75万吨/日！看看广州这座净水厂数字价值几何？

2022年11月，双百联盟在“2022（第十四届）水业热点论坛”发布了第二期“双百跨越”污水处理标杆比选活动结果。本次标杆比选活动历时4个月，来自32 家水务企业的73座污水处理厂进入区域评审环节，最终25家水务企业的33座污水厂上榜（33座污水厂上榜，第二期“双百跨越”标杆污水厂榜单发布）。

为传播标杆厂优秀建设和运营管理经验，双百联盟将以“精细化-智慧化-资源化-低碳化-生态化-社会化”评选维度，系统展示第二期标杆厂风采。本文以智慧化标杆厂——广州市净水有限公司广州市沥滘净水厂为案例，向行业同仁展示该厂的智慧化特征优势，为污水处理厂智慧化建设提供案例支持。

广州市净水有限公司广州市沥滘净水厂在本次标杆比选中，荣获“智慧化—智慧管控标杆污水厂”称号。“双百跨越”污水处理标杆联盟特聘运营评估专员，中节能国祯环保科技股份有限公司技术总监李涛点评道：这座水厂是数字化水厂的典范，配套了水质全过程管控系统、精准曝气、智能投加、安全监控、设备检测系统、数字孪生、智能安防等，而且开展数据智能应用开发，不仅生产数字化、管理数字化，而且正走向数字产业化，非常期待这座厂数字价值开发的深度分享和交流。

01基本情况

广州市净水有限公司广州市沥滘净水厂分三期建设，占地面积约29公顷。服务面积为115.5平方公里，服务人口约200万人，服务范围包括：海珠区（除洪德片区外）、番禺区大学城小谷围和黄埔区长洲岛等。设计污水处理规模75万吨/日，尾水排入珠江后航道。

项目共分为三期，一、二期项目污水处理主体构筑物为地上式布置，三期项目污水处理主体构筑物为地下式布置。其中一期项目于2004年3月建成通水试运行，设计污水处理规模为20万吨/日，采用改良A/O工艺；二期项目于2010年6月30日建成通水试运行，设计污水处理规模为30万吨/日，采用改良A2/O工艺；三期工程于2020年6月20日通水试运行，设计污水处理规模为25万吨/日，采用A2/O+V型滤池处理工艺。执行《城市污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准及《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）地表V类水标准较严者。一二期污泥处理工艺采用“浓缩+机械脱水+热干化”技术，三期污泥干化采用的“离心脱水+薄层干化”技术，所有干化后污泥统一送有资质单位进一步减量化、无害化和资源化处理。

图 1 广州市沥滘净水厂全景

02特征优势

广州市沥滘净水厂通过强化全流程精细化管理，精准曝气，精确加药，智慧安防等智慧管控措施，确保污水处理厂精细化、智能化运行，实现安全生产和节能降耗目的。

1. 水质全流程精细化控制

广州市沥滘净水厂三期南线在关键工艺环节投入2套水质检测仪表，实时检测6个关键点（厌氧末段，缺一末段，好一末段，缺二末端，好二末端，二沉池出水）过程水质数据，提前对进水量、内回流开度、外回流污泥量比例、DO值进行工艺调优，增强出水稳定性。

通过分析过程水质检测数据，提前发现异常进水，提前预警和工艺调整，提高污水处理系统抗冲击负荷。通过对硝化反硝化的生物脱氮全过程、对厌氧释磷和好氧吸磷效果的生物除磷全过程的监控，实时掌控生化处理单元反应进程情况，及时反馈系统脱氮除磷水平。利用采集到的过程水质数据，设定各反应段限值，及时灵活调整工艺参数，建立基于各反应段限值的精细化工艺调控机制。项目首创水质全流程精细化控制系统，能够提前6-15小时预判净水厂出水效果。

2. 精准曝气

广州市沥滘净水厂三期投入精确曝气系统，针对污水生物处理工艺的曝气过程进行分析建模，采用“前馈+模型+反馈”的多参数控制策略，通过按需供、配气来实现出水达标排放和节能运行。系统接收进水流量、COD、氨氮（可选）等前馈信号，以及从现场每个受控曝气单元采集到的DO、水温、MLSS、液位等反馈信号，对上述数据进行预处理后，需气量计算模块基于数学模型计算出各个曝气单元的需气量及总需气量。

系统将计算得出的总需气量信号发送至鼓风机主控柜MCP，作为鼓风机输出的设定总气量。利用鼓风机控制系统，自动控制鼓风机组的启停、导叶开度，从而调节鼓风机的输出气量，使之按需气量的要求输出，实现按需供气。系统不仅考虑曝气池总体需要的总需气量，也考虑到各个曝气单元的需气量。基于多阀门最优开度控制策略，通过调节阀门开度调节单个曝气控制区的气量，实现曝气量在不同曝气控制单元的快速、精确配气，使各单元分配到的实际气量逼近该单元的需气量（即设定气量），实现按需配气。

3.精确加药

针对除磷剂、乙酸钠、次氯酸钠投加环节，沥滘三期追加过程监测仪表和建立智能控制系统，根据水质水量等情况对加药量等进行优化控制，在稳定出水的基础上降低药耗并减少工艺人员工作量。

在自控SCADA系统增加控制程序，将生化池出水总磷或三期出水总磷数据作为控制参数，进行PID关联，合理分配除磷剂投加量。将碳源加药泵的频率作为生化池碳源药剂投加过程的控制参数，合理分配除碳源投加。

将次氯酸钠加药泵的频率作为消毒药剂投加过程的控制参数，通过余氯数值，合理投加消毒剂。

4. 设备预防性维护——格栅AI分析

在广州市沥滘净水厂三期选择2台格栅清污机进行智能改造，每台粗格栅各自增加两个视觉监管设备（格栅机正对面和格栅机正上方），通过对耙斗倾斜、耙斗垃圾和前池垃圾等三个场景实施监控、识别和预警。通过人工智能视觉识别技术，对运行设备进行实施监控和状态识别，包括耙斗倾斜检测、垃圾占比识别和耙斗大件垃圾检测三个人工智能应用场景。视觉监管系统与工控系统预警信息集成，构建连锁控制机制，当以上三种情况有告警信息发生时，对粗格栅机进行停机检查，实现及时处置设备运行问题，确保设备运行安全。格栅AI分析提高格栅运维的自动化和智慧化水平，保障格栅设备安全、稳定运行，降低人工日常巡检的人力成本，降低格栅突发故障导致的维修成本和处理水量损失。

5. 设备预防性维护——刮泥机电机监测

广州市沥滘净水厂三期在二沉池30台刮泥机左右两边安装同步限位装置，保证刮板始终与二沉池导轨保持垂直运行，减少刮板掉落池体的情况。并完成30台刮泥机电机轴功率保护器安装，实时动态监测刮泥机运行负载情况，提前预判刮泥机过载运行情况，减少断链情况的发生。一旦欠载或过载，可立即自动停止电机，激活报警，从而及时避免刮泥机运行异常导致的设备损坏，延长刮泥机使用寿命。

6. 设备预防性维护——水泵震动监测

在一二期提标V型滤池安装有6台KSB OMEGAV350-360B干式离心泵，在泵主轴承位外壳紧贴安装ZETA无线振动传感器，监测主传动支撑位的振动速度、加速度、位移，系统软件以ISO2372转动设备振动烈度评定标准判断是否正常。并可通过APP和WEB客户端进行查看实时运行状态、预警信息。在三期预处理段8台提升泵（KSB KRTK500-634/908UNG-S）就地箱进行改造，更换KSB最新的保护器，采集水泵运行数据，通过RS485通讯接中控，实时了解现场的泵运行情况。保护器具备常规潜水泵监测能力外，还具备三相电源监测能力，具有故障及历史运行数据追溯功能，模块参数可根据实际工况动态调节，通过智能终端APP轻松访问设备，完成实时监测，具备Modbus数据远传能力。

7. AR远程协作

通过在广州市沥滘净水厂三期建设AR巡检及远程协助项目，协助巡检人员通过AR眼镜完成巡检工作，进行远程协助，保障巡检期间的人员安全，形成相关的设备知识库。

巡检人员在巡检过程中可通过AR眼镜辅助巡检，可读取设备信息、确认状态、查看操作视频等；进行巡检和维修工作时，可通过AR与专家联线，共享现场画面，进行语音互动，实现远程协助；保障巡检过程中的人员安全，进行危险预警，包括毒气预警和危险区域提醒。

8. 员工生命手环监控系统

广州市沥滘净水厂三期为试点，融合大数据深度分析、物联网、UWB定位等前沿技术，设置UWB定位基站，配备智能手环，打造“生命安全监测+精准定位”功能于一体的员工生命安全监控系统。

图 2 生命手环

一旦发生险情，系统发出警报，可快速精准定位遇险人员所在位置，在黄金救援时间内对人员进行救援，增加遇险人员生存几率，减少事故损失。

员工生命手环监控系统能够实时监测人员心率血氧和定位信息，保障在应急状态下可清晰观察报警状态下的职工所处环境情况，便于救援。手环设置被动监测报警和主动报警，提高人员发生意外应急救援响应速度。同时设有实现电子围栏效果，有效对重点场所、施工场所强化人员进出管理，防止意外事件发生。

9. 智慧安防系统

以广州市沥滘净水厂三期AR实景地图为载体，构筑一个实景化系统底座，整合二维地图、AR实景图、3D平面图、VR全景图4种可视化地图，融合访客管理、车辆管理、人脸门禁、人脸摄像机、智能周界、紧急对讲、安全帽识别、水浸、烟火异常识别、安消联动等10个智慧化应用场景，同时，汇聚人脸、车辆、越界、安全帽、明火、烟雾、水浸、手环、消防等10类闭环式告警处置及智能化分析算法，挖掘日常自动巡航、安防预案规划、安消系统联动、手环系统对接4项自动化联动功能，打造可感知、可联动、可告警、可追溯的全方位立体化AR实景安全防控园区。

图 3 智慧安防实景地图

安防系统整合接入600余路高清摄像头，其中新增2路鹰眼高清摄像头、220多路智能化视频分析摄像头、利旧355路摄像头进行后台视频结构化分析、利旧接入普通摄像头125路，总体智能化覆盖率达到47%。利用旧70路监控摄像机，进行安全帽识别；利旧31路监控摄像机进行明火、烟雾识别；利用旧27路监控摄像机进行水浸识别。

系统设有精细化预案巡查模式，系统的自动化视频巡查、精准化布控预警和精细化预案规划等特色功能，结合安全帽识别、水浸烟火识别等算法，形成对园区内人员行为、异常事件的全方位的立体化实景安全防控，克服人工巡检的主观行为缺陷。同时建立智能化安全巡检机制，助力园区安全巡检：人脸布控、智能周界、智能机器人等应用场景，引入智能化预警和视频联动手段，对园区实现日常巡航（包括AI巡检和普通摄像机资源联动）、事件主动预警，通过智慧安防系统，人、车、物数据线上融合，原来每天人工巡检，现在真正做到7*24小时不间断巡查和防控。

10. 智能巡逻机器人

在广州市沥滘净水厂三期地下一层部署巡逻机器人，平时配合巡逻人员进行日常巡逻工作，它拥有安保巡逻、人脸识别、高温预警、疫情防控、人员管控、火灾预警、重点区域巡逻等功能，配合巡逻人员进行日常巡逻任务；当有外来访客参观时，机器人会暂停巡逻任务，沿着设定好的路线带领访客参观地下厂区工艺段，并播放语音，为访客介绍厂区生产工艺。

图 4 智能巡逻机器人

巡逻机器人可协助接待人员更好地完成接待工作，减少接待人员工作量；同时还可辅助园区安保人员，减少其对园区的巡逻工作量。建设智能机器人项目可以展示公司的形象，提高外来参观学习的访客的参与度，加深其对智慧园区和智慧净水厂的认识；同时提升科技感，提升企业品牌效应。

03企业荣誉

广州市沥滘净水厂在2020年获得“治水突出贡献奖”，三期工程、提标改造设计-采购-施工总承包（EPC）获得“广州市水务精品工程奖”。

广州市沥滘净水厂实现再生水的综合利用，净水厂出水作为生态补水排入西江涌、二围涌，优质水源的排入助力广州治水“长制久清”。在2021年开始，响应政府号召，开放再生水取水点，向市政、绿化园林、环卫等水单位开放。

近年来，广州净水公司通过自身研发及联合高校科研机构等，试点回收污泥制作花盆、有机肥料，实现污泥的资源化利用，目前污泥加工后的园林花卉产品已用于花卉种植，实现碳减排，达到绿色循环。在科研创新方面，论文《基于生命体征监测与实时定位技术的地埋式净水厂信息化系统应用研究》入选2022年广州市安全生产和应急管理服务工作研讨交流文选集，获得“二沉池污泥监控装置” “二沉池刮泥机保护模组” “地埋式净水厂用危险感知智能AR眼镜”和“用于地埋式净水厂的高精度心跳血氧监测手环”等4项实用新型专利和“格栅智能监控预警方法和系统”1项发明新型专利。

04未来计划

1. 生态转型

针对当前污水处理定价机制的调整造成的政策性亏损及土地综合开发因政策等因素造成的滞后状态，应用信息科技手段，全力推进降本增效、深化运营管理，加快实现生态化战略并向生态型组织的转型。

广州市沥滘净水厂（三期）以环保、绿色、亲民、集约的设计思路，充分利用周边海珠国家湿地公园和瀛洲生态公园的优美景观资源优势，运用现代岭南建筑的特点，尽显建筑特有的地域性风格。

建筑设计以集约为原则，污水处理中心采用全地埋式设计，以最小的用地、最流畅的工业建筑流程、噪音与废气排放最小化的设计原则，在满足建筑空间与用地尺度配置适宜的前提下与自然景观融合，使整个净水厂围绕于绿色植被和清涓细流之中。

2. 智慧水务

全力推动智慧水务变革，深入挖掘和广泛运营水务信息资源，结合工艺设计优化、自控系统完善等措施，建立“少人高效”水厂运营模式和“1+N”组团智慧运营模式，打造集智能生产、智能调度等多功能于一体的智慧污水厂。建立智慧净水厂组件专家决策系统，减少人工，以“物联网”、“大数据”和“云计算”等信息技术为支撑，充分融入科技手段的创新，推动数据采集和传输、存储和转换共享、分析和挖掘，科学建立水质预测与参数控制模型。探索一种基于过程段水质数据的精细化调控方法，全流程智能监测过程水质处理情况，实时预测预警，同时进行本地化适配迭代工作以更精准辅助决策，避免调度人员主管差异，建立标准化、智慧调控系统。推动污水处理运营向科学化、数字化、智慧化的提升。

3. 难题攻克

针对地埋式净水厂面临的核心技术难题，依托高等院校在数学模型、装置设备和技术集成等多方面进行攻关，力争在除臭、节能减排、提标改造技术等取得突破并应用于运营。

编辑：李丹