智慧赋能，构建绿色低碳城市污水治理新模型

图 1 智慧运营管理平台

面对城市高质量发展、水环境治理的需求，污水处理厂作为城市水脉净化器，其污水处理需要更加智慧、高效地控制， 实现精准治污、绿色低碳运营。广州净水公司以沥滘三期净水 厂作为智慧运营示范点，基于地下污水处理厂特点，通过智能化手段奠定节能降耗基础，利用数字化手段推动生产管理智慧化变革，引入 AI 技术构建智慧安全管理体系等多方面举措，构建智慧低碳生产框架，展现了智慧净水领域的创新能力，形成可复制、可推广的广州智慧净水模式。

一、主要做法 

（一）因地制宜，聚焦城市新型地下污水处理厂难题沥滘三期净水厂运用“地下建厂，地上建园”景观设计理念，实施“平面组团”“空间叠加”集约化布局，污水处理设施转移到平均 17 米深的地下空间全封闭运行，将臭气、噪声等影响降至最低。厂区景观采用岭南园林手法，设置景观置石、花镜等特色景致 ； 通过高质量的出水，营造出南岭排渠的瀑布景 观 ；结合海绵城市理念，构建雨水花园、旱溪、草沟等自然形态，打造出湿地公园的自然环境，与一水之隔的海珠湿地生态相连、环境协调、 景观融合，被誉为广州南部的“人工绿肺”。这种与自然环境高度和谐的全新污水处理厂建设模式，为我国水环保设施建设提供了“广州样板” 和“广州方案”，推动广州成为全国地埋式污水处理规模最大、技术集成最先进、样板最美的水环保产业先进城市。 由于污水处理设备集约化转移至地下，运营成本、人员与园区的安全风险也相应高于传统污水处理厂。因此，针对地下净水厂的运营管理特点，以智慧技术构建低碳降耗闭环，驱动地下污水处理厂运营降本增效，同时聚焦运行、管理难题，通过信息化、智能化系统软件的高度融合，实现净水厂智慧安全管理。 

（二）核心工艺智能控制，确保出水品质 

1.过程水质精细化控制

以污水处理全流程减污降碳为目标，研发活性污泥健康诊断系统和污水处理过程微生物在线识别装置，替代人工取样、测定和镜检工作；安装生化池过程水质智能感知单元，实时获取过程水质数据，减少人工化验工作，实现对出水水质指标 6-15 小时提前预警 ；基于三项智慧单元研究，构建从低碳源生物脱氮除磷新理论、 节能增效、精细控制与菌群调控耦合形成系统的减碳降耗增效技术体系。

2. 核心工艺智能化改造

针对曝气、加药两大“能耗大户”，在生化处理工艺段，引入精准曝气系统、药剂智能投加系统，开启净水厂智能控制模式。 沥滘三期净水厂通过对污水生物处理工艺的曝气过程、加药策略进行分析建模，采用“前馈 + 模型 + 反馈”的多参数控制策略， 实现出水达标排放的精细化控制和节能运行。 

（三）设备预防性维护，保证产能产量 

通过加装振动传感器、温湿度传感器、视频监控等，对格栅、 提升泵、刮泥机、鼓风机等设备的重要参数实时监控，实现设备健康状况智能预判、及时响应、精准诊断、数字运维，提高生产设备运行安全，减少非计划停机检修造成影响。

（四）厂区智慧安防，筑牢安全防护屏障 

由于地下净水厂对人员、设备、环境的安全管理提出了更高的要求，通过 UWB+ 智能手环，实现地下空间厘米级精准定 位和心率、血氧等生命体征实时监测，集成一键呼救、精准定位、 轨迹回放等功能，为人员安全保驾护航。建设智慧安防系统，整合多类型智能监控视频，集成水浸、烟火等 10 余种 AI 算法，24 小时自动巡航、告警布控、安消联动，确保人员及环境安全可见、可控、可溯。 

（五）智慧碳管理，精准碳减排 

基于自主研发的碳排放核算方法，构建全流程数字化碳管理系统，包含了碳排放、碳减排、碳足迹、碳管理以及重点设备管理等多个模块，开展了全流程、全工艺、全碳素环节的核算，可实现实时监控、分析展示和全过程管控，有利于掌握碳排放基本规律及变化特征、表征工艺和重点设备的运行状态，助力低碳运行。 

（六）数字化生产管理，提升运营效能 

通过物联网、大数据、低代码等信息化技术，融合沥滘三期全生产要素实时数据，建立集厂区污水污泥管控、工艺全流程监视、三防应急监管、生产指标专题分析等功能为一体化生产管理平台，提升整体运营效能。 利用物联网和数字孪生等先进技术，通过 1 ∶ 1 建模，建成了国内污水行业中建模精度高、系统集成多、应用场景丰富的数字孪生系统，采集了 3500 多个设备及 17000 多个数据点，打造了虚实结合、孪生互 动的“数字化透明工厂”，为水厂少人值守夯实了基础，实现“生产数字化、管理透明化、巡检智能化、运维精准化”。

二、应用成效 

（一）污水处理品质跃升，数字化技术转化为实际生产力

沥滘三期通过开展水质全过程精细化控制、 工艺智能控制等一系列精细化、智能化措施，当年在增水量、优水质、减污染方面均创历史同期之最，水量同比上升 5.9%，出水 COD、氨氮、 总氮浓度同比分别下降 10%、14%、8%，均创历史同期最优，重点出水指标达到地表Ⅲ类水 标准。同时显著提升工作效率，节约检测时间 约 67%，班组工作量减少 20%。 

（二）绿色低碳成效显著，数字化建设实现“绿水青山”和“金山银山”双赢 

通过工艺智能化调控、碳排放实时监控等 一系列数字化、智能化措施，助力公司节能降耗、提质增效、减污降碳目标实现。其中鼓风机电耗下降约 8% ；除磷剂、消毒剂药耗降低 5% ～ 10% ；通过实时监控碳排放、碳减排、碳足迹，2024 年实现碳减排量约 0.78 万吨，践行低碳可持续发展目标。 

（三）数智化新型地下污水处理厂，提升水资源综合价值

沥滘三期净水厂通过数智化运营全封闭完成污水处理过程，臭气、噪声等指标远低于国家标准。基于智慧安防的厂区地面大型园林景观、水域与周边海珠国家湿地公园和瀛洲生态 公园的优美景观资源完美融合，全部向公众开放，并积极履行环保科普宣传社会职责，推广生态文明理念，2024 年累计接待学校、企业、 社会团体、市民群众等参观 329 批次，10395 人次，涵盖 45 个国家、全国 15 个省份、31 个 城市，线上影响近 40 万人次，其中，接待港澳青年团体近 2500 人次。成为“水环保处理典范”、 世界看广州的“绿美窗口”。 

图 12 沥 三期净水厂出水河涌景观

（四）提炼技术成果，数字化创新推进 行业发展 

沥滘三期智慧净水厂示范工程先后入选 2022、2023 年度“双倍跨越”智慧化标杆厂， 2024 年更是在精细化、智慧化、社会化、生态化、低碳化五个方向达到 5 星标准，成为推动污水处理行业智能化进阶的标杆领跑者。 同时，一批创新成果获得行业认定，将引领城市污水治理 高质量发展。其中，《地下污水处理厂智慧控制技术研究与应用》 获得广东省工程勘探设计行业协会“国际先进水平”的科技成果评价，并荣获广东省工程勘探设计行业协会 2023 年度科学技 术一等奖 ；《地下污水处理厂智慧控制技术》《智能化精准曝气节能低碳管理项目》先后入选广东省生态环境厅 2023 年《广东 省先进污染防治技术目录（水污染防治领域）》，2023 年广州市发展和改革委员会广州市绿色技术推广目录、广州市节能减排技术应用典型案例 ；《污水处理厂智慧化低碳平台构建关键技术 研究与应用》获得广东省环境保护产业协会“国际先进水平”的科技成果评价，并获得广东省环境技术进步一等奖 ；《污水处理厂智慧化低碳平台构建及低碳运营技术》入选第五批《国家 重点推广的低碳技术目录》数智赋能类技术（示范类）。 授权发明专利 1 项、实用新型专利 12 项，并获 7 项软件著 作权，充分发挥示范推广作用 ；推进《城镇污水处理厂化学除磷智能控制系统建设技术规范》广州市地方标准申报。 

三、结语 

通过地下集约治污与地上生态补偿的创新模式，污水处理厂重构城市水环境治理体系，成为海绵城市建设的核心节点与可持续发展载体。通过智慧赋能，广州成功示范城市污水治理的新模型，推动生产、生活、生态空间的协同优化，为提升城市韧性，守护生态平衡，改善人居环境发挥重要作用。

（作者单位：广州市净水有限公司）

摘自《中国建设信息化》2025年7月下