青島水務張村河水務有限公司在保障生化工藝穩定運行及出水穩定達標的前提下，改造優化曝氣精確分配與控制VACOMASS?系統，建立信號反饋控制模型，實時調整鼓風機風量，實現“智慧”曝氣。曝氣系統優化后，2021年在曝氣鼓風機電量一項上，節約用電49.1萬度，在生物池出水溶解氧均值上，降低37.4%。
“智慧”曝氣系統，出水水質穩定，符合“經濟+環保+低碳”新價值體系的要求。在污水處理過程中，能耗是污水處理廠的最大碳排放單元，其中曝氣系統能耗占污水處理廠總能耗的50％～70％，曝氣量的精確控制就顯得尤為重要。而如何在滿足微生物增長及分解有機污染物所必需氧氣的前提下，最大程度上降低曝氣量，成為“智慧”曝氣的關鍵環節。
對污水處理廠而言，活性污泥法工藝主要依靠微生物分解代謝，以達到脫氮除磷的目的，保證出水水質穩定達標。而曝氣系統的作用就是供給微生物增長及分解有機污染物所必須的氧氣，通過混合攪拌作用，使活性污泥與有機污染物質充分接觸。如果曝氣量過大，生物池末端出水溶解氧濃度難以穩定控制在較低水平，導致內回流攜帶大量溶解氧破壞缺氧區反硝化環境，影響脫氮效率；同時需要更多的碳源來抵消掉多余的溶解氧，造成污水中碳源的浪費。
“智慧”曝氣主要是在已有VACOMASS?系統的基礎上新增溶解氧自適應優化控制系統、氨氮優化控制系統等，可根據進水負荷、生物池出水氨氮的變化來實時調整溶解氧設定值，精確計算出鼓風機壓力控制所需的最佳壓力設定值，優化鼓風機的控制，在滿足硝化反應完成和剩余碳有機物去除的情況下，最大程度上降低曝氣量，實現了按實際所需供氣。優化過程中，經過長時間的信息采集、分析、優化、調試，“智慧”曝氣系統現已全自動穩定運行。
曝氣系統優化后，2021年度溶解氧測量值維持在設定值±0.3mg/L范圍內；出水總氮平均值為6.17mg/L，≤10mg/L的時間占到全年的98.1%；出水氨氮平均值為0.33mg/L，≤0.5mg/L的時間占到全年的96.2%。出水水質穩定，出水指標均優于國家出水一級A標準，基本達到地表類IV類水標準。
“智慧”曝氣應用性強，推動智慧水廠數字化轉型工作。立足行業發展現狀，結合國內外水務企業數字化經典實踐，張村河水務陸續進行精確曝氣系統優化、智能化投藥系統改造等方面的研究，推動污水處理廠數字化轉型工作和科技創新成果轉化。目前已在中文核心期刊等外部刊物發表相關論文5篇，正在申請專利3項，形成的科技成果均已應用在污水處理服務中。
以“智慧”曝氣系統為例，優化后，2021年僅在曝氣鼓風機電量一項上，電量降低約49.1萬度，可減少碳排放489.53噸。在碳源投加量上，生物池出水溶解氧平均值為1.94mg/L，降低37.4%。按照1mgDO(溶解氧)消耗2.2mgBOD(可被微生物降解的有機物)計算，去除單位總氮的碳源投加量降低7.06%，節能降耗效果顯著。
“智慧”曝氣系統的應用，減輕人工調整負擔，提升鼓風機風量與溶解氧的測定值的契合度，減少碳源投放量，使廠內的能耗逐步降低，同時保證污水處理系統的穩定達標排放。張村河水務將繼續致力于技術創新，積極開展污水處理數字化轉型，提升廠區整體運行韌性，實現資源高效利用和綠色低碳發展。
