2022年11月，雙百聯盟在“2022（第十四屆）水業熱點論壇”發布了第二期“雙百跨越”污水處理標桿比選活動結果。本次標桿比選活動歷時4個月，來自32 家水務企業的73座污水處理廠進入區域評審環節，最終25家水務企業的33座污水廠上榜（33座污水廠上榜，第二期“雙百跨越”標桿污水廠榜單發布）。

(資料圖)

為傳播標桿廠優秀建設和運營管理經驗，雙百聯盟將以“精細化-智慧化-資源化-低碳化-生態化-社會化”評選維度，系統展示第二期標桿廠風采。本文以智慧化標桿廠——廣州市凈水有限公司廣州市瀝滘凈水廠為案例，向行業同仁展示該廠的智慧化特征優勢，為污水處理廠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在本次標桿比選中，榮獲“智慧化—智慧管控標桿污水廠”稱號?！半p百跨越”污水處理標桿聯盟特聘運營評估專員，中節能國禎環?？萍脊煞萦邢薰炯夹g總監李濤點評道：這座水廠是數字化水廠的典范，配套了水質全過程管控系統、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，而且開展數據智能應用開發，不僅生產數字化、管理數字化，而且正走向數字產業化，非常期待這座廠數字價值開發的深度分享和交流。

01基本情況

廣州市凈水有限公司廣州市瀝滘凈水廠分三期建設，占地面積約29公頃。服務面積為115.5平方公里，服務人口約200萬人，服務范圍包括：海珠區（除洪德片區外）、番禺區大學城小谷圍和黃埔區長洲島等。設計污水處理規模75萬噸/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25萬噸/日，采用A2/O+V型濾池處理工藝。執行《城市污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A標準及《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）地表V類水標準較嚴者。一二期污泥處理工藝采用“濃縮+機械脫水+熱干化”技術，三期污泥干化采用的“離心脫水+薄層干化”技術，所有干化后污泥統一送有資質單位進一步減量化、無害化和資源化處理。

圖 1 廣州市瀝滘凈水廠全景

02特征優勢

廣州市瀝滘凈水廠通過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，確保污水處理廠精細化、智能化運行，實現安全生產和節能降耗目的。

1. 水質全流程精細化控制

廣州市瀝滘凈水廠三期南線在關鍵工藝環節投入2套水質檢測儀表，實時檢測6個關鍵點（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）過程水質數據，提前對進水量、內回流開度、外回流污泥量比例、DO值進行工藝調優，增強出水穩定性。

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

2. 精準曝氣

廣州市瀝滘凈水廠三期投入精確曝氣系統，針對污水生物處理工藝的曝氣過程進行分析建模，采用“前饋+模型+反饋”的多參數控制策略，通過按需供、配氣來實現出水達標排放和節能運行。系統接收進水流量、COD、氨氮（可選）等前饋信號，以及從現場每個受控曝氣單元采集到的DO、水溫、MLSS、液位等反饋信號，對上述數據進行預處理后，需氣量計算模塊基于數學模型計算出各個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送至鼓風機主控柜MCP，作為鼓風機輸出的設定總氣量。利用鼓風機控制系統，自動控制鼓風機組的啟停、導葉開度，從而調節鼓風機的輸出氣量，使之按需氣量的要求輸出，實現按需供氣。系統不僅考慮曝氣池總體需要的總需氣量，也考慮到各個曝氣單元的需氣量。基于多閥門最優開度控制策略，通過調節閥門開度調節單個曝氣控制區的氣量，實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際氣量逼近該單元的需氣量（即設定氣量），實現按需配氣。

3.精確加藥

針對除磷劑、乙酸鈉、次氯酸鈉投加環節，瀝滘三期追加過程監測儀表和建立智能控制系統，根據水質水量等情況對加藥量等進行優化控制，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，進行PID關聯，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程的控制參數，通過余氯數值，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三期選擇2臺格柵清污機進行智能改造，每臺粗格柵各自增加兩個視覺監管設備（格柵機正對面和格柵機正上方），通過對耙斗傾斜、耙斗垃圾和前池垃圾等三個場景實施監控、識別和預警。通過人工智能視覺識別技術，對運行設備進行實施監控和狀態識別，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人工智能應用場景。視覺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生時，對粗格柵機進行停機檢查，實現及時處置設備運行問題，確保設備運行安全。格柵AI分析提高格柵運維的自動化和智慧化水平，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，實時動態監測刮泥機運行負載情況，提前預判刮泥機過載運行情況，減少斷鏈情況的發生。一旦欠載或過載，可立即自動停止電機，激活報警，從而及時避免刮泥機運行異常導致的設備損壞，延長刮泥機使用壽命。

6. 設備預防性維護——水泵震動監測

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無線振動傳感器，監測主傳動支撐位的振動速度、加速度、位移，系統軟件以ISO2372轉動設備振動烈度評定標準判斷是否正常。并可通過APP和WEB客戶端進行查看實時運行狀態、預警信息。在三期預處理段8臺提升泵（KSB KRTK500-634/908UNG-S）就地箱進行改造，更換KSB最新的保護器，采集水泵運行數據，通過RS485通訊接中控，實時了解現場的泵運行情況。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，模塊參數可根據實際工況動態調節，通過智能終端APP輕松訪問設備，完成實時監測，具備Modbus數據遠傳能力。

7. AR遠程協作

通過在廣州市瀝滘凈水廠三期建設AR巡檢及遠程協助項目，協助巡檢人員通過AR眼鏡完成巡檢工作，進行遠程協助，保障巡檢期間的人員安全，形成相關的設備知識庫。

巡檢人員在巡檢過程中可通過AR眼鏡輔助巡檢，可讀取設備信息、確認狀態、查看操作視頻等；進行巡檢和維修工作時，可通過AR與專家聯線，共享現場畫面，進行語音互動，實現遠程協助；保障巡檢過程中的人員安全，進行危險預警，包括毒氣預警和危險區域提醒。

8. 員工生命手環監控系統

廣州市瀝滘凈水廠三期為試點，融合大數據深度分析、物聯網、UWB定位等前沿技術，設置UWB定位基站，配備智能手環，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

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

員工生命手環監控系統能夠實時監測人員心率血氧和定位信息，保障在應急狀態下可清晰觀察報警狀態下的職工所處環境情況，便于救援。手環設置被動監測報警和主動報警，提高人員發生意外應急救援響應速度。同時設有實現電子圍欄效果，有效對重點場所、施工場所強化人員進出管理，防止意外事件發生。

9. 智慧安防系統

以廣州市瀝滘凈水廠三期AR實景地圖為載體，構筑一個實景化系統底座，整合二維地圖、AR實景圖、3D平面圖、VR全景圖4種可視化地圖，融合訪客管理、車輛管理、人臉門禁、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、安消聯動等10個智慧化應用場景，同時，匯聚人臉、車輛、越界、安全帽、明火、煙霧、水浸、手環、消防等10類閉環式告警處置及智能化分析算法，挖掘日常自動巡航、安防預案規劃、安消系統聯動、手環系統對接4項自動化聯動功能，打造可感知、可聯動、可告警、可追溯的全方位立體化AR實景安全防控園區。

圖 3 智慧安防實景地圖

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，進行安全帽識別；利舊31路監控攝像機進行明火、煙霧識別；利用舊27路監控攝像機進行水浸識別。

系統設有精細化預案巡查模式，系統的自動化視頻巡查、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景安全防控，克服人工巡檢的主觀行為缺陷。同時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景，引入智能化預警和視頻聯動手段，對園區實現日常巡航（包括AI巡檢和普通攝像機資源聯動）、事件主動預警，通過智慧安防系統，人、車、物數據線上融合，原來每天人工巡檢，現在真正做到7*24小時不間斷巡查和防控。

10. 智能巡邏機器人

在廣州市瀝滘凈水廠三期地下一層部署巡邏機器人，平時配合巡邏人員進行日常巡邏工作，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、重點區域巡邏等功能，配合巡邏人員進行日常巡邏任務；當有外來訪客參觀時，機器人會暫停巡邏任務，沿著設定好的路線帶領訪客參觀地下廠區工藝段，并播放語音，為訪客介紹廠區生產工藝。

圖 4 智能巡邏機器人

巡邏機器人可協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，提高外來參觀學習的訪客的參與度，加深其對智慧園區和智慧凈水廠的認識；同時提升科技感，提升企業品牌效應。

03企業榮譽

廣州市瀝滘凈水廠在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“廣州市水務精品工程獎”。

廣州市瀝滘凈水廠實現再生水的綜合利用，凈水廠出水作為生態補水排入西江涌、二圍涌，優質水源的排入助力廣州治水“長制久清”。在2021年開始，響應政府號召，開放再生水取水點，向市政、綠化園林、環衛等水單位開放。

近年來，廣州凈水公司通過自身研發及聯合高校科研機構等，試點回收污泥制作花盆、有機肥料，實現污泥的資源化利用，目前污泥加工后的園林花卉產品已用于花卉種植，實現碳減排，達到綠色循環。在科研創新方面，論文《基于生命體征監測與實時定位技術的地埋式凈水廠信息化系統應用研究》入選2022年廣州市安全生產和應急管理服務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” “地埋式凈水廠用危險感知智能AR眼鏡”和“用于地埋式凈水廠的高精度心跳血氧監測手環”等4項實用新型專利和“格柵智能監控預警方法和系統”1項發明新型專利。

04未來計劃

1. 生態轉型

針對當前污水處理定價機制的調整造成的政策性虧損及土地綜合開發因政策等因素造成的滯后狀態，應用信息科技手段，全力推進降本增效、深化運營管理，加快實現生態化戰略并向生態型組織的轉型。

廣州市瀝滘凈水廠（三期）以環保、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公園的優美景觀資源優勢，運用現代嶺南建筑的特點，盡顯建筑特有的地域性風格。

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、最流暢的工業建筑流程、噪音與廢氣排放最小化的設計原則，在滿足建筑空間與用地尺度配置適宜的前提下與自然景觀融合，使整個凈水廠圍繞于綠色植被和清涓細流之中。

2. 智慧水務

全力推動智慧水務變革，深入挖掘和廣泛運營水務信息資源，結合工藝設計優化、自控系統完善等措施，建立“少人高效”水廠運營模式和“1+N”組團智慧運營模式，打造集智能生產、智能調度等多功能于一體的智慧污水廠。建立智慧凈水廠組件專家決策系統，減少人工，以“物聯網”、“大數據”和“云計算”等信息技術為支撐，充分融入科技手段的創新，推動數據采集和傳輸、存儲和轉換共享、分析和挖掘，科學建立水質預測與參數控制模型。探索一種基于過程段水質數據的精細化調控方法，全流程智能監測過程水質處理情況，實時預測預警，同時進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。推動污水處理運營向科學化、數字化、智慧化的提升。

3. 難題攻克

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

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