AI研习丨专题：活性污泥法污水处理过程自动控制研究综述
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摘 要
污水处理受进水流量、组分、水温、天气、微生物浓度等诸多因素的影响，具有较大的 不确定性；同时，污水组分间相互影响，简单控制能耗大且无法保证出水水质。污水处 理过程的自动控制存在较大挑战。本文以活性污泥法处理工艺为例，综述了污水处理过 程自动控制现状，指出存在的问题，并展望了污水处理过程自动控制的未来。
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污水处理；活性污泥法；自动控制
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随着社会的发展和人口的增加，人们对水资源的需求增大。水资源匮乏，以及水污染也成为当下的主要问题。《2018年全球风险报告》指出，水资源危机一旦发生，将严重影响众多国家。污水处理是解决缺水问题的一个有效途径，已得到世界各国的密切关注。
活性污泥法是一种应用较广的污水处理工艺，其工艺流程如图1所示。曝气池通过缺氧和好氧反应对污水进行脱氮和除磷。反应池中的溶解氧浓度直接影响污水处理效果。固定曝气量和曝气时间，能耗大且无法保证溶解氧浓度满足要求， 而无法保证水质达标。
图 1 活性污泥法基本工艺流程
为提高污水处理效率，各国纷纷开展污水处理过程自动控制研究，以实现资源和环境可持续发展。国外污水处理自动控制技术更为发达。美国在20世纪70年代中期就实现了污水处理厂的自动控制，模糊控制、模糊和神经网络结合的控制等相继提出。相比而言，国内污水处理自动控制起步较晚，直到上世纪90年代中期，污水处理厂才开始引入自动控制装置。近年来，我国的污水处理自动化技术发展迅速，但整体水平还相对落后。图2为北京某污水处理厂的水处理现场，该厂采用的工艺为目前最为常用的活性污泥法。图3为该厂的两台好氧池风机，均处于恒功率运行状态，即不能依据曝气池溶解氧浓度的实际情况实时自动调整风量，尚未实现污水处理过程风量按需自动调节。
图 2 污水处理现场
图 3 污水处理厂好氧池风机
