智能化在环保污水处理中的应用实践

摘要：随着环境问题日益严峻，传统污水处理方式面临效率低、能耗高、管理难等挑战。智能化技术凭借高效、精准、自适应等特性，成为推动污水处理行业变革的关键力量。本文从技术原理、应用场景、实施效果等方面，系统探讨智能化在环保污水处理中的应用实践，为行业智能化转型提供理论参考。

关键词：智能化技术；环保污水处理；应用实践；可持续发展

引言

水资源是人类生存和发展的基础，但随着工业化和城市化的快速发展，水污染问题日益严重，污水处理成为环境保护的重要环节。传统污水处理方式依赖人工经验与固定程序，存在效率低下、能耗高、处理效果不稳定等问题，难以满足现代环保要求。智能化技术的引入，为污水处理行业带来了新的发展机遇，通过自动化控制、数据分析与人工智能等手段，实现了污水处理过程的精准调控与优化管理。

1智能化污水处理的核心技术

1.1传感器技术

传感器是智能化污水处理的基础，通过部署在水质、流量、设备状态等关键节点的传感器，可实时采集溶解氧、pH值、氨氮浓度、设备振动等数据。例如，溶解氧传感器可监测生化池中的氧气含量，为曝气控制提供依据；流量传感器则能精准记录进出水流量，辅助工艺优化。这些数据为后续分析决策提供了原始素材。

1.2物联网技术

物联网技术通过无线通信网络（如4G/5G、Wi-Fi）将传感器采集的数据实时传输至云端或本地服务器，实现设备与系统的互联互通。例如，在调蓄池中，物联网技术可将水位传感器数据同步至控制中心，当水位异常时自动触发报警，避免溢流风险。这种实时数据交互打破了传统污水处理中的“信息孤岛”，为远程监控与智能决策奠定了基础。

1.3大数据分析与人工智能

大数据分析技术可对海量污水处理数据进行挖掘，发现隐藏的规律与趋势。例如，通过分析历史进水流量与污染物浓度数据，可预测未来负荷变化，提前调整处理工艺。人工智能则进一步赋予系统“学习”能力，通过机器学习模型优化曝气控制、药剂投加等关键环节。例如，AI算法可根据实时水质数据动态调节曝气量，在保证处理效果的同时降低能耗。

1.4自动化控制

自动化控制技术将分析决策转化为实际动作，通过PLC（可编程逻辑控制器）、DCS（分布式控制系统）等设备，实现水泵、鼓风机、加药泵等设备的精准调控。例如，当AI模型预测到进水氨氮浓度升高时，自动化系统可自动增加曝气量并调整碳源投加量，确保出水达标。

2智能化技术的应用场景

2.1预处理阶段

在污水处理的预处理阶段，智能化技术主要用于提升进水调控的精准性与设备运行的可靠性。通过整合实时监测与预测分析，系统能够基于多源数据对进水流量与水质波动进行超前预测，从而主动调整调节池与格栅等单元的运行策略，有效缓解水力与污染负荷冲击。同时，依托安装在关键设备上的传感器网络，可实时采集振动、电流、温度等状态参数，结合故障诊断模型实现早期异常识别与预警，显著提高格栅、沉砂池等设施的稳定性和维护效率，避免非计划停机，保障后续处理工序的稳定运行。

2.2生化处理阶段

生化处理是污水处理的核心，智能化技术在此阶段实现对微生物代谢过程的精细调控与能耗优化。通过融合实时水质数据与智能算法，系统可动态调节曝气强度，实现按需供氧，大幅降低能耗；同时依据进水负荷与营养物浓度，自动调整内回流、碳源投加等关键参数，优化脱氮除磷效率。此外，借助多模态感知与异常诊断技术，可对污泥性状、泡沫形成等进行智能识别与早期预警，有效预防污泥膨胀、泡沫泛滥等运行异常，全面提升生化系统的稳定性。

2.3深度处理阶段

在深度处理阶段，智能化技术致力于提升高级净化单元的精准加药与膜管理能力。通过实时监测磷酸盐、浊度、UV等指标，结合动态优化模型，实现絮凝剂、除磷药剂等化学品的精准投加，在保证出水水质的前提下减少药耗。面向膜处理系统，依托膜通量、跨膜压差等在线数据，智能系统可预测膜污染发展态势，自适应调整反冲洗与化学清洗周期，延缓膜性能衰减，延长使用寿命，并显著降低运行维护成本，实现膜组件的可持续高效运行。

2.4污泥处理阶段

智能化技术在污泥处理阶段聚焦于脱水效能提升与处理过程的资源优化。通过分析进水负荷、污泥浓度及有机质含量等参数，预测模型可准确预估污泥产量与脱水性能，为消化、脱水设备的调度提供决策支持。在脱水环节，依据污泥特性实时动态调节絮凝剂投加量，优化脱水工艺参数，提高泥饼含固率并降低药剂单耗。

3智能化技术的实施效果

3.1效率提升

智能化技术通过构建全覆盖的感知网络与闭环控制系统，显著提升了污水处理系统的运行效率与稳定性。依托高精度传感器与实时控制算法，系统能够对进水负荷、溶解氧、污泥浓度等关键参数进行快速响应与动态调节，确保生化反应、固液分离等核心工艺单元始终处于最优运行区间。这不仅大幅提高了污染物的去除效率，还增强了系统抗冲击负荷的能力，有效减少水质波动。同时，智能调度与协同控制机制优化了各工艺段的衔接与配合，减少了传统依赖人工经验带来的滞后与偏差，从而实现处理效率的全面提升和出水水质的持续稳定达标。

3.2能耗降低

通过引入智能优化控制策略，系统在能源与物料消耗方面实现了显著节能降耗。在曝气环节，基于实时水质数据与预测模型，智能系统可实现按需供氧，精准控制鼓风机运行状态，避免过度曝气，从而大幅降低电能消耗。在加药环节，依据进水污染物负荷与水质动态变化，通过算法实时计算最优投加量，实现药剂的精准定量投加，避免浪费。此外，设备集群的协同控制与启停优化也进一步减少了无效能耗，显著降低了污水处理的全流程运行成本，提升了运营经济性。

3.3管理优化

智能化系统通过集成大数据分析、数字孪生与决策支持工具，彻底改变了传统依赖人工经验的管理模式。系统可对历史与实时数据进行多维度分析，精准识别工艺瓶颈、能耗盲区及运行冗余，为管理提供量化、科学的优化建议。在设备管理方面，依托预测性维护模型，系统能够评估关键设备的健康状态，提前识别故障风险并生成维护计划，有效减少非计划停机，延长设备使用寿命。

3.4安全增强

依托智能视频监控、物联网传感器与统一安防平台，污水处理厂实现了对生产环境、设备状态和人员行为的全方位、无死角安全监控。智能识别算法可实时分析视频流，对人员入侵、区域闯入、明火烟雾等异常情况主动预警。同时，通过布设于配电间、工艺区域的温湿度、气体、振动传感器，系统能够实时监测电气安全与设备运行状态，及时发现过热、泄漏、振动异常等隐患并告警。

结束语

智能化技术为环保污水处理行业带来了革命性变革，通过多技术融合与全流程优化，显著提升了处理效率、降低了运营成本并增强了环境管理能力。尽管面临挑战，但随着政策支持与技术进步，智能化污水处理将成为行业主流，为水资源保护与可持续发展提供有力支撑。

参考文献

[1]张燕，聂文超，张岩.智能化在环保污水处理中的应用实践[J].清洗世界，2025，41（08）：110-112.

[2]侯永涛，郭楠.智能化技术在污水处理系统中的应用与效果评估[J].河南科技，2025，52（11）：4-7.

[3]方子豪，梁昆.市政污水处理厂机电设备智能化运维与环保节能技术研究[C]//重庆市大数据和人工智能产业协会，重庆建筑编辑部，重庆市建筑协会.智慧建筑与智能经济建设学术研讨会论文集（二）.浙江衢州水业集团环境科技有限公司;，2025：258-261.

[4]黄彦镭.污水处理中新型环保设备智能化与自动化[J].低碳世界，2025，15（03）：49-51.

[5]安浦闻，段昊成，尤铠童，等.农村污水处理系统电气智能化设计与前景发展研究[J].乡村科技，2024，15（19）：129-132.