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作者簡介：朱學峰（1940-），男，山東青島人，教授，博導，碩士，1965年華南工學院碩士畢業(yè)，1980、1992分別在美國Lehigh大學、加州大學Santa Barbara當訪問學者和訪問教授。歷任華南理工大學電子與信息學院自動化學院院長、校長助理。主要研究方向為過程控制，智能檢測與智能控制，圖像處理與應用。
其它作者：黃道平，男，自動化學院教授，博導，博士學位；李艷，女，自動化學院講師，博士學位。
摘 要：污水生化處理是利用微生物清除污水中有機污染物的一種有效方法，是當前處理工業(yè)有機污水和城市生活污水的主要手段。本文就污水生化處理過程的控制與優(yōu)化方面論述了目前國內(nèi)外技術(shù)的發(fā)展概況，指出了國內(nèi)在技術(shù)方面存在的問題和提出今后的研究方向與具體研究內(nèi)容。
關(guān)鍵詞：污水處理過程；控制；節(jié)能；優(yōu)化
1 引言
據(jù)2008《中國水業(yè)市場統(tǒng)計分析》統(tǒng)計，截至2008年6月，中國已建成的污水處理廠約有1400座，在建的污水處理廠達1004座，預計到2010年底，中國污水處理廠將達到3000座。
我國城市污水年排放量大約在420億噸，但是城市污水的處理率僅為30%，二級處理率為15%。大量城市污水未經(jīng)任何有效的收集處理就直接排放到附近的水體，使得原本具有泄洪和美化景觀作用的河渠變成了污水渠。
隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和城市化進程的加快，城市污水排放量迅速增長，大量未經(jīng)處理的城市污水排放到地表水系，造成水環(huán)境的嚴重污染，危害居民身體健康。城市污水處理涉及到環(huán)境和資源的可持續(xù)發(fā)展，是節(jié)能減排的重要組成部分。
污水也是一種資源，是可以再生和利用的水資源。污水資源化是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的要求，是實現(xiàn)水資源優(yōu)化配置的重要環(huán)節(jié)，我國大中型城市立足于本地自有水源，最大限度地實現(xiàn)污水的再生利用，將污水處理回用作為城市用水的第二水源，可以在一定程度上緩解缺水問題，有效減少城市水污染，提高城市供水可靠性，創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。
與國外污水處理行業(yè)相對比，我國的污水處理系統(tǒng)主要存在以下問題：
（1）在資金投入方面，我國在污水處理領(lǐng)域的投入嚴重不足。目前，污水處理投入約占我國GDP的0.02-0.03%，污水處理行業(yè)落后，污水處理率低。美國平均1萬人擁有一座污水處理廠，瑞典和法國每5000人有一座污水處理廠，英國和德國每7000-8000人有一座污水處理廠，新加坡和瑞典在1989年城市污水處理率就已經(jīng)達到100%。
（2）相對于國外的污水處理廠，我國的污水處理廠管理水平低。在我國，處理過程中的主要工藝參數(shù)與設備運行參數(shù)靠人工經(jīng)驗設定。而國外發(fā)達國家污水處理廠的運行管理自動控制水平高，從大型污水廠到小型氧化塘，大多實現(xiàn)了計算機自動控制，遙控和閉路電視監(jiān)控等，現(xiàn)代化手段被廣泛應用。如英國的泰晤士河的威特尼伊污水處理廠早在1980年就安裝了自動化儀表設備，從而使污水處理過程完全由計算機進行自動控制，全廠只需兩個人值班操縱管理。
（3）檢測儀表與成套設備研發(fā)相對落后。由于國內(nèi)起步晚、技術(shù)落后，國產(chǎn)檢測儀表精度較差，可靠性不高，種類少。國內(nèi)許多污水處理廠目前仍采用國外進口的設備與儀表，價格昂貴，后期維護費用高。而且，就算使用國外檢測儀表，目前對于污水處理過程而言，品種還是遠遠偏少。
（4）對于污水處理全過程的建模、控制與優(yōu)化缺乏深入研究與實踐。我國大部分污水處理廠檢測與控制水平低，多為人工操作，憑經(jīng)驗設置工藝和控制參數(shù)。以曝氣環(huán)節(jié)為例，大部分污水處理廠的曝氣過程多采用人工控制，經(jīng)常過量曝氣導致能源浪費嚴重，還遠遠談不上對污水處理過程中的生化過程的精確建模和優(yōu)化控制。
為了改變這一落后狀況，我國第十一個五年計劃（2006年—2010年）中的“十一五”環(huán)境保護重點工程中提到：
污水處理工程：新增城鎮(zhèn)污水處理規(guī)模4500萬噸/日，改造和完善現(xiàn)有污水處理廠及配套管網(wǎng)，配套污泥安全處置和再生水利用。
加快城市污水處理與再生利用工程建設：到2010年，所有城市都要建設污水處理設施，城市污水處理率不低于70%，全國城市污水處理能力達到1億噸/日。加強污水處理廠的監(jiān)管，所有污水處理廠全部安裝在線監(jiān)測裝置，實現(xiàn)對污水處理廠運行和排放的實時監(jiān)控。不斷提高城鎮(zhèn)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(nèi)不低于設計能力的60%，三年內(nèi)不低于設計能力的75%。
2 戰(zhàn)略意義
（1）污水處理全流程的檢測、控制與優(yōu)化技術(shù)是實現(xiàn)節(jié)能減排總體目標的迫切需要
截至2008年3月份統(tǒng)計數(shù)據(jù)，我國共有污水處理廠1321座，總處理能力為8043萬m3/d，投資總規(guī)模為1615.4億元，平均負荷率為63.74%，平均達標率為91.35%。到2010年將建成污水處理廠3000座，估計處理率為60%。
美國擁有18000座污水處理廠，污水處理率達90%以上，我國污水處理廠運行費用龐大，噸水耗電是發(fā)達國家的兩倍，完全可以通過改進控制與優(yōu)化策略，提高負荷率，極大的節(jié)約能源。
以千噸電耗120～180度電計算，規(guī)劃到2010年污水處理1億噸/日，根據(jù)目前的研究表明，采用全流程建模、控制與優(yōu)化策略，保守估計有10%左右的節(jié)電空間，以上述數(shù)據(jù)估算，污水處理領(lǐng)域普遍提高控制水平，每天將節(jié)電0.12～0.18億度電，年節(jié)約用電44～66億度電能。國外發(fā)達國家非常重視通過先進控制技術(shù)節(jié)約能源，例如DO的合理控制能節(jié)省運行費用，保證出水水質(zhì)，瑞典Kallby污水處理廠，通過DO設定值優(yōu)化，曝氣能耗降低32%。
（2）污水處理全流程的檢測、控制與優(yōu)化是實現(xiàn)節(jié)約投資，提高運營效率的迫切需要
我國的污水處理行業(yè)，由于缺少對于處理水質(zhì)的精確建模和處理過程的優(yōu)化控制，為了在最惡劣的入水水質(zhì)情況下，也能保證出水水質(zhì)，一般會采取加大處理設施的容量的方法，使得建廠成本加大，且日常運營能量消耗增加。對于已建廠，通常也會通過加大各工藝變量的安全裕量，“保守運行”，造成處理能力和能源的浪費。通過控制與優(yōu)化技術(shù)，可以極大提高污水處理廠的處理能力，例如丹麥Aars市污水處理廠，通過控制和優(yōu)化提高了15%的處理能力。我國在加大污水處理領(lǐng)域投入的同時，非常有必要對已有的管網(wǎng)和污水處理廠挖掘潛力，利用先進的建模與控制技術(shù)，配合污水處理工藝的選擇，提高處理能力。
（3）污水處理全流程的檢測、控制與優(yōu)化是實現(xiàn)出水水質(zhì)穩(wěn)定達標的需要
隨著全社會對于環(huán)境保護的日益重視，國家對于污水處理系統(tǒng)的出水水質(zhì)必將提出越來越嚴格的要求，而目前我國大部分的污水處理企業(yè)仍然停留在人工控制或者簡單PID控制的階段，很難保證污水處理全流程的穩(wěn)定運行，使出水水質(zhì)經(jīng)常不能不達標、污泥膨脹等生產(chǎn)事故時有發(fā)生。污水處理廠的工藝人員迫切需要與控制工程師相結(jié)合，對于污水的入水水質(zhì)、生化反應過程、出水水質(zhì)波動等各種在線、離線檢測數(shù)據(jù)進行科學分析，結(jié)合智能檢測、診斷與控制技術(shù)開展全流程的綜合控制與優(yōu)化，以保證在各種干擾條件下出水水質(zhì)穩(wěn)定達標。例如：采用“前饋+反饋+控制模型”組合控制技術(shù)，以污水處理廠進水區(qū)的進水流量、進水水質(zhì)檢測值為前饋信號、生化處理池中溶解氧檢測儀、氨氮檢測儀、污泥濃度計、液位計、溫度、pH、出水水質(zhì)檢測值等作為反饋信號、設定最佳DO值，控制鼓風系統(tǒng)，實時計算為了維持當前的好氧生化環(huán)境所需的供氣量，不僅可使運行過程能耗與實際需求匹配，而且能夠更好的保證出水水質(zhì)穩(wěn)定達標。
（4）污水處理過程的檢測技術(shù)與控制設備研發(fā)是確保污水處理事業(yè)自主健康發(fā)展的需要
長期以來，我國的污水處理技術(shù)研究以單項優(yōu)勢為主，偏重于工藝性能的研究，缺乏對不同處理系統(tǒng)的綜合評價，也缺乏系統(tǒng)性的比較研究和技術(shù)經(jīng)濟評價體系，因此長期以來國外的新技術(shù)和新產(chǎn)品不斷沖擊國內(nèi)市場，國產(chǎn)產(chǎn)品無法在市場上占有一席之地。
今后污水處理設備國產(chǎn)化工作要加大力度向前推進，并要調(diào)整科技關(guān)的思路，將工藝研究，設備開發(fā)與自動控制密切結(jié)合，在推廣應用先進工藝技術(shù)的同時推出高質(zhì)量的檢測儀表，成套設備與先進控制系統(tǒng)，為水工業(yè)工程建設和技術(shù)改造提供全面的技術(shù)支持。
3 國內(nèi)外技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
（1）污水生化處理過程智能建模與預測方法
污水生化處理是一個十分復雜的非線性的生化反應過程，有著嚴重的不確定性，難以建立精確的數(shù)學模型。復雜的數(shù)學模型包括許多生化反應過程，由于一些測量數(shù)據(jù)的不足，很難獲得未知動力學參數(shù)的可靠估計，不能反映真實的污水生化處理過程。智能算法的出現(xiàn)使復雜系統(tǒng)建模成為可能。Andrea等采用多層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡（BP）建模方法建立污水處理系統(tǒng)模型。余穎等采用自適應模糊神經(jīng)網(wǎng)絡（ANFIS）建立活性污泥法污水處理過程模型，其收斂速度較快、樣本需要量較少。Wan將人工神經(jīng)網(wǎng)絡（ANN）與GA結(jié)合，用于污水廠出水水質(zhì)預報及控制參數(shù)優(yōu)化，建成的模型具有自組織、自學習能力，對出水水質(zhì)預報準確率達到了70%。
（2）污水生化處理過程的優(yōu)化控制研究
國外在風量優(yōu)化控制方面進行了一些研究，常用的方法主要是基于溶解氧目標值的PID控制，但是，由于污水生化處理過程的非線性、時滯及溶解氧目標值時變性，使PID控制很難跟蹤溶解氧目標值。在PID控制基礎(chǔ)上發(fā)展了變增益的PID控制、模糊PD控制，這些方法仍然不能解決過程不確定性問題。為此，有人采用神經(jīng)網(wǎng)絡自動診斷、模糊專家控制等智能控制方法，但是，對于復雜的污水生化處理過程，學習樣本有限和專家知識不足，使這些方法的效果不明顯。日本東芝公司提出的分層最小成本優(yōu)化控制是目前較好的解決方法，但是，該方法只是局部最優(yōu)，沒有考慮全局最優(yōu)問題。因此，在污水生化處理的節(jié)能優(yōu)化控制方面還有很多問題有待深入研究。
國內(nèi)的污水處理過程的自動化水平仍相當落后，大多數(shù)只停留在數(shù)據(jù)采集和簡單控制（如提升泵、污泥回流泵、鼓風機的開關(guān)控制）的水平上。污水處理過程建模和控制方面的研究剛起步，杜樹新對污水生化處理過程建模與控制的國外研究狀況進行了綜述，劉超彬等對污水處理過程中溶解氧采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡控制方法，并進行了仿真研究。范昕煒等采用支持向量機在污水生化處理的建模方面做了一些研究工作。叢秋梅等提出了一種基于活性污泥過程機理的遞階神經(jīng)網(wǎng)絡建模方法。楊志、范石美、袁德成等人在溶解氧的控制方面采用了仿人智能、自適應、專家知識等方法。目前，這些控制方法暫時還不能適應污水生化處理的非線性、時變、時滯和不確定性，有限的專家知識庫也不能完全反映污水生化處理過程。并且這些研究基本上都限于溶解氧的單變量建模與控制，實際污水處理過程中，僅靠溶解氧一個指標是不能夠判斷污水處理質(zhì)量的，氨的含量也是影響污水處理質(zhì)量的一個重要指標，所以說在污水處理中要考慮到溶解氧、氨等多個變量因素，有關(guān)污水生化處理過程的多變量的建模與節(jié)能優(yōu)化控制的研究論文報道很少見。
（3）污水生化處理過程的診斷模型研究
在污泥活性診斷模型研究方面，研究工作主要集中于：
①各反應階段的優(yōu)勢菌群及其生長特性；
②污泥濃度和污泥齡的控制。
雖然國內(nèi)外針對優(yōu)勢菌群的反應機理和生長特性的研究比較深入，但是如何通過污水處理廠的控制手段實現(xiàn)生物種群的優(yōu)化還處于起步階段。大多根據(jù)工藝機理與工藝人員的經(jīng)驗，采用控制污泥濃度、污泥齡以及污水生化反應的溶解氧濃度、pH值等手段實現(xiàn)。在活性污泥異常情況研究方面，大部分的研究集中在污泥膨脹方面，在污泥膨脹的可能原因和生化機理方面取得了一些理論成果，但是還沒有建立控制污泥膨脹的通用數(shù)學模型，相應的決策專家系統(tǒng)多根據(jù)工藝機理和管理人員的經(jīng)驗搭建而成，具有主觀性和不完整性，缺少對定性數(shù)據(jù)的嚴格分析。世界各地的污水處理廠仍然經(jīng)常發(fā)生原因不明的污泥膨脹，嚴重影響污水處理廠的正常運行。
（4）軟測量技術(shù)及特殊生物傳感器的研究與應用
生產(chǎn)過程中的最重要的一些工藝參數(shù)的在線測量儀表缺乏，雖然在90年代末期到本世紀初一些發(fā)達國家先后研制出來了一些能自動測量的儀器（如BOD、COD自動測量儀等），但普遍存在的問題是價格特別昂貴、維護困難、檢測周期長（15～30分鐘）、穩(wěn)定性不好、重復性差。因此，國內(nèi)外有不少專家，學者為解決上述問題進行了軟測量技術(shù)的研究。
成套的人工智能軟測量軟件（包括BOD、COD、TN、TP等工藝參數(shù)的軟測量），目前國內(nèi)外市場上還沒有現(xiàn)成的產(chǎn)品。在一些環(huán)境保護和自動控制的專業(yè)雜志上出現(xiàn)過一些有關(guān)論文，都是針對某種工藝的實驗室研究課題，暫時還沒有中試和形成產(chǎn)品的報道。因此，軟測量技術(shù)在污水處理過程的應用還要進行大量、深入的研究，使其早日產(chǎn)品化。
此外，工業(yè)污水的排放對城市污水處理廠的穩(wěn)定運行帶來安全隱患。目前還沒有針對污水入水的生物毒性檢測儀表，相關(guān)研究具有廣闊的應用前景。此外，可以有效測定具有某些特定功能的微生物數(shù)量（如硝化細菌、反硝化細菌、聚磷菌）的生物量傳感器也是急需研發(fā)的傳感器。
4 技術(shù)發(fā)展趨勢與當前應該主要研究的共性、關(guān)鍵技術(shù)
（1）整體性
污水處理的技術(shù)發(fā)展需要考慮整個供水、管網(wǎng)、污水處理、中水回用與污泥處理。從污水處理工藝的選擇到污水處理廠的前期建設、污水處理過程的建模、控制與優(yōu)化以及日常維護都需要系統(tǒng)規(guī)劃，為了實現(xiàn)污水處理系統(tǒng)的高效運行，需要將排水管網(wǎng)、泵站和污水處理系統(tǒng)作為整體考慮。
（2）適用性
污水處理過程控制具有顯著的非線性、大滯后、多變量、時變性的特點，且核心處理單元為生化反應過程，特別對于連續(xù)型工藝，必需保證污水處理廠的良好運行，使得收集的污水得到及時有效處理，為此，需要研究專門的，適用于污水處理過程的先進控制策略、可靠的生化檢測儀表與專用設備。
（3）模型化
為了更好的進行控制與優(yōu)化，更好對污水處理過程的工況進行預測與診斷，必需為污水處理過程建立模型。模型的建立除了參考國際水協(xié)的數(shù)學模型，還應根據(jù)工廠的具體情況進行模型設計與優(yōu)化，除了生化反應過程的有機物去除、脫氮除磷數(shù)學模型，還要為二沉池、曝氣系統(tǒng)、污泥處置等環(huán)節(jié)建立有效的數(shù)學模型。
（4）智能化
污水處理過程中的有效信息有一大部分屬于感官與經(jīng)驗描述，例如生化反應池池面的氣味、顏色、氣泡情況等，考慮到各種干擾的情況以及在線傳感器經(jīng)常發(fā)生檢測偏差，對污水處理這種復雜的動態(tài)系統(tǒng)進行人工智能控制成為重要的發(fā)展趨勢。國內(nèi)外已有大量人工智能控制方法，包括神經(jīng)網(wǎng)絡、模糊控制、專家系統(tǒng)等用于污水處理過程的建模、控制與診斷，取得很多研究成果，但是距離實際工程應用還有很大距離。此外，將感官信息和圖像信息與數(shù)據(jù)信息一起進行反饋，組成智能反饋控制系統(tǒng)也將是一個十分值得研究的方向。
（5）集成化
將先進的污水處理廠工藝過程控制系統(tǒng)集成到專用硬件平臺，為污水處理廠集成控制系統(tǒng)提供專門的集成控制器，控制器的輸入例如美國美生公司的生物池工藝智能優(yōu)化系統(tǒng)（BIOS）。
5 今后主要的研究方向與內(nèi)容
5.1 污水處理節(jié)能降耗的控制與優(yōu)化技術(shù)研究
（1）工藝目標值設定的最優(yōu)化
研究不同工藝條件下的污水處理過程的代價函數(shù)，綜合考慮排放水質(zhì)成本（BOD、COD、TN、TP）以及運行成本（鼓風機耗電量、泵耗電量、污泥處理成本、藥劑成本等），建立評價函數(shù)，并采用最優(yōu)化理論和方法，確定使得代價函數(shù)取最優(yōu)值情況下的工藝設定值（氨氮、硝酸銨、磷酸鹽、溶解氧）以及操作量目標值（回流量、排泥量等），從而對污水處理過程參數(shù)進行優(yōu)化設定。
圖1 考慮排放代價的成本構(gòu)成
（2）曝氣量智能控制
污水生化處理的好氧反應是重要的反應階段，目前國內(nèi)外的污水生化處理的加氧工作都是采用大功率的鼓風機實現(xiàn)的，需要消耗大量的電能，如何實現(xiàn)節(jié)能控制，降低成本，是目前國內(nèi)外需要認真考慮的問題。污水中的微生物對氧的需求量是一定的，少了會降低水質(zhì)，多了不僅不能保證水質(zhì)，而且還浪費能源，通常以溶解氧的含量來判斷某個時候供氧量是否合適。但是，所需要的溶解氧不應該是一個定值，它是隨著污水的濃度、天氣、氣溫、時間變化的函數(shù)。為此，需要研究在不同工況條件下，溶解氧設定值的優(yōu)化。這建立污水生化處理過程的溶解氧變化的模型，并依據(jù)該模型對鼓風量進行低能耗的優(yōu)化控制。
建立能適應環(huán)境變化的基于污水生化處理過程的動態(tài)多變量模型，模擬污水生化處理中送氧鼓風量與溶解氧的變化，輔助污泥齡的控制（通過回流與排泥量控制），對溶解氧進行優(yōu)化和控制。
建議需要重點研發(fā)的曝氣量優(yōu)化控制系統(tǒng)為：①以出水氨氮為控制目標的串級控制系統(tǒng)，內(nèi)環(huán)的被控制變量可以是DO；②優(yōu)化DO給定值的智能控制系統(tǒng)，達到節(jié)能的目的。
圖2 國內(nèi)某大型A2O工藝污水處理廠的能耗分布（a）與設備電耗（b）情況
（3）污泥回流與排放控制
根據(jù)代價函數(shù)的優(yōu)化目標值，進行污泥回流控制，進水穩(wěn)定時，根據(jù)工藝要求采用定回流量QR控制或定回流比R控制；水量發(fā)生變化時，采用定回流比R控制、定MLSS（污泥濃度）控制、定F/M（污泥負荷）控制。
排放的活性污泥是污水處理廠的主要排放污染物，由于含水率很高，且有大量病毒、重金屬等物質(zhì)，目前多采用填埋方式，且剩余污泥的處理費用占污水處理廠運營費用的一半以上，為了減少污水處理的二次污染，在滿足工藝要求的前提下，根據(jù)工藝要求的SRT（污泥齡）和MLSS（污泥濃度）對污泥排放量進行控制，同時通過物理工藝粉碎或者化學工藝處理后回流來減少排放量。
5.2 污水處理全流程的診斷系統(tǒng)研究
（1）基于推理網(wǎng)絡的污泥活性診斷模型
針對活性污泥法污水處理過程特點，研究基于推理網(wǎng)絡的生化反應污泥活性診斷模型，對生化反應池污泥活性進行診斷分析及異常狀況的預警。首先需要對模型的輸入數(shù)據(jù)進行預處理，研究異構(gòu)變量集（線檢測數(shù)據(jù)、離線化驗數(shù)據(jù)、工藝人員經(jīng)驗和專家知識）的關(guān)系和條件概率表述；然后研究適用于非平穩(wěn)隨機過程的變結(jié)構(gòu)模型結(jié)構(gòu)學習算法，探索推理網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)尋優(yōu)機制；將模糊推理、趨勢分析方法與隱馬爾科夫（HMM）相結(jié)合，研究低復雜度推理算法。最后針對診斷模型結(jié)果的數(shù)據(jù)解釋問題，研究解釋機制和可視化方法，為工藝操作人員提供決策支持。
（2）建立污水生化處理過程的診斷專家系統(tǒng)
研究污水處理全流程的專家知識庫與推理系統(tǒng)框架，建立適用于污水處理廠需要的診斷專家系統(tǒng)，包括水質(zhì)的趨勢分析，活性污泥系統(tǒng)評價、工藝過程的異常情況（污泥膨脹、污泥解體、污泥腐化等）的分析判斷。
5.3 適用于污水處理過程的特殊成份分析儀與新型檢測儀表研究
（1）生物毒性在線檢測儀
我國的城市污水中經(jīng)常會混有工業(yè)廢水，工業(yè)廢水來自造紙、石化、印染、化工、冶煉、制革、制藥、制糖、釀造等各種企業(yè)，其中往往含有各種急、慢毒素，如有毒有機物、有毒無機物和重金屬等。如果進水沒有預警監(jiān)測和保護措施，一旦有一定量的毒素進入曝氣池中，活性污泥中的微生物將被毒死或抑制，使得污水處理系統(tǒng)的活性污泥失活或活性降低。而更換一池活性污泥耗時耗資很大，而且造成停產(chǎn)數(shù)天，將給污水處理廠造成嚴重的經(jīng)濟損失和新的環(huán)境污染。
本項目研制的生物毒性在線監(jiān)測儀，是基于毒性物質(zhì)抑制生物呼吸引起水樣中溶解氧變化這一基本原理來測量生物毒性。可以預先檢測污水處理廠入水的水質(zhì)情況，對可能發(fā)生的污泥中毒提供預警，該在線檢測儀表的潛在應用前景十分可觀。
（2）新型檢測儀表的國產(chǎn)化
如呼吸儀，營養(yǎng)物在線傳感器，硝化反應在線傳感器等。上述新型儀表的成熟產(chǎn)品均為國外品牌，迫切需要國產(chǎn)開展國產(chǎn)化研制工作。
5.4 軟測量技術(shù)的應用
對于BOD5、毒物等測量困難或者不能測量的工藝參數(shù)，可以通過生化工藝中的可測參數(shù)如MLVSS、DO、風量、F/M、SR、SS以及溫度T、流量等經(jīng)過神經(jīng)網(wǎng)絡建模后以軟測量的方式來得到。通過建模，可以結(jié)合進水水質(zhì)預測出出水水質(zhì)的各項指標，并依此適當調(diào)整工藝參數(shù)，增加對突發(fā)事件的反應速度和應對能力。目前，遇到的技術(shù)困難是建立的軟測量模型往往還不太可靠，估計精度較差，距離實用還比較遠。
5.5 污水處理全流程的優(yōu)化運行
總體目標：以小型DCS為硬件平臺，將上述研究、開發(fā)成果以軟件形式嵌入至DCS的上位機中，使國內(nèi)的污水處理全過程實現(xiàn)自動檢測、模型建立、先進控制、優(yōu)化運行、故障診斷，以達到節(jié)能、減排、降耗的目的。并使我國主要城市的污水處理廠的檢測、控制與優(yōu)化運行達到國際先進水平。
6 結(jié)束語
本文就污水處理過程的控制與優(yōu)化方面論述了目前國內(nèi)外技術(shù)的發(fā)展概況，指出了國內(nèi)在技術(shù)方面存在的問題和提出來今后的研究方向和研究內(nèi)容。這些研究不僅能夠提高污水處理的效率和效益，促進我國污水處理行業(yè)的發(fā)展，有利于污水處理運營體系的完善；促進城市水資源的合理規(guī)劃，提高城市供水、管網(wǎng)、污水處理的科學決策能力；還能夠提高我國污水處理的工藝水平與自動化水平，提高污水處理過程的工藝穩(wěn)定性、提高出水水質(zhì)、降低能耗，有利于水資源的循環(huán)利用與環(huán)境保護。因此，這些研究適應了我國環(huán)境保護與可持續(xù)發(fā)展的需求，對于提高污水處理的能力和質(zhì)量、促進行業(yè)發(fā)展、保護環(huán)境、節(jié)約能源具有重大的經(jīng)濟和社會效益。而上述關(guān)鍵、共性技術(shù)的研究，開發(fā)與實施需要在有關(guān)部門的領(lǐng)導下，組織我國高校，研究單位，企業(yè)進行“官產(chǎn)學研”的聯(lián)合研究，并在較短的時間內(nèi)趕超世界先進水平。
——轉(zhuǎn)自《自動化博覽》
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