近日，青岛农业大学资源与环境学院张广山教授团队联合哈尔滨工业大学(深圳)、惠州水务集团、埃克塞特大学等多家单位，在国际水环境领域顶级期刊《Water Research》（自然指数期刊）发表题为“Revisiting Rule-Based External Carbon Dosing for Low-Cost Digital Transformation of Full-Scale WWTPs”的研究论文。该论文面向存量污水处理厂现实工程难题，提出一套基于历史运行记录、无需新增在线硬件的污水处理厂低成本数字化升级技术路径。

       市政污水处理厂生物脱氮过程中，进水碳氮比不足时需要投加外碳源保障反硝化效果。外碳源药剂采购、生产运输会带来可观的经济成本与温室气体排放，是污水处理厂降本减碳的关键控制点。当前污水处理数字化升级方案大多高度依赖新增在线监测仪表、自动化硬件与复杂机器学习模型，大量存量、老旧污水处理厂受经费、现场条件限制，难以直接落地；很多水厂只能依靠操作人员长期积累的经验开展碳源投加，历史海量运行记录的价值没有得到充分挖掘利用。

　　针对上述工程痛点，研究团队以南方某实际规模 CASS 工艺污水处理厂连续三年运行历史数据为基础，从出水总氮达标历史记录中，分进水碳氮比重构出条件化碳源投加参考基准，配套雨天水力稀释防护判据。回顾性分析显示，该方案在保障出水达标的前提下，可实现 21.5% 的碳源投加削减；经过模型风险筛查、32 天现场中试以及跨工艺迁移测试，证实该工作流程具备工程可行性，同时强调投加参考数值不能直接跨厂套用，必须基于本厂历史数据本地化重构（图1）。该成果把操作人员沉淀的运行经验转化为可追溯的数据化决策依据，为仪表条件有限的存量污水处理厂提供一条渐进式数字化转型路径。

图1 依托历史运行数据实现污水厂低成本数字化升级技术示意图

       青岛农业大学资源与环境学院硕士研究生王芳为论文第一作者，青岛农业大学资源与环境学院张广山教授和哈尔滨工业大学(深圳)生态环境学院姜继平研究员为论文共同通讯作者。青岛农业大学为第一署名单位。研究得到国家自然科学基金、广东省高校重点领域专项、青岛农业大学研究生创新计划项目等经费支持。

　　《Water Research》由国际水协会（IWA）主办，为自然指数收录期刊及新锐分区一区TOP期刊。该刊聚焦水污染控制与工程应用，刊发水环境科学与工程领域的前沿研究成果，在全球水环境研究领域拥有极高的学术权威性与国际影响力。

　　全文链接：https://doi.org/10.1016/j.watres.2026.126794