污水厂加药曝气告别“盲调”！SSP平台驱动脱氮除磷闭环智控，精准降耗

       污水处理厂的核心使命无疑是确保处理后的水质能够达到国家规定的排放标准，而其中脱氮除磷环节则是保障出水水质的关键所在，同时也是污水厂实现智能控制与节能降耗的重点攻关领域。智慧生产控制系统正是通过在各个生产环节引入智能控制技术，力求以更智慧的方式、更低的成本、更高的效率达成安全生产与水质达标的双重目标，智慧污水厂处理系统核心组成部分通常包括智慧硝化系统、智慧反硝化系统以及智慧除磷系统。

1、 智慧硝化系统

       硝化过程的本质是硝化细菌在好氧环境下将污水中的氨氮转化为硝态氮。智能硝化系统，常被称为精确曝气系统，主要通过时间和空间两个维度对溶解氧（DO）进行精细化调控：在时间维度上，系统会依据进水负荷的变化以及出水水质指标的实时反馈，动态调整曝气设备的运行强度，确保不同工况下曝气的精准需求；在空间维度上，则对好氧池的不同区域实施分区DO控制，以满足各个工艺阶段对曝气量的差异化要求。

       具体实施时，好氧池的每个分区都会安装DO仪、氨氮仪、空气流量计以及线性调节阀等在线监测与控制仪表。系统通过实时监测进水负荷（如进水流量和氨氮浓度）、出水氨氮浓度以及当前的曝气量等关键指标，进而反馈调节鼓风机的运行台数与出风量、线性阀门的开启程度等，从而实现对好氧池内DO值的精确控制。这样做的目的，是在保证出水水质稳定达标的前提下，最大限度地降低运行成本。

       目前，精确曝气系统已在众多污水厂得到成功应用，并取得了显著的处理效果和节能效益。例如，北京某污水厂在采用精确曝气系统后，每年节约用电量高达380×10⁴千瓦时，相应节省电费304万元；马头岗污水厂则观察到其生化池溶解氧控制的稳定性有了明显提升，在氨氮和COD稳定达标的同时，总磷（TP）浓度下降了67.27%。

2、 智慧反硝化系统

       反硝化是指反硝化细菌在缺氧条件下，将硝态氮还原成无害氮气的过程。智能反硝化系统采用基于进水氮负荷和出水总氮浓度反馈的综合控制策略，通过精细调控好氧池末端的曝气量、混合液回流量以及外投碳源的量等参数，来优化运行条件、降低整体运行成本。通常，智能硝化系统与智能反硝化系统会联动工作，共同营造适宜的缺氧环境和控制硝酸盐浓度。

       然而，在实际运行中，许多污水厂仅依赖调节碳源投加量来进行反硝化控制。这种方法往往导致进水中的碳源未能被充分利用，运行成本居高不下，并且存在过量投加碳源致使出水BOD5、COD超标的潜在风险。考虑到生物脱氮是一个涉及氨化菌、亚硝化菌、硝化菌、反硝化菌等多种微生物协同作用的多级复杂反应过程，不同微生物对环境条件的要求各不相同，且整个过程影响因素众多，控制指标复杂，这使得脱氮过程的智能感应及反馈控制难以与微生物的实际活动完全同步匹配，给智能控制带来了不小的挑战。

       智能反硝化系统控制效果较理想的工艺是多段AO工艺。在这种工艺运行模式下，前段的缺氧区能够充分利用进水带来的碳源，而后段的缺氧区则可以通过精准投加外加碳源来强化脱氮效果，实现碳源的精准管理与控制，从而降低运行成本。当出水水质标准要求极高时，通常会在深度处理阶段增设反硝化滤池。

3、 智慧除磷系统

       污水厂的除磷过程通常结合了生物除磷和化学除磷两种方式。生物除磷主要依靠生物池内聚磷菌在好氧条件下过量吸收磷、在厌氧条件下释放磷的生理特性来实现；化学除磷则是通过投加絮凝剂和助凝剂，使磷形成絮体并从系统中分离，以达到强化除磷的目的。传统的污水厂除磷控制大多依赖于出水总磷（TP）的监测数据，据此调整化学除磷的加药量。这种调控方式不仅存在明显的滞后性，而且常常通过过量投加药剂来确保出水TP达标，这不仅增加了运行成本，还可能抑制活性污泥系统的生物除磷功能，并且大量药剂最终排入水体，可能对环境造成长期的负面影响。

       智能除磷系统则致力于将生物除磷与化学除磷进行统一协调控制：首先，依据进水负荷和二沉池出水水质，反馈控制污泥回流量、污泥排放量等参数，优化生物除磷效果；其次，再根据最终的总出水水质，反馈控制化学除磷的加药量，实现精准投加。

       山东省某污水厂引入智能除磷系统后，通过一年多的运行对比发现，采用智能除磷系统的二期工程，其药耗相比采用传统控制方式的一期工程降低了约17%，每年节省药剂成本约20万元；平均产泥率也从1.5吨干污泥/万吨污水降至1.05吨干污泥/万吨污水，每年节省污泥处置费用约60万元。同时，智能系统采用闭环工作模式，在很大程度上替代了人工操作，有效降低了人力成本。

       中交路桥科技基安云智慧污水厂管理平台（SSP），实现对污水厂进行集中监控，真实反应污水厂的建设施工、生产、运维全过程状况。通过智慧污水厂管控平台对各个工艺环节设备设施进行集中监控，使得各级管理人员能够及时、准确、全面、直观的了解和掌握生产状况，进而实现对整个污水厂生产运维的统一指挥和智慧调度。同时基于大数据分析技术，建立智慧污水厂数学模型，通过监测进水水质、水量，智能调节加药量、曝气量、污泥回流量等，以降低污水厂的生产运营成本，科学指导污水厂的智慧运营，实现整个污水厂的节能降耗、出水水质的稳定达标。