近年来，智慧水务、数字水务成为水务行业的热点领域。对于污水处理领域，如何贯彻落实双碳战略，积极推进智慧水厂建设，显得尤为关键。

图扑软件依托自主研发的HTforWeb产品，并结合视频融合、BIM、5G、物联网、云计算及大数据等先进技术，围绕水质达标、安全生产、高效节能等生产、运营和管理目标，搭建了集污水处理厂区建筑及生产设备、管线等设施的三维场景，将污水厂实时运行信息、日常管理信息进行智慧管控，确保其科学、高效、安全、智慧运行。

本次智慧污水处理厂可视化项目，基于PBR物理渲染的材质而开发，使渲染的结果非常具有真实感。直观、高效、精准地展示污水处理厂的空间数据、实时的监控与管理等信息。

整体场景采用航拍方式获取园区建模所需资料，利用飞机或无人机搭载多台传感器，对污水处理厂进行拍摄采集，快速高效获取真实反映厂区情况的数据信息，结合手工建模进行模型搭建、场景渲染等工作，最终获得三维模型。

传统污水处理厂生产及配套系统主要包括污水处理系统、污泥处理系统、加药系统等。图扑智慧污水处理厂解决方案通过自主研发的2D、3D图形渲染引擎勾勒精准数据模型，多维动态展示污水处理厂外景，高频次刷新设备实时数据，一站式呈现全厂运营态势。

综合监视

综合监视系统能够通过图扑软件的可视化引擎以及地理信息系统（GeographicInformationSystem，GIS）相关技术，对污水处理厂进行全方位的数字化建设，全方位掌握所有站点的整体运维状况。可通过鼠标和键盘的常规交互操作，实现对场景的旋转、平移、缩放。

画面两侧数据面板展示厂区设备运维的能耗、运营成本、实时报警、街道供水量等关键指标参数，将采集的数据信息转化为相应的图形信息，直观的展示全厂各工艺流程段的实时设备工况，使管理人员及时掌握水厂运行情况。

设备实时监控

图扑软件数字孪生污水处理厂管理系统，基于工业物联网网关实时采集现场内多个设备的数据，对设备的运行状态、故障信息进行可视化展示；另外系统可扩展支持设备使用状态查询、实时数据查看、实时报警管理等功能，也可针对特种设备做特色管理。

能耗管理可视化

污水处理厂是能耗大户，能耗管理模块通过大数据采集、录入、计算，将污水处理厂内的每个工艺段及设备的能耗成本进行综合统计展示，辅以实时动态的二维折线图图形，将本周耗水量、耗电量、耗药量数据与上周进行对比分析，形象直观、精准呈现，方便用户及时洞察关键能源的使用成本。

污水处理厂据此还可实施"避峰就谷"生产用电管理模式，在完成生产任务的前提下，通过合理组织安排生产时间，降低电费平均价格，从而实现降低生产用电成本。

实时报警可视化

结合图扑软件Web2D组态功能，再通过数据采集，实现设备报警监测可视化，对阀门开/关到位故障、污水液位过低、药剂量不足、设备工况异常等故障报警信息进行展示。并按照突发事件发生的紧急程度以及可能造成的危害程度来进行响应级别分级，并通过不同颜色进行标示，帮助管理者提前预判可能出现的各种意外风险，进行相关事件预警和报警信息的及时推送和发布。

图扑软件同样支持通过HTforWebGIS实现火灾位置的精准定位，当发生火灾时，智能烟感能准确探测到明火带来的烟雾，并将准确位置传达给管理员，实现快速救援。

运营监管可视化

污水厂不同的处理工艺会产生不同的运营效果，运营成本也会有差别。图扑软件HT2D面板实时展示管理成本、运营成本、财务成本等各项参数，使管理人员及时了解运营情况，并根据相应数据变化调整污水处理工艺，从而提高企业的经济效益。

街道供水量可视化

图扑软件HT街道供水量统计模块展示污水厂对主要几个负责的街道供水量统计情况，通过二维柱状图图表，将中山路、和平路等街道的供水量以实时动态的形式直观精准呈现，方便用户及时了解各街道供水情况。

污染物削减量

污染物削减量监测系统对各工艺段中主要的污染物指标进行实时动态监测，及时了解CODcr、NH3-H、BOD5、TP、SS、TN污染物的削减量和削减率指标参数。

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污染物科普小贴士

CODcr：化学需氧量，是以化学方法测量水样中需要被氧化的还原性物质的量。它反映了水中受还原性物质污染的程度。

NH3-N：氨氮，工业污水、生活污水中都含有，指水中以游离氨（NH3）和铵离子（NH4）形式存在的氮。在总氮中以氨氮为主且浓度不高的情况下，可直接添加氨氮去除剂进行化学处理。

BOD5：5日生物需氧量，是指在一定期间内，微生物分解一定体积水中的某些可被氧化物质，特别是有机物质，所消耗的溶解氧的数量。BOD越高，水中有机污染物越多，水质污染越严重。

TP：总磷，废水中以无机态和有机态存在的磷的总和。是衡量水污染程度的指标之一，数值越大，水质污染程度越高。

SS：悬浮物，指悬浮在水中的固体物质，包括不溶于水中的无机物、有机物及泥砂、黏土、微生物等。水中悬浮物含量是衡量水污染程度的指标之一。数值越高，水质污染越严重。

TN：总氮，是水中各种形态无机和有机氮的总量。包括NO3-、NO2-和NH4+等无机氮和蛋白质、氨基酸和有机胺等有机氮，常被用来表示水体受营养物质污染的程度。数值越高，水质污染越严重。

污水处理系统

污水处理按处理程度不同可分为三级处理流程，即一级预处理（物理处理）、二级处理（生物处理）以及三级处理（化学处理或深度处理）。图扑软件HT引擎可根据CAD图、鸟瞰图、设备三视图等资料实现高精度建模还原，真实模拟了污水进行层层处理，最终作为饮用水水源的全过程。

一级处理

一级处理系统又称为物理处理系统，物理处理作为净化水厂水处理的第一道工序，可以截留污水中的漂浮物如纤维、纸浆等细小悬浮物。

粗格栅

粗格栅就是物理处理的“守门大将”，有效的栅渣拦截可以提高水泵等重要设备的使用效率和使用年限。通过图扑软件3D的高仿真模型效果，对格栅机的组装部件和拆解进行数字孪生，融合智能传感器，2D面板可显示格栅机运行功率、液位及状态。

方便运营人员定期进行巡视检查，观察粗格栅前后的液位差是否符合设计值，检查设定的运行时间内有无正常运行。防止液位过低、过栅流速过快导致大型漂浮物撞击栅条和刮渣设备，造成粗格栅的损毁。

进水调节池

调节池是一种用于调节进出口流量的结构，为了使管道和结构正常工作，不受废水高峰流量或浓度变化的影响，一般需要在污水处理设施前设置调节池。图扑软件运用丰富的可视化图表和动画效果，实时统计进水调节池的设备监测数据，数据涵盖液位、搅拌机的启停、功率、状态、转速等多个关键指标，协助作业管理人员进行水量调节，使流出的水质比较均匀，确保进水调节池水量控制在有效水深范围内（2~3m），以避免后续处理设施承受过大的冲击负荷。

提升泵房

提升泵房是把污水提升进入厂区的水处理构筑物。提升泵站一般由水泵、集水池和泵房组成。运用图扑软件HT丰富的2D、3D组态可视化技术数字孪生提升泵房，建立动态的数字化提升泵房可视化平台。2D面板联动三维场景，动态实时更新泵房流量、扬程和功率等关键指标，解决管理人员需要进行24小时不间断的运营管理等问题，保证泵站安全稳定运行。

细格栅

细格栅的栅条间距为5-10mm，设在提升泵房后沉砂池之前，细格栅拦截细小的漂浮物，保护后续工序设备正常运转和减轻处理负荷。细格栅的运行中受到污水原水的影响较大，设备机件出现故障的频率高于其他后续设备。图扑软件HT系统可实时展示细格栅当前的运行状态情况，进一步减轻其处理负荷，加强维护保养能力，对出现的问题及时发现并采取措施进行维护。

旋流沉砂池

接着，污水就进入到了第一级水处理构筑物沉砂池。旋流沉砂池主要去除污水中相对密度大于2.65，粒径大于0.2mm的砂粒，使无机砂粒与有机砂粒分离开来，便于后续生物处理正常运行。

旋流沉砂池的搅拌机转速决定了砂粒在旋流沉砂池内能否沉淀下来。图扑软件通过搭载智能转动传感器，对除砂器、砂水分离器的运行数据进行实时采集监控，并同步上传至2D可视化面板中直观展示呈现。运行人员点击沉砂池内对应设备，即可查阅旋流沉砂池转速，并进行合理的调整，使其适应相应污水中的砂粒，保证旋流沉砂池除砂效果。

二级处理

二级处理系统又称为生物处理系统。污水中最重要的一些污染物质，都是溶解态的，要去除这部分污染物质，就需要利用生物处理的方法：把污水中溶解性的污染物质，当做微生物的食物，在微生物生长繁殖的过程中，污水也就自然得到净化。其工艺构成多种多样，可分成生物膜法和活性污泥法（AB法、A/O法、A2/O法、SBR法、氧化沟法）稳定塘法、土地处理法等多种处理方法。

水解池

水解酸化池在调试阶段的重要阶段就是污泥的培养。水解酸化-好氧生物处理工艺中的水解目的主要是将原有废水中的非溶解性有机物转变为溶解性有机物，特别是工业废水，主要将其中难生物降解的有机物转变为易生物降解的有机物，提高废水的可生化性，以利于后续的好氧处理。

图扑软件通过搭载智能水质监测传感器，在线监测COD、氨氮、总磷的含量，工作人员可在低于要求值时及时投加营养剂，避免因为检测不及时使得池内营养物匮乏造成微生物不能适应新环境或饿死。

生化池

生化池内通过对缺氧、厌氧、好氧三个工艺段的调控，使释磷菌、聚磷菌、硝化菌、反硝化菌等微生物得以生存繁殖，从而充分利用各类微生物降解污水中的BOD5、NH3-H、CODcr、TN、TP等污染物。传统的生化池碳源投加完全由人工控制，系统无法做到精细化加药。

利用图扑软件0代码平台构建的生化池孪生体，实现对药剂投加环节的实时监测，按需分配各控制区域的供气量或加药量，实现精细化控制，确保生产过程安全稳定和出水水质更好。

曝气池

曝气池的作用是让活性污泥进行有氧呼吸，进一步把有机物分解成无机物，去除污染物的功能。图扑软件通过轻量化3D建模技术，将曝气池的外观以及设备进行数字孪生，并辅以2D面板展示除臭、PH值等相关数据信息。辅助作业人员控制好含氧量及微生物的其他各需条件，使微生物具有更大效益的进行有氧呼吸。

二沉池

通过图扑软件HT3D的高仿真模型效果，对污水厂的二沉池以及生物反应池进行数字孪生：经过生物反应池处理后，污水中就存在大量的生物，都是絮状体的物质，经过二次沉淀池的处理，把絮状物从水中分离出来。第二沉淀池底部沉积的大量污泥，除了一部分需要回流外，大部分的剩余污泥，需要外排做脱水处理。

图扑软件通过对接刮吸泥机数据接口，实现场景内二沉池处理工艺的实时状态展示，数据涵盖水深、功率、状态、运行时长、TP等，管理人员发现异常后可及时采取针对措施解决，以免影响水质。

鼓风机房

常用的生物法有厌氧生化、活性污泥法、生物膜法、自然生物处理等方法，一般二级处理工艺选用活性污泥法，通过鼓风或机械曝气，利用好氧菌将有机物去除。在污水处理上因为氧化池、好氧池、曝气池需要通过高压气体将其进行搅拌，所以对于风机的出气压力要求比较高。

然而，夏季高温或雷雨天气很可能会造成风机设备故障，影响正常的运作流程，使得出气压力难以达标。图扑软件3D可视化系统中将鼓风机的空间分布进行高度集中。时刻

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