《污水厂站智能化控制技术规范》编制说明

一、项目来源

根据《广西标准化协会关于下达2022年第七十三批团体标

准制修订项目计划的通知》（桂标协〔2022〕178号）文件精神，

由广西智慧水务工程研究中心提出，广西北投环保水务集团有限

公司、广西上善若水发展有限公司、上海昊沧系统控制技术有限

责任公司等单位共同起草的团体标准《污水厂站智能化控制技术

规范》（项目编号：2022-7303）获批立项。

二、项目背景及目的意义

污水处理行业作为国家新兴战略产业之一，国家早在“十二

五”规划时就对城镇污水处理提出了更高要求，强调了污水处理

自动化、信息互联化及智能工业化技术的发展；在“十四五”规

划中，也进一步强调了污水处理厂的数字化转型。随着我国社会

发展与工业进程的不断加快，使得污水的排放问题越来越严重,

城市生活废水以及工业废水在早期的时候都是直接排放到大自

然中，通过自然的自我净化调节功能将废水进行分解。然而在工

业化不断扩展的今天，污水排放量十分庞大，仅仅利用然的净化

调节功能无法将这些废水进行有效处理，这就使得污水处理厂的

重要性愈发明显。中国水网最新研究报告显示，“十四五”期间，

全国城镇污水处理行业的投资需求将达近5400亿，其中：在建、

新建城镇污水处理设施建设投资将达到1000亿元，污水处理厂升

级改造的投资预计为300亿元；同期，配套管网的投资约3200亿

元，污泥处理处置的投资为650亿元，再生水利用投资为240亿。

污水处理工艺发展很快，一些复杂高效工艺的出现,要求自动

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化控制系统从经验式固定程序向智能化发展。特别是一些重要的

工艺环节如絮凝加药、泵站调度、二次生化等需要采用先进的检

测仪器和智能化的控制方式。随着科学技术的不断进步与创新，

为污水处理厂提供了许多新的技术，自动控制系统自引入到污水

处理的过程后就得到了大范围的普及与应用。利用自动控制系统

来对污水进行处理具有很多的优势，不仅操作起来十分简便，并

且还能够实现实时监测，节省了大量的人力物力，对污水厂的经

济运行意义重大。将自动控制系统应用在污水处理的过程中能够

取得良好的效果,不仅提高处理污水的效率，使水的质量得到了明

显的提升，同时还极大的减少了排放的有毒物质，为社会发展带

来了巨大的环境效益与经济效益，有利于社会的可持续发展，具

有非常积极的现实作用。

通过制定团体标准《污水厂站智能化控制技术规范》，以标

准为抓手，统一规范污水厂站智能化控制系统的建设要求，进而

提高污水厂站设备效率，满足污水处理要求，延长设备使用寿命，

减少设备维护、维修费用的成本，对推动“传统水务”迈向“智

慧水务”，实现污水处理现代化、智能化具有重要意义。

三、项目编制过程

（一）成立标准编制工作组

团体标准《污水厂站智能化控制技术规范》项目任务下达后，

广西智慧水务工程研究中心成立了标准编制工作组，起草单位制

定了起草编写方案与进度安排，明确任务职责，确定工作技术路

线，开展标准研制工作。具体标准编制工作由广西北投环保水务

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集团有限公司、广西上善若水发展有限公司、上海昊沧系统控制

技术有限责任公司等起草单位组成标准编制工作组，编制工作组

下设三个小组，分别是资料收集组、草案编写组、标准实施组。

资料收集组负责国内外有关污水厂站智能化控制技术文献

资料的查询、收集和整理工作，查阅前人对污水厂站智能化控制

技术的研究情况。

草案编写组负责起草标准草案、征求意见稿和标准编制说

明、送审稿及编制说明的编写工作，包括后期召开征求意见会、

网上征求意见，以及标准的不断修改和完善。

标准实施组负责团体标准《污水厂站智能化控制技术规范》

发布后，组织科研院所、相关企业开展标准宣贯培训会，对标准

进行详细解读，让相关人员了解标准，并根据标准对污水厂站智

能化控制技术进行规范化评审，保证系统建设技术的准确性，并

对标准实施情况进行总结分析，不断对团体标准提出修正意见。

（二）查阅标准及文献资料

标准编制工作组收集了国内有关污水厂站智能控制的相关

文献资料。主要有：

Q/320602HXH01-2021污水厂工业自动化仪表智能控制

系统

Q/MAS1091-2019MAS-SKZ智能一体化污水数控站

（三）研讨确定标准主体内容

标准编制工作组在对收集的资料进行整理研究之后，标准编

制工作组召开了标准编制会议，对标准的整体框架结构进行了研

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究，并对标准的关键性内容进行了初步探讨。经过研究，标准的

主体内容确定为术语和定义、缩略语、污水处理工艺、设备仪表、

水处理监控、系统架构及功能、系统软件平台、运行监控、监控

网络拓扑结构、监控设备部署、监控对象。

（四）形成草案、征求意见稿

2022年8月-9月，标准起草工作小组进行了广泛实地调研工

作，到污水监测站、厂家，智慧水务企业就标准立项和产业发展

进行座谈交流，并查阅了大量的国内外文献资料，对污水厂站智

能化控制技术的前人研究成果进行系统总结。形成了标准的基本

构架，对主要内容进行了讨论并对项目的工作进行了部署和安

排。

2022年9月-2022年10月，在前期工作的基础之上，通过理清

逻辑脉络，整合已有的参考资料中有关污水厂站智能化控制技术

要求，并结合广西北投环保水务集团有限公司、广西上善若水发

展有限公司、上海昊沧系统控制技术有限责任公司等起草单位实

验研究的基础上，按照简化、统一等原则编制完成团体标准《污

水厂站智能化控制技术规范》（草案）。

2022年11月-2023年5月，标准编制工作组对污水处理厂生产

运营管理平台试点项目建设报告及研究内容进了整理，并结合前

期技术咨询会、征求意见会等内容针对污水厂站智能化控制技术

进行多次讨论、研究，最终形成团体标准《污水厂站智能化控制

技术规范》（征求意见稿）和编制说明。

四、标准制定原则

1、实用性原则

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本文件是在充分收集相关资料和文献，分析污水厂站智能化

控制技术当前现状，在现有国家、行业标准相关污水厂站智能化

控制体系建设的基础上，结合广西北投环保水务集团有限公司、

广西上善若水发展有限公司、上海昊沧系统控制技术有限责任公

司等单位多年的智慧水务建设及实践经验总结起草的。符合当前

智慧水务建设相关要求的同时，保证了污水厂站智能化控制技术

要求的准确性。标准编制组对标准实施情况进行讨论分析的基础

上，不断对团体标准提出修正意见。

2、协调性原则

本文件编写过程中注重与污水厂站智能化控制技术相关法

律法规的协调问题，在内容上与现行法律法规、标准协调一致。

3、规范性原则

本文件严格按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部

分：标准化文件的结构和起草规则》的要求和规定编写本标准的

内容，保证标准的编写质量。

4、前瞻性原则

本文件在兼顾当前区内污水厂站智能化建设实际情况的同

时，考虑到环境治理趋势和生态环境发展需要，在标准中体现了

个别特色性、前瞻性和先进性的条款，作为对污水厂站智能化建

设技术发展的指导。

五、标准主要内容及依据来源

团体标准《污水厂站智能化控制技术规范》主要章节内容包

括监控网络拓扑结构、系统软件平台、管理级平台软件、设备仪

表要求、水处理监控、运行监控、监控设备部署、监控对象和数

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据安全。

（一）术语和定义

1.污水厂站智能化控制

主要依据GB/T37546《无人值守变电站监控系统技术规范》

“3.1无人值守变电站”进行确定。污水厂站智能化可以将5G、

物联网、大数据等技术与智慧水务融合，实现污水厂无人/少人值

守的自动控制。

图1GB/T37546“无人值守变电站”术语和定义

2.污水厂站监控系统

主要依据GB/T37546《无人值守变电站监控系统技术规范》

“3.2变电站监控系统”进行确定。污水厂站监控系统能够把污

水监测和处理环节过程实现信息化、数字化，将监测数据通过自

动或手动录入形成数据流，实现与在线监测仪表数值的比对分析

和预警，以此保障水净化工作的有效性。

图2GB/T37546“变电站监控系统”术语和定义

（二）网络拓扑结构

检测仪器组成数据采集层。通过检测仪器（TN分析仪、TP

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分析仪、COD在线检测仪等）和监控设备（潜污泵、电动阀、变

频器等），实时采集水流、水质、电量、转速、开度、限位等数

据信息，以数字信号或模拟信号形式传输给控制层；并执行控制

层发送的指令，实时控制设备运行。实现信息采集和执行控制指

令的功能。

可编程逻辑控制器（PLC）、单元控制模型、闭环协调控制模

型等部分组成控制层。通过构建污水厂站工艺过程控制组态，依

据实时采集监测信息或数据，发出控制指令，实现取水量、加药

量、加氯量等的实时控制。根据实际需要，在总控室设置操作员

站，并在此站上运行利用“组态王”软件编制的污水厂监控调度

系统，监控调度系统图形化的界面可以形象地显示红外球机监控

下各监控对象的实际运行情况。这样，现场工作人员通过操作员

站就可以详细地了解全厂的运行情况，下达操作控制指令并实现

污水厂的自动控制。污水处理厂监控网络拓扑结构见图3。

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图3污水处理厂监控网络拓扑结构

（三）系统软件平台

由于污水处理厂站具有数量多、规模小、分布广的特点，为

了实现区域内集中监控的目标，通过对万伟Wonderware的

Intouch［美］、通用电气GEFanuc的iFIX［美］、彩虹ARC

Informatique的PCVue［法］、施耐德Schneider的VijeoCitect

［法］、西门子Siemens的WinCC［德］、研华的WebAccess［中］、

亚控的KingView和KingSCADA［中］等技术性能进行比较，结

合工程实际需要和多数开发人员的熟练程度，选择基于Windows

操作系统、SQLServer实时数据库、兼容各类PLC设备及通信

协议，具有集成化管理、模块化开发、可视化操作、智能化诊断

与控制、Web发布访问、使用简单方便、运行安全可靠的

KingSCADA作为现地监控组态软件开发平台，并支持Linux操作

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系统环境下集中监控应用的开发，通过项目建设已取得了良好的

成效。

基于起草单位在污水厂站智能化运营管理平台的运行实际

进行确定。污水厂站智能管理平台的实时监控画面见图4。通过

该系统将生产与运行管理有机地结合起来，以平台软件作为企业

管理层和现场自动化控制层数据共享、分析、交换的基础平台，

实现生产运行集中监视、运行全厂三维、数据曲线分析、数据优

化与报表管理、报警管理、手机APP移动应用等功能，全面提升

企业的生产管理效率和运营管理水平。

图4污水厂站实时监控工艺总览图

数据大屏可视化是数据可视化的一种展现形式，通过图表化

的展示方式用户更加直观、美观的获取重要数据信息。大屏主要

包括：生产KPI、设备KPI、能耗分析、运行报警、工单统计、当

前值班六大业务范围。

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系统应有多种曲线展示风格，能够以组合测点和单测点形式

展示。历史曲线可以选择天、周、月、年周期。系统有较高的曲

线绘制速度。对于每分钟采集一次的仪表（每年50万个以上数据

点）绘制全年历史曲线的时间不超过30秒。日常作业中将部分无

法自动采集的数据，比如水质的化验数据，通过人机交互的形式，

录入系统，与自动采集的数据一样可用于统计展示。依赖于测点

管理提供的基础数据，根据时间周期将每个时间点对应的数据录

入系统，可在数据曲线中查看录入的数据。进出水口pH数据采集

曲线图见图5。

图5水质pH数据采集

计算任务主要提供对测点历史数据的周期性汇总计算，为系

统提供门户统计数据、设备生产KPI数据、复杂的报表数据源等。

新增计算任务需要配置数据源测点，计算公式等，其中计算公式

包括简单的单测点求和、均值计算等，也支持用户自定义的四则

运算等。计算范围包括消减量、合格率、负荷率、差值均值、最

大值最小值、开机次数、停机次数、运行时间等。计算周期包括

小时、天、月和年，生成之后系统自动开始计算，计算结果存储

在数据计算型测点中，能够以报表和曲线方式展示。

（四）设备仪表要求

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水质监测设备仪表包括TP分析仪、TN分析仪、高锰酸盐分

析仪、DO在线检测仪、ORP在线检测仪、BOD检测仪、COD在

线检测仪、SS浓度计、MLSS浓度计等。主要依据智慧管理平台

水质看板中进出水口的检测项目要求进行确定，见图6。智慧管

理平台把水质化验环节实现信息化、数字化，将水厂化验室的数

据通过自动或手动录入形成数据流，实现与在线监测仪表数值的

比对分析和预警，对水质检测各项指标实现有效监测，保障水净

化工作的有效性。

图6主要设备仪表清单

（五）监控对象

实施污水处理全过程的监控管理，实现工艺流程、设备工况、

水质水量的自动监测、自动报警、自动保护、自动调节和自动控

制，提高污水处理设施效能，保障污水处理成效。

1.粗格栅和提升泵房

城镇污水通过管道收集输送到污水处理厂前端集水井，经粗

格栅筛分去除水中较大的漂浮物之后，由污水提升泵输送到地面

以上的污水处理构筑物。需要控制的对象为格栅机、污水泵、电

动闸门，监测对象包括集水井液位、进水流量，同时需要监控有

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毒有害气体浓度。

2.细格栅和沉砂池

细格栅槽用于去除污水中粒径较小的悬浮物和漂浮物，沉砂

池去除比重较大的沙砾、泥沙等。常用的沉砂池类型有旋流沉砂

池、曝气沉砂池等。需要控制的对象包括细格栅机、砂水分离器、

搅拌机、吸砂机等。

污水处理厂进水取样点设置在细格栅后端，设有取样泵、自

动取样器、自动过滤器、水质分析仪，用于监测细格栅前后液位、

进水pH，以及COD、氨氮、总磷、总氮浓度。

3.初沉池

沉砂池出水经配水渠均匀进入平流式初沉池，在污水水平流

动过程中比重相对较大的悬浮杂质被沉淀去除。需要控制的对象

为刮泥机、排泥电动阀、污泥泵（设置在污泥井中单独控制），

监测对象为污泥井液位、出水渠液位。

4.生化反应池

初沉池出水进入生化反应池，主要去除污水中的有机物、氨

氮、磷等污染物。生化反应池工艺类型广泛、形式多样。从微生

物形态上可分为活性污泥法和生物膜法；从运行方式上分为序批

式反应器和连续流反应器；从反应条件上分为厌氧、缺氧、好氧、

兼氧反应器；从工艺类型上分为A/O、AA/O、SBR、CASS，接

触氧化、生物滤池、氧化沟、MBBR、MBR、生物氧化塘等。最常

见的是AA/O工艺，污水将分别流经厌氧区、缺氧区、好氧区，用

于厌氧释磷、缺氧反硝化、好氧吸磷、硝化并去除COD。主要涉

及的设备包括电动闸门、搅拌机、污泥回流泵、硝化液回流泵、

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曝气管流量计、气量调节阀等。

生化反应池是污水处理厂的核心构筑物，能够监测污水的各

类指标，使人们更准确地掌握污水处理厂运行状态，以指导污水

处理厂的运行调控。需要监测的项目包括进水温度、配水流量、

污泥回流量、硝化液回流量、厌/缺氧区氧化还原电位（ORP）、

生化池液位、好氧区沿程溶解氧（DO）、曝气池污泥浓度（MLSS）、

进出口pH等，宜检测好氧池出口氨氮、硝氮。需要控制的设备包

括进水口电动闸门、搅拌机、出水堰板、污泥回流渠电动闸门、

硝化液回流泵、污泥回流泵（设置在二沉池的污泥井或污泥泵房

内，需单独控制）、滗水器等。

5.二沉池

二沉池一般采用辐流式，多池并联运行，用于泥水混合液的

分离，并使富含大量活性微生物的污泥，回流到生化反应池继续

反应。需要控制的设备包括进水闸门、刮泥机、排泥电动阀，监

测指标为出水SS、泥位。

6.消毒池和计量槽

消毒池用于去除出水中的微生物。监测指标主要为出水

COD、氨氮、总氮、总磷、SS、消毒池液位，以及水厂出水口

计量槽液位，以确定出水量。计量槽常采用巴氏计量槽，用于准

确计量污水量、污泥量以及动力耗量。

7.贮泥池和污泥浓缩池

由于初沉池和二沉池排泥的不连续性，需要设置贮泥池来调

节污泥浓缩池的进泥量。贮泥池设置有污泥泵和液位计。污泥浓

缩池的作用和结构与沉淀池相似，不同之处在于污泥浓缩池需要

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投加絮凝剂提高污泥沉降性。污泥浓缩池被控对象包括刮泥机、

搅拌机和加药泵。

8.污泥脱水机

污泥脱水的目的是促进污泥进一步浓缩，降低污泥含水率。

污泥经加压并投入污泥调理药剂进入污泥脱水机，在机械外力作

用下促进泥水分离。需要控制的设备包括污泥泵、脱水机、清洗

泵、加药泵等。需要监测的指标包括进泥量、加药量、污泥pH等。

9.污泥泵房或污泥井

污泥泵房或污泥井（可能兼具贮泥池）的作用是将初沉池污

泥、二沉池污泥合理分配到其他构筑物。需要控制的对象为污泥

泵。

10.鼓风机房

鼓风机房的作用是为曝气池供氧。需要控制的对象为鼓风

机，检测项目包括鼓风机频率、转速、流量、风压、轴功率、电

机功率、电机温度、环境温度及湿度等。

11.加药间和消毒间

加药间的作用是控制各构筑物药剂的配制和投加，需要控制

的对象包括搅拌机、加药泵。消毒间的作用是生成消毒剂并投加

到消毒池，需要控制的对象包括消毒剂发生器、原料泵、投加泵、

清洗泵等。消毒剂通常具有腐蚀性和毒性，需要设置氯气、二氧

化氯、臭氧等