AI赋能&数字孪生，竹园污水厂四期妙解溢流污染难题

参观合影

2024上海水业热点论坛召开期间，论坛主办方策划了竹园污水处理厂四期工程的参观考察活动，为与会同行和专家们提供了一次近距离观摩的机会。

项目概况

竹园污水处理片区为上海市中心城区三大污水处理片区之一，位于长江入海口，服务面积335km2，服务人口约600万人。片区服务区域内排水系统合流制、分流制并存，导致终端污水处理厂雨天和旱天污水厂进水量波动幅度较大，高峰时段和雨天溢流情况突出。为贯彻执行“长江大保护”的国家战略，消除竹园片区旱季溢流现象并大幅削减雨季溢流频次，巩固上海市中心城区黑臭河道治理和截污纳管工程效果，保护长江口近岸水环境质量，实现上海市“水十条”的奋斗目标，上海市政府启动了竹园污水处理厂四期工程的建设。

竹园四期工程污水处理规模为120万m3/d，污泥处理规模120tDS/d。污水采用“预处理+AAO+平流二沉池+高效沉淀池+V型滤池+紫外消毒（辅助次氯酸钠）”工艺，出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的一级A标准。污泥采用“离心浓缩+低温真空干化脱水”工艺，出泥含水率降至30%后外运至电厂进行掺烧。

竹园四期工程建成后，片区总处理规模达到340万m3/d，处理水量约占上海市中心城污水量的30%，为上海市水环境改善和污染物减排做出了巨大贡献。

‍项目亮点

绿草如茵，白鹭嬉戏，小溪潺流，身临其境，宛如进入莫奈花园。污水厂干净整洁，鸟语花香，兼具工业美感与生态主题，让人流连忘返。

2020年6月，竹园四期工程开工建设；2023年5月，竹园四期工程通过市水务局、环保局通水核验。在建设和运营过程中，展现了卓越的管理水平，体现出先进的行业理念。 

‍畅通循环，打通资源与能源回路

上海城投水务集团积极打通资源与能源回路，将污水厂污泥作为生物质能源送至电厂协同掺烧，电厂蒸汽热源回供污水厂。同时积极推进污泥资源化利用、污泥园林利用、能源开发利用和再生水循环使用。

污泥资源化样品

2024年9月18日，上海城投（集团）有限公司与中国船舶集团上海外高桥造船有限公司合作的再生水利用项目在外高桥造船竣工，这标志着上海首个工业企业大规模再生水利用项目正式启用。根据双方签署的再生水项目合作协议，外高桥造船从毗邻的上海城投竹园四期污水处理厂引入经净化处理后达到一级A排放标准的再生水，用于船舶压载水、厂区绿化灌溉、设备调试冷却等方面水源替代。

中水管道

AI赋能，打造数字孪生污水处理厂

在高标运行、高压监管及人工智能、大数据和数字孪生等信息技术推动下，污水处理厂亟需创新运营管理模式，从自动化向信息化、数字化、智能化方向发展。

上海城投水务集团首次打造了“数字孪生污水处理厂”，解决了竹园片区合流制大型污水处理厂在来水“量、质”冲击变化下出水水质难以控制的难题。水厂实现了AI自适应控制运行目标，成为一座全流程智能化污水处理厂。

此外，上海城投水务集团还与E20环境平台联合开发了智能生产监测识别平台。讲解人员介绍，现在污水处理厂往往会配备大量监控摄像头，然而，仅依赖人工查看摄像头来评估现场安全状况，效率并不高。这款智能监测平台无需对摄像头进行改造，而是通过大模型智能识别人员行为，可自动识别如抽烟、人员倒地、未穿工服、未佩戴安全帽、明火等多种危险情况，并及时预警。在AI大模型技术与污水处理厂的现实碰撞中，污水处理厂现场安全的管控面和管控及时性得到了极大提高。‍

预制装配式结构，实现低碳化、智慧化建设

值得一提的是，竹园污水厂四期是采用大规模整体预制装配式技术施工的水务项目。据了解，为加快推进水务工程建设预制装配式技术应用的新局面，竹园四期项目在工程初期就针对水务预制拼装技术的重难点在上海市科委、住建委进行了科研项目立项，工程过程中实现了“推广应用系列化，规范标准体系化，现场管理标准化，施工安装规程化”。

在新材料的应用上，竹园四期工程有效结合了预制构件及HDPE新型防腐材料，减小了后期防腐作业的安全风险。团队对不同预制拼装方案的优缺点、经济效益、时间效益及社会效益进行后评估，制定水务预制拼装体系技术标准、验收规范及操作手册，推动了大型污水处理设施预制拼装的发展，为城市重大基础设施和生命线工程的绿色智慧化建造提供技术支撑，全面提升上海市水务工程构筑物预制装配式建筑施工技术。

智能制造，打造智慧工地综合管理平台

秉承“智能制造”理念，上海城投水务集团基于BIM技术，开发了施工过程中的“竹园污水处理厂四期工程智慧工地综合管理平台”，实现全过程工程建设的可视化、精细化和高效管控。这套系统为非集中办公提供了有效支撑，大幅节约了人力和工期，有效提高工程质量，降低工程风险。‍贯彻海绵城市理念，兼具工业美感与生态主题

“以水为脉，生生不息”，竹园污水厂四期全面贯彻海绵城市建设理念，结合厂区水系和景观绿化工程的设计，实现厂区雨水的自然积存、自然渗透与自然净化，营造出水系循环，绿林环绕的生态化水厂。水厂将建筑与景观融合、生产与科普融合、功能与文化属性融合，兼具工业美感与生态主题，结合工艺流程设计水景元素，生动地展现了污水循环净化的生态理念。

社会效益和环境效益显著

竹园污水厂四期项目建成之后，对城市开发建设以及城市发展产生了深远的影响。竹园片区污水处理总规模达到340万吨/天，联合竹园调蓄规模50万吨，位列亚洲第一，处理水量约占上海市中心城污水量的30%，为上海市水环境改善和污染物减排做出了巨大贡献，是重要的生态工程和民生工程。

项目有效解决了竹园片区污水处理能力不足的问题，有效提高了城市污水处理系统的韧性和抗风险保障能力，进一步改善了长江口近岸水环境质量，是践行长江大保护战略，落实中央环保督察整改要求的重要举措，社会效益和环境效益显著，对上海市建设“全球卓越城市”的愿景具有重要意义。

同时，本项目服务于上海市中心城区三大污水处理片区之一，该区域是一个典型的合流制与分流制排水系统交错分布的地区，具有极高代表性。项目可为国内外城市解决合流制区域雨季末端溢流问题提供技术与工程范例，为大型合流制污水处理设施的设计、污水处理厂群的联动联调提供借鉴。

竹园污水厂四期鸟瞰图

编辑：李丹