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施汉昌
随着科学技术的深入推进与不断提高，自动化监测技术的逐渐完善是污水处理厂未来发展的一种必然趋势，智慧水务也被越来越多地提起。那么，在实现自动 化、打造智慧水务的过程中，我国污水处理厂应注意满足哪些需求?我国自动化监测技术应向着什么方向发展?需要什么样的仪器设备支持?
工艺日益复杂，物料控制等需求催生自动化，实现自动化要满足安全性、经济性、稳定性三方面需求
上世纪70年代国际水质协会提出了ICA的概念，即仪器化、控制化和自动化。ICA技术的污水处理工程设施比单纯由人工操作的系统具有很大优势，受到业内广泛的重视。
当前，随着出水水质的标准日益严格，污水处理厂对于自动控制的需求更加迫切，对于系统的持续稳定性和高效运行性提出了更高的要求。比如，污水处理指标中涵 盖多种污染物，增加了处理工艺的复杂性，对控制要求也大大提高。同时，目前世界上多数国家从出水单纯达标转向以*小的经济消耗来实现达标，污水再生利用带 来的经济效益，也让人们关注到生产过程当中的物料控制。
这些因素的结合，使污水处理厂向着自动化控制。实际上，自动化控制技术诞生于上世纪四五十年代，而当前的物联网、大数据、人工智能等新技术层出不穷，使智慧水务应运而生。
对于污水处理企业来说，实现自动化要满足安全性、经济性、稳定性3方面需求。首先要在生产过程中确保人身和设备的安全，不能出现事故;其次要保证生产成本 低而效率高;*后要维持运行稳定，保证处理水质能够达标。根据以上要求，在了解工艺流程和生产过程的静态、动态特性的基础上，应用控制理论、概念和手段对 控制系统进行分析，采用适宜的手段加以实现。
合理配置监测仪器具有经济效益，非常规监测技术可更有效地提供信息
由于污水处理本身存在着动态变化，水量水质总处于动态变化中，系统要适应这样的过程，必须进行自动化监测控制，这也促进了仪器化的发展。因此，仪器对于自动化监测来说，也是一项十分重要的内容。
目前，业内普遍认为，合理配置仪器具有经济效益。以美国密歇根州AnnArbor污水处理厂为例，每天处理12万吨城市污水，在降低总磷浓度的过程中，合 理地安装了监测仪器并进行了相关测试。*后，污水处理厂根据测试控制加药，使出水从原来经常超标变成了一个稳定达标的状态，总磷从原来1mg/L下降到 0.6mg/L。在加药量方面原来一个月要加89吨/月，而优化工艺后只需要加30吨/月，既保障了出水水质，又取得了经济效益。
实际上，自动控制发展对不同仪器有不同的需求，而且这些仪器都在污水处理厂的自动控制方面有用武之地。因此，在已有的基础上应该去发展一些如光学法、电化学法等非常规的监测技术，能够更有效更快而且还更经济地提供信息。
对于非常规水质监测技术有两个要求，一是空间上密度要高，可以通过多布点来实现;二是时间上频次要高，能够实现半小时一次、十五分钟一次，甚至几分钟一次。如此，电化学法和光学法的优越性显现出来。
无人值守需衡量必要性，目前应发展非常规、信息化、智能化仪器
智慧水务的发展趋势指向了未来自动化的*高境界无人值守污水处理厂。然而，从目前污水处理行业整体角度来看，自动控制还处于初级阶段，单纯从技术 上和经济上来说，一个小规模或中规模的污水处理厂都可以做到几乎无人值守。但是，在建成投产使用之后，人员技术水平如果达不到，还是很难做到完全真正的无 人值守。实现污水处理厂无人值守还有很长的路要走，衡量其必要性和使用范围十分重要。
尽管如此，行业探索自动化控制和智能化仪器的步伐没有停止，随着新材料技术、物理、化学、信息、电子等技术的发展都会促使仪器的进一步发展。
未来的智能化仪器将是计算机技术和电子测量技术紧密结合的产物，除了测量之外，还会有数据存储和运算、逻辑判断能力，能根据被测参数的变化自选量程，可自动校正、自动补偿、自寻故障等。
另外，仪器器械的小型化也是污水处理仪器的一个发展趋势，可以将传感器变成芯片，体积小、材料使用少、功耗小。
从我国目前的环保需求来看，仪器发展和污水处理厂自动化的完善都有着较大空间，应该在原有基础上发展一些非常规、信息化、智能化的仪器，这些将为我国污水处理未来自动化的发展提供有力的技术支撑。
作者为清华大学环境学院教授，文章由中宜环保产业研究院整理，未经本人审阅
