过程控制技术在污水处理中的应用

吴宇行，王晓东，朴 恒

(青岛理工大学环境与市政工程学院，山东青岛 266000)

污水处理厂进水水质、水量波动大，为保证处理效果，污水处理厂对工艺控制具有严格的要求。前馈控制、反馈控制、复合控制、模型预测控制等一系列过程控制技术在污水处理中受到重视。部分污水处理厂通过人工控制或简单的自动控制系统对曝气系统、药剂投加系统进行控制。采用传统控制方法，污水处理厂为保障出水水质达标存在较为严重的过度曝气、过量投加药剂的问题。

本文综述了前馈控制、反馈控制、复合控制和模型预测控制的结构，以及其在药剂投加控制和曝气控制上的研究与应用，此外，对前馈控制、反馈控制和模型预测控制的优势和弊端分别进行了讨论。

1 控制系统

发达国家对控制系统的研究与应用起步较早，美国于20世纪70年代中期开始实现污水处理厂自动控制，90年代以后，我国才引入自动控制系统[1]。污水处理过程控制系统即通过应用在线监测设备对污水处理过程中的关键指标，如COD、氨氮、总氮、硝酸盐、亚硝酸盐、碱度、温度、进水流量等进行监测，对污水处理过程加药量、曝气量进行自动控制，以达到减少能耗和药剂投加、提升出水水质和减少人员干预的目的。

在实际污水处理工程中，过程控制系统主要包括前馈控制、反馈控制以及复合控制。由于污水生化处理过程具有非线性、不确定性和大滞后等特点[2]，近年来，模糊控制、神经网络控制等智能控制技术越来越多地应用在污水处理过程中[1]，与传统技术相结合发展出一系列新的控制系统[3-6]。……