2022年11月，雙百聯盟在“2022（第十四屆）水業熱點論壇”發布了第二期“雙百跨越”污水處理標桿比選活動結果。本次標桿比選活動歷時4個月，來自32 家水務企業的73座污水處理廠進入區域評審環節，最終25家水務企業的33座污水廠上榜（33座污水廠上榜，第二期“雙百跨越”標桿污水廠榜單發布）。

(相關資料圖)

為傳播標桿廠優秀建設和運營管理經驗，雙百聯盟將以“精細化-智慧化-資源化-低碳化-生態化-社會化”評選維度，系統展示第二期標桿廠風采。本文以智慧化標桿廠——青島水務集團青島張村河水質凈化廠為案例，向行業同仁展示該廠的智慧化特征優勢，為污水處理廠智慧化建設提供案例支持。

青島水務集團青島張村河水質凈化廠在本次標桿比選中，榮獲“智慧化—關鍵環節精準控制標桿污水廠”稱號。“雙百跨越”污水處理標桿聯盟比選專家，北京首創生態環保集團股份有限公司副總經理邢俊義點評道：這座全地下污水廠通過三級除臭和多重隔音屏障解決了地下空間的臭氣和噪音問題，打造智能消防系統，結合精準曝氣系統、智能加藥系統、精準控制泥齡和排泥系統，出水總氮小于10mg/L、總磷小于0.3 mg/L，實現了對地下水廠安全穩定、精細管理的效果。

01基本情況

青島張村河水質凈化廠位于青島市嶗山區青銀高速以西，張村河北岸，是青島市城區首個全地下污水處理廠。項目建設開工日期為2016年12月，于2018年5月通水運行，服務面積31.2 k㎡（不含山體），服務人口30萬，污水日處理能力4萬噸。采用Bardenpho五段法和MBR超濾膜處理工藝，出水水質同時滿足《城鎮污水處理廠污染物排放標準》中的一級A標準、《城市污水再生利用景觀環境用水水質》中的娛樂性景觀環境用水標準、《青島市環境保護局關于明確2015年省控河流斷面水質改善目標的函》中相關要求，其中：CODcr≤40mg/L、BOD5≤6mg/L、NH3-N≤2mg/L。

圖 1 青島張村河水質凈化廠廠區全圖

02特征優勢

青島張村河水質凈化廠不斷完善運營管理體制，強化各工藝環節精準控制，建立信息化運行管理平臺，結合智慧水廠建設，嚴密監控水質水量波動，實現安全監管在線查及時匯報、安全預警及時報，確保污水處理廠精細化、智能化運行，實現安全生產和節能降耗目的。

1. 智慧”曝氣

優化精確曝氣系統，在原有系統的基礎上新增溶解氧自適應、氨氮等優化控制系統，建立信號反饋控制模型，可根據進水負荷、生物池出水氨氮的變化來實時調整溶解氧設定值，精確計算出鼓風機壓力控制所需的最佳壓力設定值，優化鼓風機的控制，在滿足硝化反應和有機物去除的前提下，最大程度上降低曝氣量，實現了按實際所需供氣。2021年曝氣鼓風機噸水電耗降低36.1%。

經統計，曝氣系統優化后，2021年度溶解氧測量值維持在設定值±0.3mg/L范圍內；出水總氮平均值為6.17mg/L，總氮≤10mg/L的時間占到全年的98.1%；出水氨氮平均值為0.33mg/L，氨氮≤0.5mg/L的時間占到全年的96.2%。出水水質穩定，出水指標均優于國家出水一級A標準。

圖 2 青島張村河水質凈化廠精確曝氣系統

2. 智能加藥

建立智能加藥系統，通過結合前饋控制、后饋控制、模糊控制等多種控制方式，建立多變量加權模糊控制模型，根據進水流量，在線水質等指標，利用上位機控制系統和PLC通訊實現自動精確投藥。根據進水流量、出水總氮數值、生物池出水硝氮數值自動調整碳源投加量。根據進水流量、出水總磷數值、生物池進水總磷數值自動調整三氯化鐵投加量，加藥量和水質水量相匹配，有效控制成本，節能降耗。2021年藥耗年均值下降101.7元/千噸水。

經統計，智能加藥系統運行后，2020年出水水質中總氮、總磷指標波動小，易于控制，穩定達標。2019年出水總氮≤10mg/L的時間占到全年的90.7%；出水總磷≤0.3mg/L的時間占到全年的94.0%。2020年出水總氮≤10mg/L的時間占到全年的95.3%；出水總磷≤0.3mg/L的時間占到全年的98.1%。相比于2019年，2020年乙酸鈉單耗降低14.6%，三氯化鐵單耗降低16.7%。

圖 3 青島張村河水質凈化廠加藥間

3. 精確排泥

根據廠區進水量、原水SS濃度等變化情況，計算排泥量，通過設置PLC程序，按周期循環式進行S3D池排泥。剩余污泥排放根據進水有機物負荷、污泥濃度等變化，通過設定的污泥齡計算剩余污泥排泥量，指導精準排泥。

4. 地下廠區安全標準化管理

（1）消防安全。采用物聯網技術和無線通訊技術，將14套室內和1套室外消火栓智慧終端，與消火栓采集系統、信息管理系統融合起來，形成對消火栓用水、撞倒、水壓、漏損的全面監控管理。

圖 4 青島張村河水質凈化廠消火栓智慧終端界面

（2）防洪排澇。進水設置速閉閘、電動刀閘、偏心半球閥，優化雨水泵及排污管道，增加箱體外排能力，建立重點環節超液位報警。

（3）箱體通訊。建立箱體通訊基站，設置安全提示廣播，配置對講機。

（4）應急管理。建立有限空間作業程序文件，定期演練培訓，專職安全管理。

（5）應急疏散。箱體內設置應急疏散標識，建立箱體內視頻監控系統。

（6）地上景觀。增加門禁系統，聘請專業物業公司管理，建立視頻監控系統。

（7）自動化監控。基本實現廠區視頻監控全覆蓋，引入在線監測儀和PLC自動控制系統，實現工藝參數在線查，高限預警及時報，掌握污水處理設施的運行情況。

03水廠榮譽

青島水務集團青島張村河水質凈化廠運營至今，得到了省市環保部門及行業主管部門的高度認可，獲得了多項榮譽：

2017年榮獲“工人先鋒號”，同時被授予“青島市示范性重點工程勞動競賽優勝者單位”；

2018年榮獲BIM技術應用成果設計組三等獎；

2019年榮獲山東省優質安裝工程“魯安杯”獎；榮獲中國安裝工程優質獎“中國安裝之星”；

2020年被授予青島市環境教育基地、青島市科普教育基地；

2021年，榮獲山東省優秀工程勘察設計成果一等獎、“創未來·致青春”青年創新創業大賽社會企業賽道優秀獎、山東省城鎮排水工作先進集體與青島市文明單位標兵；同年被授予青島市第六批未成年人“社會課堂”場館；

2022年，《了不起的微生物》榮獲“青島市優秀科普微視頻作品”。

04未來計劃

青島水務集團青島張村河水質凈化廠目前初步搭建廠內的智慧水務信息系統，已經部署了數據錄入統計、生產管理、安全管理檔案、物資采購及出入庫的流程管理等模塊。未來的智慧廠站建設，以中心化運營管理為中心，以生產穩定為前提，以節能降耗為目標，通過工藝、設備聯動，實現智能值守，推動生產人員專業化、技術化轉型，最終完成智慧值守和工藝管控、設備智能管控的智能決策系統。

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