2017年11月11日，由中國城市污水處理概念廠專家委員會、清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院主辦，江蘇省（宜興）環(huán)保產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院、北京金控數(shù)據(jù)技術(shù)股份有限公司承辦的污水處理未來自動化國際研討會在清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院報告廳舉行。來自ICA領(lǐng)域的近200位高校、企業(yè)代表集聚一堂，啟發(fā)與描繪未來污水處理廠自動化領(lǐng)域自控的設(shè)備儀表控制，系統(tǒng)模型等前景，一同探討自動化技術(shù)在污水處理領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展。

作為“中國城市污水處理概念廠”系列活動，研討會邀請到了包括國際上ICA（污水系統(tǒng)的儀表、控制和自動化）的創(chuàng)始人古斯塔夫?奧爾森教授在內(nèi)的6位專家就污水處理自動化領(lǐng)域發(fā)表深度報告。

研討會由清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院公共研究平臺主任邱勇主持。本次活動還得到了IWA國際水協(xié)會、清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院綠色基礎(chǔ)設(shè)施研究中心、中持水務(wù)股份有限公司、江蘇省環(huán)保裝備產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新中心、《給水排水》、水世界的大力支持。

邱勇 清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院公共研究平臺主任

古斯塔夫·奧爾森

智能化水處理-ICA技術(shù)發(fā)展的40年

古斯塔夫·奧爾森 瑞典隆德大學(xué)工業(yè)自動化榮譽(yù)教授 

來自瑞典王國隆德大學(xué)的榮譽(yù)教授古斯塔夫?奧爾森教授以“智能化水處理-ICA技術(shù)發(fā)展的40年”為題，從物質(zhì)流、能量流及信息流三個維度介紹了ICA技術(shù)。

奧爾森教授以三個問題帶領(lǐng)聽眾進(jìn)入ICA設(shè)置的場景，即為什么要使水處理更加智能化？如何達(dá)到這個目標(biāo)？需要什么條件？他通過對ICA技術(shù)40年歷程的回顧，指出ICA的內(nèi)涵包括五個方面的內(nèi)容。第一，它研究的是隨時間變化的動態(tài)系統(tǒng)；第二，系統(tǒng)存在進(jìn)水的負(fù)荷擾動；第三，系統(tǒng)需要在線傳感器進(jìn)行實時監(jiān)控；第四，利用反饋信息來提高工藝性能；第五，系統(tǒng)可控。

作為ICA的創(chuàng)始人，奧爾森教授參與并見證了水處理自動化的發(fā)展歷程，他本人就是一部水處理自動化的歷史，曾任《水科學(xué)與技術(shù)》雜志的主編、IWA(世界水協(xié)會)委員會主席，同時也是清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院的客座教授，可以說是一個水處理自動化的傳奇。奧爾森教授指出，目前科技的進(jìn)步為ICA技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了可能性，主要體現(xiàn)在儀器化的發(fā)展和測量儀器本身的發(fā)展；執(zhí)行器的發(fā)展；計算機(jī)的發(fā)展使得數(shù)據(jù)收集不再是限制條件；動態(tài)模型和控制方法的發(fā)展使得人們可以理解多種多樣的工藝；教育的發(fā)展培養(yǎng)了能夠執(zhí)行ICA技術(shù)的工程師；污水廠的設(shè)計靈活性在不斷地提高等方面，這些條件都使ICA技術(shù)的實施具有更好的可行性。此外，社會的需求推動了ICA技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，主要包括：監(jiān)管的要求，排水指標(biāo)不斷提高；能量效率提高；營養(yǎng)物質(zhì)回收；熱量回收；生物質(zhì)燃?xì)猱a(chǎn)氣及對于擾動或動態(tài)變化的恢復(fù)能力需求。

奧爾森教授認(rèn)為，從普通化到智能化水質(zhì)監(jiān)測傳感器的使用以及監(jiān)測儀表網(wǎng)絡(luò)的實施能夠?qū)x表的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，可以在通過互聯(lián)網(wǎng)能夠在一些普遍意義上的控制平臺里，看到所有儀表的數(shù)據(jù)和相關(guān)信息。對監(jiān)測得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷分析，能夠為運(yùn)行人員提供決策支持。目前集成設(shè)計和控制工具的使用，以及計算機(jī)海量的存儲能力和運(yùn)算能力，為ICA的發(fā)展提供了支持。因此，當(dāng)前ICA面臨的挑戰(zhàn)是如何實現(xiàn)水資源的管理和控制的智慧化可持續(xù)發(fā)展。而在將來新的高效的水處理工具和技術(shù)，會帶來大量的數(shù)據(jù)和有用的信息，從而催生新的應(yīng)用，這也是ICA技術(shù)的巨大挑戰(zhàn)。

最后，奧爾森教授提出對ICA技術(shù)未來發(fā)展的愿望。一是能夠在本地測量生態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)；二是在飲用水中能夠?qū)崿F(xiàn)在線測量微生物學(xué)指標(biāo)及微量污染物指標(biāo)。同時，在系統(tǒng)分析領(lǐng)域，奧爾森教授希望將來可以開發(fā)簡易的并不需要專家參與的動力學(xué)模擬的工具，優(yōu)化管理工具，并實現(xiàn)自然資產(chǎn)的審計，對環(huán)境水等進(jìn)行定價。奧爾森教授同時建議決策者要用可持續(xù)發(fā)展的眼光和全方位的視角。在對污水處理廠設(shè)計設(shè)施時，要綜合考慮各方需求，同時要對整個水的循環(huán)系統(tǒng)做管理。

施漢昌

污水處理廠未來自動化與監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展

施漢昌  清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授

“對于污水處理企業(yè)來說，自動化主要是三方面的作用：安全性、經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性?！鼻迦A大學(xué)環(huán)境學(xué)院施漢昌教授則主要以監(jiān)測儀器角度，分享了污水處理廠未來自動化與監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展。他從污水處理廠未來自動化的需求、污水處理廠自動化監(jiān)測環(huán)節(jié)、適應(yīng)污水處理廠自動化的監(jiān)測技術(shù)發(fā)展、未來展望四個方面進(jìn)行了分享。儀器化、控制化和自動化是水處理自動化技術(shù)發(fā)展的三個階段，而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)。

“污水處理廠未來自動化，最高境界大概就是無人值守的污水處理廠?！笔h昌教授說，從中國污水處理行業(yè)整體看，無人值守污水處理廠并非不可實現(xiàn)，但有很長的路要走，需要衡量其必要性和適用范圍。實現(xiàn)無人值守，要有良好的污水收集與輸送系統(tǒng)、合理優(yōu)化的污水處理廠工藝設(shè)計、合理優(yōu)化的污水處理廠設(shè)備選型與配置、高質(zhì)量的污水處理設(shè)施與運(yùn)行管理、高質(zhì)量的監(jiān)測儀器儀表、高水平的自動控制系統(tǒng)等條件。

施漢昌教授長期從事水處理的理論與技術(shù)研究，在廢水生物處理的反應(yīng)器、反應(yīng)動力學(xué)和生物傳感器方面積累了大量的研究成果和經(jīng)驗。施漢昌教授同時分享了污水處理的自動指控與儀器化，并指出從COD去除，到氮磷去除、地表水標(biāo)準(zhǔn)、節(jié)能降耗、低碳運(yùn)行等，污水處理隨著標(biāo)準(zhǔn)的提高，需求也在不斷增多。施漢昌教授指出，從自控的發(fā)展來講，應(yīng)在已有基礎(chǔ)上發(fā)展一些非常規(guī)的監(jiān)測技術(shù)，如通過光學(xué)法、化學(xué)法等，可以實現(xiàn)更有效、更經(jīng)濟(jì)。

最后，施漢昌教授對污水處理廠的未來自動化與監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行了展望。他說，不管自控技術(shù)還是監(jiān)測儀器，都是多技術(shù)來源的交叉融合。隨著新材料、物理、化學(xué)技術(shù)的發(fā)展，都促進(jìn)了監(jiān)測儀器的發(fā)展。信息化將催生智能化的儀器，人工智能與傳感器小型化都將推動虛擬儀器的發(fā)展。另外，隨著儀器的小型化，精密加工、微流體技術(shù)的發(fā)展，也將有效降低成本和運(yùn)行費(fèi)用。

施漢昌教授指出，無論從監(jiān)測技術(shù)展還是污水自動化來講，都有非常大的發(fā)展空間?？傮w來說，按照目前國家水環(huán)境情況和需求，污水處理廠自動化與監(jiān)測技術(shù)差距還是非常大的。在原有標(biāo)準(zhǔn)法的基礎(chǔ)上，一些非常規(guī)的智能化儀器將成為未來趨勢。

楊斌

數(shù)礦，讓每個水廠智能運(yùn)行

楊斌  北京金控數(shù)據(jù)技術(shù)股份有限公司董事長

作為“數(shù)礦”的創(chuàng)建者，楊斌和他所創(chuàng)辦的金控數(shù)據(jù)團(tuán)隊利用云計算、物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)，以互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)水務(wù)行業(yè)相結(jié)合，為行業(yè)提供智慧供水、智慧排水、水環(huán)境監(jiān)測、智慧環(huán)保和智能裝備整體解決方案，搭建行業(yè)大數(shù)據(jù)平臺，提供以數(shù)據(jù)為核心的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)云平臺服務(wù)。

隨著中國城市污水處理概念廠的推出，智慧水廠的概念也逐漸在污水處理領(lǐng)域深入人心，即用智能技術(shù)來代替現(xiàn)在的管理人員和專家，實現(xiàn)污水處理廠的無人值守。

楊斌說，智慧工廠是現(xiàn)代工廠信息化發(fā)展的新階段，智慧水廠是在數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)上，利用物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)和設(shè)備監(jiān)控技術(shù)加強(qiáng)信息管理和服務(wù)；掌握產(chǎn)銷流程、提高生產(chǎn)過程的可控性、減少生產(chǎn)線上人工的干預(yù)、即時正確地采集生產(chǎn)線數(shù)據(jù)，以及合理的生產(chǎn)計劃編排與生產(chǎn)進(jìn)度，并加上綠色智能的手段和智能系統(tǒng)等新興技術(shù)于一體，構(gòu)建一個高效節(jié)能的、綠色環(huán)保的、環(huán)境舒適的人性化工廠。

目前，他們正在致力于水廠自動化2.0的推動，而真正的智慧水廠要到自動化3.0階段。楊斌同時表達(dá)了他對污水處理自動化（3.0）的思考，“在2.0階段，人是水廠不可分割的一部分，是重要的傳感器；而在3.0階段，算法是核心，人要向機(jī)器學(xué)習(xí)。”

劉載文

污水處理過程智能優(yōu)化控制技術(shù)

劉載文  北京工商大學(xué)計算機(jī)與信息工程學(xué)院教授

北京工商大學(xué)計算機(jī)與信息工程學(xué)院劉載文教授則從污水處理過程智能優(yōu)化控制技術(shù)方面進(jìn)行了分享，主要包括污水處理過程控制與優(yōu)化問題以及污水處理過程中解決優(yōu)化的方法，包括軟測量方法、智能控制方法、優(yōu)化控制方法等，并通過具體案例進(jìn)行分享。劉載文教授還通過生物流化床智能控制系統(tǒng)對污水處理的抗繞控制方法進(jìn)行闡述，并分享了能源管理系統(tǒng)。

陳珺

智慧水務(wù)浪潮下的污水處理工藝發(fā)展

陳珺  江蘇?。ㄒ伺d）環(huán)保產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院總工

“工藝是污水處理廠的核心，ICA是污水處理廠的神經(jīng)?！苯K?。ㄒ伺d）環(huán)保產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院總工陳珺以《智慧水務(wù)浪潮下的污水處理工藝發(fā)展》為主題進(jìn)行了分享，并指出未來污水處理廠將向著更加密集性的方向發(fā)展，ICA將會發(fā)揮更加重要的角色，功能會更強(qiáng)大。

雷斌

智能傳感及控制技術(shù)助力污水工藝優(yōu)化

雷斌  哈希公司高級應(yīng)用工程師

哈西公司高級應(yīng)用工程師雷斌則以《智能傳感及控制技術(shù)助理污水工藝優(yōu)化》為主題，介紹了分析技術(shù)、傳感技術(shù)和自動化控制的結(jié)合。

據(jù)悉，中國城市污水處理概念廠系列國際研討會是由中國城市污水處理概念廠專家委員會發(fā)起，每期一個主題，邀請國內(nèi)外該領(lǐng)域的專家學(xué)者，展示水處理的先進(jìn)前沿技術(shù)及應(yīng)用方向，并通過主旨發(fā)言和研討碰撞智慧火花。自動化技術(shù)是工業(yè)發(fā)展的催化劑，也曾創(chuàng)造了許多工業(yè)“奇跡”。隨著儀表控制及自動化在污水處理領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，其對于改進(jìn)整個污水處理項目工藝，實現(xiàn)污水廠的優(yōu)化運(yùn)行。因此，本期研討會圍繞“污水處理未來自動化”為主題，希望幫助污水廠自動化相關(guān)從業(yè)者開拓視野、識別驗證技術(shù)，并應(yīng)用到污水處理的實際生產(chǎn)中。

來源：劉秋琳 中宜環(huán)科環(huán)保產(chǎn)業(yè)研究

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