废水处理工艺的新发展

萨克拉门托地区的废水处理厂位于加利福尼亚州埃尔克格罗夫附近，由萨克拉门托县卫生局（Regional San）所有并运营，该废水厂每天要处理来自该县和西萨克拉门托 160 万人口产生的 1.35 亿加仑的废水。早在 2010 年发布新的排放许可要求时，萨克拉门托县卫生局就开始探索多种策略来升级其现有基础设施。萨克拉门托县卫生局采用了更为先进的处理工艺，通过提供安全可靠的水以达到可循环使用的目的，包括将处理后的废水用于当地农业灌溉。该项目名为“EchoWater”，是一项为期十年的设施扩建工程，旨在改善水质并缓解生态问题，在一定程度上减轻加州农业地区持续多年的干旱。

EchoWater升级改造项目是萨克拉门托史上最大的公共工程项目之一，由 22 个独立的工程项目组成。生物营养物去除 (BNR) 项目是新废水处理工艺的核心，可以去除污水中的氨、氮，同时三级处理、过滤和强化消毒则使最终的处理水洁净且可重复使用。萨克拉门托县卫生局总经理 Christoph Dobson 表示：“我们升级后的处理工艺现在可去除废水中 99% 的氨和 89% 的氮。”EchoWater项目于 2023 年春季竣工，使萨克拉门托设施成为美国同类型工厂中的第二大废水处理厂，在提供高质量循环水的同时也支持了该地区水资源的可持续发展。

解决巨额升级成本和协作挑战

EchoWater项目的预算为 21 亿美元，预计新的废水处理设施的施工合同支出超过 10 亿美元。这些设施包括十几个混凝土结构、泵站和电气装置，共使用了 41,350 吨钢材和超过 225,000 立方码混凝土。执行这些规模庞大且经常需要同时进行的多个项目，意味着需要在运行中的废水处理设施上开展超过 100,000 项施工活动。因此，团队需要周密的组织、规划和协作能力。

Project Controls Cubed（PC3）被委托管理规划、进度安排和成本控制。PC3 的管理成员Serelle Corn 表示：“在运行中的废水处理综合设施上规划和管理 22 个项目的设计和施工非常具有挑战性，其中许多项目是同时进行的。”PC3 需要一个可以满足总体设计和施工管理要求的平台，同时 PC3 还需要可操作的停工模型，以满足废水处理设施扩建项目计划的需求，并为该 10 年计划中的每次重大停工进行规划。

此外，由于EchoWater的资金来自消费者，导致其费用增加了两倍。PC3 虚拟规划总监 Jeff Campbell 表示：“首要任务之一就是控制成本，尽量减少对纳税者的影响。”降低成本不仅对萨克拉门托地区的客户至关重要，而且对为农业和动物栖息地复用计划提供资金支持也同样重要。为了尽可能地降低、控制成本并简化众多项目参与方和承包商之间的协作，PC3 需要可以规划和管理多个项目的复杂施工顺序的技术解决方案。他们希望开发一个与资源和成本信息关联的详细数字化项目时间表，以便实时监控、跟踪和报告施工进度和财务状况。

利用 SYNCHRO 提高项目可见性

PC3 提倡使用 Bentley 的 SYNCHRO 来模拟施工作业，以确保每个项目阶段的安全性和工作效率。他们与 SYNCHRO 团队合作，为项目的发展和成功提供支持。通过结合iTwin技术，PC3 创建了该设施的数字孪生模型。该模型与实际场地的各个方面及其多个组件完全同步。Corn 表示：“我们的目标是尽可能开发出更好的数字孪生模型，为项目参与方提供更佳和及时的态势感知。”从设计者到承包商，多个用户都可以使用数字孪生模型来准备和开展所有必须完成的活动，实时工作，提前发现问题。Campbell 表示：“我们认为，如果不使用数字孪生模型，就无法安排或规划施工顺序。”

通过日常使用 Bentley 的数字化施工解决方案 SYNCHRO，该团队能够预测并减少潜在的障碍和停工，并获取及时的洞察和态势感知，以便更好地进行项目规划、成本控制和进度执行。该解决方案对于预测和减少多项障碍至关重要。借助 SYNCHRO，PC3 能够将三维模型整合到四维/五维数字化施工和成本分析环境中。数字孪生技术对于管理生物营养物去除（BNR）处理进程和整个EchoWater项目至关重要，它使所有项目参与方能够在可施工性审查期间直观地了解设计、设备接入、多项目集成和交通情况。SYNCHRO 的五维模型有助于进行可视化进度差异分析，从而更好地了解施工的进行、成本管理和自动规划的活动。团队借助 SYNCHRO 能够满足严格的混凝土浇筑要求，并有助于在计划停工期间优化运营。

数字孪生技术助力实现节约以支持环境管理和可持续发展

SYNCHRO 数字孪生技术增强了对态势和物流的感知能力，创造了可行的洞察，在设计阶段早期就降低了成本和风险。PC3 制定了新的规范，要求承包商提交五维 SYNCHRO 项目，并附上基线进度表和每月的进度更新。与以前的项目相比，基线进度表审查的质量、时间和接受度大幅改善，仅仅只需几周就可以完成以前数月完成的项目。数字孪生技术简化了承包商和项目参与方之间的协作并优化了施工顺序，将总体项目成本降低了 4 亿美元。Campbell 表示：“萨克拉门托县卫生局建议我们要求承包商在三级处理设施中使用 SYNCHRO，这对整个行业来说是一个颠覆性的举措。承包商不仅采用了该技术，而且 SYNCHRO 还成为他们规划和管理施工的主要应用程序。这是毋庸置疑的成功，真正向所有人证明了 Bentley 数字化施工平台的强大功能。”

整个EchoWater项目在预算范围内成功如期交付。Corn 表示：“我们使用 Bentley 的数字化施工解决方案来满足所有合规性要求。这一应用了 SYNCHRO 的项目在每周例会上展示，施工经理、项目管理团队和承包商将共同审查和解决问题，从而降低现场风险。最初预估的成本高达 21 亿美元，而最终成本约为 17 亿美元，大大降低了对客户费用的影响。”该项目节约的成本将用于资助其“收集水源”计划，为萨克拉门托县南部的农田和现有动物栖息地提供循环利用的清洁水源，这与萨克拉门托县卫生局对环境管理和可持续发展的承诺相一致。作为美国最大的农业再利用项目之一，循环水计划将灌溉多达 16,000 英亩的农业或动物栖息地保护区用地。Dobson 表示：“我们为农民提供了更多环境可持续发展的可能性，因为他们拥有了新的可靠水源，同时我们也获得了环境效益。”