【案例】广州番禺桥南净水厂精确曝气系统

时间：2026-05-11 14:48

来源：中国水网

作者：上海昊沧系统控制技术有限责任公司广州市番禺污水治理有限公司

2、技术工艺/装备原理

精确曝气系统将各空气调节阀控制的曝气区域作为一个控制单元，首先接收进水流量、COD、氨氮、总氮等前馈信号，以及从现场每个受控曝气单元采集到的DO、水温、MLSS、液位等反馈信号，经数据处理模块预处理后，生物需气量计算模块根据处理后前馈、反馈信号，计算出各个溶解氧控制区的需气量及总需气量。系统将总气量信号发送至鼓风机主控柜MCP，利用鼓风机控制模块，自动控制鼓风机的启停、频率设定，调节鼓风机输出指定气量。对于各个溶解氧控制区，气量分配模块通过对电动阀门的调节，将气量分配至各个溶解氧控制区，从而实现按需供气。

3、技术工艺/装备特点

1）需气量精确计算：系统针对污水生物处理工艺过程进行分析建模，通过对特定污水厂的历史运行数据或在线运行数据进行分析处理，确定该污水厂生物处理过程的一些特征参数和补偿参数；经过参数优化的模型，将直接用于曝气流量的调节，根据现场仪表采集的数据，给出每个曝气单位的供气流量。

2）鼓风机优化控制：系统采用总流量或总压力的调节方式控制鼓风机，根据总需气量计算结果，通过鼓风机主控柜自动控制每台鼓风机的启停、变频，使鼓风机出口风量及压力满足需求，避免进水负荷高峰时的曝气不足和进水负荷低谷时的曝气过量，实现了曝气过程的精细化、稳定化控制，按需曝气节约了曝气能耗。为了防止鼓风机出现喘振，在流量调节时充分考虑调节过程、液位变化对管路压力的冲击影响，优化设置流量调节步长，在达到流量调节的同时避免由压力冲击过大造成鼓风机喘振。

3）曝气流量分配控制：对有多个支管和阀门的曝气系统而言，假定在某个特定的时段要求每个支管按照一组特定的流量提供曝气，为了实现这组流量，必然存在多组阀门的开度的组合。类似的，系统既可以在较大的压力和较小的一组阀门开度的组合下工作，也可以在较小的压力和较大的一组阀门开度组合下工作。明显地，较小的压力和较大的阀门开度组合是较优的工况点，其压力损失较小，鼓风机的功率输出较低。曝气流量分配模块出色地解决了以上难题，使得气量能够准确按照设定值进行分配。系统内置多阀门解耦控制策略，抑制单阀门调节对其它阀门的扰。系统基于具有专利技术的多阀门最优开度控制策略实现阀门开度的快速、最优调节，实现曝气量在不同曝气控制单元的快速、精确输配。

4）溶解氧控制模式：系统的溶解氧控制策略有两种：①溶解氧控制目标设定值为恒定值；②溶解氧控制目标设定值为动态值。控制策略可根据污水厂的仪表配置等实际情况，由工作人员自主选择。在溶解氧控制目标设定值为恒定值的控制策略下，工作人员可根据经验或出水水质等情况人工自主设定溶解氧控制目标值，一旦该设定值确定，系统将根据进水水质、进水水量、生化池污泥浓度、生化池液位、该溶解氧设定值等信号，实时动态计算出各溶解氧控制区的需气量及总需气量，并通过调整鼓风机的启停、进出口导叶开度及各曝气支管的电动线性调节阀的开度，使需气量与供气量相吻合，从而实现生化池各控制区的实际溶解氧在该溶解氧控制目标设定值上下波动，直至该溶解氧设定值被修改。溶解氧控制目标设定值为动态值的控制方式，其内回路是溶解氧控制器，即溶解氧-曝气量控制回路；其外回路是氨氮-溶解氧设定值控制回路，两个回路通过溶解氧设定值关联在一起。在该控制逻辑中，首先借助于数学模型求解将控制单元的实际氨氮值稳定在其目标值所需要的溶解氧水平，并将该溶解氧值设定为控制单元的溶解氧设定值；然后，通过溶解氧控制器调节鼓风机和曝气量，使得控制单元的溶解氧稳定在设定值附近。

5）故障应对策略：系统具有丰富的故障应对策略，当在线仪表如DO、空气流量计或阀门等发生故障或信号失真，或出现通讯故障，系统能够进行容错处理，进入故障处理备选方案进行控制，允许用户切换到安全操作模式。运行中即使鼓风机发生故障停机，系统会自动启动备用鼓风机接入。在备用鼓风机无法启动，DO正常控制无法保证时，系统则尽量在各个系列均衡分配曝气流量，使生化池各好氧段仍然能够保持一定的曝气量，防止污泥沉降。一旦鼓风机故障解决，系统会自动恢复，并迅速调整到目标DO值附近。

4、应用工业领域

污水处理厂生化池曝气控制环节

工艺/装备流程图

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