水资源是关乎国计民生的重要基础,但随着工业的发展、人口的增长,污水问题日益严重,为此国家高度重视污水处理项目。SBR污水处理工艺,结合先进的自动控制系统就可以发挥其优势,取得令人满意的处理效果。而在整个SBR处理过程中,曝气工序是重点。曝气系统的能耗大,可占到全厂总电耗40%-50%,是耗电重点,因此也成为节能重点。曝气量的多少及曝气时间的长短不仅关系到节能效果而且对出水水质具有重要影响。本文针对当前对污水处理过程中的节能降耗问题,对SBR污水处理工艺中的曝气工段的监控进行了深入分析和设计,重点是对反应阶段的曝气量与曝气时间的控制：首先,通过对比分析,在众多参数中确定DO的主导地位,采用VHDL/VerilogHDL语言实现模糊PID控制算法,使得DO溶解氧浓度保持在给定值水平,实现对曝气量的控制；根据对耗氧速率在反应期所表现出的特征,以其作为控制曝气时间的参数。由于以往获得OUR的仪器或方法存在价格高、滞后大等不足,本文通过多组对比试验数据,选取DO、曝气流量、温度等主要因素,建立起数学模型,以软测量技术来计算得OUR。并用其作为控制曝气时间的参数,克服固定时间控制方式的不足,效果良好；结合SOPC技术和嵌入式软核处理器Nios Ⅱ,利用基于Avalon总线的外设完成了UART串口通信、LED数码显示等辅助功能。同时对电源转换、配置、UART等外围电路进行了设计。整个控制系统的核心是在一片Cyclone Ⅱ系列的FPGA芯片上,再结合其它外围辅助芯片来实现,其仿真结果表明水处理效果与节能效果良好。