基于智能化技術(shù)的西南地區(qū)首座全地埋式污水處理廠建設(shè)應(yīng)用

韓興連 張思亮

摘 要：詳細(xì)闡述了西南地區(qū)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(shè)。全地埋式污水處理廠的處理工藝與常規(guī)地面污水處理廠不同，針對(duì)其特有的工藝特點(diǎn)，項(xiàng)目承建單位遠(yuǎn)通公司從智能化建設(shè)出發(fā)，圓滿完成了該廠的自動(dòng)化、智能化建設(shè)，顯著提高了出水的水質(zhì)安全性。

關(guān)鍵詞：全地埋式污水處理廠；智能污水廠；大數(shù)據(jù)平臺(tái)

1 工程簡(jiǎn)介

重慶市唐家橋污水廠位于重慶市江北區(qū)華新街，其服務(wù)區(qū)域?yàn)榻庇^音橋、華新街片區(qū)，是重慶市主城區(qū)第一個(gè)城市污水處理廠。唐家橋污水廠建設(shè)初期，觀音橋、華新街一帶尚屬郊區(qū)，周邊居民較少。隨著城市化進(jìn)程的發(fā)展，周?chē)藿舜罅繕潜P(pán)，居民越來(lái)越多，污水處理廠散發(fā)的臭氣與生產(chǎn)設(shè)備產(chǎn)生的噪音逐漸成為影響附近居民正常生活的主要污染問(wèn)題。

舊唐家橋污水廠采用傳統(tǒng)活性污泥法處理工藝，根據(jù)當(dāng)時(shí)的環(huán)保要求，污水處理工藝未考慮脫氮除磷功能，且無(wú)消毒措施，因此，污水廠的出水水質(zhì)已不能滿足國(guó)家現(xiàn)行污水處理排放標(biāo)準(zhǔn)?？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(duì)污水廠工藝構(gòu)筑物本身進(jìn)行加蓋除臭，則位于城市中心區(qū)域的唐家橋污水廠仍然暴露在公眾面前，仍然存在構(gòu)筑物臭氣外泄的可能，無(wú)法消除周邊居民對(duì)污水廠存在的擔(dān)憂。因此，經(jīng)重慶市政府及相關(guān)各職能部門(mén)會(huì)同市水務(wù)集團(tuán)反復(fù)論證研究，最終確定改擴(kuò)建后的污水處理廠為封閉式室內(nèi)污水處理廠，其上部空間可修建成城市廣場(chǎng)、停車(chē)庫(kù)和綜合辦公樓，廣場(chǎng)和停車(chē)庫(kù)面向公眾開(kāi)放。

舊唐家橋污水處理廠的設(shè)計(jì)規(guī)模為4.8萬(wàn)t/天，改擴(kuò)建后的新唐家橋污水廠采用新氣生物濾池工藝，規(guī)模確定為6萬(wàn)t/天。

2 關(guān)鍵工藝智能化建設(shè)

2.1 工藝流程

污水從進(jìn)水口進(jìn)入，先到粗細(xì)格柵，去除體積較大的固體垃圾，然后進(jìn)入曝氣沉砂池，讓沙石沉淀并去除，剩下的污水進(jìn)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(guò)多的污泥沉淀，然后輸送至儲(chǔ)泥池等待脫水干化。高效沉淀池出來(lái)的污水繼續(xù)流經(jīng)精細(xì)格柵，進(jìn)一步去除水里的雜質(zhì)。然后進(jìn)入主要的核心工藝生物濾池，實(shí)現(xiàn)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(jīng)轉(zhuǎn)盤(pán)過(guò)濾機(jī)過(guò)濾處理后，至紫外消毒池殺菌消毒，最后達(dá)標(biāo)排放。

2.2 重點(diǎn)工藝

新唐家橋污水處理廠 二級(jí)處理工藝采用具有前置反硝化脫氮功能的兩級(jí)曝氣生物濾池工藝，分為8個(gè)深床反硝化濾池（DN池）和14個(gè)深床硝化濾池（CN池）、7臺(tái)曝氣風(fēng)機(jī)、7臺(tái)反沖設(shè)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(shù)3個(gè)部分，DN池通過(guò)厭氧、缺氧調(diào)控，實(shí)現(xiàn)硝態(tài)氮還原成氮?dú)獾姆聪趸δ?。CN池中盛裝小粒徑濾料，表面附著生長(zhǎng)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(shí)現(xiàn)微生物脫氮作用。曝氣生物濾池工藝復(fù)雜、設(shè)備數(shù)量多，如只靠操作人員人工操作，將浪費(fèi)大量人力。遠(yuǎn)通公司利用智能化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)濾池系統(tǒng)和曝氣系統(tǒng)、反沖系統(tǒng)3套系統(tǒng)的遠(yuǎn)程自動(dòng)協(xié)調(diào)運(yùn)行，自動(dòng)曝氣、自動(dòng)反沖，整個(gè)控制過(guò)程基本不需要操作人員手工操作。

整廠除臭系統(tǒng)分高濃度除臭系統(tǒng)和低濃度除臭系統(tǒng)，其中高濃度除臭系統(tǒng)采用生物復(fù)合濾池工藝，臭氣處理總量為11.5萬(wàn)m3/h；低濃度除臭系統(tǒng)采用活性炭吸附工藝，臭氣處理總量為36.3萬(wàn)m3/h；合計(jì)氣體總處理量為47.8萬(wàn)m3/h。這兩套除臭系統(tǒng)也是自動(dòng)智能運(yùn)行，基本不需要操作人員干預(yù)。

3 智能系統(tǒng)建設(shè)

先進(jìn)的地下車(chē)間工藝需要更完善、高效、可靠和智慧的智能系統(tǒng)來(lái)保障運(yùn)行。唐家橋污水廠在建設(shè)中積極按智能污水廠的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)、實(shí)施。本次建設(shè)中的項(xiàng)目承建單位—遠(yuǎn)通公司采取了以下技術(shù)，完成了唐家橋污水廠智能系統(tǒng)建設(shè)。

3.1 數(shù)字化

對(duì)于全廠全階段水質(zhì)和流量、有毒氣體等感知層設(shè)備數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化，對(duì)全廠 360多個(gè)設(shè)備和近200個(gè)儀表實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，并在23個(gè)點(diǎn)共安裝了42個(gè)有毒氣體探頭，實(shí)時(shí)監(jiān)控地下車(chē)間各個(gè)區(qū)域有毒氣體濃度。

3.2 全廠設(shè)備實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化

通過(guò)建立29個(gè)智能終端，全廠各個(gè)設(shè)備都可以實(shí)現(xiàn)與其他設(shè)備的聯(lián)動(dòng)，如加藥機(jī)與污水脫泥機(jī)聯(lián)動(dòng)自動(dòng)啟停、自動(dòng)加藥，水位儀表與水泵聯(lián)動(dòng)，回流閥門(mén)與進(jìn)水流量聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)回流比控制，全廠 14個(gè)CN池和8個(gè)DN池自動(dòng)排序，與反沖泵和反沖鼓風(fēng)機(jī)聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)反沖，自動(dòng)曝氣運(yùn)行。全廠的設(shè)備和儀表數(shù)據(jù)不僅可以實(shí)時(shí)傳輸?shù)綇S內(nèi)數(shù)據(jù)平臺(tái)，也可以實(shí)時(shí)傳輸?shù)郊瘓F(tuán)數(shù)據(jù)中心。管理人員可以在手機(jī)上實(shí)時(shí)查看出廠水質(zhì)等重要數(shù)據(jù)。

3.3 數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)

整個(gè)污水處理系統(tǒng)設(shè)立控制中心，通過(guò)數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)污水處理過(guò)程的“集中管理”。數(shù)據(jù)平臺(tái)新建8 520個(gè)監(jiān)測(cè)變量、147個(gè)獨(dú)立界面，實(shí)現(xiàn)了全廠 360多個(gè)設(shè)備和近200個(gè)模擬量的遠(yuǎn)程監(jiān)控、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)記錄、實(shí)時(shí)及歷史查詢。平臺(tái)集成了趨勢(shì)圖查詢、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)查詢、全廠歷史報(bào)警查詢和生產(chǎn)報(bào)表數(shù)據(jù)定制等功能。污水處理廠數(shù)據(jù)平臺(tái)目前能夠?qū)⑴趴诘乃|(zhì)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至集團(tuán)調(diào)度中心及相關(guān)部門(mén)，并嚴(yán)格遵照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，接口開(kāi)放，具備與集團(tuán)大數(shù)據(jù)平臺(tái)后期兼容的能力。

4 系統(tǒng)平臺(tái)優(yōu)勢(shì)

系統(tǒng)配置了存儲(chǔ)中心和數(shù)據(jù)分析軟件，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中的各項(xiàng)參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行記錄、儲(chǔ)存和分析，提高生產(chǎn)管理水平。利用綜合智能系統(tǒng)，在達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的前提下，有效減少能耗和物耗，最終降低生產(chǎn)成本和管理成本，實(shí)現(xiàn)集約化運(yùn)行。

系統(tǒng)采用人工智能技術(shù)對(duì)關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)建模，通過(guò)自動(dòng)化系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)儀表完成整個(gè)污水處理過(guò)程中設(shè)備運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)視、設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集與處理、控制、計(jì)算等功能，并對(duì)所有的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析、判斷，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生的故障進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警，以防止事故發(fā)生和擴(kuò)大，達(dá)到保護(hù)人身和設(shè)備安全的目的。

5 結(jié)語(yǔ)

在未來(lái)，將對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行深度處理，針對(duì)常見(jiàn)在線儀表如在線溶解氧儀、壓力、流量計(jì)、進(jìn)水量等信號(hào)的測(cè)量原理、信號(hào)特征設(shè)計(jì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理策略，如去跳、去噪、補(bǔ)遺、平滑以及替代等處理策略，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。數(shù)據(jù)平臺(tái)將對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，經(jīng)過(guò)建模后對(duì)各階段水質(zhì)進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，在各平臺(tái)上直觀展示水質(zhì)分析結(jié)果和預(yù)警等。

對(duì)污水處理過(guò)程實(shí)現(xiàn)模型化，診斷和優(yōu)化工藝過(guò)程；實(shí)現(xiàn)趨勢(shì)預(yù)報(bào)；為運(yùn)營(yíng)成本核算、核查以及制定污水處理收費(fèi)政策等方面提供相應(yīng)支撐，為優(yōu)化區(qū)域水環(huán)境污染物排放趨勢(shì)預(yù)測(cè)、污水處理廠運(yùn)營(yíng)等提供決策支持。