智能化引领污水处理厂绿色低碳转型：技术创新与政策推动的协同效应

在国家大力推动节能减排的背景下，由国家发展改革委、住房城乡建设部和生态环境部联合发布的《关于推进污水处理减污降碳协同增效的实施意见》旨在通过技术创新和系统规划推动污水处理行业的绿色低碳转型。政策重点强调协同增效的重要性，旨在提升污水处理厂的资源效率和环境友好性，并设定了到2025年提高能效水平和降碳能力，实现地级及以上缺水城市再生水利用率达到25%以上的目标，同时建成100座能源资源高效循环利用的绿色低碳标杆厂。

政策还特别强调应用大数据、人工智能和数字孪生等数字技术，以提升污水处理全流程的智能监测和自控技术水平，同时增加资金支持，实施环保、节能节水的税收优惠政策，并支持运用绿色金融和绿色电力的污水污泥处理设施。此外，政策要求加快制定和修订污水排放和再生水利用的地方标准及城镇污水处理碳排放统计核算等相关标准。系统规划和建设方面，政策强调对污水管网、处理厂、再生水管网和再生水厂进行系统安排，减少运输距离，并加强老旧城区的污水收集效能，进行管网诊断修复和更新。这些措施的实施将推动污水处理行业的绿色低碳发展，提升污水处理效率和环境保护水平，同时也是实现中国碳达峰和碳中和战略目标的重要一环。

我国污水处理行业在电费方面的支出约占处理成本的50%至70%，主要耗费在污水厂中的曝气鼓风机上，其能耗占总能耗的约51%。曝气过量或不足都会直接影响出水水质和电能的有效利用，因此提高曝气控制效率是降低能耗和提高水质的关键。

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主流“硬件”+“软件”智慧曝气系统

市面上主流的智能曝气系统是专门用于污水厂生物处理过程中曝气环节的集成智能控制系统，为生物处理过程提供曝气过程的精细化控制，实现生化池按需曝气，动态调节生化池溶解氧含量，从而实现污水厂低碳稳定运行。智能曝气控制系统主要由硬件和软件组成，硬件主要由曝气控制柜、智能曝气控制器组成，软件由数据处理模块、风量计算模块、风机控制模块、阀门控制模块、数据云平台等核心模块组成。可以根据工艺不同提供不同的曝气控制策略，并可以根据水质变化进行自动调整。

应用环境与环节

●生化池曝气风机要求●

曝气风机能够实现远程启停，并且能够实现频率调节或者负载输出调节，或者能够实现导叶调节输出风量，例如磁悬浮风机、空气悬浮风机、单级离心风机、多级离心风机、罗茨鼓风机等。 

●生化池监测仪表要求●

生化池需要具备溶解氧、污泥浓度、 ORP（温度）仪表，并能够准确测量，准确率±5%以内，波动范围在3%以内；生化池若进行了分区曝气，每个分区配备溶解氧仪表。

●生化池风量仪表要求●

生化池每个曝气支管配备空气流量计，能够准确测量每个曝气分区空气流量并计算出总流量，可选用热式气体流量计。 

●生化池曝气调节阀要求●

生化池进行分区曝气时每个支管需要配备调节阀，调节阀具备远程开度调节功能。生化池曝气调节阀需要具备高控制精度和快速的响应速度，以确保溶解氧（DO）水平能够精确控制在设定的范围内，从而维持生化反应的稳定性和效率。此外，由于污水处理环境的特殊性，曝气调节阀必须具有良好的耐腐蚀性和耐用性，以应对污水中的各种化学物质和生物质的侵蚀。智能曝气系统通过优化曝气调节阀的操作，实现节能降耗。例如，通过精确控制曝气量，减少不必要的能源浪费，从而降低整个污水处理系统的能耗。曝气调节阀应能够与现有的污水处理系统无缝集成，同时兼容多种控制系统。这包括与智能计算模块、数据处理装置和其他自动化设备的联动控制。此外，曝气调节阀应支持自动化操作，能够根据实时数据和预测模型自动调整阀门开度或风量，以适应不同的处理需求和工艺变化。所有这些要求确保了生化池的曝气系统能够有效地支持污水处理工艺，提高处理效率，同时降低运营成本。

●进出水水质监测仪表要求●

曝气系统需要读取进水 COD、氨氮、流量，出水 COD、氨氮、总磷、总氮、流量数据。

●电能监测●

能够对生化池曝气风机进行单独电能监测，用于节能考核，不具备独立监测条件时，需要提前加装智能电表。 

●生化池风量仪表要求●

生化池每个曝气支管配备空气流量计，能够准确测量每个曝气分区空气流量并计算出总流量，可选用热式气体流量计。 

纯软件神经网络调节DO曝气系统

此外，市面上也出现一些基于大数据分析建立描述好氧污水处理系统运行参数、污水水质、微生物活性及系统需氧量之间关系的模型，利用AI算法对系统的需氧量进行精准预测，并深入研究风机、阀门和管路结构对曝气过程的影响。根据不同的进水水质，利用在线测量模型预测的出水参数值作为反馈信号，动态寻找与进水水质相对应的优化DO设定值，基于神经网络模型跟踪DO设定值。实现对曝气量的优化控制开发智慧化精准曝气系统，实现节能降耗。

针对对风机和阀门的精准调控，可将风机的风量充分利用，避免浪费，同时对阀门的精准控制可将风管压力维持在DO稳定允许的最小值，提高了风机使用效率，因此可对节省风机能耗，一般风机节能比例约10%-20%。不依赖高精度线性控制阀门和额外传感器，即可实现精准调控。前馈+后馈，智能算法+保护逻辑，充分保障系统稳定。同时，也将DO维持在一个稳定水平，避免了人工调控过量调节造成的DO过高造成过多的溶解氧通过内回流进入到缺氧池影响反硝化，从而提高碳源使用效率。曝气系统的全自动运行，使原本需要实时调节的工作人员解放出来，不要需要及时应对各种进水水质和水量变化造成的DO波动，从而大大降低人员操作强度。

综上所述，通过技术创新和系统规划，污水处理行业正向绿色低碳转型迈进，提升了处理效率并显著降低了能耗。政策推动、智能化应用和协同增效措施共同作用，优化了整个污水处理流程，减少了碳排放，增强了资源利用率。同时，智能曝气系统的应用，通过精准控制和大数据分析，不仅提高了生化反应的稳定性和效率，还减少了能源浪费，实现了显著的节能效果。

这种转型不仅符合国家节能减排和绿色发展的战略要求，还对污水处理行业的可持续发展起到了重要的促进作用。通过应用大数据、人工智能等先进技术，污水处理系统实现了从传统的人工调控向智能化、自动化的飞跃。随着政策的深入实施和技术的不断进步，污水处理行业将持续优化其工艺流程和设备性能，进一步推动资源高效循环利用和环保效益最大化。

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日月其迈，岁律更新

我们迎来了全新的2024年

向光而行，翘首以待

我们心心念念的2024上海国际水展正阔步而来

这场属于全球水处理人的盛会

即将掀起新一轮行业热浪！

END

展会时间、地点

2024年6月3日 星期一 09:00-17:00

2024年6月4日 星期二 09:00-17:00

2024年6月5日 星期三 09:00-15:00

上海 | 国家会展中心（虹桥）