寧波排水在“廠-站-網”一體下多級聯動智慧排水管理體系的實踐
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9月5日-6日，“2024（第十六屆）上海水業熱點論壇”在上海召開。會上，寧波市城市排水有限公司（以下簡稱：寧波排水）副總經理滕良方以《廠-站-網一體下多級聯動智慧排水管理體系實踐》為題作了主題分享。他表示寧波排水公司建立了以凈化水廠為核心的“廠-站-網”一體化調度平臺，構建了“廠廠相連”、“廠網相連”、“網網相連”三種連通方式，梳理出具備可實施性的節點，最終構建了“大廠應急不外溢，小廠應急可停運”的污水廠互連互通系統。廠-站-網一體化運行調度體系建成后成效顯著，排水不暢案件逐年下降。
滕良方
01分區管理“廠-站-網”一體化運行調度體系遵循三個原則
寧波市中心城區排水體系采用分級管理，主要分為市本級、區級、鄉鎮街道三級管理。
污水設施方面，寧波市本級負責市級凈化水廠服務區域內32米及以上城市道路范圍內的污水管網及其連接泵站，其他道路范圍內的污水管網及連接泵站按行政區域由屬地負責養管。具體包括6座凈化水廠（設計處理能力139萬噸/天），45座污水泵站，487.4公里的污水管網。
滕良方介紹，寧波排水隸屬于寧波市水務環境集團，進行內部改革后將原屬于寧波排水的管網和泵站移交到區域分公司，目前，寧波排水僅擁有調度權。
雨水設施方面，三區內重要主干線（“六橫六縱”）的雨水管網及雨水泵站由市本級養管，其他雨水管網及雨水泵站按行政區域由屬地負責養管。
為什么要建設“廠-站-網”一體化運行調度體系？滕良方解釋其主要原因是凈化水廠處理能力不足和調度靈活性不足。
“如嵐山凈化水廠2020年處理能力20萬噸/天，片區內自來水用量遠大于20萬噸/天。城市污水系統分級管理各自運行，異常天氣時，為降低上游液位，部分泵站兩臺、甚至三臺水泵全部開啟，這種缺乏一體化運行調度導致污水冒溢情況時有發生。”滕良方說道。
為此，寧波排水建立了以凈化水廠為核心的“廠-站-網”一體化調度平臺，將市級及區域內所有的泵站、水廠、窨井液位的數據進行收集、整理并共享，從而完成對凈化水廠、泵站、管網的一體化調度。
“廠-站-網”一體化運行調度體系的三個原則為水質保障、水量均衡、水位預調。
水質保障：進、出水水質是凈化水廠生產運營的重要工藝參數，出水達標排放是必須堅守的環保紅線，通過水量調度確保出現水質異常情況能夠第一時間進行協同處置，及時消除隱患。
水量均衡：公司各凈化水廠服務片區不同，通過上下游泵站的水量調度，可將不同區域間的水量進行均衡，如對機場路-藍天路、西區、北外環1-1等互聯互通泵站的合理調度，實現不同凈化水廠間的水量調度，達到城區整體水量的均衡。
水位預調：公司結合生產運行情況，尤其是管網液位數據，提前降低部分區域水位，如環城北路、東外環等主管水位，進一步增加管網水位余量，為生產調度提供更多的調節空間。
“服務片區基本是物理隔斷、不互通的，污水管網里面的污水基本上按環保的要求，由污水處理廠處理完達標排放，現在寧波污水管網基本是半滿管，這種情況下對污水廠正常檢修、應急檢修造成很大影響，導致缺乏必要的維修時間，鑒于此，我們跟市規劃院進行了探討，希望能打破原有服務區域限制，實現互聯互通。”
為此，寧波水務環境集團編制了《寧波市中心城區污水處理廠互連互通研究》報告，以韌性城市理念為指導，以污水系統匯水分區為基礎，以污水系統彈性空間及連通可行性為條件判定因素，建立終端—管網—節點—實施四維一體的研究體系，構建了“廠廠相連”、“廠網相連”、“網網相連”三種連通方式，梳理出具備可實施性的節點，最終構建了“大廠應急不外溢，小廠應急可停運”的污水廠互連互通系統。
02四項建設內容“廠-站-網”一體化運行調度體系的八大優勢
滕良方從四個方面介紹了寧波排水在廠-站-網各部分的建設內容。
建設內容一：統一數據標準
污水泵站方面，將重要污水泵站實施恒流量與恒液位控制。泵站運行不以自身集水池液位高低為依據，而是與下一級泵站或下游管道窨井液位計數據聯動聯調，同時將液位統一轉為黃海高程。
污水管網方面，搭建污水管網GIS 地圖。在重要污水主管、污水易冒點、區級泵站交匯處等位置，安裝 320 套窨井液位計，數據轉換成黃海標高，進行統一監管，實現服務片區窨井液位計全覆蓋。
凈化水廠方面，凈化水廠進水泵房流量實行恒流量控制。在凈化水廠安裝進水水質儀表，以保持進水量穩定平衡。同時將凈化水廠進水泵房液位轉換成黃海標高，利于統一查看與整體調度，實現對凈化水廠進水泵房的科學管理與精準調控，從而保障凈化水廠進水穩定與高效運行。
建設內容二：明確操作層、調度層、管理與指揮決策層、監管層的四層管理模式
操作層實時監測并收集各凈化水廠、泵站、管網設備運行參數及在線監測數據，對監測數據及時反饋；調度層依據反饋信息快讀進行判斷，及時發現系統運行問題，進行工藝、設備調節，根據實際情況向管理與指揮決策層申請調度指令，保障現場設備、工藝運行正常；管理與指揮決策層根據廠站網一體化監控信息、調度規則、調度預案等，及時向分中心發布調度指令，實現廠站、管網的聯合調度與控制，進行統籌管理指揮，保障公司排水系統正常運行；監管層由集團公司領導、相關行業人員、公眾共同組成，由一體化調度體系整合信息資源，實現信息共享，形成監督、互管模式。通過明確四層管理模式實現不同層級的數據應用及管理監督。
建設內容三：建設智慧排水調度中心
將原有的數據調度中心進行集成，新建智慧排水調度中心，同時搭建模塊化機房，新建視頻監控系統、智慧排水管理平臺，形成“廠-站-網”一體化運行調度一張網、一覽圖。
建設內容四：降本增效、清潔能源應用
主要包括模塊化機房的使用，再生水、污泥磚的應用，光伏應用以及無紙化辦公等方面。
滕良方表示，“廠-站-網”一體化運行調度體系具有八點優勢。
優勢1：數據全面整合。將廠、站、網的各類數據集中整合，為分析和決策提供全面可靠的依據，對污水冒溢的提前預判更精準。
優勢2：實時監測與反饋。能實時監測污水流量、水質等關鍵指標變化情況并及時反饋，為水量調配提供準確信息，確保調配及時合理。
優勢3：精準調控。將所有標高轉換為黃海標高后，“廠-站-網”一體化運行調度體系優勢顯著，能清晰呈現整個片區的運行情況，讓人直觀了解液位高低，從而精準判斷。
優勢4：高效協同作業。促進廠、站、網之間的高效協同，消除信息孤島，提升整體運行效率，使水量調配等工作更順暢。
優勢5：分析管道運行情況。結合上下游管道的液位值，判斷管道是否存在異常淤堵或坍塌情況。這有助于及時發現問題，采取措施，保障管道正常運行，提升排水系統的安全性和穩定性。
優勢6：優化資源利用。根據實際需求精準分配人力、物力等資源，避免資源浪費，提高資源利用效率。
優勢7：應急響應迅速。通過不斷優化運行，不僅短期能解決問題，還能為長期發展奠定良好基礎，實現可持續的污水管理。
優勢8：長期效益顯著。在突發狀況下迅速響應，及時調整運行參數，保障污水系統穩定，降低對環境的不良影響。
“廠-站-網”一體化運行調度體系建成后成效顯著，排水不暢案件逐年下降。2020年1206件，2021年42件，2022年36件，2023年12件，2024年3件。該體系從預警到調度為操作人員提供了數據依據，保證污水有序輸送。
03案例分析闡述從發現問題到解決問題全流程
滕良方以一個實際應用案例，對一體化系統進行全面分析。
在污水系統“廠-站-網”一體化運行調度的一張圖中，通常正常運行的管道顯示為綠色。操作人員突然發現某一窨井液位計管道顏色變為黃色，這意味著該段管道存在異常。同時，上游泵站水量輸出偏多，系統及時向操作人員發出提醒，這一情況引起操作人員高度警覺。
管道液位繼續上漲，由黃色變為紅色，工作人員迅速展開應對措施。結合該管道上下游泵站液位狀況，對下游泵站加大運行量，以增強管道的輸送能力。同時上游各泵站根據其運行液位適當減量。通過這種上下游協同調整的方式，力求減少該段管網異常情況的發生，保障整體系統的穩定運行。
經過合理的運行調度，紅色、黃色的警示終于褪去，恢復為綠色。沿線管道的液位也逐步降低，整個系統沿線重新恢復正常運行。通過此次及時的報警提示以及對泵站的精準調控，成功解決了污水系統運行過程中出現的難題，充分展現了“廠-站-網”一體化運行調度體系的有效性和科學性，也為未來應對類似問題積累了寶貴經驗。
04面對未來寧波排水對一體化系統發展過程的總結與展望
最后，滕良方代表寧波排水提出了三點展望。
展望一：2024年——嵐山服務片區智能化運行
寧波排水選取嵐山凈化水廠服務片區作為精細化智能調度機制的試點，建立排水管網智能分析模型，構建調度輔助方案庫，結合實際運行情況開展底層邏輯算法研究，利用經過優化后的算法為公司雨天、旱天運行調度提供指導建議，找出安全、經濟的泵站運行方案和液位控制要求，實現多種模式下嵐山片區上下游廠、站、網聯動運行目標，為污水運行調度、凈化水廠運營等提供決策支持，實現數據“動態化”，從而進一步提升智慧化管理水平。
展望二：2025年——精細化水量調配
基于污水處理“廠-站-網”一體化運行調度體系，使每座泵站服務片區水量結合自來水用量進行網格化、精細化管理，依據BOD 濃度調配排水量。通過合理比對分配每座泵站實際排水量，并分析液位變化排查上游管道情況，旨在提高凈化水廠進水水質濃度，找出異常管網點，確保片區內污水合理有效輸送，最終實現提高凈化水廠進水水質濃度的目標。此方案注重水量精準調配，以達成更優的污水輸送效果。
展望三：再生水精準調度
以城鎮生活污水資源化利用為突破口，將再生水納入水資源統一配置體系，調度體系增設再生水調度系統，通過管廊再生水管道系統，將再生水智能化管理調度應用于水環境綜合治理。
“管廊建設規劃方面，集團決定將這些管廊用于輸送再生水，而再生水管廊大多呈環狀布局。目前，我們主要的污水處理廠都位于這些管廊的周邊，通過將這些再生水引入管廊，可以將再生水輸送到需要進行水環境治理的區域。寧波的管廊建設已經啟動，并且今年同步推進了三個再生水引入管廊的工程。由于管廊與污水處理廠之間存在一定的距離，因此會專門建設一條管道連接污水處理廠和管廊。此外，長豐凈化水廠也將通過管廊進行輸送，并且會綜合考慮管廊與周邊河道的生態補水需求。”滕良方表示。
黃國如教授系華南理工大學博士生導師，教育部新世紀優秀人才。主要從事城市洪澇災害防控、海綿城市建設、水資源規劃與管理、流域洪水預報、城市水生態環境等方面的教學和科研工作，兼任中國自然資源學會水資源專業委員會副主任委員、中國水利學會城市水利和雨水利用專業委員會委員、廣州市重大行政決策論證專家、廣州市突發事件應急管理專家和國際水文科學協會中國委員會委員等，及《水資源保護》、《水電能源科學》等5個學術期刊編委。已承擔國家自然科學基金項目、國家重點研發計劃課題、公益性行業科研專項項目等各類科研項目80多項，近年來在城市洪澇災害致災機理、城市洪澇模型研發、城市洪澇災害防控技術和海綿城市建設等方面取得了較為系統深入的研究成果，形成了城市洪澇災害防控技術體系，并在廣州、深圳、濟南、海口等城市得到廣泛應用。已在國內外學術期刊發表學術論文200余篇，出版學術專著8部，獲批國家專利10余項，入選全球前2%頂尖科學家“年度影響力”榜單，榮獲省部級科技進步獎6項
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2024年12月5日《中國給水排水》2024年水環境保護與可持續發展大會暨上海水業嘉年華日程
主持人：中國市政工程華北設計研究總院有限公司 總工/教授級高工 鄭興燦 博士
8：40—9：20
報告題目：未來城鄉生態環境低碳可持續發展對策與綠色技術研究進展
報告人：中國工程院院士、哈爾濱工業大學 馬軍 教授
9：20—9：45
報告題目：城鎮污水處理廠綠色發展路徑與工程實踐
報告人：中國市政工程華北設計研究總院有限公司 總工/教授級高工 鄭興燦 博士
9：45—10：10
報告題目：水環境綜合整治與生態修復案例分享
報告人：陳飛勇，山東建筑大學資源與環境研究院 院長、教授、博士生導師，日本工程院外籍院士，日本建設環境技術士、日本河川·沙防及海岸·海洋技術士，山東省“一事一議”頂尖人才，廣東省珠江學者，山東省國際科技合作戰略專家，兼任日本工程院東亞委員、中國城市雨洪管理與海綿城市專委會副主任委員，山東省環境保護產業協會會長。
10：10—10：20 茶歇 （抽獎(獎品【 萬元大紅包等】 由 《中國給水排水》雜志社有限公司等單位贊助提供；誠摯征集獎品贊助單位，聯系人：王領全 13752275003)）
10：20—10：45
報告題目：基于GPU和全水動力方法的城市洪澇高效模擬技術
報告人：黃國如，華南理工大學教授、博導，教育部新世紀優秀人才，擔任中國自然資源學會水資源專業委員會副主任委員、國際水文科學協會中國委員會委員
10：45—11：10
報告題目：格蘭富全新工業水處理解決方案；
報告人：格蘭富水泵(上海)有限公司 賀煜東 資深應用工程師
11：10—11：35
報告題目：再生水高品質提升豐水城市河流水生態環境
報告人：呂永鵬，正高工、博士，上海市政總院研究院院長
11：35—12：00
報告題目：協同超凈化水土共治技術在河湖生態整體修復中的應用
報告人：張亞非，上海交通大學電子信息與電氣工程學院教授，亞太材料科學院院士,長江學者特聘教授
報告結束后 （抽獎(獎品【 萬元大紅包等】 由 《中國給水排水》雜志社有限公司等單位贊助提供；誠摯征集獎品贊助單位，聯系人：王領全 13752275003)）
12月5日12：00—13：30 午餐
12月5日下午
主持人：黃瑾/ Jin Huang
上海市城市建設設計研究總院(集團)有限公司 副總工程師
13：30—13：55
報告題目：基于水岸協同的中心城區生態清潔小流域韌性提升的建設構想
報告人：黃瑾/ Jin Huang
上海市城市建設設計研究總院(集團)有限公司 副總工程師
13：55—14：20
報告題目：藻基污水處理技術研究
報告人：中國市政工程中南設計研究總院有限公司 孫健 高級工程師
14：20—14：45
報告題目：蘇伊士在零碳發展方向的探索與實踐
報告人：程忠紅，蘇伊士亞洲 高級技術推廣經理
14：45—15：10
報告題目： 海德能™納濾膜在市政高品質水中的案例分享
報告人：Nitto集團 美國海德能 技術總監 賈世榮
15：10—15：20 茶歇
15：20—15：45
報告題目：排水系統智慧管控和數字孿生實踐
報告人：徐昊旻，現任三峽智慧水務科技有限公司業務總監。
15：45—16：10
報告題目：ESG 背景下企業水資源利用披露與實踐分享
報告人：中節能皓信（北京）咨詢 呂煥來 副總經理
16：10—16：35
報告題目：利用再生水替代跨流域調水的碳減排效應研究
報告人： 林同棪國際工程咨詢（中國）有限公司 馬念 給排水總工/教授級高工
16：35—17：00
報告題目：新膜制備健康水關鍵技術難題及應對策略
報告人：侯立安 環境工程專家，中國工程院院士，火箭軍工程大學 教授、博士生導師
17：00—17：30
報告題目：雨污同治，提高城市水環境安全韌性
報告人：徐祖信教授，中國工程院院士，同濟大學教授。
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上海水業嘉年華12月6日上午報告主題及報告人：
上海水業嘉年華12月6日上午報告題目及報告人：
報告題目：污泥干化焚燒運行效能提升研究與探索
報告人：上海白龍港污水處理廠污泥車間主任、大國工匠、全國勞模 楊戌雷
報告題目：污泥水熱生物炭技術制備土壤改良劑的研究與示范
報告人：上海城投污水處理有限公司技術管理部技術主管 鄒博源
報告題目：污水處理高效能運行探索與試驗
報告人：上海城投污水處理有限公司生產管理部副經理 陶珺
報告題目：污水處理新能源應用技術研究與示范
報告人：上海復潔環保科技股份有限公司副總裁 盧宇飛
報告題目：竹園污水廠綠色低碳運行探索
報告人：上海竹園污水處理分公司經理 呂燕
報告題目：上海城鎮污水資源化利用政策研究
報告人：上海城市水資源開發利用國家工程中心有限公司副總工程師、副總經理、排水研究所所長 馬艷
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