【案例】廣州番禺橋南凈水廠精確曝氣系統

時間：2026-05-11 14:48

來源：中國水網

作者：上海昊滄系統控制技術有限責任公司廣州市番禺污水治理有限公司

2、技術工藝/裝備原理

精確曝氣系統將各空氣調節閥控制的曝氣區域作為一個控制單元，首先接收進水流量、COD、氨氮、總氮等前饋信號，以及從現場每個受控曝氣單元采集到的DO、水溫、MLSS、液位等反饋信號，經數據處理模塊預處理后，生物需氣量計算模塊根據處理后前饋、反饋信號，計算出各個溶解氧控制區的需氣量及總需氣量。系統將總氣量信號發送至鼓風機主控柜MCP，利用鼓風機控制模塊，自動控制鼓風機的啟停、頻率設定，調節鼓風機輸出指定氣量。對于各個溶解氧控制區，氣量分配模塊通過對電動閥門的調節，將氣量分配至各個溶解氧控制區，從而實現按需供氣。

3、技術工藝/裝備特點

1）需氣量精確計算：系統針對污水生物處理工藝過程進行分析建模，通過對特定污水廠的歷史運行數據或在線運行數據進行分析處理，確定該污水廠生物處理過程的一些特征參數和補償參數；經過參數優化的模型，將直接用于曝氣流量的調節，根據現場儀表采集的數據，給出每個曝氣單位的供氣流量。

2）鼓風機優化控制：系統采用總流量或總壓力的調節方式控制鼓風機，根據總需氣量計算結果，通過鼓風機主控柜自動控制每臺鼓風機的啟停、變頻，使鼓風機出口風量及壓力滿足需求，避免進水負荷高峰時的曝氣不足和進水負荷低谷時的曝氣過量，實現了曝氣過程的精細化、穩定化控制，按需曝氣節約了曝氣能耗。為了防止鼓風機出現喘振，在流量調節時充分考慮調節過程、液位變化對管路壓力的沖擊影響，優化設置流量調節步長，在達到流量調節的同時避免由壓力沖擊過大造成鼓風機喘振。

3）曝氣流量分配控制：對有多個支管和閥門的曝氣系統而言，假定在某個特定的時段要求每個支管按照一組特定的流量提供曝氣，為了實現這組流量，必然存在多組閥門的開度的組合。類似的，系統既可以在較大的壓力和較小的一組閥門開度的組合下工作，也可以在較小的壓力和較大的一組閥門開度組合下工作。明顯地，較小的壓力和較大的閥門開度組合是較優的工況點，其壓力損失較小，鼓風機的功率輸出較低。曝氣流量分配模塊出色地解決了以上難題，使得氣量能夠準確按照設定值進行分配。系統內置多閥門解耦控制策略，抑制單閥門調節對其它閥門的擾。系統基于具有專利技術的多閥門最優開度控制策略實現閥門開度的快速、最優調節，實現曝氣量在不同曝氣控制單元的快速、精確輸配。

4）溶解氧控制模式：系統的溶解氧控制策略有兩種：①溶解氧控制目標設定值為恒定值；②溶解氧控制目標設定值為動態值。控制策略可根據污水廠的儀表配置等實際情況，由工作人員自主選擇。在溶解氧控制目標設定值為恒定值的控制策略下，工作人員可根據經驗或出水水質等情況人工自主設定溶解氧控制目標值，一旦該設定值確定，系統將根據進水水質、進水水量、生化池污泥濃度、生化池液位、該溶解氧設定值等信號，實時動態計算出各溶解氧控制區的需氣量及總需氣量，并通過調整鼓風機的啟停、進出口導葉開度及各曝氣支管的電動線性調節閥的開度，使需氣量與供氣量相吻合，從而實現生化池各控制區的實際溶解氧在該溶解氧控制目標設定值上下波動，直至該溶解氧設定值被修改。溶解氧控制目標設定值為動態值的控制方式，其內回路是溶解氧控制器，即溶解氧-曝氣量控制回路；其外回路是氨氮-溶解氧設定值控制回路，兩個回路通過溶解氧設定值關聯在一起。在該控制邏輯中，首先借助于數學模型求解將控制單元的實際氨氮值穩定在其目標值所需要的溶解氧水平，并將該溶解氧值設定為控制單元的溶解氧設定值；然后，通過溶解氧控制器調節鼓風機和曝氣量，使得控制單元的溶解氧穩定在設定值附近。

5）故障應對策略：系統具有豐富的故障應對策略，當在線儀表如DO、空氣流量計或閥門等發生故障或信號失真，或出現通訊故障，系統能夠進行容錯處理，進入故障處理備選方案進行控制，允許用戶切換到安全操作模式。運行中即使鼓風機發生故障停機，系統會自動啟動備用鼓風機接入。在備用鼓風機無法啟動，DO正常控制無法保證時，系統則盡量在各個系列均衡分配曝氣流量，使生化池各好氧段仍然能夠保持一定的曝氣量，防止污泥沉降。一旦鼓風機故障解決，系統會自動恢復，并迅速調整到目標DO值附近。

4、應用工業領域

污水處理廠生化池曝氣控制環節

工藝/裝備流程圖

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