戴元良、羅英維 / 工研院材化所
智慧水務打造可管理、可優化、可預測與預防的水處理智慧化系統。針對污水處理流程開發標準化、模組化且可快速布署的智慧水務解決方案，可以協助污水廠快速導入智慧化能力。智慧水務解決方案須包含水質數據採集方法、智慧操作建置方案、預建的資料模型、以及優化控制演算法等。本篇提供包括AO生物處理、化學混凝、SBR、FBC、薄膜過濾與邊緣控制等六種解決方案，可作為智慧化建置工具，以及更多水處理智慧解決方案發展的參考。有了智慧水務解決方案，尚需搭配感測器、設備、與AI伺服器IoT建置，以及與SCADA/PLC串接的智慧化軟體、人機介面，建構一套完整的智慧水處理操作管理系統。推動智慧水務能大幅提升水處理效率與品質。透過即時監測與數據分析，系統可提前預警異常並優化操作參數，降低能耗與藥耗，減少人力依賴，提升場站穩定度。同時，流程智慧化有助於知識標準化，縮短新人培訓時間，強化整體韌性，讓水務管理更可靠、更永續。
【內文精選】
智慧水務解決方案概述
2. 化學混凝智慧控制
(2) 智慧化模型特色
混凝沉澱智能化操作使用水質傳感器於混凝池、膠羽池及沉澱池出水，收集水質數據，連同進流水量與PAC/polymer加藥機加藥量作為特徵參數，以PAC、Polymer加藥量為輸出值，進行AI模型訓練布署，依據演算模型得出最佳建議加藥量。在化混沉澱操作現場，操作員根據實際需求亦可先行設定出流水SS值，再利用訓練模型，求取最佳加藥量或pH調整值之操作組合。此部分操作考慮進流條件、優化目標以及限制條件下進行搜尋，其搜尋方法是基於水質預測模型，並結合多參數搜尋軟體，求得最佳操作參數組合且滿足優化目標與限制條件。另外，最新技術亦可使用水下攝影機，透過AI影像辨識技術，將膠羽的影像轉為特徵參數值（大小、面積、長寬比、數量及離散度等），再經由AI模型建議最佳膠羽攪拌機轉速。圖二為智慧化流程建置示意圖。
圖二、化學混凝沉澱智慧化處理流程示意圖，顯示建議水質水量感測器需求，No.1~No.4為智慧控制標的
3. 時序式批次生物處理(SBR)智慧控制
(2) 智慧化模型特色
污水處理過程中不同生化反應速率的差異、攝氧率的不同，以及其相對應pH值及ORP的表現，可利用這些生化特性及水質的變化，找出反應的終點，及時停止曝氣，以減少能源消耗。圖三為SBR智慧化流程建置示意圖---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
圖三、SBR智慧化處理流程示意圖，顯示建議水質感測器需求，智慧控制標的為曝氣量
★本文節錄自《工業材料雜誌》470期，更多資料請見下方附檔。