在城市污水处理领域，曝气系统作为核心耗能单元，其运行效率直接影响污水处理的能耗成本与水质稳定性。传统污水处理过程中，曝气控制普遍依赖基于固定边界条件的数学模型或人工经验调节，难以适应复杂多变的水质水量波动。一方面，当进水负荷突发变化时，传统模型无法实时修正需氧量预测偏差，导致曝气量与微生物实际需求脱节，形成“过度曝气”或“曝气不足”，造成风机能耗浪费的同时，易引发污泥膨胀、氮磷去除效率波动等问题；另一方面，人工调控依赖运维人员经验判断，存在响应滞后、参数设置粗放等缺陷，尤其在雨季水量冲击、冬季低温等极端工况下，系统稳定性难以保障，水质达标风险显著增加。随着“双碳”战略推进与城镇污水处理厂污染物排放标准的日益严格化，传统曝气控制模式的弊端愈发凸显。