竹園污水處理廠四期作為上海市重大工程及蘇州河環(huán)境綜合整治四期工程的重要組成部分，以“綠色共生、科技領(lǐng)航、協(xié)同發(fā)展”為理念，通過“工藝革新、智慧管控、區(qū)域聯(lián)動(dòng)”模式，為城市水環(huán)境治理提供系統(tǒng)性解決方案。其以“數(shù)字孿生”為核心，構(gòu)建全流程智能化管理體系，包含數(shù)字孿生系統(tǒng)、智慧配水系統(tǒng)、智慧安防系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)污水處理從“自動(dòng)化”向“智能化”的跨越。實(shí)際運(yùn)行中，在維持污水處理效果達(dá)標(biāo)的前提下顯著降低能耗，提升精細(xì)化運(yùn)行管理水平及片區(qū)一體化調(diào)度效率，保障廠區(qū)運(yùn)行安全。同時(shí)，該廠生態(tài)化、資源化、社會(huì)化建設(shè)也成效顯著，助力上海提升污水處理能力，推動(dòng)環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展，為城市水環(huán)境治理提供了數(shù)字化樣板。
01標(biāo)桿簡介
竹園污水處理廠四期工程綜合樓
竹園污水處理廠四期（以下簡稱“竹園四期”）坐落于浦東新區(qū)高東鎮(zhèn)，東臨洲海路，南接華東路，西靠規(guī)劃中的高東新路，北鄰?fù)飧邩虼瑥S，占地58.7公頃，設(shè)計(jì)污水處理規(guī)模達(dá)120萬m3/d，主要接收合流一期干線及污水三期干線來水，并配套有120tDs/d的污泥干化處理設(shè)施。竹園四期服務(wù)范圍覆蓋虹口港、楊浦港及蘇州河周邊流域，服務(wù)對(duì)象包括普陀、長寧、靜安以及部分黃浦、虹口、楊浦、浦東外高橋等地區(qū)，服務(wù)面積約335平方公里，服務(wù)人口約600萬人。作為上海城投下屬水務(wù)集團(tuán)的全資子公司，竹園四期目前由水務(wù)集團(tuán)污水公司負(fù)責(zé)托管和運(yùn)營工作。
竹園四期首次采用了水務(wù)領(lǐng)域大規(guī)模預(yù)制拼裝工藝，項(xiàng)目于2020年6月28日開工，2022年底完成通水調(diào)試，2023年5月17日正式投入運(yùn)行。其污水處理工藝采用A/A/O+深度處理工藝，出水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，污泥采用離心濃縮+低溫真空干化工藝，處理后污泥含水率降至30%以下，后續(xù)運(yùn)往外高橋發(fā)電廠進(jìn)行焚燒發(fā)電。
作為上海市重大工程及蘇州河環(huán)境綜合整治四期工程的重要組成部分，竹園四期以“綠色共生、科技領(lǐng)航、協(xié)同發(fā)展”為理念，通過“工藝革新、智慧管控、區(qū)域聯(lián)動(dòng)”模式，為城市水環(huán)境治理提供系統(tǒng)性解決方案，助力上海提升污水處理能力，推動(dòng)環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展。
在第四期“雙百跨越”污水處理標(biāo)比選中，竹園污水處理廠四期斬獲“智能化標(biāo)桿污水處理廠”頭銜。
02智能化建設(shè)：數(shù)字驅(qū)動(dòng)，開創(chuàng)智慧水務(wù)新范式
竹園四期以“數(shù)字孿生”為核心，構(gòu)建全流程智能化管理體系，實(shí)現(xiàn)污水處理從“自動(dòng)化”向“智能化”的跨越，為城市水環(huán)境治理提供了數(shù)字化樣板。
竹園四期數(shù)字孿生系統(tǒng)
1、數(shù)字孿生系統(tǒng)
竹園四期數(shù)字孿生系統(tǒng)通過BIM模型和三維掃描模型融合，接入運(yùn)行數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)監(jiān)控視頻打造三維化、全要素的竹園四期數(shù)字孿生底座系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)污水處理全流程實(shí)時(shí)模擬與精準(zhǔn)分析。該系統(tǒng)包含“智慧大腦”“數(shù)字孿生仿真子平臺(tái)”“AI 運(yùn)行決策控制子平臺(tái)”等多種子功能，通過三維建模與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)，將污水處理全流程轉(zhuǎn)化為可視化、可調(diào)控的數(shù)字模型，實(shí)現(xiàn)視頻智能巡檢、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)可視化、工藝參數(shù)智能優(yōu)化等功能，為運(yùn)營管理提供了精準(zhǔn)數(shù)據(jù)支撐與決策輔助。
視頻智能巡檢
其中，AI 運(yùn)行決策控制子平臺(tái)聚焦污水處理核心環(huán)節(jié)，在精確曝氣、水泵自動(dòng)運(yùn)行、DO（溶解氧）精準(zhǔn)控制、智能排泥以及設(shè)備健康評(píng)價(jià)等領(lǐng)域發(fā)揮關(guān)鍵作用。以精確曝氣功能為例，當(dāng)污水廠遭遇污染負(fù)荷波動(dòng)、工藝運(yùn)行狀況變化、常見周期性負(fù)荷變化等多種情況時(shí)，系統(tǒng)能夠迅速捕捉數(shù)據(jù)信號(hào)，精準(zhǔn)調(diào)控曝氣強(qiáng)度，保障生物池處理工藝高效穩(wěn)定運(yùn)行。實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)顯示，在維持污水處理效果達(dá)標(biāo)的前提下，該系統(tǒng)助力廠區(qū)顯著降低能耗，進(jìn)一步提升污水處理廠精細(xì)化的運(yùn)行管理水平。
通過數(shù)字孿生系統(tǒng)，竹園四期實(shí)現(xiàn)了AI自適應(yīng)控制運(yùn)行目標(biāo)，成為一座全流程智能化污水處理廠。
2、智慧配水系統(tǒng)
智慧配水系統(tǒng)
基于數(shù)值模擬耦合MIKE+水動(dòng)力模型開發(fā)了竹園片區(qū)智慧配水系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)合管路、水力負(fù)荷、水質(zhì)情況可實(shí)現(xiàn)四級(jí)總量邊界下的一座調(diào)蓄池、5座污水設(shè)施、20扇總配水井可調(diào)節(jié)堰門的靈活配水，構(gòu)建區(qū)域污水處理廠群協(xié)同運(yùn)行新格局。系統(tǒng)可實(shí)時(shí)模擬污水收集、輸送及處理單元運(yùn)行情況，通過算法優(yōu)化污水分配方案，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了片區(qū)水量水質(zhì)綜合精確調(diào)配，提升片區(qū)一體化調(diào)度效率，高效發(fā)揮污水廠降碳減污作用。
3、智慧安防系統(tǒng)
智慧安防系統(tǒng)
智慧安防系統(tǒng)搭載了百度AI大數(shù)據(jù)模型，從全廠600個(gè)攝像頭中選取關(guān)鍵的276個(gè)點(diǎn)位，建立包括不戴安全帽、明火、煙霧識(shí)別、人員倒地、抽煙在內(nèi)的十五個(gè)安全預(yù)警模型，并根據(jù)LCS安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)法設(shè)立四級(jí)安全預(yù)警。該系統(tǒng)包含視頻監(jiān)控、入侵報(bào)警、統(tǒng)計(jì)分析等功能，構(gòu)建了全覆蓋的安全防護(hù)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)突發(fā)事件自動(dòng)預(yù)警、應(yīng)急處置閉環(huán)管理，保障廠區(qū)運(yùn)行安全。
4、數(shù)字化管理閉環(huán)
竹園四期將數(shù)字孿生系統(tǒng)與智慧配水系統(tǒng)、智慧安防系統(tǒng)相結(jié)合，形成了生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測、設(shè)備智能調(diào)控、應(yīng)急預(yù)警處置的數(shù)字化管理閉環(huán)。給生產(chǎn)人員提供提前預(yù)判和預(yù)警，以智能化手段輔助決策，提升管理效率與決策科學(xué)性。
03其他亮點(diǎn)
1、生態(tài)化建設(shè)：貫徹海綿城市理念，營造生態(tài)化水廠
竹園四期70萬噸廠區(qū)鳥瞰圖
竹園四期全面貫徹海綿城市建設(shè)理念，將自然途徑與人工措施相結(jié)合，結(jié)合廠區(qū)水系和景觀綠化工程的設(shè)計(jì)，通過雨水花園、植草溝等設(shè)計(jì)，在確保城市排水防澇安全的前提下，最大限度地實(shí)現(xiàn)了雨水在城市區(qū)域的自然積存、自然滲透與自然凈化，營造水系循環(huán)，綠林環(huán)繞的生態(tài)化水廠，年徑流總量控制率可達(dá)75%。
2、資源化建設(shè)：探索污水資源化利用，節(jié)約水資源
竹園四期近年來積極探索廠內(nèi)外污水資源化利用途徑。目前，廠內(nèi)經(jīng)過處理的水可用于景觀用水、綠化灌溉、設(shè)備冷卻等途徑，有效減輕了區(qū)域內(nèi)自來水供應(yīng)的壓力。廠外則供給外高橋造船廠，將經(jīng)處理后達(dá)到一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)的再生水，用于造船廠壓艙水試驗(yàn)、船塢區(qū)沖洗污泥等方面水源替代，預(yù)計(jì)每年可節(jié)約新水量70萬噸。此舉也使竹園四期成為上海市首個(gè)央地企業(yè)聯(lián)合的中水利用示范點(diǎn)，為上海市推進(jìn)水資源循環(huán)利用和可持續(xù)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
3、社會(huì)化建設(shè)：積極對(duì)外開放，增強(qiáng)公眾環(huán)保意識(shí)
作為上海第二批對(duì)外開放的污水處理廠，竹園四期積極配合上海城投污水處理有限公司打造“治水惠民互動(dòng)地圖”平臺(tái)，通過實(shí)地參觀、科普講座、交流走訪等形式，向公眾與業(yè)內(nèi)人員展示污水處理全流程與環(huán)?？萍汲晒Ｄ杲哟笫聵I(yè)單位、高校及普通民眾超900人次，為增強(qiáng)社會(huì)公眾環(huán)保意識(shí)做出積極貢獻(xiàn)。
04結(jié)語
作為智能化標(biāo)桿污水處理廠，竹園污水處理廠四期一直致力于深入探索數(shù)字化轉(zhuǎn)型路徑，并作為示范運(yùn)行點(diǎn)為其他污水廠提供可借鑒的運(yùn)營模式。通過“城投”品牌及智慧服務(wù)，竹園四期不僅期望為上海市創(chuàng)造更加綠色、可持續(xù)的生態(tài)環(huán)境，更期望為附近廣大市民提供健康、安全的生活空間，展現(xiàn)城市治理與人文關(guān)懷的深度融合。
未來，竹園四期還將進(jìn)一步探索中水資源化、污泥產(chǎn)品利用、污水熱能回收及光伏發(fā)電等多領(lǐng)域的資源化利用的可能性，充分發(fā)揮工程的多重優(yōu)勢，提升資源利用效率、降低運(yùn)營成本、改善服務(wù)質(zhì)量，以數(shù)字技術(shù)賦能綠色低碳轉(zhuǎn)型，推動(dòng)污水處理行業(yè)向更高效、更環(huán)保的方向發(fā)展。
來源：易二零水網(wǎng)
