2022年11月，雙百聯(lián)盟在“2022（第十四屆）水業(yè)熱點論壇”發(fā)布了第二期“雙百跨越”污水處理標桿比選活動結(jié)果。本次標桿比選活動歷時4個月，來自32家水務(wù)企業(yè)的73座污水處理廠進入?yún)^(qū)域評審環(huán)節(jié)，最終25家水務(wù)企業(yè)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(fā)布）。

為傳播標桿廠優(yōu)秀建設(shè)和運營管理經(jīng)驗，雙百聯(lián)盟將以“精細化-智慧化-資源化-低碳化-生態(tài)化-社會化”評選維度，系統(tǒng)展示第二期標桿廠風采。本文以智慧化標桿廠——珠海市城市排水公司珠海市拱北水質(zhì)凈化廠為案例，向行業(yè)同仁展示該廠的智慧化特征優(yōu)勢，為污水處理廠智慧化建設(shè)提供案例支持。

珠海市城市排水公司珠海市拱北水質(zhì)凈化廠在本次標桿比選中，榮獲“智慧化—信息化集成標桿污水廠”稱號。“雙百跨越”污水處理標桿聯(lián)盟顧問專家，上海市城市建設(shè)設(shè)計研究總院（集團）有限公司總工程師唐建國點評道：這座30多年歷史的老廠歷經(jīng)4期改擴建，充分應用了信息集成管理和數(shù)據(jù)分析成效，一個大的中央集中管控平臺將運營、維護、巡檢、物資等數(shù)據(jù)集中管理，移動端APP可以看到分門別類的各種信息，高效的管理方法。

01基本情況

珠海市城市排水公司珠海市拱北水質(zhì)凈化廠（以下簡稱拱北廠）是珠海市政府以BOT方式委托排水公司投資、建設(shè)、運營的城市污水處理廠，位于珠海市拱北昌平路28號，占地10.7萬平方米，總設(shè)計規(guī)模為20.5萬噸/日，包括三期工程（8萬噸/日）、改擴建一期（5.5萬噸/日）和擴建工程（四期）（7萬噸/日）。主要服務(wù)范圍為拱北、前山區(qū)域和吉大部分區(qū)域，服務(wù)面積約39.5km²，服務(wù)人口約36萬。

圖 1 珠海市拱北水質(zhì)凈化廠全景

拱北廠一期工程始建于1985年，處理工藝采用普通表面曝氣法，設(shè)計規(guī)模為1.4萬噸/日，于1992年投入運行；二期處理工藝仍采用普通表面曝氣法，設(shè)計規(guī)模為1.4萬噸/日，1998年投產(chǎn)。一、二期工程于2008年拆除。

拱北廠三期工程設(shè)計規(guī)模處理8萬噸/日，采用圓形環(huán)流A2O處理工藝。三期于1999年7月正式開工，2002年9月建成并投入試運行，2003年4月正式投入生產(chǎn)運營。2018年7月進行提標改造，采用強化生物處理加精密過濾處理工藝，2019年6月正式通水調(diào)試，2020年1月正式投入生產(chǎn)運營。

由于拱北廠一、二期工程工藝落后，處理能力和排放標準不能滿足環(huán)保要求，在原有一、二期地址基礎(chǔ)上重新進行改擴建工程。拱北廠改擴建一期工程設(shè)計規(guī)模5.5萬噸/日，采用改良A2O處理工藝。改擴一期于2008年7月動工，2009年12月正式投入生產(chǎn)并入商業(yè)運營。2018年7月進行提標改造，增加精密過濾處理工藝，2019年6月正式通水調(diào)試，2020年1月正式投入生產(chǎn)運營。

擴建工程（四期）設(shè)計規(guī)模7萬噸/日，采用A2O+MBR工藝。擴建工程（四期）于2013年12月開始動工，2015年10月正式投入生產(chǎn)運營。

拱北廠三期、改擴建一期和擴建項目（四期）出水排放標準執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A標準及廣東省《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）第二時段一級標準之嚴者，臭氣排放標準執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）廠界標準和《惡臭污染物排放標準》（GB14554-93）排氣筒標準。廠界噪聲排放執(zhí)行《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標準》（GB12348-2008）二類標準。

拱北水質(zhì)凈化廠歷經(jīng)近37載春秋，自1985年成立以來，經(jīng)過1999年、2008年、2013年及2018年等重要時間節(jié)點的推倒重建、擴建及提標改造工程造就現(xiàn)有的珠海市最大的污水處理廠，囊括三期污水處理工程，7條污水處理生產(chǎn)線，每年約處理6000~7000萬噸污水，為珠海市水生態(tài)文明建設(shè)做出重要貢獻。

工藝流程圖如下：

圖 2 珠海市拱北水質(zhì)凈化廠處理工藝路線

02特征優(yōu)勢

隨著我國現(xiàn)代化及工業(yè)化進程的不斷推進，傳統(tǒng)污水廠逐漸開始向數(shù)字污水廠進行改變。為加強污水處理系統(tǒng)綜合運營管理，實現(xiàn)污水處理工藝運行由經(jīng)驗判斷走向定量分析，拱北水質(zhì)凈化廠從2017年開始在自控系統(tǒng)逐步完善的基礎(chǔ)上陸續(xù)開展了多項信息化系統(tǒng)建設(shè)項目。其中最主要的包括：集成生產(chǎn)現(xiàn)場工控實時數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控系統(tǒng)、包含化驗數(shù)據(jù)、巡檢、維護維修及報表分析的生產(chǎn)巡檢維修系統(tǒng)、實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備安全管理和監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)、與財務(wù)系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的金蝶云出入庫管理系統(tǒng)、其他輔助類系統(tǒng)如統(tǒng)一的視頻監(jiān)控管理平臺。

1.實時監(jiān)控系統(tǒng)

基于PLC采集數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)最早于2017年開始開發(fā)，2020年起，該系統(tǒng)完全由我司基于Tsview軟件平臺，自行完成開發(fā)工作，又稱實時監(jiān)控系統(tǒng)，一期項目為電腦端APP，集成了珠海城市排水有限公司10個污水處理廠的現(xiàn)場設(shè)備、儀表實時測量數(shù)據(jù)，可在一張圖上展示全公司主要監(jiān)測指標數(shù)據(jù)，進行自動預警報警功能，解決了公司各水廠之間的數(shù)據(jù)孤島問題。

2021年，發(fā)布了網(wǎng)頁版和手機APP版。在網(wǎng)頁上點擊地圖廠名，可進入各廠的詳細工藝流程圖界面，管理人員可遠程查看現(xiàn)場設(shè)備開停狀態(tài)、儀表信息、可定制水質(zhì)參數(shù)的報表查詢、曲線查詢系統(tǒng)，支持設(shè)備遠程控制功能，從技術(shù)上已基本具備建立公司級統(tǒng)一集控中心的條件。同時進出水污染物在線監(jiān)測系統(tǒng)連接至中央控制室，有利于人員實時監(jiān)測出水水質(zhì)狀況，及時作出調(diào)整曝氣量、回流比、投藥等相應的動態(tài)工藝調(diào)整，確保出水水質(zhì)穩(wěn)定達標。手機版實時監(jiān)控系統(tǒng)對進出水數(shù)據(jù)和過程數(shù)據(jù)的需求可靈活配置調(diào)閱，方便管理人員實時了解生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

圖 3 珠海市拱北水質(zhì)凈化廠實時監(jiān)控系統(tǒng)

2. 生產(chǎn)巡檢維修系統(tǒng)

生產(chǎn)巡檢維修系統(tǒng)建于2017年，目的是將實時監(jiān)控系統(tǒng)以外的生產(chǎn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進行收集整合，如手工化驗數(shù)據(jù)、巡檢維修維護記錄、備品備件出入庫管理記錄等。同時與管網(wǎng)系統(tǒng)、實時監(jiān)控系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)互聯(lián)，從而對生產(chǎn)業(yè)務(wù)深度分析。該系統(tǒng)定制開發(fā)，包含智能巡檢、維修保養(yǎng)管理、設(shè)備物資管理、經(jīng)營報表管理、統(tǒng)計分析等功能。

功能介紹如下：

（1）智能巡檢：該系統(tǒng)預設(shè)巡檢路線，運行人員通過配備手持PDA設(shè)備、對粘貼了RFID標簽的關(guān)鍵設(shè)備進行巡檢打卡，同時具備自定義巡檢路線、打卡點設(shè)置及人員排班功能，可基于廠區(qū)平面圖查看巡檢情況，確保巡檢人員真實到位，管理人員可在系統(tǒng)上看到巡檢結(jié)果，實時掌握問題點分布，及時調(diào)整區(qū)域巡查力度，有效提高工作效率。運行人員巡檢過程中發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障異常時，第一時間將現(xiàn)場工藝、設(shè)備等情況通過手機終端app實時反饋至系統(tǒng)中，形成記錄。

（2）維修保養(yǎng)管理：運行人員巡檢過程中通過手機終端app實時上報設(shè)備故障問題至系統(tǒng)中，巡檢記錄形成故障問題分類為一般、重要、緊急問題，設(shè)備管理人員可通過故障工單查看界面，可根據(jù)問題性質(zhì)查詢工單詳細情況及工單狀態(tài)，可根據(jù)問題級別分類對設(shè)備進行維修工單后續(xù)分配至機修班進行維修任務(wù)，完成搶修報告。設(shè)備維護保養(yǎng)、零件更換維修等方面均細化管理，做到設(shè)備標準化管理，及時更新設(shè)備狀態(tài)，保障設(shè)備各方面均屬于可控模式，以減少設(shè)備故障率。

（3）設(shè)備物資管理：該系統(tǒng)建立儀表、設(shè)備資產(chǎn)檔案，記錄銘牌數(shù)據(jù)，根據(jù)運行周期和管理周期等多種方式對其檢修、保養(yǎng)、維修等行為進行全面系統(tǒng)的規(guī)劃和管理，并對所有備品配件進行統(tǒng)計和記錄，為設(shè)備的安全運行提供保障，通過對設(shè)備的維修保養(yǎng)記錄情況，沒最終對設(shè)備的完好率等進行統(tǒng)計分析，方便管理人員對設(shè)備的管理情況進行實時了解，定期考核廠內(nèi)設(shè)備管理情況。

（4）經(jīng)營報表管理：提供記錄生產(chǎn)過程中污水處理量、污泥濃度，藥劑使用量、工藝化驗數(shù)據(jù)等各類手工輸入窗口，基于實時監(jiān)控系統(tǒng)和手工錄入數(shù)據(jù)，可以定制化生成管理人員需要的經(jīng)營分析報表，幫助進一步分析各運行參數(shù)變化情況，及時進行工藝調(diào)整，同時可根據(jù)用戶權(quán)限進行任意格式數(shù)據(jù)報表導出，為管理決策隨時提供第一手資料，極大緩解人力勞動，減少企業(yè)勞動成本。

（5）統(tǒng)計分析：該系統(tǒng)能夠自動篩選、采集生產(chǎn)經(jīng)營情況、巡檢情況、維修情況記錄，統(tǒng)計報表自動生成，將歷史各類生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)進行分類、比較、統(tǒng)計分析，并以直觀的圖表形式呈現(xiàn)，給管理者的決策提供強大的支持，優(yōu)化生產(chǎn)管理，有利于提高整體運營水平。

圖 4 珠海市拱北水質(zhì)凈化廠生產(chǎn)巡檢維修系統(tǒng)

3. 安全管理信息系統(tǒng)

生產(chǎn)的根本離不開安全，為保障拱北廠安全穩(wěn)定生產(chǎn)，實現(xiàn)安全工作的便捷化、信息化、精益化，促進企業(yè)的安全生產(chǎn)管理工作，引進安全管理信息系統(tǒng)，對教育培訓情況，檔案管理和風險隱患進行統(tǒng)計分析。以崗位為核心，明確一崗雙責的安全管理職責，將安全培訓記錄引入系統(tǒng)中做好統(tǒng)計管理，有效跟蹤人員安全培訓、教育情況。特種設(shè)備、消防器材、作業(yè)人員證書、危險作業(yè)審批等相關(guān)信息均納入系統(tǒng)中進行管理，實現(xiàn)安全生產(chǎn)檔案精細管理。對廠區(qū)風險隱患進行過程監(jiān)督，發(fā)現(xiàn)隱患及時整改，界定責任，避免遺漏，并對隱患整改情況進行統(tǒng)計分析，避免同一隱患重復出現(xiàn)。

4. 金蝶云物資備件管理系統(tǒng)

對各類生產(chǎn)物資進行出水庫管理，有效跟蹤廠內(nèi)藥劑、設(shè)備備件等日常物料流轉(zhuǎn)調(diào)撥情況，統(tǒng)計物料使用是否合理，避免物料浪費，加強成本控制。實現(xiàn)倉庫管理、物料流轉(zhuǎn)、庫存控制等功能，規(guī)范庫存物料核算管理，嚴格控制材料庫存合理儲備，減少資金占用，提升企業(yè)在庫保管、庫存管理和倉庫布局的管理效率，使企業(yè)整個倉儲管理系統(tǒng)運作更合理化。

5. 輔助監(jiān)控管理平臺

全集團各分公司各分廠的視頻監(jiān)控情況集成在集團中央控制室，可實時查看各廠運行情況。

圖 5 綜合安防管理平臺

03成效及榮譽

四大系統(tǒng)輔助建立了統(tǒng)一的大數(shù)據(jù)分析和調(diào)度管理數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)對污水處理運營各個環(huán)節(jié)的監(jiān)測實現(xiàn)大數(shù)據(jù)的“一個平臺、全面分析、智能調(diào)度、輔助提升”功能，通過對各工藝過程參數(shù)分析，確定污水處理的最佳工藝運行參數(shù)，保證污水處理系統(tǒng)實時處于最優(yōu)工況，進而提高污水處理效率。

圖 6 珠海數(shù)控集團大數(shù)據(jù)中心平臺

1. 實時監(jiān)控系統(tǒng)意義成效

形成以中控室為中心的現(xiàn)代化集散式管理模式，除人工巡視外，實現(xiàn)了設(shè)備的遠程監(jiān)控，做到計算機監(jiān)控與現(xiàn)場巡視雙保險，確保各工藝段的運行狀態(tài)時刻在有效監(jiān)控下。可實時查閱、調(diào)度水量、水質(zhì)、排泥量等各工藝參數(shù)走勢曲線圖和記錄，對污水處理過程中數(shù)據(jù)和運行工況進行分析，實時進行工藝優(yōu)化控制，確保出水水質(zhì)穩(wěn)定達標。

2. 生產(chǎn)巡檢維修系統(tǒng)意義成效

該生產(chǎn)巡檢系統(tǒng)于2019年獲得了廣東省市政行業(yè)協(xié)會科學技術(shù)獎勵的技術(shù)開發(fā)類一等獎，生產(chǎn)作業(yè)調(diào)度指令、生產(chǎn)計劃下達，可通過系統(tǒng)迅速完成，實現(xiàn)無紙化辦公，同時也提升了巡檢記錄反饋的時間和效率，大大節(jié)省處理問題時間，匯總分析生產(chǎn)過程中產(chǎn)生各項相關(guān)數(shù)據(jù)，如設(shè)備、過程、化驗等相關(guān)數(shù)據(jù)，量化污水廠運營效果，依托大數(shù)據(jù)來進行分析決策指導生產(chǎn)，大大提高工作效率。

3. 安全管理信息系統(tǒng)意義成效

通過安全管理軟件的應用，管理者可及時獲取信息并做出干預或督促，實現(xiàn)安全工作的便捷化、信息化、精益化，全面提升企業(yè)的安全生產(chǎn)管理工作，保障污水廠安全穩(wěn)定運行生產(chǎn)。

4. 金蝶云物資備件管理系統(tǒng)意義成效

投入使用后，優(yōu)化了資源配置，實現(xiàn)倉庫管理規(guī)范化、程序化和信息化，有利于控制物料使用量，合理控制庫存，實現(xiàn)成本控制。2021年藥劑成本較同期降低60萬元。

5. 輔助監(jiān)控管理平臺意義成效

形成以中控室為中心的現(xiàn)代化集散式管理模式，除人工巡視外，實現(xiàn)了設(shè)備的遠程監(jiān)控和操作，做到計算機監(jiān)控與現(xiàn)場巡視雙保險，確保各工藝段的運行狀態(tài)時刻在有效監(jiān)控下，實現(xiàn)“少人值守”目標，降低監(jiān)控管理人工投入，運行值守人員由24人減少至20人。

6. 企業(yè)榮譽展示

以信息化建設(shè)為依托，實現(xiàn)企業(yè)科學化、規(guī)范化、精細化、體系化管理，最終推進質(zhì)量管理體系、環(huán)境管理體系、職業(yè)健康安全管理體系的認證工作。通過信息化集成管理，實現(xiàn)拱北水質(zhì)凈化廠資源合理配置，精細化生產(chǎn)，有效提升整體運營管理水平，控制運營成本，促進節(jié)能減排工作，實現(xiàn)生產(chǎn)優(yōu)化調(diào)度，節(jié)約能耗，降低成本，并榮獲多項榮譽，例如全國城市污水處理廠運行管理先進單位、全國城鎮(zhèn)污水處理廠績效達標競賽優(yōu)秀達標單位、十一五污染減排工作先進集體、廣東省城鎮(zhèn)污水處理廠節(jié)能減排績效考核優(yōu)秀運營單位、廣東省城市污水處理廠運行管理先進單位等。同時拱北水質(zhì)凈化廠通過對設(shè)備進行監(jiān)控和分析，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備運行問題，進行技術(shù)改造降低采購成本，并成功申請各項專利。

04計劃與展望

1.未來建設(shè)目標

目前，實時監(jiān)控系統(tǒng)已打通了排水公司各水質(zhì)凈化廠的數(shù)據(jù)孤島問題，具備了遠程監(jiān)控功能。未來，在信息化方面將朝著多系統(tǒng)平臺融合的道路進行發(fā)展，建設(shè)公司級的集控中心，為污水廠的減員增效提供技術(shù)保障，另一方面將建設(shè)供水、排水、管網(wǎng)一體化展示平臺。一體化建設(shè)完成后，污水廠可更方便的進行泵站及污水廠的聯(lián)動調(diào)控，以及超標污水預警及溯源工作。2023年，拱北廠準備更換智能視頻攝像頭，試點視頻巡檢項目，自動識別設(shè)備紅外溫度、跑冒滴漏現(xiàn)象、關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)預警信息、監(jiān)控人員安全、施工規(guī)范等。另一方面我廠基于PLC的智能控制改造，進行恒液位控制、恒風量控制試點工作，今后會在精準加藥系統(tǒng)精準曝氣方面進行開發(fā)，最終實現(xiàn)節(jié)能降耗的目標。

2. 未來建設(shè)方向

利用先進的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能技術(shù)實現(xiàn)污水處理廠信息化向智慧轉(zhuǎn)型，達到優(yōu)秀的自動化管理水平，并建立統(tǒng)一的大數(shù)據(jù)分析和調(diào)度管理平臺，實現(xiàn)對污水處理運營各個環(huán)節(jié)的監(jiān)測實現(xiàn)大數(shù)據(jù)的“一個平臺、全面分析、智能調(diào)度、輔助提升”功能，確定污水處理的最佳工藝運行參數(shù)，保證污水處理系統(tǒng)實時處于最優(yōu)工況，進而提高污水處理效率，進一步推進實現(xiàn)污水處理廠控制系統(tǒng)的智能化、無人化管理。

3. 未來項目展示

根據(jù)2022年6月13日國家生態(tài)環(huán)境部印發(fā)的《減污降碳協(xié)同增效實施方案》中水環(huán)境治理協(xié)同控制的任務(wù)中，推進污水處理廠節(jié)能降耗，優(yōu)化工藝流程，提高處理效率為方案部分內(nèi)容。根據(jù)低碳時代發(fā)展需求，未來拱北水質(zhì)凈化廠將加強新能源建設(shè)，實施光伏發(fā)電項目。以低碳機理為先導，疊加光伏能源利用，既利用了寬闊的空間，又能就近減少煤炭發(fā)電量，實現(xiàn)新能源資源利用，節(jié)能環(huán)保、降本增效明顯。緊跟時代步伐，抓住契機，改善道路設(shè)施，巧妙利用廠內(nèi)受光面積，為污水廠批上“光伏外衣”，每一年就可節(jié)約耗煤量約1522.84噸，減少碳排放約4217.4噸，踐行污水處理廠低碳理念，實現(xiàn)低碳貫穿生產(chǎn)全流程，打造內(nèi)外兼修的“低碳標桿污水處理廠”。