A/O工艺是一种前置反硝化工艺，是目前实际工程中广泛采用的生物脱氮工艺。对于已建无脱氮功能的传统活性污泥法污水处理厂经过适当的改造，很容易改造成A/O工艺实现脱氮目的。本研究对A/O生物脱氮工艺过程控制进行研究，在全面分析国内外污水生物处理智能控制和活性污泥法动力学模型研究现状的基础上，以实际生活污水为研究对象，通过试验对A/O生物脱氮工艺的影响因素和运行参数进行研究，确定了工艺的控制对象和控制策略，并探索了用DO、pH值、ORP作为控制参数的可行性，对于实现A/O生物脱氮工艺在线控制具有重要的现实意义。 关于A/O连续流工艺的控制一直是污水生物处理控制的难点之一。A/O连续流工艺连续进水，进水水质水量是随时间变化的，在无调节池的情况下，水流在反应系统的停留时间也是变化的，因此根据进水氨氮负荷变化，通过控制曝气量的大小，可以间接控制硝化反应速率，从而充分利用反应器容积，使出水水质满足排放指标要求。在反应系统碱度充足的条件下，通过pH值变化可以判断处理系统曝气量过量与否。在曝气过量的情况下，pH值沿反应器推流的方向出现一个最低点，通过这个最低点，可以判断硝化反应的结束点；但在曝气适量或曝气不足的情况下，pH值沿反应器推流方向一直下降，无法通过pH值的变化判断硝化反应的结束点。 研究发现用平均溶解氧浓度能间接反映处理系统的耗氧情况，可以用平均溶解氧浓度，来判断反应系统的曝气状态是过量、适量还是不足，从而控制处理系统的供气量，降低能耗费用。当通过pH值变化无法判断硝化反应的进程及供气量大小时，此时可通过控制反应系统的平均DO浓度在2.5～3.0mg/L范围内，优化供气量。 对曝气过渡区的控制，可根据进水水质和环境变量的变化，合理分配缺氧区和好氧区的容积比，有效利用反应器容积。当进水氨氮负荷低时关闭曝气过渡区，增加缺氧区的容积，延长反硝化的时间，提高TN的去除率；当进水氨氮负荷较高时，启动曝气过渡区，增加好氧区的容积，首先保证出水氨氮浓度满足出水水质指标。如果DO不是反应过程的限制因素，当环境温度升高时可通过关闭曝气过渡区来加大缺氧区容积，延长反硝化水力停留时间，充分利用进水中的碳源进行反硝化，减少外碳源的投加量。 研究确定了总回流比和碳源投加量的控制方案：总回流比由进水总氮浓度和出水NOx--N的设定值来确定，通过使缺氧区出水NOx--N浓度保持在2mg/L左右来控制外加碳源的投加量。这样既保证了回流的硝酸盐量，又容易判断碳源投加的最佳量，节省碳源的投加量。由于进水氨氮负荷较高，为防止污泥在二沉池中发生反硝化，引起污泥上浮现象，采用前馈控制来实现定污泥浓度控制，污泥回流比在100～150％较高的范围内变化。 研究引入BP神经网络的理论与方法，根据试验所得总回流比、碳源投加量与出水TN浓度的数据对BP神经网络进行训练并检验，检验的预测输出值与试验测量值具有很好的一致性。可见，神经网络作为一种新型无参数模型，能够很好的模拟A/O生物脱氮系统的性能，并且通过建立的三维仿真模型，可以寻找到它们之间的最佳配合关系，优化系统的运行，降低运行费用。 通过对A/O生物脱氮工艺的分析，确定了以缺氧区NOx--N浓度为控制目标来计算外加碳源投加量的方法；通过对外加碳源投加量、总回流比和出水总氮关系的分析，基于ASMNo.1建立了A/O工艺外碳源投加的数学模型；并在Matlab程序下对PI控制器和前馈PI控制器的控制效果进行了仿真比较，结果表明前馈PI控制器具有较好的控制效果。 在生物反硝化过程中，参与氧化还原反应的氧化态物质和还原态物质主要是硝酸盐和进水中的易生物降解的有机物，其变化可以用ORP来表示。当缺氧区的硝酸盐浓度在3～18mg/L之间变化时，ORP的绝对值同时受硝酸盐浓度和CODcr浓度的影响，很难用ORP的绝对值确定缺氧区硝酸盐浓度；但是，从ORP的绝对值是否高于-160mV或者低于-230mV，可以判断缺氧区硝酸盐浓度是否过高或者已经被全部还原(即在3～18mg/L以外)，可将此作为工艺运行状态与运行参数调节的依据。 为了进一步提高处理系统的脱氮效率，研究中还对A/O推流反应器做了适当的变形，形成串级缺氧-好氧脱氮工艺。通过对三种运行工况的研究结果比较，确定了串级缺氧-好氧工艺的运行工况，缺氧区A1：好氧区O1：缺氧区A2：好氧区O2的容积比为22：53：14：11，并将缺氧区A1容积的一半设置为曝气过渡区，当进水氨氮负荷大于0.129kg/(kgMLSS·d)或者出水氨氮浓度大于5mg/L时，启动曝气过渡区。