智能曝气管理∣污水厂能耗之困与破局之道

污水厂，在执行涤荡污染、守护清流的使命中，频繁面临下述的尴尬处境：既要治理污染，却又因高能耗与“3060”碳达峰与碳中和目标相悖。进水超标叠加运营成本压力的困局下，如何在高能耗的阴影下寻找到解决方案？探寻污染处理效能提升和低碳环保的解困之策显得尤为迫切。

作为一个能源消耗大户，污水处理业每每面临高额的能源账单。上海电力大学的研究数据表明，生物处理环节的耗能占据污水处理厂总能耗的近一半。而曝气作为生物处理单元的心脏，其效率直接影响最终出水水质及运营成本。

污水厂能耗分析

图源：上海电力大学

在污水处理厂中，曝气环节可以比喻为给污水系统进行“呼吸管理”——需要在保证适度“氧气供应”的同时，避免“过度供氧”。不足的曝气量会导致系统功能失调，影响污染物的有效分解，出水难以达标；而过度曝气不仅耗费大量能源，还可能触发治理过程中的“逆效应”，同样无法确保出水达标。

特别是在能耗较高的生物处理池中，采用精细化和智能化的曝气管理，可以有效提升处理效率，实现资源的最佳利用。通过这样的管理策略，污水处理过程将更为顺畅，在确保出水达标同时，最大限度地节约能源，提升整体运营效益。

曝气之困：现有技术之瓶颈寻求突破之路

在污水处理的曝气过程中，传统的控制方法主要依赖溶解氧（DO）的反馈来确保水质达标。然而，这种方法存在局限性。首先，它难以确保曝气系统持续处于最佳状态。其次，溶解氧探头的易污染性可能导致数据失真，给风机调整带来错误的反馈信号，影响风机自动运行的可靠性。这种情况就像使用一张细节模糊的地图去探索宝藏——虽然知道宝藏可能的区域，但要找到它的确切位置，却并非易事。

为了提升曝气系统的能效，有人提出将DO设置值在一定范围内变动，并通过氨氮检测值来反馈判断出水是否达标。然而，由于生物反应具有滞后性，通过出水氨氮指标来控制风机风量在实际操作中并不可行。

目前流行的一种高精度曝气控制策略是通过进水水量水质辅以模型工具或通过检测的标准好氧速率（SOUR）来计算风机风量作为前馈，辅以DO和氨氮的实测值来进行反馈调整。这种计算方法的理论基础，在于利用模型或SOUR来计算出曝气的需氧量，并将需氧量转化为风机的供风量。

然而，与所有探索一样，这条新路也非尽是坦途。在实际应用中，模型前馈预测的结果总是存在误差。测试SOUR的方法通常仅能反映曝气池的某一局部状态，不能代表整体情况。这一局限性导致前馈模型的需氧量预测或SOUR测试结果往往偏差较大。将预测的需氧量转换为风机供风量时，仅基于固定的氧传递效率（OTE）经验值进行估算，实际情况是OTE会随着风量的变化而变化，这样风机风量的计算结果误差会很大，不准确的风量值调控，可能会导致风机过度运转或供氧不足，从而令处理效率打折。

因此，引入创新技术以优化曝气控制显得尤为重要。采用更智能、全面的管理手段不仅能提高污水处理效率、节约资源，还将为曝气环节拨开迷雾、降本增效。

2.破局之道：精准测量与智能决策控制

想象一下，如果我们的污水处理过程能够像智慧的生命一般，可以对自身状态进行实时感知和评估，并据此作出最佳调整，那将会是一场怎样的革命？

泛湖生态开发出的?智能曝气控制系统正是这样一项创新技术，该系统采用了一种全新的思维方式，用更加精确和高效的OTE检测反馈控制取代了传统的DO检测反馈控制方式。通过监测OTE指标，?控制系统能够自动调整风量，确保系统达到最佳曝气效能，同时保证出水稳定达标。

图：数据监测原理

OTE，即氧转移效率（ ），是衡量曝气系统效能的重要指标。过去，OTE检测通常是在清水状态下进行，通过实验装置静态测定曝气器的标准氧转移效率（SOTE）。然而，在污水厂运行状态下，实时监测OTE一直是个难题。泛湖生态的智能OTE检测仪成功解决了这一问题，为?智能曝气控制系统的有效运作提供了准确的实时数据。

通过实时监测OTE，?智能曝气控制系统不仅可以实时监测曝气系统的充氧效能，还能间接评估曝气区域微生物的活性。这种基于OTE的单因子控制方法，使得?系统能够动态调节曝气效能和微生物处理状态，确保污水处理过程既高效又稳定，这是?智能曝气控制的理论基础，是具有颠覆性的重大创新，将会对污水厂的曝气控制产生深远影响。

?智能曝气控制系统能够保持较高的OTE值，实现高效能运行，同时避免因OTE值过高带来的超标风险。系统可利用DO和氨氮值发出安全警报，确保污水处理高效且稳定达标。?系统能自动确定或通过云端算法优化OTE设定值，简化操作流程，提高自动化程度，并确保运行的稳定性和可靠性。

?系统整合了包括智能OTE检测仪、智能控制柜及智能分析决策系统等在内的关键技术模块，构成了一个高度复合的智能管理平台。该系统专门设计用于对曝气装备的性能、环境参数以及运行状况进行实时评估，满足客户的专业需求并可进行个性化拓展：

①能效分析及优化决策控制：通过实时监测曝气池的OTE和运行状态，并结合其特征及历史数据，利用?的曝气模型和大数据库，精准计算出最适宜的OTE设定值。系统能够实时根据OTE设定值调整不同时间和区域的供风量，旨在保证出水达标同时真人百家家乐app，达到最优的节能效果。

②曝气器全生命周期管理：根据曝气池的实时OTE数据和历史记录，结合?曝气模型和大数据库，持续追踪和评估曝气装备的性能，实施全生命周期管理。该系统为曝气装备的维护、清洗和替换提供精准指导，优化运营效率。

③生物活性评估：智能OTE检测仪能实时监测好氧区的OTE和耗氧速率(OUR)，配合微生物测定技术，全面评估生物反应器中微生物的活性和健康状态。这一过程为水质稳定达标及实现节能减耗提供了科学依据，指导运营策略的优化调整。

图：OTE检测仪

系统优势

稳定达标：通过控制OTE在安全范围内，并以DO和氨氮为预警指标，确保出水稳定达标；

节能减排：保持OTE稳定控制在较高水平，可在不影响水质标准的前提下，将电耗降低10-40%；

（3）无忧值守：利用智能感知系统及时收集OTE、OUR等生物反应指标，并通过智能控制柜实现就地数据传输与控制。结合云端智能分析决策系统，能够自动生成自动化控制指令，实现高效自动化运维，降低操作人员劳动强度。此外，云端系统还提供运维管理和产品生命周期的智能建议，无需高级技术管理，即可实现高效无忧值守管理。

适用场景：市政污水、工业废水、农村污水、水环境治理、养殖废水等底部曝气的场景

案例：用对比数据说话安徽某污水厂设计日处理能力为5万m3，采用AAO工艺，设计出水标准执行《巢湖流域城镇污水处理厂和工业行业主要水污染物排放限值》（DB34/2710—2016）标准，其中CODCr和TP分别不高于30（40）mg/L和0.05mg/L。

图：污水厂工艺流程

污水厂分两个系列，优化调控其中一个系列的好氧池前段，调控时间段为2023年9月-12月，应用?智能曝气控制系统，实现对OTE进行实时监控和调整。

图：调控前后OTE对比

调控后，运行工况有了极大改善，优化效果如下：

图：调控前4-8月平均值与调控后9-12月平均值对比

图：调控前后月均气量和风机电单耗均显著降低

引入?智能曝气控制系统后，效果显著。该系统在确保水质达标的同时，显著提升了节能效率，风机电单耗降低了20%至40%。?智能曝气控制系统支持自动控制，无需人工值守，保障出水水质稳定。通过优化生化池的曝气过程，相比于之前的控制，一年内可节约电力成本44.25万元。

图：曝气与脱氮的协同关系

由图中可以看出，碳源消耗和电力消耗存在协同效应。随着风机耗电量的减少，碳源的使用量也显著降低，说明曝气控制在脱氮过程中起到了协同促进的作用。由于碳源成本高于电力成本，因此，碳源消耗量的减少更具经济性。

通过智能化管理和技术创新，该污水处理厂在降低运营成本的同时，有效提升了处理效率。这不仅实现了成本控制，还确保了出水质量达到日益提高的环保要求，展现了降本增效的双重优势。

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污水处理厂配套管网工程监理规划.pdf

工程概况:

1.项目名称:德山污水处理厂配套管网工程

2.建设地点:常德市德山有儦路及德山路

3.建设单位:常德市污水净化中心

4.建设规模:污水管网,有德路1599米;德山路2835米

施工单位:常德市市政建设工程有限公司

设计单位:湖南省建筑设计院

7.勘察单位:常德市建筑勘察设计院

8.监理单位:常德市万鑫建设工程监理有限公司

9.工程特征:常德德山污水处理厂配套管网工程按15×10m3的设

计;有德路D2V-039段终点井污水量为63L/S。德山路D2B段终点井

(D2B-022)污水量为34L/S,D2E段终点井(D2E-006)污水量11L/S

D2G段终点井(D2G-023)污水量为38L/S,D2L段终点井(D2L-012

污水量为23L/S,D20段终点井(D20-018)污水量为55L/S

本工程管道沿线所经过的岩土层油:素填土层(地基承載力特征

值fak=8kpa);粉土层(地基承载力特征值fak=),粉质粘土

层(地基承載力特征值fak=),圆砾层(地基承載力特征值

fak=)混泥土垫层为Cm,其余均为C2,管道材料采用玻璃

钢夹砂管或玻璃钢夹砂顶管,工程安全等级为二级,结构设计合理使

用年限为50年,基础设计等级为丙级,工程按设防基本烈度为7度,

设计几本地震加速值为0.15g设计,场地工类为II级。

有德路污水管网工程,含玻璃钢夹砂污水管DN400(环刚度SN500

480米,DN500(环刚度)0299米,预埋玻璃钢污水支管DN300

(环刚度)602米Φ100cm检查井40座。

德山路污水管网工程(望江路一有德路段),含玻璃钢夹砂污水管

DN400(环刚度)3158米,玻璃钢夹砂污水管DN500(环刚度

.9米真人百家家乐app,DN300(环刚度)1264米,Φ100Cm检查

井81座,玻璃钢污水管安装应由厂家指导施工

本工程施工范固内有给水管、雨水管、天然气管、电路管等各种

管线复杂,施工时应对设计范围进行试挖,探明地下管线,施工时注

意保护

10.工程质量要求:合格

11.建设工程投资额:有德路为元;德山路为元,总

计元

12.有效工期:150天

监理工作范围:

依据常德市万鑫工程监理公司与建设单位签定的《建设工程监理

委托合同》之规定,成立徳山污水管网有徳路、德山路项目监理部,

承担该项目道路、污水管道工程的全部施工监理工作

监理工作内容:

依据《建设工程监理委托合同》之授权,并依据《建设工程监理

规范》等规定,我监理部对施工工程的质量、进度和投资进行控制,

并在施工中进行合同和信息管理。具体操作如下

设计方面

熟悉设计文件内容,及时向工程施工单位签发设计文件,发现问

题及时与设计单位联系,重大问题向发包人报告

组织设计单位进行现场设计交底;

协助发包人会同设计单位对重大技术问题和优化设计进行专题

讨论;

审核施工单位对设计文件的意见和建议,会同设计单位进行研

究,并督促设计单位尽快给予答复

保管所有设计文件及过程资料;

2.施工方面

全面管理工程承建合同,就施工单位选择的分包単位资格及分包

项目进行审查批准;

督促发包人按工程合同的规定落实必须提供的施工条件,检查工

程施工单位的开工准备工作,并在检查与审査合格后签发合同工

程开工令

审批施工单位提交的施工组织设计、施工技术措施计划、作业规

程、工艺试验成果以及使用的原材料等

工程进度控制:审批施工单位提出的施工实施进度计划,检查其

实施情况,督促施工单位采取切实措施实现合同目标要求,当由

于种种原因致使实施进度发生较大偏差时,及时向发包人提出调

整控制性进度计划的建议意见并在通过发包人批准后完成其调

整;

施工质量控制:审査施工单位的质量控制体系和措施,核实质量

文件,依据工程承建合同文件、设计文件、技术规范与质量检验

标准,对施工前准备工作进行检查,对施工工序与资源投入进行

监督,以单元工程为基础,对基础工程、隐蔽工程、分项分部工

程的质量进行检查、签证和施工质量的评价,对工程所用材料

设备的质量、环保性能等进行检验与监督;

工程造价控制:审核施工单位的收方计量及单价费用等,并签发

付款凭证,受理索赔申请,进行索赔调查,并提出处理意见,依

据发包人授权处理合同与工程变更,下达变更指令;

安全文明施工监督:检查施工安全措施、劳动防护和环境保护设

施及安全文明施工,达到政府职能部门的规定要求等,参加重大

安全事故调查并提出处理意见;

主持监理合同授权范围内工程建设各方协调工作,编发施工协调

会议纪要

审查施工单位编制的竣工图纸和资料,协助发包人按国家规定进

行工程各阶段验收及竣工验收

信息管理:做好施工现场监理记录与信息反馈,按监理合同要求

编制监理月、年报,对工程资料及档案按期进行整编和管理,并

在工程竣工验收或监理服务期结束移交发包人

合同管理:认真熟读合同条文,严格执行合同管理

四、监理工作目标:

根据监理合同和施工合同约定,确定该项目的监理工作目标为

工程质量确保合格等级;工期满足建设单位要求;投资控制在建设单

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