重慶地區智能污水廠建設實施的探討

韓興連

摘 要：智慧水務建設是水務行業的發展目標。結合重慶水務集團的信息化規劃大綱，選取水務集團下屬污水廠作為智慧水務建設試點項目，詳細闡述了智能污水廠的建設目標、建設方案，對水務行業類似項目具有一定的借鑒意義。

關鍵詞：水務行業；智能污水廠；智慧水務

通過數采儀、無線網絡、水質水壓表等在線監測設備實時感知城市供排水系統的運行狀態，構建城市智慧水務，將水務系統的整個生產、管理和服務流程統一用大數據平臺進行管理，從而達到“智慧”狀態。這是目前各地水務公司正在實施的智慧水務建設。

在智慧水務建設過程中，歷經多次調研總結出一條建設思路：從底層傳感器、智能檢測環節入手，提高底層設施智能水平，通過收集現場水質、設備數據，建立大數據平臺進行管理分析，為運營單位決策提供依據。本研究以西南地區某污水廠為例，詳細闡述重慶遠通電子技術開發有限公司智能污水廠方案，供行業內參考。

1 運行現狀

該污水處理工藝采用循環式活性污泥法，簡稱CAST工藝，污泥采用帶式壓濾濃縮、脫水工藝處理后最終外運處置。總規模為70 000 m3/d，執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）一級A標。目前存在的主要問題有：

1.1 運行管理方面

廠內各類統計報表多，且值班表、巡檢表、設備運行記錄表、藥劑投加記錄表等全部手工填寫，數據完全由紙質存檔，當發生問題需要查詢歷史數據時，通過數據分析問題極為困難，對生產管理帶來很大困擾。目前，各工藝段運行狀態未實現完全監管，中控系統所接入的數據有限，且部分主要環節的數據未接入，無法做到自動計算和分析，分析生產問題時，無法提供決策支持。廠區設備全部由人工到現場抄表記錄，而且沒有統一的巡檢流程，巡檢中發生的問題無法做到實時匯報，需要人工傳達，工作極為不便，且有時傳達不到位或不及時，導致設備損壞，很難形成“閉環”管理。

1.2 生產控制方面

生化池的碳源投加完全由人工控制，系統無法做到精細化加藥，對藥劑的投加量無法把控，出水指標波動起伏，且人工的工作強度很大。生化池的曝氣量完全由人工通過鼓風機、閥門控制，無法克制水質和水量的沖擊，人工的滯后操作使得出水水質波動大，無法良好地穩定水質，鼓風機無法按需曝氣，能耗也相應增加。現曝氣環節運行的閥門為電動蝶閥，在控制上曝氣量不穩定，閥門的開度大小與氣量之間無正比關系，對氣量的精細化控制會產生很大影響，需改造為比例線性閥。鼓風機系統都是獨立控制，機組中各機器型號、品牌不一致，鼓風機之間無法做到聯機控制，且氣量無法做到連續可調，需改造機組的控制思路，做到氣量連續可調。

2 設計目標

2.1 智能控制，穩定達標

在生產控制方面，構建集中式管理系統，實現生產運行數據的實時采集、存儲和優化處理，對關鍵和重點生產環節，如生產曝氣環節及藥劑投加環節，形成全閉環控制系統，按需分配各控制區域的供氣量或加藥量，實現精細化控制，從而極大地提高了工藝運行的穩定性和出水水質的穩定性，減少人員直接參與，降低勞動強度，節約成本，確保生產過程安全穩定和出水水質更好。

2.2 優化運營，科學管理

在運營管理方面，建立全數字化運營管理體系，實現污水廠自動化、智能化、信息化的高度融合，推動智慧水務在運營管理中的應用。通過該平臺將生產監控與運行管理有機地結合起來，各級管理人員可通過系統及時、準確、全面、直觀地了解和掌握設備資產及生產運行狀況，實現對污水處理廠管理的一體化，為上層管理決策提供有價值的信息。

2.3 精確控制，節能降耗

通過智慧化和自動化的生產控制達到按需精確曝氣、按需加藥等大幅度的生產節能降耗效果，結合歷史水量、風機能耗數據、藥劑數據，綜合分析各種污染物負荷下的能耗情況，減少其日均風機能耗、藥耗或處理單方污水風機能耗、藥耗，實現污水廠的高效生產運行，從而在安全運行的前提下，降低人工負荷，提升工作效率，提高人員產能。

2.4 數據分析，決策支持

建設集中監控系統，通過先進的可視化系統直觀展示生產場景以及關鍵運營信息，為管理決策、生產監視調度提供支撐，使智慧污水廠的建設效果有績可證、領導的管理決策有據可依、人員的工作內容有跡可循，同時也是企業對外展示良好形象的平臺。

3 實施方案

3.1 高級控制系統平臺

高級控制系統采用工藝建模、數據預處理、模型、控制算法等技術手段，軟硬件的有效融合提供了自動化、精細化、智能化的控制管理，顯著提高自控系統的自動化、智能化程度。系統投入運行，能提高自動化控制可靠性，優化工藝運行參數，實現污水廠控制的少人值守，降低人員工作強度，提高生產效率，節能降耗，有效控制生產運行成本，主要內容包括曝氣流量精確控制模塊和碳源投加精確控制模塊。

3.2 生產運營管理系統

生產運營管理系統是基于物聯網、云計算、移動化技術的綜合管理平臺，為運營企業、設備管理、生產運行、日常辦公等關鍵業務提供統一業務信息管理，對企業設備資產、實時生產、視頻監控、工藝設計、日常管理等相關數據進行集中管理、統計分析、數據挖掘，為不同層面的生產運行管理者提供即時、豐富的生產運行信息，為輔助分析決策奠定良好的基礎，為企業規范管理和精細化管理提供強大的技術支持，包括生產運行管理、設備資產管理、應急預案決策、移動APP應用等。

3.3 中央監控大屏建設

在污水廠中控室通過一臺圖像處理器進行整體畫面拼接顯示以及音視頻信號切換矩陣來組成液晶拼接顯示系統，給用戶提供高檔次的圖像顯示服務。

該大屏幕液晶顯示系統主要由液晶顯示子系統和顯示控制子系統組成，可將用戶有關應用系統的圖文信息顯示在大屏幕上，實現控制、調度、指揮、監控的現代化。