本发明提供了一种减少N2O产生的污水处理自动控制装置及其操作方法，针对应用广泛的城市污水处理工艺，通过大量理论分析和多次实验验证，创造性地将污水处理过程中的NO2-浓度控制与N2O产生相结合，通过对污水处理过程的自动调节，优化污水处理过程，在保证污水处理效果的同时大量减少强温室气体N2O的产生量。本发明与现有技术相比具有以下有益效果：（1）通过PLC电脑控制系统能够实现反应器运行的在线调控，无需人工操作，不用额外增加进行N2O减排的人工操作费用；（2）监控目标因素少，设备构造和控制原理简单，成本较低，维护方便；（3）保持污水处理装置污染物高去除效率的同时，实现N2O有效产生量大幅下降；（4）可广泛应用于各种实际废水处理过程，根据现有污水厂的实际情况进行设备改造安装，简单易行，操作性强。