基于智能化技術的西南地區首座全地埋式污水處理廠建設應用

韓興連 張思亮

摘 要：詳細闡述了西南地區首座全地埋式污水處理廠—唐家橋污水處理廠的智能化建設。全地埋式污水處理廠的處理工藝與常規地面污水處理廠不同，針對其特有的工藝特點，項目承建單位遠通公司從智能化建設出發，圓滿完成了該廠的自動化、智能化建設，顯著提高了出水的水質安全性。

關鍵詞：全地埋式污水處理廠；智能污水廠；大數據平臺

1 工程簡介

重慶市唐家橋污水廠位于重慶市江北區華新街，其服務區域為江北觀音橋、華新街片區，是重慶市主城區第一個城市污水處理廠。唐家橋污水廠建設初期，觀音橋、華新街一帶尚屬郊區，周邊居民較少。隨著城市化進程的發展，周圍修建了大量樓盤，居民越來越多，污水處理廠散發的臭氣與生產設備產生的噪音逐漸成為影響附近居民正常生活的主要污染問題。

舊唐家橋污水廠采用傳統活性污泥法處理工藝，根據當時的環保要求，污水處理工藝未考慮脫氮除磷功能，且無消毒措施，因此，污水廠的出水水質已不能滿足國家現行污水處理排放標準?？紤]到唐家橋污水處理廠所處位置的特殊性及敏感性，若僅對污水廠工藝構筑物本身進行加蓋除臭，則位于城市中心區域的唐家橋污水廠仍然暴露在公眾面前，仍然存在構筑物臭氣外泄的可能，無法消除周邊居民對污水廠存在的擔憂。因此，經重慶市政府及相關各職能部門會同市水務集團反復論證研究，最終確定改擴建后的污水處理廠為封閉式室內污水處理廠，其上部空間可修建成城市廣場、停車庫和綜合辦公樓，廣場和停車庫面向公眾開放。

舊唐家橋污水處理廠的設計規模為4.8萬t/天，改擴建后的新唐家橋污水廠采用新氣生物濾池工藝，規模確定為6萬t/天。

2 關鍵工藝智能化建設

2.1 工藝流程

污水從進水口進入，先到粗細格柵，去除體積較大的固體垃圾，然后進入曝氣沉砂池，讓沙石沉淀并去除，剩下的污水進入高效沉淀池，在這里將新鮮污泥和濾池反沖沉淀后回流的老污泥混合，保持污泥的活性，并將死掉的污泥和過多的污泥沉淀，然后輸送至儲泥池等待脫水干化。高效沉淀池出來的污水繼續流經精細格柵，進一步去除水里的雜質。然后進入主要的核心工藝生物濾池，實現反硝化和脫氮功能。深床硝化濾池（CN池）出水流入濾布濾池，經轉盤過濾機過濾處理后，至紫外消毒池殺菌消毒，最后達標排放。

2.2 重點工藝

新唐家橋污水處理廠 二級處理工藝采用具有前置反硝化脫氮功能的兩級曝氣生物濾池工藝，分為8個深床反硝化濾池（DN池）和14個深床硝化濾池（CN池）、7臺曝氣風機、7臺反沖設備，深床反硝化濾池包括深床濾池、碳源投加、反硝化濾池控制技術3個部分，DN池通過厭氧、缺氧調控，實現硝態氮還原成氮氣的反硝化功能。CN池中盛裝小粒徑濾料，表面附著生長生物膜；在好氧條件下，依靠微生物新陳代謝作用，氨氮在硝化菌作用下被氧化為亞硝酸鹽、硝酸鹽，實現微生物脫氮作用。曝氣生物濾池工藝復雜、設備數量多，如只靠操作人員人工操作，將浪費大量人力。遠通公司利用智能化技術，實現了整個濾池系統和曝氣系統、反沖系統3套系統的遠程自動協調運行，自動曝氣、自動反沖，整個控制過程基本不需要操作人員手工操作。

整廠除臭系統分高濃度除臭系統和低濃度除臭系統，其中高濃度除臭系統采用生物復合濾池工藝，臭氣處理總量為11.5萬m3/h；低濃度除臭系統采用活性炭吸附工藝，臭氣處理總量為36.3萬m3/h；合計氣體總處理量為47.8萬m3/h。這兩套除臭系統也是自動智能運行，基本不需要操作人員干預。

3 智能系統建設

先進的地下車間工藝需要更完善、高效、可靠和智慧的智能系統來保障運行。唐家橋污水廠在建設中積極按智能污水廠的標準進行設計、實施。本次建設中的項目承建單位—遠通公司采取了以下技術，完成了唐家橋污水廠智能系統建設。

3.1 數字化

對于全廠全階段水質和流量、有毒氣體等感知層設備數據實現全數字化，對全廠 360多個設備和近200個儀表實現實時監控，并在23個點共安裝了42個有毒氣體探頭，實時監控地下車間各個區域有毒氣體濃度。

3.2 全廠設備實現網絡化

通過建立29個智能終端，全廠各個設備都可以實現與其他設備的聯動，如加藥機與污水脫泥機聯動自動啟停、自動加藥，水位儀表與水泵聯動，回流閥門與進水流量聯動實現回流比控制，全廠 14個CN池和8個DN池自動排序，與反沖泵和反沖鼓風機聯動，實現自動反沖，自動曝氣運行。全廠的設備和儀表數據不僅可以實時傳輸到廠內數據平臺，也可以實時傳輸到集團數據中心。管理人員可以在手機上實時查看出廠水質等重要數據。

3.3 數據平臺建設

整個污水處理系統設立控制中心，通過數據平臺建設，實現污水處理過程的“集中管理”。數據平臺新建8 520個監測變量、147個獨立界面，實現了全廠 360多個設備和近200個模擬量的遠程監控、數據存儲記錄、實時及歷史查詢。平臺集成了趨勢圖查詢、設備運行狀態查詢、全廠歷史報警查詢和生產報表數據定制等功能。污水處理廠數據平臺目前能夠將排口的水質數據實時上傳至集團調度中心及相關部門，并嚴格遵照標準規范，接口開放，具備與集團大數據平臺后期兼容的能力。

4 系統平臺優勢

系統配置了存儲中心和數據分析軟件，對整個生產過程中的各項參數和設備運行狀態進行記錄、儲存和分析，提高生產管理水平。利用綜合智能系統，在達到排放標準的前提下，有效減少能耗和物耗，最終降低生產成本和管理成本，實現集約化運行。

系統采用人工智能技術對關鍵工藝環節進行數據清洗、數據挖掘、數據建模，通過自動化系統及現場儀表完成整個污水處理過程中設備運行狀況的實時監視、設備運行數據的采集與處理、控制、計算等功能，并對所有的檢測數據進行綜合分析、判斷，對系統運行過程中發生的故障進行自動報警，以防止事故發生和擴大，達到保護人身和設備安全的目的。

5 結語

在未來，將對采集的數據進行深度處理，針對常見在線儀表如在線溶解氧儀、壓力、流量計、進水量等信號的測量原理、信號特征設計相應的數據處理策略，如去跳、去噪、補遺、平滑以及替代等處理策略，提高數據質量。數據平臺將對采集的數據進行分析計算，經過建模后對各階段水質進行預測分析，在各平臺上直觀展示水質分析結果和預警等。

對污水處理過程實現模型化，診斷和優化工藝過程；實現趨勢預報；為運營成本核算、核查以及制定污水處理收費政策等方面提供相應支撐，為優化區域水環境污染物排放趨勢預測、污水處理廠運營等提供決策支持。