20.5万吨/日！看这座30多年历史的老厂如何做到智慧化运营？
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2022年11月，双百联盟在“2022（第十四届）水业热点论坛”发布了第二期“双百跨越”污水处理标杆比选活动结果。本次标杆比选活动历时4个月，来自32家水务企业的73座污水处理厂进入区域评审环节，最终25家水务企业的33座污水厂上榜（33座污水厂上榜，第二期“双百跨越”标杆污水厂榜单发布）。
为传播标杆厂优秀建设和运营管理经验，双百联盟将以“精细化-智慧化-资源化-低碳化-生态化-社会化”评选维度，系统展示第二期标杆厂风采。本文以智慧化标杆厂——珠海市城市排水公司珠海市拱北水质净化厂为案例，向行业同仁展示该厂的智慧化特征优势，为污水处理厂智慧化建设提供案例支持。
来源：“双百跨越”污水处理标杆联盟
作者：何峰整理
珠海市城市排水公司珠海市拱北水质净化厂在本次标杆比选中，荣获“智慧化—信息化集成标杆污水厂”称号。“双百跨越”污水处理标杆联盟顾问专家，上海市城市建设设计研究总院（集团）有限公司总工程师唐建国点评道：这座30多年历史的老厂历经4期改扩建，充分应用了信息集成管理和数据分析成效，一个大的中央集中管控平台将运营、维护、巡检、物资等数据集中管理，移动端APP可以看到分门别类的各种信息，高效的管理方法。
珠海市城市排水公司珠海市拱北水质净化厂（以下简称拱北厂）是珠海市政府以BOT方式委托排水公司投资、建设、运营的城市污水处理厂，位于珠海市拱北昌平路28号，占地10.7万平方米，总设计规模为20.5万吨/日，包括三期工程（8万吨/日）、改扩建一期（5.5万吨/日）和扩建工程（四期）（7万吨/日）。主要服务范围为拱北、前山区域和吉大部分区域，服务面积约39.5km²，服务人口约36万。
图 1 珠海市拱北水质净化厂全景
拱北厂一期工程始建于1985年，处理工艺采用普通表面曝气法，设计规模为1.4万吨/日，于1992年投入运行；二期处理工艺仍采用普通表面曝气法，设计规模为1.4万吨/日，1998年投产。一、二期工程于2008年拆除。
拱北厂三期工程设计规模处理8万吨/日，采用圆形环流A2O处理工艺。三期于1999年7月正式开工，2002年9月建成并投入试运行，2003年4月正式投入生产运营。2018年7月进行提标改造，采用强化生物处理加精密过滤处理工艺，2019年6月正式通水调试，2020年1月正式投入生产运营。
由于拱北厂一、二期工程工艺落后，处理能力和排放标准不能满足环保要求，在原有一、二期地址基础上重新进行改扩建工程。拱北厂改扩建一期工程设计规模5.5万吨/日，采用改良A2O处理工艺。改扩一期于2008年7月动工，2009年12月正式投入生产并入商业运营。2018年7月进行提标改造，增加精密过滤处理工艺，2019年6月正式通水调试，2020年1月正式投入生产运营。
扩建工程（四期）设计规模7万吨/日，采用A2O+MBR工艺。扩建工程（四期）于2013年12月开始动工，2015年10月正式投入生产运营。
拱北厂三期、改扩建一期和扩建项目（四期）出水排放标准执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准及广东省《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）第二时段一级标准之严者，臭气排放标准执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）厂界标准和《恶臭污染物排放标准》（GB14554-93）排气筒标准。厂界噪声排放执行《工业企业厂界环境噪声排放标准》（GB12348-2008）二类标准。
拱北水质净化厂历经近37载春秋，自1985年成立以来，经过1999年、2008年、2013年及2018年等重要时间节点的推倒重建、扩建及提标改造工程造就现有的珠海市最大的污水处理厂，囊括三期污水处理工程，7条污水处理生产线，每年约处理6000~7000万吨污水，为珠海市水生态文明建设做出重要贡献。
工艺流程图如下：
图 2 珠海市拱北水质净化厂处理工艺路线
随着我国现代化及工业化进程的不断推进，传统污水厂逐渐开始向数字污水厂进行改变。为加强污水处理系统综合运营管理，实现污水处理工艺运行由经验判断走向定量分析，拱北水质净化厂从2017年开始在自控系统逐步完善的基础上陆续开展了多项信息化系统建设项目。其中最主要的包括：集成生产现场工控实时数据的实时监控系统、包含化验数据、巡检、维护维修及报表分析的生产巡检维修系统、实现网络设备安全管理和监控的网络安全系统、与财务系统关联的金蝶云出入库管理系统、其他辅助类系统如统一的视频监控管理平台。
1.实时监控系统
基于PLC采集数据的数据收集系统最早于2017年开始开发，2020年起，该系统完全由我司基于Tsview软件平台，自行完成开发工作，又称实时监控系统，一期项目为电脑端APP，集成了珠海城市排水有限公司10个污水处理厂的现场设备、仪表实时测量数据，可在一张图上展示全公司主要监测指标数据，进行自动预警报警功能，解决了公司各水厂之间的数据孤岛问题。
2021年，发布了网页版和手机APP版。在网页上点击地图厂名，可进入各厂的详细工艺流程图界面，管理人员可远程查看现场设备开停状态、仪表信息、可定制水质参数的报表查询、曲线查询系统，支持设备远程控制功能，从技术上已基本具备建立公司级统一集控中心的条件。同时进出水污染物在线监测系统连接至中央控制室，有利于人员实时监测出水水质状况，及时作出调整曝气量、回流比、投药等相应的动态工艺调整，确保出水水质稳定达标。手机版实时监控系统对进出水数据和过程数据的需求可灵活配置调阅，方便管理人员实时了解生产数据。
图 3 珠海市拱北水质净化厂实时监控系统
2. 生产巡检维修系统
生产巡检维修系统建于2017年，目的是将实时监控系统以外的生产业务数据进行收集整合，如手工化验数据、巡检维修维护记录、备品备件出入库管理记录等。同时与管网系统、实时监控系统进行数据互联，从而对生产业务深度分析。该系统定制开发，包含智能巡检、维修保养管理、设备物资管理、经营报表管理、统计分析等功能。
功能介绍如下：
（1）智能巡检：该系统预设巡检路线，运行人员通过配备手持PDA设备、对粘贴了RFID标签的关键设备进行巡检打卡，同时具备自定义巡检路线、打卡点设置及人员排班功能，可基于厂区平面图查看巡检情况，确保巡检人员真实到位，管理人员可在系统上看到巡检结果，实时掌握问题点分布，及时调整区域巡查力度，有效提高工作效率。运行人员巡检过程中发现设备故障异常时，第一时间将现场工艺、设备等情况通过手机终端app实时反馈至系统中，形成记录。
（2）维修保养管理：运行人员巡检过程中通过手机终端app实时上报设备故障问题至系统中，巡检记录形成故障问题分类为一般、重要、紧急问题，设备管理人员可通过故障工单查看界面，可根据问题性质查询工单详细情况及工单状态，可根据问题级别分类对设备进行维修工单后续分配至机修班进行维修任务，完成抢修报告。设备维护保养、零件更换维修等方面均细化管理，做到设备标准化管理，及时更新设备状态，保障设备各方面均属于可控模式，以减少设备故障率。
（3）设备物资管理：该系统建立仪表、设备资产档案，记录铭牌数据，根据运行周期和管理周期等多种方式对其检修、保养、维修等行为进行全面系统的规划和管理，并对所有备品配件进行统计和记录，为设备的安全运行提供保障，通过对设备的维修保养记录情况，没最终对设备的完好率等进行统计分析，方便管理人员对设备的管理情况进行实时了解，定期考核厂内设备管理情况。
（4）经营报表管理：提供记录生产过程中污水处理量、污泥浓度，药剂使用量、工艺化验数据等各类手工输入窗口，基于实时监控系统和手工录入数据，可以定制化生成管理人员需要的经营分析报表，帮助进一步分析各运行参数变化情况，及时进行工艺调整，同时可根据用户权限进行任意格式数据报表导出，为管理决策随时提供第一手资料，极大缓解人力劳动，减少企业劳动成本。
（5）统计分析：该系统能够自动筛选、采集生产经营情况、巡检情况、维修情况记录，统计报表自动生成，将历史各类生产运行数据进行分类、比较、统计分析，并以直观的图表形式呈现，给管理者的决策提供强大的支持，优化生产管理，有利于提高整体运营水平。
图 4 珠海市拱北水质净化厂生产巡检维修系统
3. 安全管理信息系统
生产的根本离不开安全，为保障拱北厂安全稳定生产，实现安全工作的便捷化、信息化、精益化，促进企业的安全生产管理工作，引进安全管理信息系统，对教育培训情况，档案管理和风险隐患进行统计分析。以岗位为核心，明确一岗双责的安全管理职责，将安全培训记录引入系统中做好统计管理，有效跟踪人员安全培训、教育情况。特种设备、消防器材、作业人员证书、危险作业审批等相关信息均纳入系统中进行管理，实现安全生产档案精细管理。对厂区风险隐患进行过程监督，发现隐患及时整改，界定责任，避免遗漏，并对隐患整改情况进行统计分析，避免同一隐患重复出现。
4. 金蝶云物资备件管理系统
对各类生产物资进行出水库管理，有效跟踪厂内药剂、设备备件等日常物料流转调拨情况，统计物料使用是否合理，避免物料浪费，加强成本控制。实现仓库管理、物料流转、库存控制等功能，规范库存物料核算管理，严格控制材料库存合理储备，减少资金占用，提升企业在库保管、库存管理和仓库布局的管理效率，使企业整个仓储管理系统运作更合理化。
5. 辅助监控管理平台
全集团各分公司各分厂的视频监控情况集成在集团中央控制室，可实时查看各厂运行情况。
图 5 综合安防管理平台
四大系统辅助建立了统一的大数据分析和调度管理数据中心，实现对污水处理运营各个环节的监测实现大数据的“一个平台、全面分析、智能调度、辅助提升”功能，通过对各工艺过程参数分析，确定污水处理的最佳工艺运行参数，保证污水处理系统实时处于最优工况，进而提高污水处理效率。
图 6 珠海数控集团大数据中心平台
1. 实时监控系统意义成效
形成以中控室为中心的现代化集散式管理模式，除人工巡视外，实现了设备的远程监控，做到计算机监控与现场巡视双保险，确保各工艺段的运行状态时刻在有效监控下。可实时查阅、调度水量、水质、排泥量等各工艺参数走势曲线图和记录，对污水处理过程中数据和运行工况进行分析，实时进行工艺优化控制，确保出水水质稳定达标。
2. 生产巡检维修系统意义成效
该生产巡检系统于2019年获得了广东省市政行业协会科学技术奖励的技术开发类一等奖，生产作业调度指令、生产计划下达，可通过系统迅速完成，实现无纸化办公，同时也提升了巡检记录反馈的时间和效率，大大节省处理问题时间，汇总分析生产过程中产生各项相关数据，如设备、过程、化验等相关数据，量化污水厂运营效果，依托大数据来进行分析决策指导生产，大大提高工作效率。
3. 安全管理信息系统意义成效
通过安全管理软件的应用，管理者可及时获取信息并做出干预或督促，实现安全工作的便捷化、信息化、精益化，全面提升企业的安全生产管理工作，保障污水厂安全稳定运行生产。
4. 金蝶云物资备件管理系统意义成效
投入使用后，优化了资源配置，实现仓库管理规范化、程序化和信息化，有利于控制物料使用量，合理控制库存，实现成本控制。2021年药剂成本较同期降低60万元。
5. 辅助监控管理平台意义成效
形成以中控室为中心的现代化集散式管理模式，除人工巡视外，实现了设备的远程监控和操作，做到计算机监控与现场巡视双保险，确保各工艺段的运行状态时刻在有效监控下，实现“少人值守”目标，降低监控管理人工投入，运行值守人员由24人减少至20人。
6. 企业荣誉展示
以信息化建设为依托，实现企业科学化、规范化、精细化、体系化管理，最终推进质量管理体系、环境管理体系、职业健康安全管理体系的认证工作。通过信息化集成管理，实现拱北水质净化厂资源合理配置，精细化生产，有效提升整体运营管理水平，控制运营成本，促进节能减排工作，实现生产优化调度，节约能耗，降低成本，并荣获多项荣誉，例如全国城市污水处理厂运行管理先进单位、全国城镇污水处理厂绩效达标竞赛优秀达标单位、十一五污染减排工作先进集体、广东省城镇污水处理厂节能减排绩效考核优秀运营单位、广东省城市污水处理厂运行管理先进单位等。同时拱北水质净化厂通过对设备进行监控和分析，及时发现设备运行问题，进行技术改造降低采购成本，并成功申请各项专利。
1.未来建设目标
目前，实时监控系统已打通了排水公司各水质净化厂的数据孤岛问题，具备了远程监控功能。未来，在信息化方面将朝着多系统平台融合的道路进行发展，建设公司级的集控中心，为污水厂的减员增效提供技术保障，另一方面将建设供水、排水、管网一体化展示平台。一体化建设完成后，污水厂可更方便的进行泵站及污水厂的联动调控，以及超标污水预警及溯源工作。2023年，拱北厂准备更换智能视频摄像头，试点视频巡检项目，自动识别设备红外温度、跑冒滴漏现象、关联数据预警信息、监控人员安全、施工规范等。另一方面我厂基于PLC的智能控制改造，进行恒液位控制、恒风量控制试点工作，今后会在精准加药系统精准曝气方面进行开发，最终实现节能降耗的目标。
2. 未来建设方向
利用先进的物联网技术、人工智能技术实现污水处理厂信息化向智慧转型，达到优秀的自动化管理水平，并建立统一的大数据分析和调度管理平台，实现对污水处理运营各个环节的监测实现大数据的“一个平台、全面分析、智能调度、辅助提升”功能，确定污水处理的最佳工艺运行参数，保证污水处理系统实时处于最优工况，进而提高污水处理效率，进一步推进实现污水处理厂控制系统的智能化、无人化管理。
3. 未来项目展示
根据2022年6月13日国家生态环境部印发的《减污降碳协同增效实施方案》中水环境治理协同控制的任务中，推进污水处理厂节能降耗，优化工艺流程，提高处理效率为方案部分内容。根据低碳时代发展需求，未来拱北水质净化厂将加强新能源建设，实施光伏发电项目。以低碳机理为先导，叠加光伏能源利用，既利用了宽阔的空间，又能就近减少煤炭发电量，实现新能源资源利用，节能环保、降本增效明显。紧跟时代步伐，抓住契机，改善道路设施，巧妙利用厂内受光面积，为污水厂批上“光伏外衣”，每一年就可节约耗煤量约1522.84吨，减少碳排放约4217.4吨，践行污水处理厂低碳理念，实现低碳贯穿生产全流程，打造内外兼修的“低碳标杆污水处理厂”。
本期编辑：李丹
统筹：李晓佳
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