Если вы используете numpy, а ваш 3D-массив представляет собой numpy-массив, этот однострочник сделает свое дело:
numpy.where(your_array_name != 0, 1, 0).sum()
пример:
In [23]: import numpy
In [24]: a = numpy.array([ [[0, 1, 2], [0, 0, 7], [9, 2, 0]], [[0, 0, 0], [1, 4, 6], [9, 0, 3]], [[1, 3, 2], [3, 4, 0], [1, 7, 9]] ])
In [25]: numpy.where(a != 0, 1, 0).sum()
Out[25]: 18