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——珠海市城市排水公司珠海市拱北水質凈化廠為案例，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。

珠海市城市排水公司珠海市拱北水質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”污水處理標桿聯盟顧問專家，上海市城市建設設計研究總院（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4期改擴建，充分應用了信息集成管理和數據分析成效，一個大的中央集中管控平臺將運營、維護、巡檢、物資等數據集中管理，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、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，總設計規模為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）。主要服務范圍為拱北、前山區域和吉大部分區域，服務面積約39.5km²，服務人口約36萬。

圖 1 珠海市拱北水質凈化廠全景

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，設計規模為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，設計規模為1.4萬噸/日，1998年投產。一、二期工程于2008年拆除。

拱北廠三期工程設計規模處理8萬噸/日，采用圓形環流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月正式通水調試，2020年1月正式投入生產運營。

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保要求，在原有一、二期地址基礎上重新進行改擴建工程。拱北廠改擴建一期工程設計規模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月正式投入生產并入商業運營。2018年7月進行提標改造，增加精密過濾處理工藝，2019年6月正式通水調試，2020年1月正式投入生產運營。

擴建工程（四期）設計規模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）出水排放標準執行《城鎮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，臭氣排放標準執行《城鎮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。廠界噪聲排放執行《工業企業廠界環境噪聲排放標準》（GB12348-2008）二類標準。

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

工藝流程圖如下：

圖 2 珠海市拱北水質凈化廠處理工藝路線

02特征優勢

隨著我國現代化及工業化進程的不斷推進，傳統污水廠逐漸開始向數字污水廠進行改變。為加強污水處理系統綜合運營管理，實現污水處理工藝運行由經驗判斷走向定量分析，拱北水質凈化廠從2017年開始在自控系統逐步完善的基礎上陸續開展了多項信息化系統建設項目。其中最主要的包括：集成生產現場工控實時數據的實時監控系統、包含化驗數據、巡檢、維護維修及報表分析的生產巡檢維修系統、實現網絡設備安全管理和監控的網絡安全系統、與財務系統關聯的金蝶云出入庫管理系統、其他輔助類系統如統一的視頻監控管理平臺。

1.實時監控系統

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

2021年，發布了網頁版和手機APP版。在網頁上點擊地圖廠名，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場設備開停狀態、儀表信息、可定制水質參數的報表查詢、曲線查詢系統，支持設備遠程控制功能，從技術上已基本具備建立公司級統一集控中心的條件。同時進出水污染物在線監測系統連接至中央控制室，有利于人員實時監測出水水質狀況，及時作出調整曝氣量、回流比、投藥等相應的動態工藝調整，確保出水水質穩定達標。手機版實時監控系統對進出水數據和過程數據的需求可靈活配置調閱，方便管理人員實時了解生產數據。

圖 3 珠海市拱北水質凈化廠實時監控系統

2. 生產巡檢維修系統

生產巡檢維修系統建于2017年，目的是將實時監控系統以外的生產業務數據進行收集整合，如手工化驗數據、巡檢維修維護記錄、備品備件出入庫管理記錄等。同時與管網系統、實時監控系統進行數據互聯，從而對生產業務深度分析。該系統定制開發，包含智能巡檢、維修保養管理、設備物資管理、經營報表管理、統計分析等功能。

功能介紹如下：

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

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

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

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

（5）統計分析：該系統能夠自動篩選、采集生產經營情況、巡檢情況、維修情況記錄，統計報表自動生成，將歷史各類生產運行數據進行分類、比較、統計分析，并以直觀的圖表形式呈現，給管理者的決策提供強大的支持，優化生產管理，有利于提高整體運營水平。

圖 4 珠海市拱北水質凈化廠生產巡檢維修系統

3. 安全管理信息系統

生產的根本離不開安全，為保障拱北廠安全穩定生產，實現安全工作的便捷化、信息化、精益化，促進企業的安全生產管理工作，引進安全管理信息系統，對教育培訓情況，檔案管理和風險隱患進行統計分析。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中做好統計管理，有效跟蹤人員安全培訓、教育情況。特種設備、消防器材、作業人員證書、危險作業審批等相關信息均納入系統中進行管理，實現安全生產檔案精細管理。對廠區風險隱患進行過程監督，發現隱患及時整改，界定責任，避免遺漏，并對隱患整改情況進行統計分析，避免同一隱患重復出現。

4. 金蝶云物資備件管理系統

對各類生產物資進行出水庫管理，有效跟蹤廠內藥劑、設備備件等日常物料流轉調撥情況，統計物料使用是否合理，避免物料浪費，加強成本控制。實現倉庫管理、物料流轉、庫存控制等功能，規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，提升企業在庫保管、庫存管理和倉庫布局的管理效率，使企業整個倉儲管理系統運作更合理化。

5. 輔助監控管理平臺

全集團各分公司各分廠的視頻監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

四大系統輔助建立了統一的大數據分析和調度管理數據中心，實現對污水處理運營各個環節的監測實現大數據的“一個平臺、全面分析、智能調度、輔助提升”功能，通過對各工藝過程參數分析，確定污水處理的最佳工藝運行參數，保證污水處理系統實時處于最優工況，進而提高污水處理效率。

圖 6 珠海數控集團大數據中心平臺

1. 實時監控系統意義成效

形成以中控室為中心的現代化集散式管理模式，除人工巡視外，實現了設備的遠程監控，做到計算機監控與現場巡視雙保險，確保各工藝段的運行狀態時刻在有效監控下。可實時查閱、調度水量、水質、排泥量等各工藝參數走勢曲線圖和記錄，對污水處理過程中數據和運行工況進行分析，實時進行工藝優化控制，確保出水水質穩定達標。

2. 生產巡檢維修系統意義成效

該生產巡檢系統于2019年獲得了廣東省市政行業協會科學技術獎勵的技術開發類一等獎，生產作業調度指令、生產計劃下達，可通過系統迅速完成，實現無紙化辦公，同時也提升了巡檢記錄反饋的時間和效率，大大節省處理問題時間，匯總分析生產過程中產生各項相關數據，如設備、過程、化驗等相關數據，量化污水廠運營效果，依托大數據來進行分析決策指導生產，大大提高工作效率。

3. 安全管理信息系統意義成效

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，實現安全工作的便捷化、信息化、精益化，全面提升企業的安全生產管理工作，保障污水廠安全穩定運行生產。

4. 金蝶云物資備件管理系統意義成效

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

5. 輔助監控管理平臺意義成效

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

6. 企業榮譽展示

以信息化建設為依托，實現企業科學化、規范化、精細化、體系化管理，最終推進質量管理體系、環境管理體系、職業健康安全管理體系的認證工作。通過信息化集成管理，實現拱北水質凈化廠資源合理配置，精細化生產，有效提升整體運營管理水平，控制運營成本，促進節能減排工作，實現生產優化調度，節約能耗，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、全國城鎮污水處理廠績效達標競賽優秀達標單位、十一五污染減排工作先進集體、廣東省城鎮污水處理廠節能減排績效考核優秀運營單位、廣東省城市污水處理廠運行管理先進單位等。同時拱北水質凈化廠通過對設備進行監控和分析，及時發現設備運行問題，進行技術改造降低采購成本，并成功申請各項專利。

04計劃與展望

1.未來建設目標

目前，實時監控系統已打通了排水公司各水質凈化廠的數據孤島問題，具備了遠程監控功能。未來，在信息化方面將朝著多系統平臺融合的道路進行發展，建設公司級的集控中心，為污水廠的減員增效提供技術保障，另一方面將建設供水、排水、管網一體化展示平臺。一體化建設完成后，污水廠可更方便的進行泵站及污水廠的聯動調控，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，自動識別設備紅外溫度、跑冒滴漏現象、關聯數據預警信息、監控人員安全、施工規范等。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精準曝氣方面進行開發，最終實現節能降耗的目標。

2. 未來建設方向

利用先進的物聯網技術、人工智能技術實現污水處理廠信息化向智慧轉型，達到優秀的自動化管理水平，并建立統一的大數據分析和調度管理平臺，實現對污水處理運營各個環節的監測實現大數據的“一個平臺、全面分析、智能調度、輔助提升”功能，確定污水處理的最佳工藝運行參數，保證污水處理系統實時處于最優工況，進而提高污水處理效率，進一步推進實現污水處理廠控制系統的智能化、無人化管理。

3. 未來項目展示

根據2022年6月13日國家生態環境部印發的《減污降碳協同增效實施方案》中水環境治理協同控制的任務中，推進污水處理廠節能降耗，優化工藝流程，提高處理效率為方案部分內容。根據低碳時代發展需求，未來拱北水質凈化廠將加強新能源建設，實施光伏發電項目。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電量，實現新能源資源利用，節能環保、降本增效明顯。緊跟時代步伐，抓住契機，改善道路設施，巧妙利用廠內受光面積，為污水廠批上“光伏外衣”，每一年就可節約耗煤量約1522.84噸，減少碳排放約4217.4噸，踐行污水處理廠低碳理念，實現低碳貫穿生產全流程，打造內外兼修的“低碳標桿污水處理廠”。