一、曝气系统核心改造：提升氧传质效率与能耗优化

1. 曝气设备升级：从 “粗放曝气” 到 “精准供氧”

• 更换高效曝气器

• 微孔曝气头替换传统曝气装置：将穿孔管、旋混曝气器更换为膜片式微孔曝气头，氧利用率可从 10%~15% 提升至 25%~35%，能耗降低 30% 以上。例如，某城镇污水站改造后，曝气能耗从 0.35kW・h/m³ 降至 0.22kW・h/m³。

• 曝气软管 / 刚玉曝气器：适用于高悬浮物废水，抗堵塞性强，维护方便（如食品加工废水处理）。

• 曝气系统布局优化

• 按 “渐减曝气” 原则调整曝气头密度（前端多、后端少），匹配有机物降解速率，减少无效曝气。

• 采用 “阵列式 + 分区控制” 布局，通过阀门分组控制不同区域曝气量，适应水质波动（如工业废水冲击负荷）。

2. 曝气风机升级与智能联控

• 高效风机替换：罗茨风机更换为磁悬浮风机、空气悬浮风机或螺杆风机，效率提升 15%~20%，噪音降低 10~20dB。

• 智能曝气控制系统

• 安装 DO（溶解氧）传感器、pH 传感器及 PLC 控制系统，根据实时水质数据（如 COD、氨氮浓度）自动调节曝气量，实现 “按需供氧”。某化工污水站改造后，曝气量波动范围从 ±20% 缩至 ±5%，年节电约 12 万度。

二、池体结构改造：优化水力流态与生物反应环境

1. 流态重构：从 “推流” 到 “混合 + 推流” 复合模式

• 增设导流墙或隔板：将大池分隔为多格廊道，形成推流与混合交替的流态，减少短流现象（如传统曝气池改造为改良型 Carrousel 氧化沟）。

• 底部曝气与推流结合：在曝气区底部增设水下推进器，强化污泥与污染物的混合，避免污泥沉积（适用于污泥浓度高的场景）。

2. 容积与水深调整

• 增加有效容积：若处理负荷不足，可通过扩建或调整隔板位置扩大曝气区体积，延长水力停留时间（HRT），提升有机物降解率（如生活污水 HRT 从 6h 增至 8h，COD 去除率从 80% 提升至 85%）。

• 水深优化：常规曝气池水深 4~6m，若改为深水深曝气（8~12m），可利用静水压力提高氧分压，氧利用率提升 10%~15%（需配合高扬程风机）。

三、生物工艺强化：提升微生物降解效能

1. 活性污泥法与生物膜法复合工艺

• 投加悬浮填料（MBBR）：在曝气池内投加聚乙烯悬浮填料（填充率 15%~30%），形成 “活性污泥 + 生物膜” 复合系统，污泥浓度可从 3000mg/L 提升至 5000~8000mg/L，抗冲击负荷能力增强，同时强化脱氮除磷（如某市政污水站改造后，TN 去除率从 50% 提升至 70%）。

• 固定床填料（如弹性填料、组合填料）：适用于低负荷污水站，挂膜后可减少污泥排放量，降低污泥处理成本。

2. 脱氮除磷功能强化

• 增设缺氧 / 厌氧区：将曝气池前端改造为缺氧区（安装搅拌器，不曝气），后端保留好氧区，形成 A/O 或 A²/O 工艺，实现同步脱氮除磷（如某工业园区污水站改造后，TP 从 1.5mg/L 降至 0.5mg/L 以下）。

• 投加碳源或改性污泥：若碳氮比（C/N）不足，可在缺氧区投加乙酸钠、葡萄糖等碳源，或投加改性生物炭提升微生物附着效率。

四、辅助系统改造：提升运行稳定性与维护便捷性

1. 污泥回流与排泥系统优化

• 变频回流泵 + 在线监测：通过 DO、MLSS（混合液悬浮固体）传感器联动回流泵频率，按需调节回流比（从固定 50%~100% 改为 20%~150% 动态调节），避免污泥老化或流失。

• 自动排泥系统：安装污泥浓度计，设定阈值自动排泥，减少人工操作误差（如 MLSS 超过 8000mg/L 时自动启动排泥泵）。

2. 防腐与检修便利性升级

• 池体防腐处理：对混凝土池体进行环氧树脂或玻璃纤维防腐，金属部件更换为 316L 不锈钢或 PVC 材质，延长使用寿命（如某工业污水站改造后，设备腐蚀率从每年 5% 降至 1% 以下）。

• 检修平台与设备吊装孔：增设可拆卸式曝气头检修平台，或在池顶预留吊装孔，便于设备维护（减少停产时间）。

五、智能化与数字化改造：降本增效的 “新基建”

1. 曝气系统数字孪生与预测控制

• 建立曝气池数字模型，通过物联网传感器（DO、流量、温度等）实时采集数据，利用 AI 算法预测水质变化，提前调整曝气量（如某智慧污水厂改造后，曝气能耗波动范围缩小至 ±3%）。

2. 远程监控与故障预警

• 部署 SCADA 系统，将曝气设备运行数据（电流、风压、DO）接入中控室，设置故障预警阈值（如风机温度超过 80℃时自动报警），提升运维效率。

六、改造实施策略与案例参考

1. 分阶段改造策略

• 应急改造（短期）：优先更换曝气头、风机等能耗高的设备，快速降低运行成本（投资回收期 1~2 年）。

• 系统性改造（中长期）：结合工艺升级（如增加 MBBR 填料、重构流态），同步提升处理效率与排放标准（适用于提标改造场景，如一级 B 升至一级 A）。

2. 典型案例

• 某市政污水站（1 万 m³/d）改造：将穿孔管曝气改为微孔曝气 + 磁悬浮风机，增加 MBBR 填料，同时增设缺氧区。改造后：

• 氧利用率从 12% 提升至 30%，年节电 28 万度；

• COD 去除率从 80% 提升至 88%，TN 去除率从 45% 提升至 65%；

• 投资回收期约 3.5 年（含政府节能补贴）。

七、改造前的关键评估要点

1. 现状诊断：检测曝气池 DO 分布、污泥活性（SV30、SVI）、设备能耗数据，明确低效环节。

2. 水质目标：根据新排放标准（如《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB 18918-2002），确定脱氮除磷等核心指标的提升需求。

3. 经济性分析：对比不同改造方案的投资成本、运行费用及减排效益，优先选择 “性价比高” 的技术（如微孔曝气 + 智能控制的组合方案）。