近年来，随着国家对水环境质量的重视程度日益提高，污水尾水高标准排放逐步成为各地污水处理厂的基础要求。在这一背景下，污水处理厂对精细化、智能化经营需求也日益凸显。污水尾水高排放标准不仅对污水厂处理工艺要求高，同时还对污水处理流程中能耗、消耗及经营利润提出了更为严格的要求。
如何更高效节能地治理污水？针对污水处理的药剂投加关键，baidu智能云与清华大学施汉昌团队合作，通过将数据挖掘、深度学习与传统机理模型进行深度耦合，推出baidu智能云污水处理智能加药系统解决方案。该方案以AI模型算法为核心，通过对污水处理厂工艺进行仿真建模，及时评估混凝效果和水质变化，动态、智能地调整药剂投加策略，帮助水业公司完成生产工艺优化。在保证水质达标的前提下，减少过量投加和药剂浪费，完成水质达标与利润的最佳平衡。
baidu智能云智能加药算法技术路线
目前，该方案已在多地成功落地实践。在沱江河畔，该创新方案正在助力成都沱江掩护复活水厂在保障出水稳定的同时，完成污水处理药剂的智能投加，其中PAC（聚合氯化铝）和碳源的投加量较人工加药节省了30%，有效提质降本。
人工智能结合传统机理擦出新火花
助力污水厂完成智能加药
一直以来，在水厂处理污水的流程中，药剂投加是一个必不可少的关键。然而传统的加药方式存在一定弊端，如为了满足达标排放要求，经营关键容易药品过量投加，从而造成资源浪费；面对进水波动情况，难以完成药剂投加的精准调节，从而影响污水处理效果，导致水质不稳定。据统计，市政污水处理厂的加药利润约占整个污水处理经营利润的20%左右。因此，如何完成加药的智能化和精细化，在保障水质稳定、达标的情况下，降低加药利润已成为污水处理经营关键的关注重点。
低碳、节约也是成都沱江掩护复活水厂所追求的目标。成都沱江掩护复活水厂坐落于四川省成都市金堂县，地处沱江河畔，主要服务于淮州新城成阿小柏片区、职教城部分区域、环保应急产业园区光伏项目。水厂每天将4万吨的污水处理成清洁达标的水，以支撑园区产业发展和周边居民生活。
成都沱江掩护复活水厂
在成都沱江掩护复活水厂设计建设初期，就采用了改良型的AAO污水处理工艺，在传统AAO工艺基础上增加了分级进水、多段进水等措施，以降低污水厂的运行利润。在经营期，为了进一步降低污水厂药耗，完成水厂的低碳运行，成都沱江掩护复活水厂与baidu智能云、成都环境创新科技有限公司合作，联合打造鉴于人工智能的污水处理碳源投加与智能除磷加药系统，助力水厂在保障出水稳定情况下，完成乙酸钠以及PAC（聚合氯化铝）药剂的智能投加，进一步优化污水处理工艺。
成都环境创新科技有限公司是成都市属国有企业成都环境投资集团有限公司的全资子公司，主要从事城市生态科技服务产业，在生态环境监测及水务环保数字化等领域拥有领先的行业经验。
在该项目中，baidu智能云与成都环境创新科技有限公司合作，充分发挥baidu人工智能、大数据、云计算等技术优势与成都环境创新科技有限公司的行业经验，共同对污水厂的智能加药算法进行调优。鉴于机理+数据驱动融合建模方式，充分考虑进水水质、水量、流程变量等影响因素，利用DeepONet算子学习算法定期对机理参数进行率定，指导碳源和PAC（聚合氯化铝）加药量的预测；并且，鉴于算子学习和传统控制融合方法，完成对加药量的优化控制，鉴于出水水质标准，动态调整加药量；此外，还融合了水质异常预警、流程数据软测量、安保值预测功能，在仪表、设备异常下修正加药策略，确保出水达标。
人工智能闭环控制成专家
污水厂完成智能化运行
人工智能闭环控制是一种先进的控制策略，它通过及时监测、数据分析和智能算法，完成对污水厂经营流程的全面控制。通过这种方式，污水厂可以更好地应对各种复杂的经营情况，如污水成分变化、设备故障等。在AI闭环控制之前，这类情况往往需要人工干预，不仅效率低，而且容易出现误差。
在成都沱江掩护复活水厂项目中，鉴于构建的智能加药算法，将算法结果与水厂自控设备打通，完成加药关键闭环智能控制，及时调整加药。闭环控制的流程则可以通过污水厂智能驾驶舱进行监控，让污水厂经营职员可以及时掌控污水厂整体情况。
baidu智能云污水处理智能加药系统
具体来讲，在人工智能闭环控制的帮助下，污水厂经营职员可以：
提高工作效率：AI闭环控制由于可以完成机理模型的快速率定，算法鲁棒性强，可满足自动化控制污水厂的经营流程，减少人工干预的需求，经营职员可以更加高效地进行工作。降低工作压力：AI闭环控制的应用，可以让经营职员减少对繁琐的人工操作的依赖，减轻工作压力。提高经营质量：AI闭环控制可以更好地保证污水处理的达标率，减少操作误差和失误，从而提高污水厂的经营质量。提供数据支持：AI闭环控制可以提供及时的数据监测和分析，为经营职员提供数据支持，更好地了解污水厂的经营情况。完成远程管理：通过AI闭环控制，经营职员可以远程监控和管理污水厂，提高了管理的便利性和效率。
鉴于人工智能技术开发的污水处理智能加药系统，是baidu智能云“云智一体”技术在智慧水务建设领域的成功应用之一。在水行业，baidu智能云围绕水利、水务两大领域，在数字孪生、城乡供水、综合水务、垂直水务四大方向，运用baidu人工智能、大模型、大数据、云计算等技术，构建“云智一体”的数字化底座，提供了水行业流域防洪、水资源调配城镇供水、排涝、治污等全链条业务提供综合解决方案，助力打造安全、高效、绿色、便民的智慧水利水务新模式。未来，baidu智能云将持续探索人工智能技术在水行业的深度应用，为行业高质量发展创造更大的价值。