青島水務(wù)張村河水務(wù)有限公司在保障生化工藝穩(wěn)定運行及出水穩(wěn)定達標的前提下，改造優(yōu)化曝氣精確分配與控制VACOMASS®系統(tǒng)，建立信號反饋控制模型，實時調(diào)整鼓風(fēng)機風(fēng)量，實現(xiàn)“智慧”曝氣。曝氣系統(tǒng)優(yōu)化后，2021年在曝氣鼓風(fēng)機電量一項上，節(jié)約用電49.1萬度，在生物池出水溶解氧均值上，降低37.4%。

“智慧”曝氣系統(tǒng)，出水水質(zhì)穩(wěn)定，符合“經(jīng)濟+環(huán)保+低碳”新價值體系的要求。在污水處理過程中，能耗是污水處理廠的最大碳排放單元，其中曝氣系統(tǒng)能耗占污水處理廠總能耗的50％～70％，曝氣量的精確控制就顯得尤為重要。而如何在滿足微生物增長及分解有機污染物所必需氧氣的前提下，最大程度上降低曝氣量，成為“智慧”曝氣的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

對污水處理廠而言，活性污泥法工藝主要依靠微生物分解代謝，以達到脫氮除磷的目的，保證出水水質(zhì)穩(wěn)定達標。而曝氣系統(tǒng)的作用就是供給微生物增長及分解有機污染物所必須的氧氣，通過混合攪拌作用，使活性污泥與有機污染物質(zhì)充分接觸。如果曝氣量過大，生物池末端出水溶解氧濃度難以穩(wěn)定控制在較低水平，導(dǎo)致內(nèi)回流攜帶大量溶解氧破壞缺氧區(qū)反硝化環(huán)境，影響脫氮效率；同時需要更多的碳源來抵消掉多余的溶解氧，造成污水中碳源的浪費。

“智慧”曝氣主要是在已有VACOMASS®系統(tǒng)的基礎(chǔ)上新增溶解氧自適應(yīng)優(yōu)化控制系統(tǒng)、氨氮優(yōu)化控制系統(tǒng)等，可根據(jù)進水負荷、生物池出水氨氮的變化來實時調(diào)整溶解氧設(shè)定值，精確計算出鼓風(fēng)機壓力控制所需的最佳壓力設(shè)定值，優(yōu)化鼓風(fēng)機的控制，在滿足硝化反應(yīng)完成和剩余碳有機物去除的情況下，最大程度上降低曝氣量，實現(xiàn)了按實際所需供氣。優(yōu)化過程中，經(jīng)過長時間的信息采集、分析、優(yōu)化、調(diào)試，“智慧”曝氣系統(tǒng)現(xiàn)已全自動穩(wěn)定運行。

曝氣系統(tǒng)優(yōu)化后，2021年度溶解氧測量值維持在設(shè)定值±0.3mg/L范圍內(nèi)；出水總氮平均值為6.17mg/L，≤10mg/L的時間占到全年的98.1%；出水氨氮平均值為0.33mg/L，≤0.5mg/L的時間占到全年的96.2%。出水水質(zhì)穩(wěn)定，出水指標均優(yōu)于國家出水一級A標準，基本達到地表類IV類水標準。

“智慧”曝氣應(yīng)用性強，推動智慧水廠數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作。立足行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合國內(nèi)外水務(wù)企業(yè)數(shù)字化經(jīng)典實踐，張村河水務(wù)陸續(xù)進行精確曝氣系統(tǒng)優(yōu)化、智能化投藥系統(tǒng)改造等方面的研究，推動污水處理廠數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作和科技創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化。目前已在中文核心期刊等外部刊物發(fā)表相關(guān)論文5篇，正在申請專利3項，形成的科技成果均已應(yīng)用在污水處理服務(wù)中。

以“智慧”曝氣系統(tǒng)為例，優(yōu)化后，2021年僅在曝氣鼓風(fēng)機電量一項上，電量降低約49.1萬度，可減少碳排放489.53噸。在碳源投加量上，生物池出水溶解氧平均值為1.94mg/L，降低37.4%。按照1mgDO(溶解氧)消耗2.2mgBOD(可被微生物降解的有機物)計算，去除單位總氮的碳源投加量降低7.06%，節(jié)能降耗效果顯著。

“智慧”曝氣系統(tǒng)的應(yīng)用，減輕人工調(diào)整負擔(dān)，提升鼓風(fēng)機風(fēng)量與溶解氧的測定值的契合度，減少碳源投放量，使廠內(nèi)的能耗逐步降低，同時保證污水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定達標排放。張村河水務(wù)將繼續(xù)致力于技術(shù)創(chuàng)新，積極開展污水處理數(shù)字化轉(zhuǎn)型，提升廠區(qū)整體運行韌性，實現(xiàn)資源高效利用和綠色低碳發(fā)展。