HZK-IAS智能曝氣系統軟件

HZK-IAS智能曝氣系是為污水廠曝氣提供工藝包、硬件、軟件整體解決方案的曝氣系統，系統由工藝包、軟件包、硬件包以及資料庫組成一個水廠標準曝氣產品。系統為污水處理廠生物處理過程提供最優化的曝氣控制。系統以溶解氧作為主要控制目標，根據污水廠進水水量和水質對鼓風機組和曝氣支管電動空氣調節閥進行優化調節控制，按需分配各曝氣控制區域的供氣量，實現按需曝氣和溶解氧的精細化控制。主要應用在市政污水深度處理、提標改造、工業污水深度處理及污廢水零排放等領域。

1 HZK-IAS智能曝氣原理

生物處理是污水處理過程中最重要的工藝環節，即通過系統維持好/缺/厭氧環境，使曝氣池中的微生物維持在特定的生化過程中，以去除或降低污水中的目標物質（BOD5、CODcr、總磷TP、總氮TN），從而滿足工藝出水水質達標排放的要求。智能曝氣系統是一套針對于水處理生化曝氣環節進行智能化控制的系統，通過對于污水廠進水負荷、生物段過程運行參數以及出水段水質參數進行實時采集與監控，建立在線的符合該污水廠實際工藝的水質模型，結合歷史數據再進行曝氣工藝關鍵運行參數的優化迭代，實現穩定生物段工藝運行,保證出水指標與達到節能降耗的目的。

HZK-IAS智能曝氣系統原理圖見1.1-1

圖1.1-1 HZK-IAS智能曝氣系統原理

1-1 HZK-IAS智能曝氣系統工藝流程

生物處理過程模型”負責根據水廠歷史數據和在線數據利用一定的數學模型計算出該情況下生物池需要的空氣量，“曝氣流量配氣模型”負責根據需要的空氣量、實際空氣流量和溶氧量控制調節閥開度，并且計算出鼓風機系統需要提供的最小壓力，實現智能、精確曝氣。

HZK-IAS智能曝氣系統工藝流程見圖1.2-1 。

圖1.2-1 HZK-IAS智能曝氣系統工藝

1-2 HZK-IAS智能曝氣系統技術特點

HZK-IAS智能曝氣系統，基于國際水協會IWA公布的活性污泥ASM模型，同時結合MPC模型預測算法，可實現按需曝氣及智能調節控制功能，在有效降低污水處理廠曝氣能耗、節省污水處理成本的同時，增強對氨氮、硝酸鹽氮等污染物的處理效果，保障出水水質。

① 自動化。根據進水流量、水質情況自動計算曝氣量及閥門開度值，自動控制調節，實現系統自動控制。

② 精細化。根據系統運行工況動態計算生化池溶解氧作為控制目標，精確計算系統曝氣風量進行控制。

③ 智能化。通過歷史數據及模型預測，對水廠未來12小時的出水水質數據進行預測，實現系統智能控制。

④ 模塊化。系統將模型算法、控制策略進行模塊化封裝，方便現場快速部署及實施，提高項目投產效率。

⑤ 穩定性。通過模型預測系統工藝設備運行狀態，提前對系統需要維保的工藝設備進行提醒，讓水廠維修人員有計劃的安排設備維保，提工藝設備運行穩定。

⑥ 兼容性。系統以軟件為核心，實現曝氣系統不受水廠其他控制系統限制，做到系統數據互聯互通，對于老廠改造極大降低系統額外投資。

1-3 HZK-IAS智能曝氣系統產品組成及功能

HZK-IAS智能曝氣系統是一個為水處理生化工藝曝氣提供工藝包、硬件、軟件整體解決方案的曝氣系統，系統由工藝包、軟件包、硬件包以及資料庫組成一個水廠標準曝氣產品。系統為水處理廠生物處理過程提供最優化的曝氣控制。工藝包主要包括智能曝氣系統需要的儀表及調節閥設備、工藝設備選型手冊、工藝設備安裝手冊以三個部分組成。

軟件包含曝氣監控軟件，同時集成了算法模型運算、控制模型、數據存儲與分析，監控軟件安裝在邊緣計算裝置內也可以單獨安裝到計算機上。算法模型包含ASM活性污泥模型與MPC模型預測。

硬件包包含了PLC控制器、邊緣控制器/計算機以及現地觸摸屏，PLC控制器實現數據交互、控制策略、能耗模型、系統診斷等功能，邊緣控制器/計算機部署軟件包，觸摸屏作為曝氣系統現地人機交互設備，實現曝氣系統關鍵數據監視與設置。

資料庫主要包含曝氣系統維護手冊、以及使用手冊，其中曝氣系統維護手冊及使用手冊供現場運維人員以及調試人員使用。

1-4 系統參數、性能指標

（1）工藝性能指標

表1.5-1 系統性能表

（2）設備選型參數

2 產品創新點及亮點

（1） 多技術路線控制。以ASM活性污泥模型做為曝氣系統基礎控制，同時結合MPC模型預測控制算法進行控制輸出滾動優化；在系統控制穩定的前提下降低鼓風機能耗。

（2） 工藝設備健康診斷管理。系統中加入曝氣系統工藝設備健康診斷管理，根據設備預測模型，實時監控工藝設備運行狀態，提前通知曝氣工藝設備進行維保，提高水廠設備運行穩定。

（3） 鼓風機智能聯動。根據曝氣量、鼓風機功率及能耗曲線，智能計算鼓風機聯動臺數及相應的風量，替代鼓風機MCP簡單的調節系統所需的總風