2025 中国国际工业废水处理与资源化利用峰会暨水科技嘉年华圆满落幕！上海城投污水处理有限公司王丽花带来《基于数据驱动的污水处理智慧运行探索与实践》主题分享，以 “政策导向破局 + 技术创新赋能 + 实践成效落地” 为核心，深度拆解污水处理行业从 “人工经验依赖” 到 “数据智能决策” 的转型路径，案例详实、干货密集，引发全场对水务行业智慧化升级的强烈共鸣。
政策 + 痛点双驱动：
智慧转型箭在弦上
“环保政策日趋严格、行业痛点日益凸显，污水处理智慧化转型已不是选择题，而是必答题。” 王丽花在演讲开篇直击行业核心矛盾。政策层面，《减污降碳协同增效实施方案》等文件明确要求推进污水处理厂节能降耗、优化工艺流程，“人工智能 +” 行动更是划定硬指标：2027 年智能终端智能体普及率 70%，2030 年达 90%，推动构建智能协同的精准治理模式。
行业现实同样紧迫：截至 2023 年，全国城市污水处理厂达 2967 座，处理能力达 2.3 亿立方米 / 日，部分地区排放标准已提升至地表水准四类或准三类；2024 年全国 38 次强降雨引发的洪水风险，让极端天气下的运行挑战愈发严峻。
而传统运营模式的三大痛点更让企业承压：过度依赖人工经验导致决策不科学、工艺调控滞后难以适配水质水量变化、能耗药耗管控缺失造成成本高企。在此背景下，智能化控制、智慧化决策成为行业转型的核心目标。
技术攻坚：
“数字工艺员”
撑起智慧运行核心
面对行业困境，上海城投以泰和污水处理厂为试点，打造了一套可复制的智慧运行解决方案，其中 “数字工艺员” 成为全场关注的核心亮点。“我们要让虚拟工艺员 24 小时在岗，实现全流程自动精细化调节。” 王丽花详解道，这一系统的构建并非一蹴而就，而是历经多年循序渐进的探索：2020-2022 年完善自控 SCADA 系统，实现各工艺段小闭环控制；2023 年 9 月上线基于人工智能算法的 “数字工艺员”，达成全流程大闭环控制；2024 年 11 月优化预测模型，增加活性污泥机理模型的全流程在线工艺仿真系统；2025 年 3 月探索大模型应用，并将系统复用至扩建工程。
支撑 “数字工艺员” 高效运转的，是一套 “数据 + 模型” 的硬核底座。在数据采集端，厂区部署了涵盖 COD、氨氮、总磷等水质传感器及流量、液位、溶解氧等在内的大量感知设备，实时采集超 1000 项运行数据；通过平均值法、线性插值法补全缺失数据，用箱型图法检测异常值，再经多模型数据清洗技术完成格式化、标记、过滤填补三步处理，为后续分析提供高质量数据支撑。
模型构建上，形成了 “机理 + 数理” 双驱动的多维度预测体系：采用 XGBOOST 算法的进水水量预测模型，训练集准确性 98.8%、测试集准确性 96.8%；针对提升系统、生物处理系统等构建 10 个工艺参数预测模型，其中外回流比预测模型测试集平均相对误差仅 4.67%，PAM 加药平均相对误差 2.58%；COD、氨氮等出水水质预测模型同样表现亮眼，氨氮平均绝对误差 0.07mg/L，COD 平均相对误差 9.69%。
场景落地：
四大应用解锁提质增效密码
“技术的价值终究要靠实践检验，我们聚焦核心场景，让智慧化真正落地见效。” 王丽花分享了四大典型应用场景，每一个都直击行业痛点：
智能排产：参照制造业 MES 理念，结合上游泵站运行情况及天气预测每日水量，评估产能后形成处理计划，分解为秒流量下发自控系统，实现从 “被动等水” 到 “主动要水” 的转变，同时智能换泵、调频，保障泵机安全与配水精准。
精准曝气：通过随机森林算法建立的生反池出水 NH3-N 预测模型、west 机理模型实时预测的 DO 值，结合保底值择优下发，精确曝气系统根据 DO 值动态调整曝气量与阀门开度，让曝气更精准、更节能。
预案模拟：利用工艺仿真平台，模拟低负荷、高负荷、雨季等不同工况下的污染物去除效果，尤其针对降雨后大水量场景优化调控预案，提前做好应对准备。
大模型辅助：打造污水运营 AI 辅助驾驶仓，工艺人员无需切换多个系统，直接提问即可获取实时数据、专业知识及异常分析，系统还能自动生成生产小结等报告并初步审核，大幅提升工作效率。
此外，“数字工艺员” 还具备实时预测预警、工艺运行优化、关键仪表预测性维护等功能，能在线模拟微生物状态、优化工艺参数、标定仪表状态，成为污水处理厂的 “全能助手”。
实践成效：
提质降碳 + 管理升级双向突破
实打实的技术投入，换来了看得见的成效。王丽花分享的数据让全场瞩目：在确保出水稳定达标的前提下，泰和污水厂年处理量提升 3.8%；能耗药耗显著下降，单位 BOD 去除电耗降低 17%，PAC 单耗下降 10%，次氯酸钠单耗下降 18%；减排效果突出，COD 削减率提升 1.7%，碳排放强度下降 3.65%。
管理模式的升级同样值得关注。从传统的 “人工巡检 + 经验调控” 转变为 “远程监控 + 智能决策”，实现了自主调控 + 人工看护的智慧运行模式。运行人员劳动强度降低 50%，能将更多精力投入关键环节和应急处理；过程仪表故障响应时间从 2 小时缩短至 30 分钟，异常工况处理响应时间缩至 15 分钟，应急处置效率大幅提升。
正视不足，展望未来：
构建智慧水务新生态
“智慧化转型是一场持久战，我们仍有诸多待完善之处。” 王丽花坦诚分享了当前的不足：定量目标管理体系尚未完善，缺乏碳足迹实时监测与动态调控模块；核心设备远控率 90%、程控率 80%，未实现全自动化，突发污染事件应急响应机制需进一步健全；数据质量与标准化不足，历史数据挖掘及跨厂站数据共享有待落实；模型需人工优化参数，复杂工况适配能力和多模型协同联动仍需提升。
对于未来，王丽花给出了清晰的规划：将重点推进系统性数据治理，实现模型自动迭代，建立数据、模型、知识库等多种智能体；覆盖全部工艺运行工况场景，达成污染物排放、温室气体排放、经济成本多目标下的工艺自调节；强化多模型协同联动，同时重塑组织架构、工作模式与团队能力，以 “人工智能技术 + 精准数据” 赋能 “适配组织 + 优化流程 + 赋能人才”，释放智慧水务更大价值。
“污水处理的智慧化升级，没有终点只有连续不断的新起点。” 王丽花表示，上海城投的探索实践，希望能为行业提供可复制、可推广的经验，未来将持续深耕技术创新，推动水务行业朝着更高效、更节能、更智能的方向发展，为减污降碳协同增效贡献力量。
