發(fā)達國家在二級處理普及以后投入大量資金和科研力量加強污水處理設施的監測、運行和管理，實(shí)現了計算機控制、報警、計算和瞬時(shí)記錄。美國在20世紀70年代中期開(kāi)始實(shí)現污水處理廠(chǎng)的自動(dòng)控制，目前主要污水處理廠(chǎng)已實(shí)現了工藝流程中主要參數的自動(dòng)測試和控制。80年代以來(lái)在美國召開(kāi)了兩次水處理儀器和自動(dòng)化的國際學(xué)術(shù)會(huì )議，會(huì )上發(fā)表的數百篇論文反映出水處理自動(dòng)化已發(fā)展到實(shí)用水平。與國外相比，我國污水處理自動(dòng)化控制起步較晚，進(jìn)入90年代以后污水處理廠(chǎng)才開(kāi)始引入自動(dòng)控制系統，但多是直接引進(jìn)國外成套自控設備，國產(chǎn)自動(dòng)控制系統在污水處理廠(chǎng)應用很少。
近年來(lái)，國內外均有學(xué)者對污水處理自動(dòng)控制工藝進(jìn)行研究，以尋求更精確、更可靠的方法實(shí)施自動(dòng)控制。Zipper等開(kāi)發(fā)了適用于小型污水處理廠(chǎng)的自動(dòng)控制系統，該系統采用基于氧化還原電位(ORP)的控制器。這個(gè)控制器自動(dòng)工作，并可以在硝化和反硝化之間進(jìn)行優(yōu)化，從而減少能耗，他們在中試中發(fā)現，污水處理廠(chǎng)的實(shí)際負荷與ORP曲線(xiàn)變化具有很強的相關(guān)性。采用兩點(diǎn)ORP控制保證了在增加負荷時(shí)硝化時(shí)間占運行時(shí)間的比率也隨之增加，這些都為開(kāi)發(fā)小型污水處理廠(chǎng)控制規則奠定了基礎。
John等采用兩種SBR反應器對家禽生產(chǎn)廢水進(jìn)行處理，并且評價(jià)了它們的處理效率，同時(shí)也考察了脫氮與反應器ORP之間的關(guān)系，并且使用了用于實(shí)時(shí)pH、ORP和DO監控的先進(jìn)儀器設備和基于ORP設定值控制曝氣時(shí)間的過(guò)程控制。當處理變組分廢水時(shí)，該研究不僅獲得了穩定的出水水質(zhì)，而且依靠ORP控制曝氣時(shí)間，減少了空壓機的運行時(shí)間。Yu等設計研究了一套帶有實(shí)時(shí)ORP和pH控制系統的連續進(jìn)水SBR反應器。該實(shí)時(shí)監測和控制系統由傳感器、計算機、人機對話(huà)界面和控制部件組成。SBR反應器中安裝了4個(gè)帶有Ag/AgCl電極的ORP儀表、1個(gè)DO表和1個(gè)pH儀表，傳感器的模擬信號通過(guò)AD/DA轉換器轉換成數字信號，并且依靠計算機每秒鐘采集一次信號。計算機對采集來(lái)的數據進(jìn)行分析后，通過(guò)控制線(xiàn)路傳遞到繼電器，由它開(kāi)/關(guān)攪拌器、潷水器和鼓風(fēng)機。試驗結果顯示，采用實(shí)時(shí)控制的SBR反應器在底物去除效率和降低能耗方面均優(yōu)于采用時(shí)序控制的SBR反應器。Puznava等在同步硝化/反硝化的生物濾池中引入了實(shí)時(shí)曝氣控制，建立了基于DO在線(xiàn)監測的反饋控制和基于氨氮和DO在線(xiàn)監測的串聯(lián)控制。與傳統硝化—反硝化生物曝氣濾池(BAF)相比，采用實(shí)時(shí)曝氣控制的生物濾池在達到相同處理效果(出水TN＜20mg/L)時(shí)，曝氣量低于傳統方法的50%。王淑瑩在國外已有的時(shí)間和流量程序控制的基礎上，提出一種SBR法有機物濃度控制，使控制過(guò)程更定量化和精密化。工業(yè)廢水的水質(zhì)變化很大，當進(jìn)水有機物濃度高時(shí)，為使出水水質(zhì)達標，應適當增加反應時(shí)間使運行更可靠；而當進(jìn)水有機物濃度低時(shí)可以減少反應時(shí)間以節省運行費用。彭永臻等將ORP作為SBR反應器有機物降解程度間接指標的研究結果表明，無(wú)論是在很大范圍內改變曝氣量或者改變MLSS濃度，還是使反應初始COD在230～2180mg/L之間逐漸變化或突然變化，當COD達到難降解濃度時(shí)，ORP都迅速、大幅度地升高，隨后又很快趨于平穩，并在某一特定范圍內穩定下來(lái)。因此，可以用ORP作為SBR法反應時(shí)間的計算機控制參數，實(shí)現計算機在線(xiàn)自動(dòng)控制。
通過(guò)以上分析，目前污水處理自動(dòng)控制中存在以下問(wèn)題：
①傳統污水處理自動(dòng)控制系統要求建立精確的數學(xué)模型，并且提出必須遵循一些比較苛刻的線(xiàn)性化假設，然而實(shí)際污水處理系統由于存在復雜性、非線(xiàn)性、時(shí)變性、不確定性和不完全性等，一般無(wú)法獲得精確的數學(xué)模型和與實(shí)際相符的假設，因此采用傳統控制理論建立的污水處理自動(dòng)控制系統在實(shí)際工程應用上存在出水水質(zhì)波動(dòng)較大等問(wèn)題。
②污水處理自動(dòng)控制系統中所采用的一些自動(dòng)化檢測設備、儀表的功能目前還很不完善，在實(shí)際檢測中達不到預期效果、誤差很大，因此依靠這些檢測設備判斷污水處理情況并實(shí)施自動(dòng)控制，往往很難達到處理水質(zhì)達標排放和節約能源的目的。
③國內外許多學(xué)者為提高污水處理廠(chǎng)的處理效率和降低能耗開(kāi)展了許多實(shí)時(shí)控制研究，如采用ORP、DO和pH值作為控制參數來(lái)控制出水水質(zhì)和減小曝氣量，但這些方法也存在一些問(wèn)題，例如控制污水處理廠(chǎng)硝化—反硝化過(guò)程所使用的ORP就很難判定，因此絕大多數基于ORP控制的污水處理廠(chǎng)也執行時(shí)間控制，作為當控制器無(wú)法找到ORP特征點(diǎn)時(shí)的應急控制，這樣就導致許多污水處理系統實(shí)際上仍然采用的是按時(shí)間控制整個(gè)處理過(guò)程。
④污水處理自動(dòng)控制有別于其他控制系統，它需要對大量閥門(mén)、泵、鼓風(fēng)機和吸(刮)泥機、曝氣池和污泥消化池內的攪拌器等機械設備及沉淀池和消化池進(jìn)、排泥量進(jìn)行控制，因此污水處理廠(chǎng)需要自動(dòng)控制的開(kāi)關(guān)量多，它們常常要根據一定時(shí)間或邏輯順序定時(shí)開(kāi)/停，然而目前我國生產(chǎn)的閥門(mén)質(zhì)量存在一些問(wèn)題，使用壽命較短，如果從國外進(jìn)口價(jià)格又很昂貴，一般污水處理廠(chǎng)很難承受，因此筆者認為制約我國污水處理自動(dòng)控制發(fā)展的主要原因不是生產(chǎn)工藝問(wèn)題，而是設備問(wèn)題。
