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）。

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——中信環境遼陽市中心區污水處理廠為案例，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。

中信環境遼陽市中心區污水處理廠在本次標桿比選中，榮獲“智慧化—關鍵環節精準控制標桿污水廠”稱號。“雙百跨越”污水處理標桿聯盟特聘運營評估專員，開平粵海水務有限公司董事長譚綺娜點評道：該廠設立智慧水務大數據平臺，使用軟件對大量數據分析，得出各個應用系統的參數，實現從理論數字到現實生活模型中，具有較強的實用性和創新性。并且對能效建立了分析模型，控制成本，有參考價值。

(資料圖片)

01項目概況

遼陽市中心區污水處理項目于2001年8月動工興建，2004年10月竣工投產。項目總投資為3.7億元人民幣（其中污水處理廠投資2.5億元人民幣，外圍管網投資1.2億元人民幣），廠區占地19公頃，受水面積33.7平方公里，服務人口39.5萬人，設計污水處理量為20萬噸/天。項目采用帶前置厭氧段的普通曝氣活性污泥工藝，主要去除污水中COD、BOD、SS、TP等污染物質，中水排放執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）二級排放標準。

2012年，遼陽市中心區污水處理項目進行工藝升級，通過對生化處理系統進行改造，增加深度處理系統、消毒系統及化學除磷措施，選用AAO+MBR（膜生物反應器）組合工藝，改造完成后，AAO+二沉池+轉盤濾池工藝污水處理量為12萬噸/天，AAO+MBR工藝污水處理量為8萬噸/天。污泥處理采用板框壓濾機機械脫水，泥餅處置方式為制磚建材利用。2012年9月30日正式通水試運行，2013年9月通過環保驗收，出水水質達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A排放標準。

圖1 遼陽中心區污水處理廠全景

02特征優勢

開源節流，以生產創新為導向，持續改進，全面提升經營質量和效益。細節決定成敗，細節決定質量，細節產生效益，在細節上做文章，挖潛降耗，優化管控，以達到節支增效的目標。

遼陽信環水處理有限公司中心區污水處理廠對現存的生產工藝、設備管理等進行琢磨，精益求精，綜合利用集團資源，在關鍵環節管控上，采用一平臺+五個應用的智能管控模式。實現遼陽中心廠生產運營的數字化、精細化。

1. 智慧水務數字化平臺

平臺核心是大數據系統，通過工業物聯網作為基底架構，開發了多個業務應用系統生產、工單、綜合能耗、高級應用等。每個應用中，根據不同的管控需求，分別建立多個不同的管控模型、參量庫。智慧水務平臺的核心是“大數據系統”，所有的業務均建立在大數據系統的基礎上實現的。首先大數據系統通過多種方式對生產運營中各項基礎數據進行自動采集輔助人工數據的導入。針對采集的數據做自動篩選、歸檔、審批流轉。

該應用的投入，徹底解放了人工數據收集低級、乏味的重復性勞動工作，極大的提高了各業務單位基礎數據處理的時效性。通過大數據系統對基礎運營數據的采集、匯總、歸檔，形成大數據庫。不僅可以為上層應用做基礎數據支撐，并可以通過數據的對比分析，直接賦能一線生產運行。1800多天、50多座水廠數據的存儲空間，為以后的工藝調整、技術改造提供強有力的基礎數據支撐。

2. 數字化精細化應用及成效

綜合利用集團資源，結合現場實際情況，遼陽中心區污水處理廠技術小組自主研發了五個數字化藥劑管控系統。

（1）綜合能源管理應用系統

遼陽中心廠通過集團平臺賦能，實現工藝參量的精準控制，能耗降低、全面提升企業整體運營質量和效益。

通過4/5G無線技術，對重點設備、重點工藝單元的電耗、電能質量實時監測、分析、預警。遼陽中心區污水處理廠利用GPS仿真+大數據分析技術，建立標準工藝參數庫，并結合設備運行電氣原理定義了能效分析監測模型，如空氣系統、輸送系統、混合系統等等。曝氣系統評價體系，主要針對曝氣器效率、風機效率進行評價。通過輸入單位時間內進出水數據、溶解氧、風機出口升壓、水溫、排泥量、有效水深等參數，計算理論氣水比、曝氣器氧利用率、堵塞率；通過風機風量、實際功率、背壓等參數，計算出風機效率。再結合大數據平臺與GPS仿真模型，可以輸出空氣系統實際狀態參數，同時標定系統最優值。以此為控制標準，評價空氣系統是否在最優運行狀態，進而反饋調節。對于低效運行設備，進一步考慮大修重置。在提升能效的同時，綜合能源管理輔之以諧波監測、三相不平衡監測、全時段設備負荷分析等手段，進一步提高廠內配電網電能質量、優化電費結構，實現整體能源費用下降、設備故障率下降。

系統的投用，遼陽中心區污水處理廠降耗顯著，噸水電耗由原來的0.24kWh/t降至0.20kWh/t，全流程的能效提升10%，員工的綠色能源意識有較大提升。

圖2 設備能耗分析

遼陽中心區污水處理廠使用GPS-X軟件進行仿真建模，結合ASM仿真和運行經驗制定一廠一策分析模型，通過模型指導合理調整峰平谷時段系統設備運行。

通過重點設備能耗分析模型，合理匹配設備運行模式。通過工藝單元能耗分析模型建立，通過水量、泥量、水質等整體評估單元能耗及效率情況，根據分析數據對設備、工藝運行進行匹配調整，形成整體協同效應，實現能耗最低化、效率最大化；同時在大數據技術的加持之下，通過對大量的、不同條件下的大數據分析，及GPS-X的數學模型分析結果擬合校正；得到各應用系統控制參數，輸出污泥調理、碳源投加、能源管理等系統的控制邏輯；同時遼陽中心區污水處理廠基于此控制邏輯，自主設計、編程、安裝，衍生出一系列實踐應用：實現從理論數學模型到現場“真實”模型的進化。

（2）基于CST為基礎的污泥脫水數字化投藥系統

遼陽中心區污水處理廠脫水車間設計采用板框壓濾機進行污泥脫水，藥劑采用石灰+三氯化鐵。受環保政策影響石灰藥劑采購受限、質量難以把控。設備磨損大，鈣垢導致管路堵塞，生產極不穩定，嚴重影響全系統運行。經過近2年的試驗、選型、摸索最終選擇聚合硫酸鐵+特型PAM乳液作為污泥脫水藥劑，并采用“CST基礎的污泥脫水數字化投藥系統”實現了遼陽中心廠脫水車間藥劑投加的數字化、生產運營精細化、穩定化。

圖3 污泥脫水數字化投藥系統

污水脫水數字化績效評價：

① 系統投用后降耗十分明顯：PAM單耗同期下降28%。鐵鹽單耗同期下降20%。

② 環比降耗效果更顯著：PAM單耗降幅最大44%。鐵鹽單耗降幅最高35%。

③ 有機藥劑的應用，消除石灰增重的影響，污泥量下降30%，年節省處置費102 萬元。

（3）以出水余氯為基礎的數字化消毒系統

通過平臺賦能，中心廠自主改造了“以出水余氯為基礎的數字化消毒系統”，利用出水余氯作為反饋基礎，人工監測糞大腸指標作為參考，系統實時調節次氯酸鈉藥劑投加量，在出水穩定達標的基礎上，解決了藥劑過渡投加形成浪費，避免余氯過高對下游水體的影響。目前次氯酸鈉加藥量3mg/L，(以有效氯計），降耗10%，年節省藥劑費13萬元。

圖 4次氯酸鈉消毒邏輯控制圖

（4）碳源數字化投加系統

通過平臺賦能，中心廠還自主改造了“碳源數字化投加系統”，碳源是非常規投加藥劑，系統利用進水碳氮比作為反饋基礎，出水TN、進水流量作為參比數據，通過PLC實現的模糊控制。碳源消耗比△C/△N<4。該系統投用極大穩定了中心廠出水指標，避免藥劑浪費，消除出水指標控制風險，實現降本增效。

圖5 碳源投加邏輯控制圖

（5）除磷安保投加系統

通過平臺賦能，也自主改造了“除磷安保投加系統”，利用出水總磷作為反饋基礎，PLC實現模糊控制。根據出水總磷變化趨勢，自動計算是否需要投加除磷藥劑，及除磷藥劑投加量并實現自動控制。系統投用，穩定出水總磷指標，解決了藥劑過渡投加造成的浪費及消除出水指標控制風險，實現降本增效。

圖6 化學除磷邏輯控制圖

03企業榮譽

遼陽信環水處理有限公司（中信環境遼陽市中心區污水處理廠）自2004年運營至今，得到了省市環保部門及行業主管部門的高度認可，先后榮獲遼寧省“十一五節能減排先進單位”，國家環保部“生活污水運營甲級資質”證書，遼陽市“誠信外資企業”等光榮稱號，并獲得“2021年度遼寧省級節水型企業”榮譽稱號，為遼陽市水污染治理和水環境保護事業發展作出了積極的貢獻。

04未來計劃

智慧信息中心采取1+N的模式，是以智慧水務平臺為基礎，遼陽中心區污水處理廠為核心，輻射周邊兄弟廠，逐步實現區域化、集中化的管理模式。形成生產運行的區域化協同管理和運營。

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