基于智能化技术的西南地区首座全地埋式污水处理厂建设应用

韩兴连 张思亮

摘 要：详细阐述了西南地区首座全地埋式污水处理厂—唐家桥污水处理厂的智能化建设。全地埋式污水处理厂的处理工艺与常规地面污水处理厂不同，针对其特有的工艺特点，项目承建单位远通公司从智能化建设出发，圆满完成了该厂的自动化、智能化建设，显著提高了出水的水质安全性。

关键词：全地埋式污水处理厂；智能污水厂；大数据平台

1 工程简介

重庆市唐家桥污水厂位于重庆市江北区华新街，其服务区域为江北观音桥、华新街片区，是重庆市主城区第一个城市污水处理厂。唐家桥污水厂建设初期，观音桥、华新街一带尚属郊区，周边居民较少。随着城市化进程的发展，周围修建了大量楼盘，居民越来越多，污水处理厂散发的臭气与生产设备产生的噪音逐渐成为影响附近居民正常生活的主要污染问题。

旧唐家桥污水厂采用传统活性污泥法处理工艺，根据当时的环保要求，污水处理工艺未考虑脱氮除磷功能，且无消毒措施，因此，污水厂的出水水质已不能满足国家现行污水处理排放标准。考虑到唐家桥污水处理厂所处位置的特殊性及敏感性，若仅对污水厂工艺构筑物本身进行加盖除臭，则位于城市中心区域的唐家桥污水厂仍然暴露在公众面前，仍然存在构筑物臭气外泄的可能，无法消除周边居民对污水厂存在的担忧。因此，经重庆市政府及相关各职能部门会同市水务集团反复论证研究，最终确定改扩建后的污水处理厂为封闭式室内污水处理厂，其上部空间可修建成城市广场、停车库和综合办公楼，广场和停车库面向公众开放。

旧唐家桥污水处理厂的设计规模为4.8万t/天，改扩建后的新唐家桥污水厂采用新气生物滤池工艺，规模确定为6万t/天。

2 关键工艺智能化建设

2.1 工艺流程

污水从进水口进入，先到粗细格栅，去除体积较大的固体垃圾，然后进入曝气沉砂池，让沙石沉淀并去除，剩下的污水进入高效沉淀池，在这里将新鲜污泥和滤池反冲沉淀后回流的老污泥混合，保持污泥的活性，并将死掉的污泥和过多的污泥沉淀，然后输送至储泥池等待脱水干化。高效沉淀池出来的污水继续流经精细格栅，进一步去除水里的杂质。然后进入主要的核心工艺生物滤池，实现反硝化和脱氮功能。深床硝化滤池（CN池）出水流入滤布滤池，经转盘过滤机过滤处理后，至紫外消毒池杀菌消毒，最后达标排放。

2.2 重点工艺

新唐家桥污水处理厂 二级处理工艺采用具有前置反硝化脱氮功能的两级曝气生物滤池工艺，分为8个深床反硝化滤池（DN池）和14个深床硝化滤池（CN池）、7台曝气风机、7台反冲设备，深床反硝化滤池包括深床滤池、碳源投加、反硝化滤池控制技术3个部分，DN池通过厌氧、缺氧调控，实现硝态氮还原成氮气的反硝化功能。CN池中盛装小粒径滤料，表面附着生长生物膜；在好氧条件下，依靠微生物新陈代谢作用，氨氮在硝化菌作用下被氧化为亚硝酸盐、硝酸盐，实现微生物脱氮作用。曝气生物滤池工艺复杂、设备数量多，如只靠操作人员人工操作，将浪费大量人力。远通公司利用智能化技术，实现了整个滤池系统和曝气系统、反冲系统3套系统的远程自动协调运行，自动曝气、自动反冲，整个控制过程基本不需要操作人员手工操作。

整厂除臭系统分高浓度除臭系统和低浓度除臭系统，其中高浓度除臭系统采用生物复合滤池工艺，臭气处理总量为11.5万m3/h；低浓度除臭系统采用活性炭吸附工艺，臭气处理总量为36.3万m3/h；合计气体总处理量为47.8万m3/h。这两套除臭系统也是自动智能运行，基本不需要操作人員干预。

3 智能系统建设

先进的地下车间工艺需要更完善、高效、可靠和智慧的智能系统来保障运行。唐家桥污水厂在建设中积极按智能污水厂的标准进行设计、实施。本次建设中的项目承建单位—远通公司采取了以下技术，完成了唐家桥污水厂智能系统建设。

3.1 数字化

对于全厂全阶段水质和流量、有毒气体等感知层设备数据实现全数字化，对全厂 360多个设备和近200个仪表实现实时监控，并在23个点共安装了42个有毒气体探头，实时监控地下车间各个区域有毒气体浓度。

3.2 全厂设备实现网络化

通过建立29个智能终端，全厂各个设备都可以实现与其他设备的联动，如加药机与污水脱泥机联动自动启停、自动加药，水位仪表与水泵联动，回流阀门与进水流量联动实现回流比控制，全厂 14个CN池和8个DN池自动排序，与反冲泵和反冲鼓风机联动，实现自动反冲，自动曝气运行。全厂的设备和仪表数据不仅可以实时传输到厂内数据平台，也可以实时传输到集团数据中心。管理人员可以在手机上实时查看出厂水质等重要数据。

3.3 数据平台建设

整个污水处理系统设立控制中心，通过数据平台建设，实现污水处理过程的“集中管理”。数据平台新建8 520个监测变量、147个独立界面，实现了全厂 360多个设备和近200个模拟量的远程监控、数据存储记录、实时及历史查询。平台集成了趋势图查询、设备运行状态查询、全厂历史报警查询和生产报表数据定制等功能。污水处理厂数据平台目前能够将排口的水质数据实时上传至集团调度中心及相关部门，并严格遵照标准规范，接口开放，具备与集团大数据平台后期兼容的能力。

4 系统平台优势

系统配置了存储中心和数据分析软件，对整个生产过程中的各项参数和设备运行状态进行记录、储存和分析，提高生产管理水平。利用综合智能系统，在达到排放标准的前提下，有效减少能耗和物耗，最终降低生产成本和管理成本，实现集约化运行。

系统采用人工智能技术对关键工艺环节进行数据清洗、数据挖掘、数据建模，通过自动化系统及现场仪表完成整个污水处理过程中设备运行状况的实时监视、设备运行数据的采集与处理、控制、计算等功能，并对所有的检测数据进行综合分析、判断，对系统运行过程中发生的故障进行自动报警，以防止事故发生和扩大，达到保护人身和设备安全的目的。

5 结语

在未来，将对采集的数据进行深度处理，针对常见在线仪表如在线溶解氧仪、压力、流量计、进水量等信号的测量原理、信号特征设计相应的数据处理策略，如去跳、去噪、补遗、平滑以及替代等处理策略，提高数据质量。数据平台将对采集的数据进行分析计算，经过建模后对各阶段水质进行预测分析，在各平台上直观展示水质分析结果和预警等。

对污水处理过程实现模型化，诊断和优化工艺过程；实现趋势预报；为运营成本核算、核查以及制定污水处理收费政策等方面提供相应支撑，为优化区域水环境污染物排放趋势预测、污水处理厂运营等提供决策支持。