2022年11月，雙百聯(lián)盟在“2022（第十四屆）水業(yè)熱點(diǎn)論壇”發(fā)布了第二期“雙百跨越”污水處理標桿比選活動(dòng)結果。本次標桿比選活動(dòng)歷時(shí)4個(gè)月，來(lái)自32 家水務(wù)企業(yè)的73座污水處理廠(chǎng)進(jìn)入區域評審環(huán)節，最終25家水務(wù)企業(yè)的33座污水廠(chǎng)上榜（33座污水廠(chǎng)上榜，第二期“雙百跨越”標桿污水廠(chǎng)榜單發(fā)布）。

(資料圖)

為傳播標桿廠(chǎng)優(yōu)秀建設和運營(yíng)管理經(jīng)驗，雙百聯(lián)盟將以“精細化-智慧化-資源化-低碳化-生態(tài)化-社會(huì )化”評選維度，系統展示第二期標桿廠(chǎng)風(fēng)采。本文以智慧化標桿廠(chǎng)——廣州市凈水有限公司廣州市瀝滘凈水廠(chǎng)為案例，向行業(yè)同仁展示該廠(chǎng)的智慧化特征優(yōu)勢，為污水處理廠(chǎng)智慧化建設提供案例支持。

廣州市凈水有限公司廣州市瀝滘凈水廠(chǎng)在本次標桿比選中，榮獲“智慧化—智慧管控標桿污水廠(chǎng)”稱(chēng)號?！半p百跨越”污水處理標桿聯(lián)盟特聘運營(yíng)評估專(zhuān)員，中節能?chē)澀h(huán)?？萍脊煞萦邢薰炯夹g(shù)總監李濤點(diǎn)評道：這座水廠(chǎng)是數字化水廠(chǎng)的典范，配套了水質(zhì)全過(guò)程管控系統、精準曝氣、智能投加、安全監控、設備檢測系統、數字孿生、智能安防等，而且開(kāi)展數據智能應用開(kāi)發(fā)，不僅生產(chǎn)數字化、管理數字化，而且正走向數字產(chǎn)業(yè)化，非常期待這座廠(chǎng)數字價(jià)值開(kāi)發(fā)的深度分享和交流。

01基本情況

廣州市凈水有限公司廣州市瀝滘凈水廠(chǎng)分三期建設，占地面積約29公頃。服務(wù)面積為115.5平方公里，服務(wù)人口約200萬(wàn)人，服務(wù)范圍包括：海珠區（除洪德片區外）、番禺區大學(xué)城小谷圍和黃埔區長(cháng)洲島等。設計污水處理規模75萬(wàn)噸/日，尾水排入珠江后航道。

項目共分為三期，一、二期項目污水處理主體構筑物為地上式布置，三期項目污水處理主體構筑物為地下式布置。其中一期項目于2004年3月建成通水試運行，設計污水處理規模為20萬(wàn)噸/日，采用改良A/O工藝；二期項目于2010年6月30日建成通水試運行，設計污水處理規模為30萬(wàn)噸/日，采用改良A2/O工藝；三期工程于2020年6月20日通水試運行，設計污水處理規模為25萬(wàn)噸/日，采用A2/O+V型濾池處理工藝。執行《城市污水處理廠(chǎng)污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A標準及《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB3838-2002）地表V類(lèi)水標準較嚴者。一二期污泥處理工藝采用“濃縮+機械脫水+熱干化”技術(shù)，三期污泥干化采用的“離心脫水+薄層干化”技術(shù)，所有干化后污泥統一送有資質(zhì)單位進(jìn)一步減量化、無(wú)害化和資源化處理。

圖 1 廣州市瀝滘凈水廠(chǎng)全景

02特征優(yōu)勢

廣州市瀝滘凈水廠(chǎng)通過(guò)強化全流程精細化管理，精準曝氣，精確加藥，智慧安防等智慧管控措施，確保污水處理廠(chǎng)精細化、智能化運行，實(shí)現安全生產(chǎn)和節能降耗目的。

1. 水質(zhì)全流程精細化控制

廣州市瀝滘凈水廠(chǎng)三期南線(xiàn)在關(guān)鍵工藝環(huán)節投入2套水質(zhì)檢測儀表，實(shí)時(shí)檢測6個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)（厭氧末段，缺一末段，好一末段，缺二末端，好二末端，二沉池出水）過(guò)程水質(zhì)數據，提前對進(jìn)水量、內回流開(kāi)度、外回流污泥量比例、DO值進(jìn)行工藝調優(yōu)，增強出水穩定性。

通過(guò)分析過(guò)程水質(zhì)檢測數據，提前發(fā)現異常進(jìn)水，提前預警和工藝調整，提高污水處理系統抗沖擊負荷。通過(guò)對硝化反硝化的生物脫氮全過(guò)程、對厭氧釋磷和好氧吸磷效果的生物除磷全過(guò)程的監控，實(shí)時(shí)掌控生化處理單元反應進(jìn)程情況，及時(shí)反饋系統脫氮除磷水平。利用采集到的過(guò)程水質(zhì)數據，設定各反應段限值，及時(shí)靈活調整工藝參數，建立基于各反應段限值的精細化工藝調控機制。項目首創(chuàng )水質(zhì)全流程精細化控制系統，能夠提前6-15小時(shí)預判凈水廠(chǎng)出水效果。

2. 精準曝氣

廣州市瀝滘凈水廠(chǎng)三期投入精確曝氣系統，針對污水生物處理工藝的曝氣過(guò)程進(jìn)行分析建模，采用“前饋+模型+反饋”的多參數控制策略，通過(guò)按需供、配氣來(lái)實(shí)現出水達標排放和節能運行。系統接收進(jìn)水流量、COD、氨氮（可選）等前饋信號，以及從現場(chǎng)每個(gè)受控曝氣單元采集到的DO、水溫、MLSS、液位等反饋信號，對上述數據進(jìn)行預處理后，需氣量計算模塊基于數學(xué)模型計算出各個(gè)曝氣單元的需氣量及總需氣量。

系統將計算得出的總需氣量信號發(fā)送至鼓風(fēng)機主控柜MCP，作為鼓風(fēng)機輸出的設定總氣量。利用鼓風(fēng)機控制系統，自動(dòng)控制鼓風(fēng)機組的啟停、導葉開(kāi)度，從而調節鼓風(fēng)機的輸出氣量，使之按需氣量的要求輸出，實(shí)現按需供氣。系統不僅考慮曝氣池總體需要的總需氣量，也考慮到各個(gè)曝氣單元的需氣量?；诙嚅y門(mén)最優(yōu)開(kāi)度控制策略，通過(guò)調節閥門(mén)開(kāi)度調節單個(gè)曝氣控制區的氣量，實(shí)現曝氣量在不同曝氣控制單元的快速、精確配氣，使各單元分配到的實(shí)際氣量逼近該單元的需氣量（即設定氣量），實(shí)現按需配氣。

3.精確加藥

針對除磷劑、乙酸鈉、次氯酸鈉投加環(huán)節，瀝滘三期追加過(guò)程監測儀表和建立智能控制系統，根據水質(zhì)水量等情況對加藥量等進(jìn)行優(yōu)化控制，在穩定出水的基礎上降低藥耗并減少工藝人員工作量。

在自控SCADA系統增加控制程序，將生化池出水總磷或三期出水總磷數據作為控制參數，進(jìn)行PID關(guān)聯(lián)，合理分配除磷劑投加量。將碳源加藥泵的頻率作為生化池碳源藥劑投加過(guò)程的控制參數，合理分配除碳源投加。

將次氯酸鈉加藥泵的頻率作為消毒藥劑投加過(guò)程的控制參數，通過(guò)余氯數值，合理投加消毒劑。

4. 設備預防性維護——格柵AI分析

在廣州市瀝滘凈水廠(chǎng)三期選擇2臺格柵清污機進(jìn)行智能改造，每臺粗格柵各自增加兩個(gè)視覺(jué)監管設備（格柵機正對面和格柵機正上方），通過(guò)對耙斗傾斜、耙斗垃圾和前池垃圾等三個(gè)場(chǎng)景實(shí)施監控、識別和預警。通過(guò)人工智能視覺(jué)識別技術(shù)，對運行設備進(jìn)行實(shí)施監控和狀態(tài)識別，包括耙斗傾斜檢測、垃圾占比識別和耙斗大件垃圾檢測三個(gè)人工智能應用場(chǎng)景。視覺(jué)監管系統與工控系統預警信息集成，構建連鎖控制機制，當以上三種情況有告警信息發(fā)生時(shí)，對粗格柵機進(jìn)行停機檢查，實(shí)現及時(shí)處置設備運行問(wèn)題，確保設備運行安全。格柵AI分析提高格柵運維的自動(dòng)化和智慧化水平，保障格柵設備安全、穩定運行，降低人工日常巡檢的人力成本，降低格柵突發(fā)故障導致的維修成本和處理水量損失。

5. 設備預防性維護——刮泥機電機監測

廣州市瀝滘凈水廠(chǎng)三期在二沉池30臺刮泥機左右兩邊安裝同步限位裝置，保證刮板始終與二沉池導軌保持垂直運行，減少刮板掉落池體的情況。并完成30臺刮泥機電機軸功率保護器安裝，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監測刮泥機運行負載情況，提前預判刮泥機過(guò)載運行情況，減少斷鏈情況的發(fā)生。一旦欠載或過(guò)載，可立即自動(dòng)停止電機，激活報警，從而及時(shí)避免刮泥機運行異常導致的設備損壞，延長(cháng)刮泥機使用壽命。

6. 設備預防性維護——水泵震動(dòng)監測

在一二期提標V型濾池安裝有6臺KSB OMEGAV350-360B干式離心泵，在泵主軸承位外殼緊貼安裝ZETA無(wú)線(xiàn)振動(dòng)傳感器，監測主傳動(dòng)支撐位的振動(dòng)速度、加速度、位移，系統軟件以ISO2372轉動(dòng)設備振動(dòng)烈度評定標準判斷是否正常。并可通過(guò)APP和WEB客戶(hù)端進(jìn)行查看實(shí)時(shí)運行狀態(tài)、預警信息。在三期預處理段8臺提升泵（KSB KRTK500-634/908UNG-S）就地箱進(jìn)行改造，更換KSB最新的保護器，采集水泵運行數據，通過(guò)RS485通訊接中控，實(shí)時(shí)了解現場(chǎng)的泵運行情況。保護器具備常規潛水泵監測能力外，還具備三相電源監測能力，具有故障及歷史運行數據追溯功能，模塊參數可根據實(shí)際工況動(dòng)態(tài)調節，通過(guò)智能終端APP輕松訪(fǎng)問(wèn)設備，完成實(shí)時(shí)監測，具備Modbus數據遠傳能力。

7. AR遠程協(xié)作

通過(guò)在廣州市瀝滘凈水廠(chǎng)三期建設AR巡檢及遠程協(xié)助項目，協(xié)助巡檢人員通過(guò)AR眼鏡完成巡檢工作，進(jìn)行遠程協(xié)助，保障巡檢期間的人員安全，形成相關(guān)的設備知識庫。

巡檢人員在巡檢過(guò)程中可通過(guò)AR眼鏡輔助巡檢，可讀取設備信息、確認狀態(tài)、查看操作視頻等；進(jìn)行巡檢和維修工作時(shí)，可通過(guò)AR與專(zhuān)家聯(lián)線(xiàn)，共享現場(chǎng)畫(huà)面，進(jìn)行語(yǔ)音互動(dòng)，實(shí)現遠程協(xié)助；保障巡檢過(guò)程中的人員安全，進(jìn)行危險預警，包括毒氣預警和危險區域提醒。

8. 員工生命手環(huán)監控系統

廣州市瀝滘凈水廠(chǎng)三期為試點(diǎn)，融合大數據深度分析、物聯(lián)網(wǎng)、UWB定位等前沿技術(shù)，設置UWB定位基站，配備智能手環(huán)，打造“生命安全監測+精準定位”功能于一體的員工生命安全監控系統。

圖 2 生命手環(huán)

一旦發(fā)生險情，系統發(fā)出警報，可快速精準定位遇險人員所在位置，在黃金救援時(shí)間內對人員進(jìn)行救援，增加遇險人員生存幾率，減少事故損失。

員工生命手環(huán)監控系統能夠實(shí)時(shí)監測人員心率血氧和定位信息，保障在應急狀態(tài)下可清晰觀(guān)察報警狀態(tài)下的職工所處環(huán)境情況，便于救援。手環(huán)設置被動(dòng)監測報警和主動(dòng)報警，提高人員發(fā)生意外應急救援響應速度。同時(shí)設有實(shí)現電子圍欄效果，有效對重點(diǎn)場(chǎng)所、施工場(chǎng)所強化人員進(jìn)出管理，防止意外事件發(fā)生。

9. 智慧安防系統

以廣州市瀝滘凈水廠(chǎng)三期A(yíng)R實(shí)景地圖為載體，構筑一個(gè)實(shí)景化系統底座，整合二維地圖、AR實(shí)景圖、3D平面圖、VR全景圖4種可視化地圖，融合訪(fǎng)客管理、車(chē)輛管理、人臉門(mén)禁、人臉攝像機、智能周界、緊急對講、安全帽識別、水浸、煙火異常識別、安消聯(lián)動(dòng)等10個(gè)智慧化應用場(chǎng)景，同時(shí)，匯聚人臉、車(chē)輛、越界、安全帽、明火、煙霧、水浸、手環(huán)、消防等10類(lèi)閉環(huán)式告警處置及智能化分析算法，挖掘日常自動(dòng)巡航、安防預案規劃、安消系統聯(lián)動(dòng)、手環(huán)系統對接4項自動(dòng)化聯(lián)動(dòng)功能，打造可感知、可聯(lián)動(dòng)、可告警、可追溯的全方位立體化AR實(shí)景安全防控園區。

圖 3 智慧安防實(shí)景地圖

安防系統整合接入600余路高清攝像頭，其中新增2路鷹眼高清攝像頭、220多路智能化視頻分析攝像頭、利舊355路攝像頭進(jìn)行后臺視頻結構化分析、利舊接入普通攝像頭125路，總體智能化覆蓋率達到47%。利用舊70路監控攝像機，進(jìn)行安全帽識別；利舊31路監控攝像機進(jìn)行明火、煙霧識別；利用舊27路監控攝像機進(jìn)行水浸識別。

系統設有精細化預案巡查模式，系統的自動(dòng)化視頻巡查、精準化布控預警和精細化預案規劃等特色功能，結合安全帽識別、水浸煙火識別等算法，形成對園區內人員行為、異常事件的全方位的立體化實(shí)景安全防控，克服人工巡檢的主觀(guān)行為缺陷。同時(shí)建立智能化安全巡檢機制，助力園區安全巡檢：人臉布控、智能周界、智能機器人等應用場(chǎng)景，引入智能化預警和視頻聯(lián)動(dòng)手段，對園區實(shí)現日常巡航（包括AI巡檢和普通攝像機資源聯(lián)動(dòng)）、事件主動(dòng)預警，通過(guò)智慧安防系統，人、車(chē)、物數據線(xiàn)上融合，原來(lái)每天人工巡檢，現在真正做到7*24小時(shí)不間斷巡查和防控。

10. 智能巡邏機器人

在廣州市瀝滘凈水廠(chǎng)三期地下一層部署巡邏機器人，平時(shí)配合巡邏人員進(jìn)行日常巡邏工作，它擁有安保巡邏、人臉識別、高溫預警、疫情防控、人員管控、火災預警、重點(diǎn)區域巡邏等功能，配合巡邏人員進(jìn)行日常巡邏任務(wù)；當有外來(lái)訪(fǎng)客參觀(guān)時(shí)，機器人會(huì )暫停巡邏任務(wù)，沿著(zhù)設定好的路線(xiàn)帶領(lǐng)訪(fǎng)客參觀(guān)地下廠(chǎng)區工藝段，并播放語(yǔ)音，為訪(fǎng)客介紹廠(chǎng)區生產(chǎn)工藝。

圖 4 智能巡邏機器人

巡邏機器人可協(xié)助接待人員更好地完成接待工作，減少接待人員工作量；同時(shí)還可輔助園區安保人員，減少其對園區的巡邏工作量。建設智能機器人項目可以展示公司的形象，提高外來(lái)參觀(guān)學(xué)習的訪(fǎng)客的參與度，加深其對智慧園區和智慧凈水廠(chǎng)的認識；同時(shí)提升科技感，提升企業(yè)品牌效應。

03企業(yè)榮譽(yù)

廣州市瀝滘凈水廠(chǎng)在2020年獲得“治水突出貢獻獎”，三期工程、提標改造設計-采購-施工總承包（EPC）獲得“廣州市水務(wù)精品工程獎”。

廣州市瀝滘凈水廠(chǎng)實(shí)現再生水的綜合利用，凈水廠(chǎng)出水作為生態(tài)補水排入西江涌、二圍涌，優(yōu)質(zhì)水源的排入助力廣州治水“長(cháng)制久清”。在2021年開(kāi)始，響應政府號召，開(kāi)放再生水取水點(diǎn)，向市政、綠化園林、環(huán)衛等水單位開(kāi)放。

近年來(lái)，廣州凈水公司通過(guò)自身研發(fā)及聯(lián)合高?？蒲袡C構等，試點(diǎn)回收污泥制作花盆、有機肥料，實(shí)現污泥的資源化利用，目前污泥加工后的園林花卉產(chǎn)品已用于花卉種植，實(shí)現碳減排，達到綠色循環(huán)。在科研創(chuàng )新方面，論文《基于生命體征監測與實(shí)時(shí)定位技術(shù)的地埋式凈水廠(chǎng)信息化系統應用研究》入選2022年廣州市安全生產(chǎn)和應急管理服務(wù)工作研討交流文選集，獲得“二沉池污泥監控裝置” “二沉池刮泥機保護模組” “地埋式凈水廠(chǎng)用危險感知智能AR眼鏡”和“用于地埋式凈水廠(chǎng)的高精度心跳血氧監測手環(huán)”等4項實(shí)用新型專(zhuān)利和“格柵智能監控預警方法和系統”1項發(fā)明新型專(zhuān)利。

04未來(lái)計劃

1. 生態(tài)轉型

針對當前污水處理定價(jià)機制的調整造成的政策性虧損及土地綜合開(kāi)發(fā)因政策等因素造成的滯后狀態(tài)，應用信息科技手段，全力推進(jìn)降本增效、深化運營(yíng)管理，加快實(shí)現生態(tài)化戰略并向生態(tài)型組織的轉型。

廣州市瀝滘凈水廠(chǎng)（三期）以環(huán)保、綠色、親民、集約的設計思路，充分利用周邊海珠國家濕地公園和瀛洲生態(tài)公園的優(yōu)美景觀(guān)資源優(yōu)勢，運用現代嶺南建筑的特點(diǎn)，盡顯建筑特有的地域性風(fēng)格。

建筑設計以集約為原則，污水處理中心采用全地埋式設計，以最小的用地、最流暢的工業(yè)建筑流程、噪音與廢氣排放最小化的設計原則，在滿(mǎn)足建筑空間與用地尺度配置適宜的前提下與自然景觀(guān)融合，使整個(gè)凈水廠(chǎng)圍繞于綠色植被和清涓細流之中。

2. 智慧水務(wù)

全力推動(dòng)智慧水務(wù)變革，深入挖掘和廣泛運營(yíng)水務(wù)信息資源，結合工藝設計優(yōu)化、自控系統完善等措施，建立“少人高效”水廠(chǎng)運營(yíng)模式和“1+N”組團智慧運營(yíng)模式，打造集智能生產(chǎn)、智能調度等多功能于一體的智慧污水廠(chǎng)。建立智慧凈水廠(chǎng)組件專(zhuān)家決策系統，減少人工，以“物聯(lián)網(wǎng)”、“大數據”和“云計算”等信息技術(shù)為支撐，充分融入科技手段的創(chuàng )新，推動(dòng)數據采集和傳輸、存儲和轉換共享、分析和挖掘，科學(xué)建立水質(zhì)預測與參數控制模型。探索一種基于過(guò)程段水質(zhì)數據的精細化調控方法，全流程智能監測過(guò)程水質(zhì)處理情況，實(shí)時(shí)預測預警，同時(shí)進(jìn)行本地化適配迭代工作以更精準輔助決策，避免調度人員主管差異，建立標準化、智慧調控系統。推動(dòng)污水處理運營(yíng)向科學(xué)化、數字化、智慧化的提升。

3. 難題攻克

針對地埋式凈水廠(chǎng)面臨的核心技術(shù)難題，依托高等院校在數學(xué)模型、裝置設備和技術(shù)集成等多方面進(jìn)行攻關(guān)，力爭在除臭、節能減排、提標改造技術(shù)等取得突破并應用于運營(yíng)。

關(guān)鍵詞：