某市政污水厂曝气精准改造，DO联动变频风机电耗平均降两成

近日，某市政污水处理厂完成了曝气系统的精准控制改造。通过在好氧池加装DO在线监测仪、将原有定频风机更换为变频风机，并部署智能控制系统，实现了DO（溶解氧）与风机频率的自动联动调节。改造后，风机电耗平均下降约两成，出水氨氮稳定性也有所提升。

改造前的问题

该污水厂日处理水量约5万吨，采用A2O工艺，好氧池配有三台离心式鼓风机。改造前，风机采用定频运行，通过人工调节进气阀门来控制曝气量。

这种运行方式存在几个问题：

一是电耗高。定频风机不管实际需氧量多少，都以额定功率运行，多余的风量通过阀门节流，能量浪费严重。曝气系统电耗占全厂总电耗的一半以上，是最大的耗电环节。

二是DO波动大。人工调节阀门滞后性强，进水负荷变化时不能及时调整曝气量，DO经常在1mg/L到5mg/L之间大幅波动。DO过低影响硝化效果，出水氨氮不稳定；DO过高浪费电能，还可能导致污泥过氧化。

三是人工成本高。需要操作人员定时巡查好氧池，根据DO读数手动调节阀门，工作量大且调节不精准。

四是设备损耗大。频繁的人工调节和阀门节流，对风机和阀门的损耗较大，维护成本高。

改造方案

针对上述问题，该厂决定对曝气系统进行精准控制改造，主要内容包括：

一是加装DO在线监测仪。在好氧池的前段、中段、后段分别加装DO在线监测仪，实时监测各段的溶解氧浓度。DO仪采用光学法测量，响应速度快，维护量小。

二是风机变频改造。将原有定频风机的电机更换为变频电机，或者加装变频器。变频风机可以根据DO设定值自动调节转速，从而调节曝气量。

三是部署智能控制系统。采用I500智联服务器作为控制核心，接收DO仪的实时数据，通过PID算法计算所需风量，自动调节风机频率。控制系统支持前馈+反馈控制：前馈根据进水流量和COD预测需氧量，提前调整曝气量；反馈根据实际DO值微调风机频率。

四是数据上云。运行数据（DO、风机频率、电流、电耗等）实时上传到司水云官平台，管理人员可以远程监控曝气系统运行状态，查看能耗趋势和节能效果。

改造施工期间，通过逐台风机切换的方式，没有影响污水厂的正常运行。

改造效果

改造完成后，经过一个月的运行调试，效果明显：

一是电耗下降。风机电耗平均下降约两成（典型案例数据）。按该厂风机年用电量约200万度计算，一年可节电约40万度，节省电费约28万元（按0.7元/度计算）。改造投资约15万元，不到一年即可收回成本。

二是DO稳定。好氧池DO稳定控制在2-3mg/L的设定范围内，波动幅度从原来的±2mg/L缩小到±0.3mg/L。硝化效果稳定，出水氨氮达标率从改造前的90%提升到98%以上。

三是人工减少。不再需要人工定时调节阀门，操作人员减少了现场巡查次数，工作强度降低。

四是设备寿命延长。风机运行在合理的频率范围内，避免了长期满负荷运行，阀门不再频繁节流，设备损耗减少，维护成本降低。

运行经验

该厂运行人员总结了几条精准曝气的运行经验：

一是DO仪要定期维护。DO仪的膜头要定期清洗，电解液要定期更换，否则测量不准会影响控制效果。建议每月清洗一次膜头，每季度更换电解液。

二是PID参数要根据实际调整。不同污水厂的水质和工艺不同，PID参数不能照搬，要根据实际响应曲线逐步整定。一般先调比例（P），再调积分（I），微分（D）在曝气控制中可以不用。

三是保留手动模式。自动控制虽然方便，但在设备检修、工艺调整等特殊情况下，需要切换到手动模式。控制系统要保留手动/自动切换功能，切换时要无扰动。

四是关注进水负荷变化。雨季或者工业进水波动大时，前馈控制的参数要适当调整，避免过度曝气或者曝气不足。

行业意义

曝气系统是污水厂最大的耗电环节，精准曝气改造是污水厂节能降耗的有效途径。该项目的成功实施，为同类市政污水厂提供了可借鉴的经验。

随着环保要求日趋严格和运营成本压力增大，越来越多的污水厂将通过智能化改造实现节能降耗和稳定达标。智能控制系统在其中发挥着关键作用，通过数据采集、算法优化和自动控制，帮助污水厂实现"更少的电、更稳的水"。