欄目導(dǎo)語

每一座水廠，都凝聚著幾代人的智慧和汗水，都是一城一地老百姓安居樂業(yè)的根本保障。《凈水技術(shù)》與國內(nèi)各大水司強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，用科普與專業(yè)并重的視角探究各地標(biāo)桿性水廠的每一個(gè)角落，讓水廠在云端打開大門，展現(xiàn)別樣的風(fēng)采。

廣州是國內(nèi)最早有自來水的城市之一，1908年廣州市第一間水廠——增埗水廠建成投產(chǎn)。2000年，劉屋洲取水工程建成，上移東部水廠取水點(diǎn)，取東江水。2004年，南洲水廠建成投產(chǎn)，引入北江水，日生產(chǎn)飲用凈水100萬m3，是華南地區(qū)首家采用“臭氧-生物活性炭”深度處理工藝的特大型飲用凈水生產(chǎn)廠，開啟了廣州供水現(xiàn)代化的大門。2010年，西江引水工程通水運(yùn)行，由此廣州形成了國內(nèi)大城市罕有的東江、北江、西江三大優(yōu)質(zhì)水源相互補(bǔ)充的科學(xué)保障水源格局，水源地水質(zhì)實(shí)現(xiàn)100%達(dá)標(biāo)。2019年，北部水廠建成投產(chǎn)，成為國內(nèi)最大規(guī)模的超濾膜水廠。

北部水廠位于廣州市白云區(qū)石井鎮(zhèn)鴉崗村白坭河廣和大橋下游約2.2 km的左岸，用地約50公頃，總設(shè)計(jì)供水規(guī)模150萬m3/天，一期供水規(guī)模60萬m3/天，2019年1月常規(guī)工藝運(yùn)行通水，出廠水水質(zhì)100%達(dá)標(biāo)；2019年9月超濾膜車間試運(yùn)行通水，居民喝上了更優(yōu)質(zhì)的自來水。北部水廠采用最先進(jìn)的第三代凈水工藝——超濾膜處理技術(shù)，是亞洲最大規(guī)模的單一膜處理車間和國內(nèi)最大規(guī)模的超濾膜水廠，成為廣州供水史上又一里程碑。北部水廠的建成投產(chǎn)緩解了廣州北部地區(qū)日趨緊張的供水形勢(shì)，惠及150萬居民。

一、創(chuàng)新嶺南風(fēng)格，打造生態(tài)廠區(qū)

1、結(jié)合現(xiàn)代與傳統(tǒng)，傳承本土文化

廠區(qū)建筑設(shè)計(jì)以“以水為本，歷史傳承”為核心設(shè)計(jì)理念，貫穿嶺南建筑“兼容并蓄”的核心精神，運(yùn)用現(xiàn)代融入傳統(tǒng)的手法，將傳統(tǒng)的嶺南建筑元素融入現(xiàn)代建筑之中，連廊、亭臺(tái)和坡屋面等嶺南開放性院落式布局營造出具有豐富人文底蘊(yùn)的生產(chǎn)兼具城市公共建筑功能的空間。

2、合理規(guī)劃功能分區(qū)，節(jié)省用地能耗

生產(chǎn)調(diào)度中心、宿舍、倉庫維修間等輔助建筑物設(shè)在廠區(qū)西南角；常規(guī)處理區(qū)設(shè)在廠區(qū)中部；深度處理區(qū)設(shè)在廠區(qū)東北角；污泥處理區(qū)設(shè)在廠區(qū)西南角。合理布置建設(shè)構(gòu)筑物和功能分區(qū)，減少管道水頭損失，降低能耗。采用最節(jié)省用地的構(gòu)筑物疊加形式，如平流沉淀池下疊清水池的布置方式，兩個(gè)生產(chǎn)構(gòu)筑物有機(jī)疊合，僅占用一座構(gòu)筑物的土地面積。

3、貫穿生態(tài)設(shè)計(jì)理念，實(shí)現(xiàn)資源可持續(xù)利用

廠區(qū)參照海綿城市理念對(duì)雨水徑流量進(jìn)行控制，通過設(shè)置下沉式綠地、鏤空鋪地磚，以及利用廠區(qū)內(nèi)遠(yuǎn)期工程用地洼地作為雨水調(diào)蓄塘，內(nèi)設(shè)排蓄設(shè)施，實(shí)現(xiàn)雨水蓄存及錯(cuò)峰排放。排泥水和洗池水收集排入污泥系統(tǒng)處理后，上清液循回用于自來水生產(chǎn)環(huán)節(jié)，循環(huán)利用，零排放，節(jié)約水資源同時(shí)提高了能效。

二、創(chuàng)新工藝設(shè)計(jì)，提升供水品質(zhì)

1、全流程規(guī)劃，分階段建設(shè)

北部水廠以水量豐富、原水水質(zhì)達(dá)到Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)的西江水為水源，按照“生物預(yù)處理+常規(guī)處理+深度處理（臭氧-活性炭+超濾膜）+排泥水處理”全流程工藝規(guī)劃，確保出廠水水質(zhì)優(yōu)于《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006）和《飲用凈水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（CJ94-2005）雙標(biāo)，對(duì)接國際標(biāo)準(zhǔn)。北部水廠目前已建成一期供水規(guī)模60萬m3/天的超濾膜車間，凈水工藝介紹如下：

（1）西江原水經(jīng)原水提升泵房從前池提升至預(yù)臭氧接觸池，通過沉清疊合池上部網(wǎng)格絮凝池，使具有凝聚性的顆粒經(jīng)多次相互接觸碰撞后形成大而堅(jiān)實(shí)的絮粒；

（2）再通過平流沉淀池，將絮凝過程中形成的絮體通過重力分離，采用桁架式虹吸排泥車進(jìn)行排泥；

（3）通過石英砂截留水體中的懸浮物及其他雜質(zhì)，從而使水獲得澄清；

（4）再通過超濾膜降低出水濁度并截留水中的微生物；

（5）最后把水廠清水池內(nèi)的水加壓輸送至市政管網(wǎng)。排泥水經(jīng)污泥處理系統(tǒng)后，一部分被外運(yùn)污泥（含水率70%）帶走，另一部分上清液回流進(jìn)入配水渠，再次進(jìn)入自來水生產(chǎn)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)廢水零排放。

2、應(yīng)急投加應(yīng)對(duì)水源突發(fā)污染

廠內(nèi)設(shè)置應(yīng)急投加設(shè)施，在凈水工藝中預(yù)留臭氧氧化、顆粒活性炭濾池等凈水單元，可隨水源水質(zhì)的變化增加針對(duì)性的深度處理，滿足各種凈水試劑的應(yīng)急投加。同時(shí)，建立水源監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，可應(yīng)對(duì)各類突發(fā)水源污染事件。

3、超濾膜工藝提升出水生物安全性

北部水廠采用新加坡美能UF-0615ED中空纖維超濾膜，膜材質(zhì)為PVDF（聚偏氟乙烯），膜孔徑≤0.05μm。超濾膜車間占地面積11583 ㎡（117m*99m），共設(shè)置40個(gè)膜堆，分成4列，每列10個(gè)膜堆，每個(gè)膜堆設(shè)272支超濾膜組件，共10880支膜組件，單個(gè)膜堆的產(chǎn)水量為1.5萬m3/天，相當(dāng)于一座小型水廠的產(chǎn)能。

超濾膜可有效去除水中的顆粒狀物質(zhì)，提高飲用水的感觀效果；還能有效去除包括隱孢子蟲、賈第鞭毛蟲、細(xì)菌和病毒等在內(nèi)的微生物，顯著提高飲用水的微生物安全性；幾乎可以消除水中的全部藻類組織；在水處理過程中不產(chǎn)生副產(chǎn)物。在南方高溫高濕的環(huán)境下，超濾膜工藝更能有效防止微生物泄露，提升出水生物安全性。

三、構(gòu)建供水全流程快速反應(yīng)水質(zhì)監(jiān)控體系，提升飲用水水質(zhì)保障水平

1、首創(chuàng)供水全流程反向節(jié)點(diǎn)控制水質(zhì)模型，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)指標(biāo)實(shí)時(shí)監(jiān)控，動(dòng)態(tài)優(yōu)化

通過搭建西江原水、北部水廠和供水管網(wǎng)在線水質(zhì)監(jiān)測(cè)平臺(tái)，與人工檢測(cè)實(shí)現(xiàn)功能互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)從水源到用戶終端的全過程水質(zhì)監(jiān)控覆蓋。首創(chuàng)供水全流程反向節(jié)點(diǎn)控制水質(zhì)模型，將供水管網(wǎng)進(jìn)行區(qū)塊管理，通過監(jiān)控用戶終端的水質(zhì)，利用控制最不利點(diǎn)水質(zhì)的方法，反向控制供水全流程關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的水質(zhì)，根據(jù)人工和在線水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果的反饋，動(dòng)態(tài)優(yōu)化出廠水內(nèi)控水質(zhì)指標(biāo)和凈水藥劑投加，調(diào)整供水全流程的水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)、檢測(cè)項(xiàng)目及頻率，提升用戶終端飲用水水質(zhì)保障水平。

2、建立“三位一體”快速反應(yīng)應(yīng)急水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，保障應(yīng)急狀態(tài)供水安全

通過以“應(yīng)急監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)室、移動(dòng)應(yīng)急監(jiān)測(cè)車和應(yīng)急監(jiān)測(cè)管理制度”為基礎(chǔ)，借助大數(shù)據(jù)和云平臺(tái)，搭建“三位一體”水質(zhì)突發(fā)事件快速反應(yīng)應(yīng)急監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控水質(zhì)動(dòng)態(tài)變化，評(píng)估水質(zhì)突發(fā)事件的嚴(yán)重程度和影響范圍，自動(dòng)索引應(yīng)急處理技術(shù)，生成應(yīng)急處理預(yù)案，下達(dá)水源水質(zhì)污染的指令和檢測(cè)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)在短時(shí)間內(nèi)確定污染項(xiàng)目、污染范圍以及污染發(fā)展趨勢(shì)，保障應(yīng)急狀態(tài)供水安全。

四、創(chuàng)新智慧水廠，實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)行

1、安防智慧防控

對(duì)全廠區(qū)范圍進(jìn)行室內(nèi)室外三維建模，構(gòu)建視頻分析平臺(tái)，檢測(cè)和識(shí)別人臉、人體、車輛、專業(yè)場(chǎng)景等，接入人臉比對(duì)等基礎(chǔ)API和人臉庫管理、布控等與業(yè)務(wù)場(chǎng)景結(jié)合緊密的API，構(gòu)建起水廠智慧防控應(yīng)用系統(tǒng)，基于分析算法平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)廠區(qū)內(nèi)出現(xiàn)或潛在違法違規(guī)人、事、物進(jìn)行識(shí)別、追蹤與分析研判，并為廠區(qū)案件追捕、制止提供輔助決策，構(gòu)建事件發(fā)現(xiàn)-追蹤-調(diào)度-防治-歸檔全閉環(huán)，打造廠區(qū)智能化、及時(shí)化、少人化、精準(zhǔn)化安全防控體系。

2、藥劑精準(zhǔn)投加

采用前反饋+模型+后反饋的方式開展精準(zhǔn)投加研究，具體包括開展礬花圖像識(shí)別研究，建立水質(zhì)-投加-礬花的數(shù)學(xué)模型，開發(fā)AI算法，科學(xué)智能指導(dǎo)絮凝劑投加量；完善礬泵，優(yōu)化投加場(chǎng)所空間，根據(jù)AI算法實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)投加；運(yùn)用AI算法，優(yōu)化投加泵，實(shí)現(xiàn)次氯酸鈉智能投加。智慧水廠引入工藝智能算法實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)的精細(xì)化控制，減少人為因素的影響，控制適應(yīng)性更強(qiáng)，使生產(chǎn)更加安全可靠，并顯著降低水廠生產(chǎn)藥耗成本。

3、泵站智能調(diào)度

開發(fā)自動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警功能，在泵站效率異常時(shí)，提醒運(yùn)行人員及時(shí)采取措施，并運(yùn)用建模、預(yù)測(cè)、AI算法等方法，實(shí)現(xiàn)三大泵站的智能調(diào)度，進(jìn)一步減少人工干預(yù)的情況，全面提升三大泵站的運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)水廠生產(chǎn)全流程泵站效率監(jiān)測(cè)“一張圖”。

4、能源智能監(jiān)測(cè)

以浪潮云平臺(tái)信息化建設(shè)為契機(jī)，完善生產(chǎn)域能源監(jiān)測(cè)界面設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)水廠生產(chǎn)全流程能耗監(jiān)測(cè)“一張圖”，開發(fā)自動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警功能，在能源消耗異常時(shí)，提醒運(yùn)行人員及時(shí)采取措施，同時(shí)根據(jù)能耗信息，自動(dòng)生成能源平衡表，全面反映水廠生產(chǎn)過程能源進(jìn)出平衡關(guān)系，為編制能源規(guī)劃提供依據(jù)。

北部水廠作為廣州市生態(tài)水城建設(shè)的重點(diǎn)項(xiàng)目，完善了城市供水基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，為踐行廣州市總體發(fā)展“東進(jìn)、南拓、北優(yōu)、西聯(lián)、中調(diào)”戰(zhàn)略和促進(jìn)廣州經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供了有力保障。超濾膜技術(shù)引領(lǐng)了供水行業(yè)的工藝發(fā)展趨勢(shì)及技術(shù)進(jìn)步，一期工程破解了北部山區(qū)8村1居用水難的狀況，增加了市區(qū)總供水能力，緩解了西北部現(xiàn)有三間水廠超負(fù)荷運(yùn)行的現(xiàn)狀，為水廠提標(biāo)改造提供了有利的條件。同時(shí)，北部水廠也整合替代了白云區(qū)鎮(zhèn)級(jí)水廠，實(shí)現(xiàn)了城鄉(xiāng)供水的統(tǒng)一調(diào)配，助推了廣州市中心城區(qū)供水保障格局的升級(jí)，與各區(qū)城中村、農(nóng)村改水工程形成合力，將城市供水進(jìn)一步向城中村、農(nóng)村延伸，全面推進(jìn)改善人民群眾飲水環(huán)境，夯實(shí)城市供水安全，使越來越多的居民用上水質(zhì)更優(yōu)的自來水，增進(jìn)了民生福祉，增強(qiáng)了百姓用水獲得感、幸福感。

供稿人：廣州市自來水有限公司鄒康兵、李婧、李燕華、吳雨晴、賀濤

排版：西貝

校對(duì)：萬梓薇

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