隨著城鎮(zhèn)水務(wù)行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展，傳統(tǒng)的自動(dòng)控制方式已難以完全適應(yīng)新的發(fā)展要求。為了實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)運(yùn)行智能化、提高數(shù)據(jù)應(yīng)用效果，達(dá)成節(jié)能降耗和環(huán)保減碳的目標(biāo)，對(duì)于水務(wù)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(yīng)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(fēng)曝氣充氧工藝段。其控制目標(biāo)是：根據(jù)生化池進(jìn)水水量、水質(zhì)及出水水質(zhì)要求，基于模型及人工智能算法，對(duì)曝氣充氧過(guò)程進(jìn)行全自動(dòng)精確控制，實(shí)現(xiàn)按需供氧，保證好氧池DO、出水水質(zhì)穩(wěn)定，降低鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行電耗。

△中核儀表應(yīng)用實(shí)例/海豐縣污水處理廠氧化溝

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智能曝氣的實(shí)施條件

（1）鼓風(fēng)機(jī)配置數(shù)臺(tái)滿足最大曝氣風(fēng)量需求和最小冗余備用率要求，具備風(fēng)量自動(dòng)調(diào)節(jié)功能；部署MCP模塊，鼓風(fēng)機(jī)能更好匹配風(fēng)量計(jì)算結(jié)果；

（2）生化池供氣管應(yīng)根據(jù)曝氣系統(tǒng)的布置形式設(shè)置相應(yīng)的氣體流量計(jì)和風(fēng)量調(diào)節(jié)閥門；

（3）生化池應(yīng)配置相應(yīng)的在線檢測(cè)儀表，對(duì)生化池運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行連續(xù)精準(zhǔn)地監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)對(duì)象包括但不限于：進(jìn)水水量、進(jìn)水水質(zhì)（酸堿度、水溫、化學(xué)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(zhì)（酸堿度、水溫、化學(xué)需氧量、氨氮、總氮等）。水質(zhì)儀表安裝位置要適當(dāng)，能夠準(zhǔn)確測(cè)量反饋好氧區(qū)進(jìn)水區(qū)域、回流區(qū)域、出水區(qū)域的溶解氧。

△中核儀表應(yīng)用實(shí)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(yīng)采用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)算法結(jié)合并使用曝氣計(jì)算模型進(jìn)行曝氣量控制。根據(jù)進(jìn)水流量、進(jìn)水水質(zhì)、剩余污泥排放及硝酸鹽利用等因素，在線或者離線通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)算法得到生化系統(tǒng)實(shí)際需氧量；根據(jù)實(shí)際需氧量和曝氣效率計(jì)算實(shí)際所供風(fēng)量；將實(shí)際所需供風(fēng)量傳輸給鼓風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)，通過(guò)強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法或先進(jìn)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)群組動(dòng)態(tài)優(yōu)化分配、風(fēng)機(jī)風(fēng)量和曝氣管道閥門開度一體化調(diào)節(jié)控制風(fēng)機(jī)的供氣量，實(shí)現(xiàn)按需供氣；

（2）曝氣量控制可采用溶解氧、化學(xué)需氧量、氨氮等作為主控因子，實(shí)現(xiàn)溶解氧穩(wěn)定、出水水質(zhì)控制滿足內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

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

（4）應(yīng)設(shè)定曝氣臨界值延遲保護(hù)機(jī)制，避免鼓風(fēng)機(jī)頻繁啟停；

（5）宜增加人工干預(yù)機(jī)制，當(dāng)自動(dòng)控制出現(xiàn)故障時(shí)，可啟用人工干預(yù)機(jī)制，進(jìn)行人工手動(dòng)曝氣模式，確保生化池系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行；

（6）有條件的情況下可嘗試?yán)闷貧鈭D像識(shí)別分析評(píng)價(jià)曝氣是否科學(xué)，逐步替代水質(zhì)儀表，將復(fù)雜機(jī)理歸結(jié)到圖像識(shí)別分析，減少對(duì)水質(zhì)儀表精確度的依賴。

△中核儀表應(yīng)用實(shí)例/韶關(guān)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(jī)理模型（ASM）：根據(jù)進(jìn)水水量、水質(zhì)、好氧池溶解氧預(yù)測(cè)出水化學(xué)需氧量、氨氮；

（2）多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法：預(yù)測(cè)好氧池溶解氧變化趨勢(shì)，維持溶解氧逼近目標(biāo)值情況下預(yù)測(cè)需氧量；

（3）強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法：以預(yù)測(cè)模型的結(jié)論為目標(biāo)，通過(guò)分析歷史經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)信息，合理預(yù)估好氧池溶解氧變化情況及最佳工藝區(qū)間，自動(dòng)分配各組好氧池的曝氣量，降低鼓風(fēng)機(jī)能耗。

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智能曝氣的實(shí)施效益

保證生化池正常穩(wěn)定運(yùn)行，好氧區(qū)溶解氧波動(dòng)范圍降低，一般可控制在±0.25mg/L；保證生化處理出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)；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(jié)合工程分析測(cè)算。