水處理并確保長(zhǎng)期運(yùn)行可靠性的關(guān)鍵。投資這些技術(shù)不僅有助于保護(hù)環(huán)境，還能提升整體生產(chǎn)效率、改善經(jīng)濟(jì)效益，使食品制造商在監(jiān)管日益嚴(yán)格的行業(yè)中保持市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

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