隨著城鎮(zhèn)水務行業(yè)的高質量發(fā)展，傳統(tǒng)的自動控制方式已難以完全適應新的發(fā)展要求。為了實現(xiàn)生產(chǎn)運行智能化、提高數(shù)據(jù)應用效果，達成節(jié)能降耗和環(huán)保減碳的目標，對于水務生產(chǎn)控制方面的重要工藝生產(chǎn)環(huán)節(jié)，如加藥控制、消毒控制和曝氣控制等，采用智能化控制方式是十分必要的。

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智能曝氣的應用范圍

采用活性污泥法工藝（如AAO、AO、MSBR等）的污水處理廠生化池鼓風曝氣充氧工藝段。其控制目標是：根據(jù)生化池進水水量、水質及出水水質要求，基于模型及人工智能算法，對曝氣充氧過程進行全自動精確控制，實現(xiàn)按需供氧，保證好氧池DO、出水水質穩(wěn)定，降低鼓風機運行電耗。

△中核儀表應用實例/海豐縣污水處理廠氧化溝

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智能曝氣的實施條件

（1）鼓風機配置數(shù)臺滿足最大曝氣風量需求和最小冗余備用率要求，具備風量自動調(diào)節(jié)功能；部署MCP模塊，鼓風機能更好匹配風量計算結果；

（2）生化池供氣管應根據(jù)曝氣系統(tǒng)的布置形式設置相應的氣體流量計和風量調(diào)節(jié)閥門；

（3）生化池應配置相應的在線檢測儀表，對生化池運行參數(shù)進行連續(xù)精準地監(jiān)測，監(jiān)測對象包括但不限于：進水水量、進水水質（酸堿度、水溫、化學需氧量、氨氮、總氮等）、好氧區(qū)溶解氧和污泥濃度、單池曝氣量、出水水質（酸堿度、水溫、化學需氧量、氨氮、總氮等）。水質儀表安裝位置要適當，能夠準確測量反饋好氧區(qū)進水區(qū)域、回流區(qū)域、出水區(qū)域的溶解氧。

△中核儀表應用實例/天門黃金污水處理廠

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智能曝氣的控制要求

（1）應采用數(shù)據(jù)驅動算法結合并使用曝氣計算模型進行曝氣量控制。根據(jù)進水流量、進水水質、剩余污泥排放及硝酸鹽利用等因素，在線或者離線通過機器學習算法得到生化系統(tǒng)實際需氧量；根據(jù)實際需氧量和曝氣效率計算實際所供風量；將實際所需供風量傳輸給鼓風機控制系統(tǒng)，通過強化學習算法或先進控制技術實現(xiàn)風機群組動態(tài)優(yōu)化分配、風機風量和曝氣管道閥門開度一體化調(diào)節(jié)控制風機的供氣量，實現(xiàn)按需供氣；

（2）曝氣量控制可采用溶解氧、化學需氧量、氨氮等作為主控因子，實現(xiàn)溶解氧穩(wěn)定、出水水質控制滿足內(nèi)控標準，從而達到節(jié)能降耗的目的。

（3）生化池溶解氧應基于運行效果要求確定，總體上保證穩(wěn)定，按需動態(tài)調(diào)整。不同區(qū)域設定值可不同；

（4）應設定曝氣臨界值延遲保護機制，避免鼓風機頻繁啟停；

（5）宜增加人工干預機制，當自動控制出現(xiàn)故障時，可啟用人工干預機制，進行人工手動曝氣模式，確保生化池系統(tǒng)穩(wěn)定運行；

（6）有條件的情況下可嘗試利用曝氣圖像識別分析評價曝氣是否科學，逐步替代水質儀表，將復雜機理歸結到圖像識別分析，減少對水質儀表精確度的依賴。

△中核儀表應用實例/韶關市董塘鎮(zhèn)污水處理廠

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智能曝氣采用的算法可選擇

（1）活性污泥法機理模型（ASM）：根據(jù)進水水量、水質、好氧池溶解氧預測出水化學需氧量、氨氮；

（2）多層神經(jīng)網(wǎng)絡算法：預測好氧池溶解氧變化趨勢，維持溶解氧逼近目標值情況下預測需氧量；

（3）強化學習算法：以預測模型的結論為目標，通過分析歷史經(jīng)驗數(shù)據(jù)和實際運行數(shù)據(jù)信息，合理預估好氧池溶解氧變化情況及最佳工藝區(qū)間，自動分配各組好氧池的曝氣量，降低鼓風機能耗。

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智能曝氣的實施效益

保證生化池正常穩(wěn)定運行，好氧區(qū)溶解氧波動范圍降低，一般可控制在±0.25mg/L；保證生化處理出水水質穩(wěn)定達標；降低曝氣電耗，一般可節(jié)約10%~15%的電耗，具體節(jié)能效益需要結合工程分析測算。