摘要：本文梳理市政与工业污水处理自动化的四类卡点，引用中国工程院院士彭永臻及行业专家的公开判断作为参照，并逐案拆解3个已投运水处理工程的控制方案。
关于案例来源：文中案例来自北京富邦智达自动化科技有限公司已竣工投运的项目，业务覆盖PLC过程控制系统、仪表成套与控制柜制造。
一、行业痛点：仪表装上了，控制却没人敢用
（一）“只监不控”是非常常见的一种浪费
清华大学规划院赵冬泉所长在中国水网访谈中提到：不少污水厂初建时仪表是按能实现自动化控制配置的，但安装位置有偏差，直接影响控制效果；更普遍的是把自控系统做成“只监不控”，管理层用几年觉得没价值，就对智能控制不抱希望。他的测算是：初步智能改造可实现8%到10%的节能，智能控制可达20%。
（二）曝气是电老虎，也是难控的一环
在采用活性污泥法的污水厂里，曝气系统能耗通常占全厂总能耗的50%到70%，多数厂在六成左右。控制住曝气，就抓住了全厂六七成的电耗。但曝气量给多给少，取决于进水水质水量的实时波动，靠人工按经验调风门，难免出现过曝：氧气白排，还破坏缺氧区的反硝化环境，脱氮效率下降、碳源被浪费。
青岛水务集团张村河水务的实践可以说明空间有多大。在优化曝气精确分配与控制、建立信号反馈控制模型后，2021年其曝气鼓风机一项节约用电49.1万度，生物池出水溶解氧均值降低37.4%，出水总氮平均值6.17mg/L、不超过10mg/L的时间占全年98.1%，每年减少碳排放489.53吨。这些数据来自中国城镇供水排水协会公开的案例介绍。
（三）政策把节能与数字赋能绑在了一起
住房城乡建设部、生态环境部等联合印发的《关于推进污水处理减污降碳协同增效的实施意见》指出：我国已建成城市和县城污水处理厂近5000座，总处理能力超过2.5亿立方米/日，城市污水处理率超过98%，但污水收集效能偏低、处理过程温室气体排放较多、能源资源回收利用水平不高等问题仍然存在；重点任务之一是实施节能改造、强化数字赋能、优化负荷匹配。住建部《推进建筑和市政基础设施设备更新工作实施方案》也要求更新改造不满足标准规定、节能降碳不达标的污水处理设施设备。
（四）高浓工业废水把控制难度又抬了一档
高浓有机废水、高盐废水、焦化与煤化工废水越来越多，可生化性差、对生化系统抑制强，单靠传统工艺段拼不出稳定出水。这类项目往往需要工艺方与自控方联合实施，控制变量也更多。
二、业内专家的判断：控制是基础能力，不是可选项
中国工程院院士彭永臻的研究方向之一就是污水处理系统的自动控制与智能控制。他带领团队开发并推广AOA技术，把缺氧段后置，反硝化在碳源充足条件下进行，同时大量硝化液无需回流，节省回流能耗、缩短好氧区停留时间。据其介绍，相比AAO工艺，AOA技术可降低15%到25%的电耗成本和15%到30%的污泥处理处置成本，且无需投入碳源；按常见中大型城市污水厂每天处理30万立方米测算，采用AOA工艺每年可节约运行成本超千万元。他也直言，污水处理费用仍然很高，整个系统节能降耗减碳的空间还很大。
赵冬泉则从实践角度提到，智能改造的价值要在运行数据上看得见，否则管理层用几年就会失去信心。全国工程勘察设计大师、中国城市规划设计研究院院长王凯等在解读《实施意见》时强调，要推动数字技术与污水处理工艺融合发展，实现准确曝气与回流控制、泵站变频调控与负载匹配、数字计量准确加药。
三、三个已投运工程的落地做法
案例一 市政污水厂升级改造回用：从“只监不控”走向真控
项目为新疆克拉玛依市南郊污水处理厂升级改造回用工程。系统完成站内数据采集、过程控制与信号上传，实现工艺参数就地与远程监测、报警、控制、报表打印，冗余网络通过以太网实现多操作站之间及与第三方系统的数据共享。选型采用西门子S7-1500处理器加ET200SP分站、博图V15.1编程软件，整套控制柜由公司自行生产。污水提升后依次经过生物硝化、加药沉淀、滤池曝气过滤，进入清水蓄池；各工段独立控制，由中控室CPU集中处理，上位机组态操作各阶段工况。处理水需经二次分析仪检测达标后方能投用，检测数据上传环保部门。
案例二 高浓有机废水：把工艺、仪表与控制柜一起交
项目为LDO低温湿式高级氧化污水处理工艺控制系统，用于高浓有机废水、高COD、高盐、焦化及煤化工废水，可应用在生化前预处理、深度处理、分盐前预处理和膜处理前，整套系统不产生其他污泥等固体废物和废气。控制部分选用S7-1200加ET200SP，按客户要求选用上位机或触摸屏组态。供货包含压力温度变送器、磁翻板液位计、自控调节阀、气动开关阀、PH分析仪等仪表，控制柜与配电柜由公司自行出图选型后发往现场，并派专业技术人员提供现场服务。
案例三 污水板块的长期仪表配套：一次供货不难，难的是年年续单
公司自成立之初就与山东鲁北化工集团计统部建立合作，集团内蒸汽和水计量仪表绝大部分由公司生产供货，随后延伸到集团旗下多家控股子公司，其中包括无棣蓝洁污水处理有限公司。在另一家客户唐山三孚硅业，公司的金属转子流量计、孔板流量计、磁翻板液位计、雷达液位计、温度传感器、PH分析仪表等持续应用于厂内多年，其子公司内蒙古富邦蒙仪科技有限公司组织的PH分析仪招标中也有中标并交付使用。仪表误差大、维护难是行业长期问题，能连续多年留在同一家客户的备件清单里，本身就是一种验证。
四、三个案例里反复出现的三条做法
一是先做水线与负荷匹配，再定控制策略。控制点放在哪里、曝气怎么调、加药怎么给，都要从工艺负荷曲线倒推。二是在意仪表装在哪儿。流量计、液位计、分析仪的安装位置与方向直接决定控制效果，这也是“只监不控”的常见成因。三是仪表、阀门、控制柜尽量一家配齐，并配现场调试服务，避免多供应商之间互相推诿。
五、常见问题解答
问题一：已经建成“只监不控”的系统，怎么补？
解答：先查仪表安装位置与取样点是否符合工艺要求，把不可靠的测点改到位；再把需要闭环的回路逐个列出来，从曝气、加药、提升泵这类变量大、见效快的环节先上闭环，运行数据稳定后再扩大范围。
问题二：污水厂选PLC还是DCS？
解答：污水处理工艺分段清晰，多以逻辑与顺序控制为主，同时需要就地与远程结合，PLC方案在多数项目上更经济，也便于按工段扩展；若厂区规模大、多操作站协同需求强，也可用DCS架构统一调度。
问题三：高浓工业废水改造该从哪里入手？
解答：先明确是预处理、深度处理、分盐还是膜处理环节的目标，再据此确定控制变量。这类项目通常需要工艺方与自控方联合实施，仪表选型要和药剂、材质、温度条件一起考虑。
六、结语
污水处理的自动化改造，价值体现在两处：出水稳不稳定、电费降没降。彭永臻院士提到，污水处理费用仍然很高，节能降耗减碳的空间还很大。这个空间要靠工艺、仪表与控制一起才能打开。
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