為促進行業(yè)交流進步，便于行業(yè)同儕互學互促，推動中國環(huán)境產(chǎn)業(yè)轉型升級。E20環(huán)境產(chǎn)業(yè)圈層特推出《水務行業(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、污泥處理處置等領域。

項目名稱：上海奉錦環(huán)境建設管理有限公司

推薦單位：中國水務投資集團有限公司

參與環(huán)節(jié)：參與投資建設運營，智能控制項目開發(fā)、實施環(huán)節(jié)

項目所在地：上海市奉賢區(qū)

項目概況

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

示范意義

通過“數(shù)據(jù)-模型-控制-運維”四維精細化閉環(huán)管理，實現(xiàn)了污水處理工藝的精準動態(tài)調控。將人工智能從“替代經(jīng)驗”升級為“超越經(jīng)驗”，以微觀精準控制支撐宏觀系統(tǒng)最優(yōu)，推動污水處理廠從“穩(wěn)定達標”向“極限降耗”躍遷，為行業(yè)樹立了“智能化+精細化”雙輪驅動的可持續(xù)發(fā)展標桿。

項目以“技術革新驅動精準控制、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，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，兼具技術創(chuàng)新性、經(jīng)濟可行性與社會示范性。

項目亮點介紹

（1）實施效果

項目著力踐行“雙百跨越”高質量發(fā)展理念，持續(xù)深化運營管理的智能化和精細化建設。以安全生產(chǎn)為先導，多措并舉保運行；以制度建設為抓手，分級長效強管理；以人才培養(yǎng)為根本，作育人材筑基石；以技術創(chuàng)新為驅動，提質增效促發(fā)展。

（2）社會效益

通過智能算法精準控制污水處理工藝，顯著提升出水水質，降低化學藥劑使用與碳排放，助力“雙碳”目標；減少人工干預，賦能污水廠高效能運行，推動城鄉(xiāng)環(huán)境治理均等化；實時預警水質異常，增強突發(fā)污染應急能力，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，減少化學殘留物對土壤、地下水的毒害及碳排放；AI實時監(jiān)測與預警機制可預防突發(fā)污染事件，避免污水溢流導致的生態(tài)災難；項目推動污水處理廠從“末端治理”向“生態(tài)服務樞紐”轉型，構建“污染削減-資源再生-生態(tài)修復”的全鏈條生態(tài)價值體系，為區(qū)域生態(tài)安全與可持續(xù)發(fā)展提供技術支撐。

項目技術工藝/裝備簡介

（1）技術工藝/裝備名稱

《污水處理廠化學除磷智能控制系統(tǒng)設計與應用研究》、《污水處理廠智能曝氣控制系統(tǒng)設計與應用研究》。

（2）工藝/裝備原理

化學除磷智能控制系統(tǒng)通過安裝正磷儀表及服務器等相關硬件設備，以決策樹回歸模型為控制邏輯設計化學除磷智能控制系統(tǒng)，通過長時間的數(shù)據(jù)積累，實現(xiàn)更為精準的藥劑投加量控制，滿足節(jié)省除磷藥劑投加量的設計目的，同時依托于人工智能算法大數(shù)據(jù)挖掘及自學習功能優(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，結合歷史經(jīng)驗數(shù)據(jù)，根據(jù)采集的高效沉淀池進水正磷、出水正磷、水量等數(shù)據(jù)，結合出水正磷目標值，輸出最佳除磷藥劑投加量，從而實現(xiàn)精準化、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、新增空氣調節(jié)閥門以及工藝過程儀表增設完善硬件配置；通過對污水處理廠運行歷史數(shù)據(jù)進行整理、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、驗證優(yōu)化后形成軟件系統(tǒng)；通過PLC的連接實現(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)輸入的實時進水水質水量及過程儀表數(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，進一步優(yōu)化空氣總/分量及溶解氧輸出值，從而實現(xiàn)精準控制。

（3）工藝/裝備特點

化學除磷智能控制系統(tǒng)實現(xiàn)了多方面的創(chuàng)新構想，一是將AI人工智能技術應用于污水處理工藝控制領域，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)避了采用公式計算方法不能自適應工況環(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，具備較強的自學能力和自適應能力，有效提高投藥精確度和應對突變情況的能力，更適合國內污水處理廠進水水質波動較大的國情。三是采用正磷酸鹽指標代替總磷指標作為磷濃度的反饋，同時在出口設置總磷儀表，這樣既可有效解決總磷測定間隔時間長、具有滯后性的缺點，大幅提升了磷含量監(jiān)測的實時性，又通過不斷測定正磷與總磷的比值關系及時調整正磷目標值，防止比值偏離帶來的控制不穩(wěn)定風險。四是系統(tǒng)采用“前饋+模型+反饋”的控制策略，根據(jù)進水負荷實時調整藥劑投加量，同時增加出水反饋控制，不僅能夠更好地確保出水達標，同時能進行優(yōu)化訓練，使得模型更加精準。

智能曝氣控制系統(tǒng)將通過大數(shù)據(jù)對污水處理廠運行數(shù)據(jù)進行挖掘，運用大數(shù)據(jù)分析技術，精準篩選出主要影響因子及其對應的權重系數(shù)，并以此為基礎構建數(shù)學模型。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、大滯后性的復雜特性，本項目針對篩選出的主要影響因子，嘗試運用神經(jīng)網(wǎng)絡、決策樹、支持向量機等多種先進方法建立模型。通過反復的驗證、嚴格的測試以及持續(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)模推廣奠定了堅實基礎。系統(tǒng)上線運行后，將依托運行過程中不斷積累的數(shù)據(jù)，進行自適應、自組織、自協(xié)調的智能訓練。通過實時監(jiān)測和分析數(shù)據(jù)，不斷修正和優(yōu)化模型，實現(xiàn)系統(tǒng)的自我學習和進化，確保在面對各種復雜水質波動時，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行提供可靠保障。

（4）應用工業(yè)領域

污水處理領域。

（5）工藝/裝備流程圖

（6）項目部分案列照片

編輯：黃延麗