赵立杰，王佳，黄明忠，王国刚

（沈阳化工大学信息工程学院，辽宁沈阳110142）

引 言

随着全球水环境治理要求日益严格，活性污泥生化处理工艺在城市污水处理厂得到广泛应用[1]。活性污泥法的实质是以污水中的有机物作为底物，通过微生物凝聚、吸附、氧化分解、沉淀等代谢过程氧化降解污水中的有机碳和氮污染物，使出水水质满足排放指标要求[2]。但是，活性污泥法在运行维护过程中需要大量检测仪器，这些检测仪器存在价格昂贵、维护困难、技术不完善和测量误差大等问题，难以提供实时在线的污水质量信息和反馈信号。由于缺乏可靠的在线传感器来测量污水水质指标，使得污水处理系统难以实现控制出水质量和运行优化[3-4]，例如，在系统运行过程中，难以连续在线检测5 天生化需氧量（biochemical oxygen demand,BOD5）[5-6]和判断污泥膨胀是否发生的重要指标污泥体积指数（sludge volume index, SVI）等。因此，快速、准确、可靠地测量水质指标是提高装置运行效率和灵活性的关健[7-8]。

随着对活性污泥生物动力学特征的深入理解，国际水协会提出活性污泥模型应用于污水处理过程工艺设计、过程模拟和运行控制[9]。但是生物污水处理过程由于模型动力学参数和化学计量参数众多，模型辨识困难，且受特定现场环境随机和不确定性因素影响严重，受限于模型假设条件的制约很难准确描述污水处理过程动态特性，因此基于机理模型的水质指标预测方法在应用中受到了限制。

基于数据驱动的水质指标预报软测量传感器既可以替代硬件传感器，也可以与硬件传感器并行使用，为解决出水水质指标在线检测问题提供了一种新的途径[10-13]。……