中鐵城際污水廠(chǎng)智能曝氣控制系統通過(guò)融合機理模型、AI算法與邊緣智能技術(shù)，構建了覆蓋曝氣全流程的動(dòng)態(tài)調控體系，顯著(zhù)提升了污水處理效率與能源利用率。以下從系統架構、核心技術(shù)、應用效果等維度展開(kāi)分析：

一、系統架構與設計理念

中鐵城際的智能曝氣控制系統采用**“四層聯(lián)動(dòng)”架構**，實(shí)現從數據采集到動(dòng)態(tài)優(yōu)化的閉環(huán)控制：

感知層：部署高精度傳感器（如溶解氧、污泥濃度、流量計等），實(shí)時(shí)采集曝氣池多維度數據。傳輸層：通過(guò)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）實(shí)現數據毫秒級傳輸，支持邊緣端與云端的協(xié)同計算。決策層：基于A(yíng)SM活性污泥模型與機器學(xué)習算法，構建曝氣需求預測模型，動(dòng)態(tài)生成最優(yōu)曝氣策略。執行層：聯(lián)動(dòng)變頻鼓風(fēng)機、智能閥門(mén)等設備，實(shí)現曝氣量精準調節，響應時(shí)間≤500ms。

二、核心技術(shù)突破

1. 多模態(tài)耦合控制算法

前饋-反饋復合控制：結合進(jìn)水水量、水質(zhì)（COD、氨氮）等前饋信號，與實(shí)時(shí)DO、污泥濃度等反饋信號，動(dòng)態(tài)調整曝氣量，減少滯后效應。模型預測控制（MPC）：基于A(yíng)SM模型預測未來(lái)24小時(shí)溶解氧變化趨勢，提前優(yōu)化曝氣策略，節能率提升至18%。邊緣智能決策：在曝氣池邊緣端部署AI芯片，實(shí)時(shí)解析數據并自主調整閥門(mén)開(kāi)度，減少云端依賴(lài)，降低通信延遲。

2. 曝氣精準配氣技術(shù)

空氣線(xiàn)性閥分級控制：根據曝氣池不同區域需氧量差異，通過(guò)多級閥門(mén)（如西池空氣流量1/2、東池空氣流量1/2）實(shí)現分區供氣，避免局部過(guò)曝。變頻調速技術(shù)：鼓風(fēng)機采用永磁變頻電機，風(fēng)量調節范圍擴展至30%-100%，能耗降低12%-25%。

3. 生物-化學(xué)協(xié)同優(yōu)化

宏基因組實(shí)時(shí)監測：每小時(shí)解析污泥微生物群落結構，動(dòng)態(tài)調整碳氮比，保障硝化菌活性，總氮去除率穩定在90%以上。污泥健康診斷：通過(guò)沉降比、SVI等參數智能分析，預警污泥膨脹風(fēng)險，減少人工干預頻次。

三、核心優(yōu)勢與創(chuàng )新點(diǎn)

能耗顯著(zhù)降低

通過(guò)變頻調速與分級曝氣，噸水處理能耗降至0.35-0.45 kWh/m3，較傳統曝氣系統節能20%-35%。案例：某5萬(wàn)m3/d污水廠(chǎng)應用后，年節約電費超480萬(wàn)元。

處理效率提升

溶解氧控制精度達±0.1 mg/L，硝化速率提升15%，出水氨氮穩定≤1 mg/L?？箾_擊負荷能力增強，進(jìn)水COD波動(dòng)±30%時(shí)仍能保持穩定運行。

智能化運維

支持遠程監控與故障自診斷，運維響應時(shí)間縮短60%。集成數字孿生平臺，可模擬不同工況下的曝氣需求，優(yōu)化長(cháng)期運行策略。

四、典型應用案例

長(cháng)三角生態(tài)敏感區項目

技術(shù)亮點(diǎn)：部署邊緣智能單元，曝氣池響應延時(shí)壓縮至毫秒級，噸水能耗降低18%。成效：年減少碳排放302噸，運維成本下降45%。

華北工業(yè)園區污水廠(chǎng)

技術(shù)亮點(diǎn)：結合強化學(xué)習算法動(dòng)態(tài)優(yōu)化風(fēng)機轉速，曝氣能耗降低12%。成效：再生水回用率提升至60%，年替代新鮮水180萬(wàn)噸。

中鐵城際的智能曝氣控制系統通過(guò)**“模型驅動(dòng)+邊緣智能”**雙輪驅動(dòng)，實(shí)現了曝氣過(guò)程的精細化管控，為污水處理行業(yè)提供了可復制的低碳轉型范式。其技術(shù)架構與實(shí)踐經(jīng)驗對推動(dòng)智慧水務(wù)發(fā)展具有重要參考價(jià)值。