120万m3/d！竹园四期污水厂如何开创智慧水务新范式

竹园污水处理厂四期作为上海市重大工程及苏州河环境综合整治四期工程的重要组成部分，以 “绿色共生、科技领航、协同发展”为理念，通过“工艺革新、智慧管控、区域联动”模式，为城市水环境治理提供系统性解决方案。其以“数字孪生”为核心，构建全流程智能化管理体系，包含数字孪生系统、智慧配水系统、智慧安防系统等，实现污水处理从“自动化”向“智能化”的跨越。实际运行中，在维持污水处理效果达标的前提下显著降低能耗，提升精细化运行管理水平及片区一体化调度效率，保障厂区运行安全。同时，该厂生态化、资源化、社会化建设也成效显著，助力上海提升污水处理能力，推动环境保护与可持续发展，为城市水环境治理提供了数字化样板。

             

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标杆简介
         

     

竹园污水处理厂四期工程综合楼

     

竹园污水处理厂四期（以下简称“竹园四期”）坐落于浦东新区高东镇，东临洲海路，南接华东路，西靠规划中的高东新路，北邻外高桥船厂，占地58.7公顷，设计污水处理规模达120万m3/d，主要接收合流一期干线及污水三期干线来水，并配套有120tDs/d的污泥干化处理设施。竹园四期服务范围覆盖虹口港、杨浦港及苏州河周边流域，服务对象包括普陀、长宁、静安以及部分黄浦、虹口、杨浦、浦东外高桥等地区，服务面积约335平方公里，服务人口约600万人。作为上海城投下属水务集团的全资子公司，竹园四期目前由水务集团污水公司负责托管和运营工作。      

     

竹园四期首次采用了水务领域大规模预制拼装工艺，项目于2020年6月28日开工，2022年底完成通水调试，2023年5月17日正式投入运行。其污水处理工艺采用A/A/O+深度处理工艺，出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准，污泥采用离心浓缩+低温真空干化工艺，处理后污泥含水率降至30%以下，后续运往外高桥发电厂进行焚烧发电。      

     

作为上海市重大工程及苏州河环境综合整治四期工程的重要组成部分，竹园四期以“绿色共生、科技领航、协同发展”为理念，通过“工艺革新、智慧管控、区域联动”模式，为城市水环境治理提供系统性解决方案，助力上海提升污水处理能力，推动环境保护与可持续发展。      

     

在第四期“双百跨越”污水处理标比选中，竹园污水处理厂四期斩获“智能化标杆污水处理厂”头衔。      

     

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智能化建设：数字驱动，开创智慧水务新范式          

竹园四期以“数字孪生”为核心，构建全流程智能化管理体系，实现污水处理从“自动化”向“智能化”的跨越，为城市水环境治理提供了数字化样板。

     

 竹园四期数字孪生系统      

     

1、数字孪生系统      

     

竹园四期数字孪生系统通过BIM模型和三维扫描模型融合，接入运行数据、实时监控视频打造三维化、全要素的竹园四期数字孪生底座系统，实现污水处理全流程实时模拟与精准分析。该系统包含“智慧大脑”“数字孪生仿真子平台”“AI 运行决策控制子平台”等多种子功能，通过三维建模与实时数据联动，将污水处理全流程转化为可视化、可调控的数字模型，实现视频智能巡检、设备运行状态可视化、工艺参数智能优化等功能，为运营管理提供了精准数据支撑与决策辅助。      

     

     

视频智能巡检      

     

其中，AI 运行决策控制子平台聚焦污水处理核心环节，在精确曝气、水泵自动运行、DO（溶解氧）精准控制、智能排泥以及设备健康评价等领域发挥关键作用。以精确曝气功能为例，当污水厂遭遇污染负荷波动、工艺运行状况变化、常见周期性负荷变化等多种情况时，系统能够迅速捕捉数据信号，精准调控曝气强度，保障生物池处理工艺高效稳定运行。实际运行数据显示，在维持污水处理效果达标的前提下，该系统助力厂区显著降低能耗，进一步提升污水处理厂精细化的运行管理水平。      

     

通过数字孪生系统，竹园四期实现了AI自适应控制运行目标，成为一座全流程智能化污水处理厂。      

     

2、智慧配水系统      

     

     

智慧配水系统      

     

基于数值模拟耦合MIKE+水动力模型开发了竹园片区智慧配水系统，该系统结合管路、水力负荷、水质情况可实现四级总量边界下的一座调蓄池、5座污水设施、20扇总配水井可调节堰门的灵活配水，构建区域污水处理厂群协同运行新格局。系统可实时模拟污水收集、输送及处理单元运行情况，通过算法优化污水分配方案，进一步实现了片区水量水质综合精确调配，提升片区一体化调度效率，高效发挥污水厂降碳减污作用。      

     

3、智慧安防系统      

     

     

智慧安防系统      

     

智慧安防系统搭载了百度AI大数据模型，从全厂600个摄像头中选取关键的276个点位，建立包括不戴安全帽、明火、烟雾识别、人员倒地、抽烟在内的十五个安全预警模型，并根据LCS安全风险等级法设立四级安全预警。该系统包含视频监控、入侵报警、统计分析等功能，构建了全覆盖的安全防护网络，实现突发事件自动预警、应急处置闭环管理，保障厂区运行安全。      

     

4、数字化管理闭环      

     

竹园四期将数字孪生系统与智慧配水系统、智慧安防系统相结合，形成了生产数据实时监测、设备智能调控、应急预警处置的数字化管理闭环。给生产人员提供提前预判和预警，以智能化手段辅助决策，提升管理效率与决策科学性。      

     

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其他亮点          

1、生态化建设：贯彻海绵城市理念，营造生态化水厂      

     

     

竹园四期70万吨厂区鸟瞰图      

     

竹园四期全面贯彻海绵城市建设理念，将自然途径与人工措施相结合，结合厂区水系和景观绿化工程的设计，通过雨水花园、植草沟等设计，在确保城市排水防涝安全的前提下，最大限度地实现了雨水在城市区域的自然积存、自然渗透与自然净化，营造水系循环，绿林环绕的生态化水厂，年径流总量控制率可达75%。      

     

2、资源化建设：探索污水资源化利用，节约水资源      

     

竹园四期近年来积极探索厂内外污水资源化利用途径。目前，厂内经过处理的水可用于景观用水、绿化灌溉、设备冷却等途径，有效减轻了区域内自来水供应的压力。厂外则供给外高桥造船厂，将经处理后达到一级A排放标准的再生水，用于造船厂压舱水试验、船坞区冲洗污泥等方面水源替代，预计每年可节约新水量70万吨。此举也使竹园四期成为上海市首个央地企业联合的中水利用示范点，为上海市推进水资源循环利用和可持续发展奠定了坚实基础。      

     

3、社会化建设：积极对外开放，增强公众环保意识      

     

作为上海第二批对外开放的污水处理厂，竹园四期积极配合上海城投污水处理有限公司打造“治水惠民互动地图”平台，通过实地参观、科普讲座、交流走访等形式，向公众与业内人员展示污水处理全流程与环保科技成果。年接待企事业单位、高校及普通民众超900人次，为增强社会公众环保意识做出积极贡献。      

     

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结语          

作为智能化标杆污水处理厂，竹园污水处理厂四期一直致力于深入探索数字化转型路径，并作为示范运行点为其他污水厂提供可借鉴的运营模式。通过“城投”品牌及智慧服务，竹园四期不仅期望为上海市创造更加绿色、可持续的生态环境，更期望为附近广大市民提供健康、安全的生活空间，展现城市治理与人文关怀的深度融合。

     

未来，竹园四期还将进一步探索中水资源化、污泥产品利用、污水热能回收及光伏发电等多领域的资源化利用的可能性，充分发挥工程的多重优势，提升资源利用效率、降低运营成本、改善服务质量，以数字技术赋能绿色低碳转型，推动污水处理行业向更高效、更环保的方向发展。         

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