我國城市污水的排放量每年為356億t,，隨著城市化的發(fā)展,，城市污水的排放量還在不斷增加。2008年底,，建有城市污水處理廠共1400座,，尚有1000座城市污水處理廠在建設(shè)中。根據(jù)中國環(huán)境保護(hù)遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要,，2010年設(shè)市城市的污水處理率不低于60%,，重點(diǎn)城市的污水處理率不低于70%，要在10年的時(shí)間內(nèi)達(dá)到這一目標(biāo)將需要建設(shè)一大批城市污水處理廠,。
目前,，我國污水處理廠比較重視出水水質(zhì)的檢測，一般都設(shè)有在線分析儀表,。進(jìn)水水質(zhì)檢測則依靠實(shí)驗(yàn)室檢測,，檢測次數(shù)少。然而,，進(jìn)水負(fù)荷是不斷變化的,，使得設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)調(diào)整滯后，導(dǎo)致出水水質(zhì)不穩(wěn)定,。為保證出水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),，一般采取保守“可靠”的方式運(yùn)行，具有一定的富余量,。這種運(yùn)行方式效率低,，浪費(fèi)大。當(dāng)出現(xiàn)沖擊負(fù)荷時(shí),，這種運(yùn)行方式就變得不可靠了,，出水很難達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
ICA技術(shù)概念
    國際水質(zhì)協(xié)會（IAWQ）提出了ICA技術(shù)概念,，即儀器化（Instrumentation）,、控制化（Control）和自動化（Automation）。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測污水處理過程中的進(jìn)水負(fù)荷和出水水質(zhì),，如溫度,、pH,、ORP、DO,、氨氮,、硝氮,、磷,、污泥界面、污泥濃度,、流量等參數(shù),，利用廢水生物處理動力學(xué)模型，緊密結(jié)合前（反）饋,、PID,、自適應(yīng)等現(xiàn)代控制理論，實(shí)時(shí)計(jì)算工廠控制的各種設(shè)定值,，自動調(diào)節(jié)供氧強(qiáng)度,、優(yōu)化脫氮除磷、控制藥劑投加,、優(yōu)化排泥和污泥脫水過程,，從而對整個(gè)工藝過程進(jìn)行優(yōu)化控制。通過對進(jìn)水負(fù)荷的實(shí)時(shí)監(jiān)測,，能夠?qū)崿F(xiàn)快速響應(yīng),，提高處理效率，滿足日益嚴(yán)格的污水排放標(biāo)準(zhǔn),，增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,，減輕沖擊負(fù)荷對水處理系統(tǒng)的危害，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗,，減少運(yùn)行成本和碳排放,。
       ICA的技術(shù)核心是檢測儀器、數(shù)學(xué)模型和過程控制系統(tǒng),，所有可靠的優(yōu)化控制策略都是基于有效準(zhǔn)確的檢測值,。國內(nèi)外大量運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，通過在線水質(zhì)分析儀器的監(jiān)測,，能夠?qū)崿F(xiàn)污水處理系統(tǒng)的過程優(yōu)化控制,。在歐洲一些污水處理技術(shù)的地區(qū),已經(jīng)投入了大量的研究,并取得了階段性的成果。
Peel Common污水處理廠
    英國南部的Peel Common污水處理廠,，是英國早期建立的污水處理廠之一,，已經(jīng)有了66年的運(yùn)行歷史，服務(wù)人口25萬人,，處理水量約6萬m3/d,，采用4級Bardenpho工藝（在傳統(tǒng)AAO工藝的好氧區(qū)末段增加停曝氣缺氧區(qū),，加強(qiáng)反硝化）

       Peel Common污水處理廠實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)項(xiàng)目是Hach公司與兩家系統(tǒng)集成公司合作完成。該案例的思路就是基于模型計(jì)算來調(diào)節(jié)過去固定的設(shè)定值,，從而減少曝氣量和加藥量,，節(jié)能降耗。為滿足優(yōu)化控制的需求,，安裝多臺Hach公司溶解氧,、硝氮、氨氮,、COD和MLSS等在線水質(zhì)分析儀,。

系統(tǒng)組成
整個(gè)優(yōu)化系統(tǒng)包括多個(gè)控制策略：
    對生化池的1、2組實(shí)行溶解氧開環(huán)+閉環(huán)控制策略,，裝有全部的Hach公司在線水質(zhì)分析儀器,，根據(jù)進(jìn)水氨氮濃度，計(jì)算四段好氧段的溶解氧設(shè)定值,，并根據(jù)出水氨氮的濃度進(jìn)行檢驗(yàn),。生化池的7、8組作為對比池,，僅安裝在線溶解氧儀,、氨氮依然沿用傳統(tǒng)的溶解氧恒定的PID控制策略，好氧4區(qū)的溶解氧設(shè)定值分別為2,、2,、1、0.5 mg/L,。 

    根據(jù)缺氧段出水的在線硝氮數(shù)據(jù),，實(shí)行甲醇投加閉環(huán)控制策略，使用PID算法確定需要投加的甲醇含量,。

    根據(jù)出水附近的硝氮濃度,，實(shí)行回流比控制策略，使用PID算法,，確定內(nèi)回流的比例,，使出水硝氮濃度降低至設(shè)定值。

    根據(jù)混合液和回流污泥的濃度,，實(shí)行排泥量/污泥齡控制策略,，控制排泥量，使用PID控制算法,，使生化單元的混合液污泥濃度穩(wěn)定在設(shè)定值上,。
以上是Peel Common污水處理廠的控制策略，在工藝中還有很多控制策略,，在除磷過程中,，通過在線磷酸鹽濃度和流量自動控制加藥量,，減少絮凝污泥和加藥成本。
在污泥脫水控制中,，通過監(jiān)測懸浮固體的濃度,，來控制加藥量，穩(wěn)定排泥質(zhì)量,，減少加藥成本,。

數(shù)據(jù)比對
應(yīng)用優(yōu)化控制系統(tǒng)之后，取得了明顯的社會效益和環(huán)境效益,。據(jù)粗略估計(jì),，系統(tǒng)應(yīng)用后可節(jié)約曝氣量20%,，節(jié)省甲醇投藥量50%,。更重要的是，應(yīng)用優(yōu)化控制后,，系統(tǒng)處理氨氮沖擊負(fù)荷的能力提高了,，出水更加穩(wěn)定，削峰明顯,。

數(shù)據(jù)分析
Peel Common污水處理廠的氨氮排放標(biāo)準(zhǔn)為氨氮出水濃度<3mg/L或氨氮去除率>90%,。以前的出水氨氮的平均值是0.2mg/L，應(yīng)用優(yōu)化控制系統(tǒng)后,，可把出水氨氮平均值提高到1mg/L而不超標(biāo),，這樣自然就節(jié)省了曝氣的能耗。
結(jié)論
在線水質(zhì)儀表應(yīng)用于污水處理廠,，能夠?qū)崿F(xiàn)了水質(zhì)的連續(xù)檢測,，為優(yōu)化控制提供了有效可靠的測量值，使得自動優(yōu)化控制能夠穩(wěn)定運(yùn)行,，從而提高處理效率,，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。
隨著廢水處理技術(shù)的數(shù)學(xué)模型不斷完善,，過程控制理論的不斷應(yīng)用,，廢水處理技術(shù)得到了進(jìn)一步的發(fā)展。隨著在線檢測儀器技術(shù)的不斷進(jìn)步,，水質(zhì)分析變得更加方便,、迅捷、可靠,，為污水處理廠優(yōu)化控制策略的實(shí)現(xiàn)提供了可靠的基礎(chǔ),。應(yīng)用ICA技術(shù)，優(yōu)化更多的工藝過程,，提高污水處理廠的管理運(yùn)行水平,，滿足日益嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn),，在未來水處理工藝過程中將會發(fā)揮越來越大的作用。