15万吨/日！北控水务这座污水厂如何打破边界，实现智慧化管控
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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——北控水务集团杭州余杭污水处理厂四期项目为案例，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
2018年1月，北控水务集团牵头的联合体中标杭州余杭塘河流域水环境综合治理PPP项目，自此拉开了余杭塘河生态修复的序幕。项目位于杭州城西科创大走廊未来科技城核心位置，由北控水务集团投资、设计、建设和运营，以PPP模式实施，具体运作采用“DBFOT”模式，总投资25.5亿，为杭州市余杭区核心城区24.67平方公里提供污水处理厂、部分管网建设与运营、23条河道整治与养护和景观公园建设与养护，同时以杭州余杭污水厂四期为中心实现“厂、网、河、园”一体化智慧运营，实现流域级水环境综合质量显著提升。
图 1 杭州余杭污水处理厂四期项目位置
杭州余杭污水处理厂四期项目设计总规模15万吨/天，为全地下双层加盖污水处理厂，分两阶段建设，一阶段投资9.6亿元建设15万吨土建7.5万吨设备于2021年5月1日商业运营；二阶段扩容提标工程追加投资2.04亿元，于2023年4月启动，7月调试达标。污水厂采用A²O+MBR污水处理核心工艺及离心脱水污泥处理工艺，出水标准为准四标准。
图 2 杭州余杭污水处理厂四期项目全景
北控水务聚焦“五水共治”与“美丽新余杭”，统筹“厂、网、河、岸、人”全要素，集传统水务、休闲景观及水系综合整治于一体，余杭塘河流域水环境综合治理PPP项目为浙江杭州未来科技城打造了一个综合性基础设施和高品质城市生态空间。
1. 因地制宜——全地下双层加盖设计 落位余杭核心区域
浙江杭州未来科技城定位为杭州城市的“第三中心”，余杭污水处理厂四期项目身处其核心地带，土地价值高。因此，项目采用了“全地下双层加盖”建设形式，是余杭区首座地下科技型污水处理厂，解决了传统污水厂占地面积大、环境不友好两大矛盾。
图 3 杭州余杭污水处理厂四期项目加盖设计示意图
引领地下污水处理建设新潮流，需要强大的技术手段进行支撑，地下污水处理厂的设计核心是地下箱体设计，余杭污水处理厂四期项目通过结合BIM设计，确保在有限的空间内实现最优布局。总占地面积约5.2万平方米，生产区域占地面积约2.6万平方米，生产区域占地仅为0.1718㎡/（m³·d）
2、智慧大脑——流域治理一图查看 运营管理一网调度
项目积极响应环太湖流域污水治理要求，集水务、水环境综合治理与运维于一体，按照三层逻辑、八大功能建设“余杭塘河流域水环境智慧管控平台”，实现一座污水处理厂、三座一体化处理站、5.3公里管网、110万平米水域、70万平米景观绿化的流域厂、网、河、园一体化智慧管控。
图 4 流域水环境智慧管控平台
图 5 数字双胞胎控制平台
项目构建“余杭塘河流域水环境智慧管控平台”和“数字双胞胎控制平台”，首次融合物联网、边缘计算、机器学习、“物理仿真与工艺仿真双轮驱动”的数字孪生、大数据、GIS、BIM、AR、模型分析等多项核心技术，创新集成厂网河一体化调度算法，不仅实现了流域内水质水量的全面感知、在线监测、风险预警及运行调度，还通过厂网河联合调度，有效控制溢流污染，最终形成“政府+企业+公众”三位一体联合共治机制。
利用智慧运营管控平台，全面提升项目全生命周期的运维能力与管理水平，实现：
（1）多源异构数据融合：覆盖了环境、维护、运行、视频数据等，贯穿于水厂运行始终；
（2）数据驱动精确映射：实现在数字世界中对物理实体的状态和行为进行全面呈现、精确表达和动态监控；
（3）智慧分析协助决策：通过数据分析为水厂工艺的指令制定进一步优化提供了决策依据，大大提高了分析决策效率；
（4）管网排水调度：通过旱季雨季智能分流井、调蓄设施、分流泵站的联合调度管理，实现“分散溢流—分流调蓄—排涝能力提升—溢流污染控制优化”，做到了晴天零直排，初雨不溢流，大雨无积水；
（5）河道活水调度：闸站可监可控与水质监测站联动，实现水系配水闸站统一联合调度，实现非汛期区域内河道优化换水。
智慧管控平台助力余杭塘河流域水系水质保障、城区防洪排涝、市政污水处理等涉水设施实现统一运营管理和智慧化管理，真正做到“一图查看，一网调度”，为城市水环境治理装上“智慧大脑”。
3、创新科普——禹上生态助力科教 厚植环境保护理念
作为国家生态文明建设示范区，余杭将“生态立区”摆在区域发展首位，2023年3月，北控水务和余杭区政府共创共建的禹上生态文明教育馆正式开馆，并被授予“余杭区生态文明教育基地”称号。扎根余杭，扎根区域，禹上生态文明教育馆积极与政府、学校联合，多措并举推动环境保护与教育深度融合。教育馆从水历史、水文化、水技术，生物多样性保护等多方面进行科普介绍，通过《青少年环境科普系列课程》的8大主题课程体系，展示水文化、水工艺以及水生态，让不同年龄段的学生学有所思，学有所获，学有所为，同时，将引入余杭区生态环境的历程、成果引入展馆。项目与浙江大学环境与资源学院、杭州师范大学附属仓前云溪小学签署校企合作，共建校外实践基地，共同开发打造云溪小学学校精品课程，多方位厚植环境保护理念。
在杭州余杭污水处理厂四期项目建成之前，区域内污水管网一直处高液位运行，2018年5月数据显示：15个断面，劣五类5个、五类6个、四类4个。项目建成后，污水厂进水量迅速上涨，管网溢流现象得到极大缓解，污水厂出水直排余杭塘河作为生态补水，厂区出水COD、氨氮达地表水环境二类水体标准，出水总磷达地表水环境三类水体标准。2022年8月监测数据显示：15个断面，四类6个，三类9个，区域水环境质量得到显著改善。
2021年以来，项目先后获得多项荣誉，数次登上省、市、区级媒体报道。2023年4月，国家生态环境部宣教司司长刘友宾一行参观教育馆后，勉励北控水务要继续承担国企社会责任，为地方做好专业服务的同时，积极开展科普教育宣传，助力生态文明建设。
2021年 获浙江省生态经济促进会-“浙江省生态示范工程”
2021年 获浙江省生态与环境修复技术协会-“女娲杯”优秀示范工程
2021年 获浙江省总工会-“浙江省模范职工小家”
2022年 获质量管理体系ISO认证
2022年 获中国环保产业协会-“生态环境保护示范工程”
2022年 获浙江省住建厅-“浙江省优质综合公园（禹上生态公园）”
2022年 获中国环保产业研究院-“十四五”生态环境创新工程百佳案例
2023年 获浙江省五水共治办公室-“浙江省水之旅精品路线”
2023年 获杭州市园林文物局-首届杭州市园林工程西湖杯奖
2023年 获E20环境平台及研究院-“市政污水管网优秀案例”
2023年 获杭州市生态环境局余杭分局-“余杭区生态文明教育基地”
1. 以人为本的创新式智能化参观与管理模式，打造智慧水务展示平台，目前已成功创建余杭区生态文明教育基地，将通过推动项目环保科普教育基地、公园式工业旅游基地、水资源循环利用示范基地、节水教育实践示范基地建设，进一步申报省、市两级生态文明教育基地、环保开发案例、儿童友好实践基地等；
2. 依托项目搭建区域级智慧水务信息平台，按照统一调度、分级管理的原则，实现污水、制水、水环境一体化组团式管理，平台联动指挥管控、共享技术资源；
3. 项目将结合在杭高校研究能力，围绕工艺改进、运营管理提升等方面开展科技创新工作，着力技术研发及成果转化，实现项目高质量和高水平运营。
本期编辑：汪茵
统筹：李晓佳
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