為促進(jìn)行業(yè)交流進(jìn)步，便于行業(yè)同儕互學(xué)互促，推動中國環(huán)境產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。E20環(huán)境產(chǎn)業(yè)圈層特推出《水務(wù)行業(yè)優(yōu)秀案例匯編》，匯集了近150例案例，涉及村鎮(zhèn)污水治理、工業(yè)廢水治理、工業(yè)園區(qū)廢水治理、水環(huán)境治理、市政污水管網(wǎng)、再生水回用、污泥處理處置等領(lǐng)域。

項(xiàng)目名稱：上海奉錦環(huán)境建設(shè)管理有限公司

推薦單位：中國水務(wù)投資集團(tuán)有限公司

參與環(huán)節(jié)：參與投資建設(shè)運(yùn)營，智能控制項(xiàng)目開發(fā)、實(shí)施環(huán)節(jié)

項(xiàng)目所在地：上海市奉賢區(qū)

項(xiàng)目概況

上海奉錦環(huán)境建設(shè)管理有限公司于2024年3月在第三期“雙百跨越”污水處理標(biāo)桿比選過程中，以智慧化賦能、高質(zhì)化運(yùn)營獲得精細(xì)化標(biāo)桿污水廠。在2023 年12月榮獲中國水務(wù)首座五星級標(biāo)準(zhǔn)化污水廠稱號。公司已獲得多項(xiàng)發(fā)明專利及獎項(xiàng)，并且具備完善的管理體系，不僅在綜合管理、安全管理方面，建立健全各項(xiàng)管理制度，各類應(yīng)急預(yù)案完整，安全設(shè)施布置合理，獲得了ISO質(zhì)量管理、環(huán)境管理、職業(yè)健康管理體系認(rèn)證和安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化三級認(rèn)證。而且在運(yùn)行管理和技術(shù)研發(fā)方面同樣做了一系列改進(jìn)，創(chuàng)新性的引入AI人工智能等前沿技術(shù)，自主研發(fā)化學(xué)除磷智能控制系統(tǒng)和智能曝氣控制系統(tǒng)，能自主應(yīng)對來水水質(zhì)、水量及藥劑批次的變化，智能調(diào)節(jié)加藥量和曝氣量，確保穩(wěn)定運(yùn)行。

示范意義

通過“數(shù)據(jù)-模型-控制-運(yùn)維”四維精細(xì)化閉環(huán)管理，實(shí)現(xiàn)了污水處理工藝的精準(zhǔn)動態(tài)調(diào)控。將人工智能從“替代經(jīng)驗(yàn)”升級為“超越經(jīng)驗(yàn)”，以微觀精準(zhǔn)控制支撐宏觀系統(tǒng)最優(yōu)，推動污水處理廠從“穩(wěn)定達(dá)標(biāo)”向“極限降耗”躍遷，為行業(yè)樹立了“智能化+精細(xì)化”雙輪驅(qū)動的可持續(xù)發(fā)展標(biāo)桿。

項(xiàng)目以“技術(shù)革新驅(qū)動精準(zhǔn)控制、資源節(jié)約賦能可持續(xù)發(fā)展”為核心，通過智能化升級破解行業(yè)痛點(diǎn)，形成“工藝優(yōu)化-成本降低-減排增效-生態(tài)賦能”的全鏈條價(jià)值閉環(huán)，為環(huán)保行業(yè)提供可量化、可推廣的典范模式，兼具技術(shù)創(chuàng)新性、經(jīng)濟(jì)可行性與社會示范性。

項(xiàng)目亮點(diǎn)介紹

（1）實(shí)施效果

項(xiàng)目著力踐行“雙百跨越”高質(zhì)量發(fā)展理念，持續(xù)深化運(yùn)營管理的智能化和精細(xì)化建設(shè)。以安全生產(chǎn)為先導(dǎo)，多措并舉保運(yùn)行；以制度建設(shè)為抓手，分級長效強(qiáng)管理；以人才培養(yǎng)為根本，作育人材筑基石；以技術(shù)創(chuàng)新為驅(qū)動，提質(zhì)增效促發(fā)展。

（2）社會效益

通過智能算法精準(zhǔn)控制污水處理工藝，顯著提升出水水質(zhì)，降低化學(xué)藥劑使用與碳排放，助力“雙碳”目標(biāo)；減少人工干預(yù)，賦能污水廠高效能運(yùn)行，推動城鄉(xiāng)環(huán)境治理均等化；實(shí)時(shí)預(yù)警水質(zhì)異常，增強(qiáng)突發(fā)污染應(yīng)急能力，保障公眾健康與生態(tài)安全，為社會提供綠色、公平、可持續(xù)的水環(huán)境治理范本。

（3）生態(tài)效益

項(xiàng)目顯著提升脫氮除磷效率，有效遏制氮磷排放引發(fā)的水體富營養(yǎng)化，保護(hù)水生生物多樣性；優(yōu)化藥劑投加精度與曝氣能耗，減少化學(xué)殘留物對土壤、地下水的毒害及碳排放；AI實(shí)時(shí)監(jiān)測與預(yù)警機(jī)制可預(yù)防突發(fā)污染事件，避免污水溢流導(dǎo)致的生態(tài)災(zāi)難；項(xiàng)目推動污水處理廠從“末端治理”向“生態(tài)服務(wù)樞紐”轉(zhuǎn)型，構(gòu)建“污染削減-資源再生-生態(tài)修復(fù)”的全鏈條生態(tài)價(jià)值體系，為區(qū)域生態(tài)安全與可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支撐。

項(xiàng)目技術(shù)工藝/裝備簡介

（1）技術(shù)工藝/裝備名稱

《污水處理廠化學(xué)除磷智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究》、《污水處理廠智能曝氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究》。

（2）工藝/裝備原理

化學(xué)除磷智能控制系統(tǒng)通過安裝正磷儀表及服務(wù)器等相關(guān)硬件設(shè)備，以決策樹回歸模型為控制邏輯設(shè)計(jì)化學(xué)除磷智能控制系統(tǒng)，通過長時(shí)間的數(shù)據(jù)積累，實(shí)現(xiàn)更為精準(zhǔn)的藥劑投加量控制，滿足節(jié)省除磷藥劑投加量的設(shè)計(jì)目的，同時(shí)依托于人工智能算法大數(shù)據(jù)挖掘及自學(xué)習(xí)功能優(yōu)勢，使系統(tǒng)擁有更高程度的智能化水平。智能系統(tǒng)總體上采用以正磷值替代總磷值，以決策樹回歸模型為基礎(chǔ)，結(jié)合歷史經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，根據(jù)采集的高效沉淀池進(jìn)水正磷、出水正磷、水量等數(shù)據(jù)，結(jié)合出水正磷目標(biāo)值，輸出最佳除磷藥劑投加量，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化、智能化控制。

智能曝氣控制系統(tǒng)是基于“前饋+模型+反饋”的控制策略，通過曝氣管路優(yōu)化、曝氣頭更換、新增空氣調(diào)節(jié)閥門以及工藝過程儀表增設(shè)完善硬件配置；通過對污水處理廠運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、篩選，確定主要影響因子并以不同的算法建立模型，經(jīng)測試、驗(yàn)證優(yōu)化后形成軟件系統(tǒng)；通過PLC的連接實(shí)現(xiàn)信號的輸入與輸出，形成完整的智能曝氣控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠根據(jù)輸入的實(shí)時(shí)進(jìn)水水質(zhì)水量及過程儀表數(shù)據(jù)輸出溶解氧值及總空氣流量，再根據(jù)好氧池出水氨氮數(shù)據(jù)作為反饋控制值，進(jìn)一步優(yōu)化空氣總/分量及溶解氧輸出值，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制。

（3）工藝/裝備特點(diǎn)

化學(xué)除磷智能控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了多方面的創(chuàng)新構(gòu)想，一是將AI人工智能技術(shù)應(yīng)用于污水處理工藝控制領(lǐng)域，與一般的精確加藥相比，本系統(tǒng)依托于大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，規(guī)避了采用公式計(jì)算方法不能自適應(yīng)工況環(huán)境變化的缺陷，不用經(jīng)常性地人工修改公式和參數(shù)，擁有更高程度的智能化水平。二是系統(tǒng)以決策樹回歸模型為控制邏輯，獲得不同情況下的最優(yōu)投藥量，具備較強(qiáng)的自學(xué)能力和自適應(yīng)能力，有效提高投藥精確度和應(yīng)對突變情況的能力，更適合國內(nèi)污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)波動較大的國情。三是采用正磷酸鹽指標(biāo)代替總磷指標(biāo)作為磷濃度的反饋，同時(shí)在出口設(shè)置總磷儀表，這樣既可有效解決總磷測定間隔時(shí)間長、具有滯后性的缺點(diǎn)，大幅提升了磷含量監(jiān)測的實(shí)時(shí)性，又通過不斷測定正磷與總磷的比值關(guān)系及時(shí)調(diào)整正磷目標(biāo)值，防止比值偏離帶來的控制不穩(wěn)定風(fēng)險(xiǎn)。四是系統(tǒng)采用“前饋+模型+反饋”的控制策略，根據(jù)進(jìn)水負(fù)荷實(shí)時(shí)調(diào)整藥劑投加量，同時(shí)增加出水反饋控制，不僅能夠更好地確保出水達(dá)標(biāo)，同時(shí)能進(jìn)行優(yōu)化訓(xùn)練，使得模型更加精準(zhǔn)。

智能曝氣控制系統(tǒng)將通過大數(shù)據(jù)對污水處理廠運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，精準(zhǔn)篩選出主要影響因子及其對應(yīng)的權(quán)重系數(shù)，并以此為基礎(chǔ)構(gòu)建數(shù)學(xué)模型。與傳統(tǒng)基于活性污泥模型的智能控制系統(tǒng)不同，該系統(tǒng)只需采集篩選出的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，大幅減少了數(shù)據(jù)采集量，顯著降低了硬件配置成本。考慮到污水處理曝氣過程具有高非線性、大滯后性的復(fù)雜特性，本項(xiàng)目針對篩選出的主要影響因子，嘗試運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、決策樹、支持向量機(jī)等多種先進(jìn)方法建立模型。通過反復(fù)的驗(yàn)證、嚴(yán)格的測試以及持續(xù)的優(yōu)化，成功探索出一套適用于曝氣系統(tǒng)的最優(yōu)算法。該算法具有廣泛的適用性，為后續(xù)產(chǎn)品的大規(guī)模推廣奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。系統(tǒng)上線運(yùn)行后，將依托運(yùn)行過程中不斷積累的數(shù)據(jù)，進(jìn)行自適應(yīng)、自組織、自協(xié)調(diào)的智能訓(xùn)練。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測和分析數(shù)據(jù)，不斷修正和優(yōu)化模型，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自我學(xué)習(xí)和進(jìn)化，確保在面對各種復(fù)雜水質(zhì)波動時(shí)，系統(tǒng)都能始終保持高精度的控制水平，為污水處理的高效運(yùn)行提供可靠保障。

（4）應(yīng)用工業(yè)領(lǐng)域

污水處理領(lǐng)域。

（5）工藝/裝備流程圖

（6）項(xiàng)目部分案列照片

編輯：黃延麗