随着城镇水务行业的高质量发展，传统的自动控制方式已难以完全适应新的发展要求。为了实现生产运行智能化、提高数据应用效果，达成节能降耗和环保减碳的目标，对于水务生产控制方面的重要工艺生产环节，如加药控制、消毒控制和曝气控制等，采用智能化控制方式是十分必要的。

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智能曝气的应用范围

采用活性污泥法工艺（如AAO、AO、MSBR等）的污水处理厂生化池鼓风曝气充氧工艺段。其控制目标是：根据生化池进水水量、水质及出水水质要求，基于模型及人工智能算法，对曝气充氧过程进行全自动精确控制，实现按需供氧，保证好氧池DO、出水水质稳定，降低鼓风机运行电耗。

△中核仪表应用实例/海丰县污水处理厂氧化沟

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智能曝气的实施条件

（1）鼓风机配置数台满足最大曝气风量需求和最小冗余备用率要求，具备风量自动调节功能；部署MCP模块，鼓风机能更好匹配风量计算结果；

（2）生化池供气管应根据曝气系统的布置形式设置相应的气体流量计和风量调节阀门；

（3）生化池应配置相应的在线检测仪表，对生化池运行参数进行连续精准地监测，监测对象包括但不限于：进水水量、进水水质（酸碱度、水温、化学需氧量、氨氮、总氮等）、好氧区溶解氧和污泥浓度、单池曝气量、出水水质（酸碱度、水温、化学需氧量、氨氮、总氮等）。水质仪表安装位置要适当，能够准确测量反馈好氧区进水区域、回流区域、出水区域的溶解氧。

△中核仪表应用实例/天门黄金污水处理厂

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智能曝气的控制要求

（1）应采用数据驱动算法结合并使用曝气计算模型进行曝气量控制。根据进水流量、进水水质、剩余污泥排放及硝酸盐利用等因素，在线或者离线通过机器学习算法得到生化系统实际需氧量；根据实际需氧量和曝气效率计算实际所供风量；将实际所需供风量传输给鼓风机控制系统，通过强化学习算法或先进控制技术实现风机群组动态优化分配、风机风量和曝气管道阀门开度一体化调节控制风机的供气量，实现按需供气；

（2）曝气量控制可采用溶解氧、化学需氧量、氨氮等作为主控因子，实现溶解氧稳定、出水水质控制满足内控标准，从而达到节能降耗的目的。

（3）生化池溶解氧应基于运行效果要求确定，总体上保证稳定，按需动态调整。不同区域设定值可不同；

（4）应设定曝气临界值延迟保护机制，避免鼓风机频繁启停；

（5）宜增加人工干预机制，当自动控制出现故障时，可启用人工干预机制，进行人工手动曝气模式，确保生化池系统稳定运行；

（6）有条件的情况下可尝试利用曝气图像识别分析评价曝气是否科学，逐步替代水质仪表，将复杂机理归结到图像识别分析，减少对水质仪表精确度的依赖。

△中核仪表应用实例/韶关市董塘镇污水处理厂

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智能曝气采用的算法可选择

（1）活性污泥法机理模型（ASM）：根据进水水量、水质、好氧池溶解氧预测出水化学需氧量、氨氮；

（2）多层神经网络算法：预测好氧池溶解氧变化趋势，维持溶解氧逼近目标值情况下预测需氧量；

（3）强化学习算法：以预测模型的结论为目标，通过分析历史经验数据和实际运行数据信息，合理预估好氧池溶解氧变化情况及最佳工艺区间，自动分配各组好氧池的曝气量，降低鼓风机能耗。

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智能曝气的实施效益

保证生化池正常稳定运行，好氧区溶解氧波动范围降低，一般可控制在±0.25mg/L；保证生化处理出水水质稳定达标；降低曝气电耗，一般可节约10%~15%的电耗，具体节能效益需要结合工程分析测算。