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給水排水,飲用水安全保障系統(tǒng)現(xiàn)代化的思考與實踐

發(fā)表時間:2021-03-03 15:31

飲用水安全是基本的民生問題。黨的十九大報告提出了新時代的發(fā)展目標,為我國飲用水安全戰(zhàn)略指明了方向:一是持續(xù)提升飲用水水質,滿足人民日益增長的美好生活需要;二是強化提升飲用水安全保障支撐能力,通過全國示范應用和行業(yè)業(yè)務化運行,到2035年,實現(xiàn)飲用水保障技術體系現(xiàn)代化。

飲用水安全保障體系現(xiàn)代化面臨的挑戰(zhàn)

  1.1 保障體系有待“從源頭到龍頭”整體提升

從2035年基本實現(xiàn)現(xiàn)代化的戰(zhàn)略要求來看,我國飲用水安全保障依然面臨著水資源短缺、基礎設施老化、日益增加的新型污染物風險以及極端氣候等影響。

供水水源水質現(xiàn)狀不容樂觀。由于經(jīng)濟高速發(fā)展和城鎮(zhèn)化的快速推進,我國水源普遍污染,突發(fā)水源污染風險高。2016年,全國仍有1/3水源地水質在Ⅲ類水以下;僅有7個?。▍^(qū)、市)未發(fā)生過飲用水水源水質超標事件;1 333處飲用水水源地,有16處水源全年12個月連續(xù)超標。我國水源仍普遍存在藻類和臭味的問題,很多水源中檢測到農(nóng)藥、塑化劑等新型污染物,雖然濃度不高,但存在環(huán)境和健康風險。對標國際和現(xiàn)代化的目標,水源水質差距巨大。



水廠深度處理工藝的規(guī)模明顯不足。我國水廠工藝仍以常規(guī)工藝為主,難以應對復雜的水源水質問題。臭氧—活性炭深度處理工藝對去除微量有機污染物、預防副產(chǎn)物產(chǎn)生、去除異臭味、改善口感,提升飲用水水質具有非常顯著的作用。雖然供水行業(yè)通過關鍵技術突破和集成優(yōu)化,已經(jīng)破解了臭氧—活性炭深度處理工藝在不同水源水質應用的障礙,但全國來看,深度處理工藝水廠的數(shù)量和處理規(guī)模和水源水質之間的落差很大。據(jù)不完全統(tǒng)計,全國目前只有134座水廠采用了臭氧—活性炭深度處理工藝,處理規(guī)模約為3 580萬m3/d,僅占2017年全國生活日用水量的15.5%,水廠優(yōu)質飲用水穩(wěn)定供給能力嚴重不足。


                                                                       

供水管網(wǎng)系統(tǒng)建設亟待整體提升。目前,供水過程中配水系統(tǒng)建設普遍存在安全隱患:①由管道破裂、漏損引發(fā)的二次污染;②小區(qū)物業(yè)管理不規(guī)范,采用的樓頂水箱、水池等二次供水設施因清理不及時或材質問題而產(chǎn)生銹蝕;③輸水管道管齡長。到2035年,我國早期建設的管網(wǎng)約65%的管齡將超過30年。這類管道內壁腐蝕老化而產(chǎn)生鐵銹和污垢,增加了輸水安全的風險;④管材良莠不齊,輸水管道材料的選型沒有統(tǒng)一完整的規(guī)范(鋼筋混凝土管、球墨鑄鐵管、PE管、PVC管、灰口鑄鐵管、鍍鋅鋼管等都有)。⑤管道設計要求和施工管理不嚴格,金屬管道未采取管內防腐措施。

                                             

1.2 管理體系亟需智能化升級

作為保障民生的傳統(tǒng)行業(yè),供水行業(yè)生產(chǎn)管理信息化建設已有20多年的歷史,涉及到生產(chǎn)、管網(wǎng)、服務、管理等各個方面,但物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)等新興信息技術應用剛剛起步,供水行業(yè)服務在與人工智能技術深度融合方面差距巨大。目前突出的問題是,不同時期建設、不同業(yè)務功能的系統(tǒng)信息孤島現(xiàn)象仍然嚴重,生產(chǎn)運行過程中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù),無法得到充分利用,使得現(xiàn)有飲用水安全保障存在信息數(shù)據(jù)與運行管理脫節(jié),尚不能對飲用水安全保障實現(xiàn)精準的風險管控。各分系統(tǒng)的建設也缺乏整體的標準,管理系統(tǒng)建設使用不均衡,沒有統(tǒng)一的發(fā)展方向。

1.3 區(qū)域不均衡呼喚科學發(fā)展

不同區(qū)域、不同城市資源稟賦的差異性、水源水質類型的多樣性、基礎設施建設能力的高低、經(jīng)濟社會發(fā)展水平的高低以及氣象氣候條件的豐富性等都各不相同,東、中、西部發(fā)展不平衡,超大城市、特大城市和中小城市之間供水保障能力存在很大差距。供水水質保障水平整體升級應當遵循“一城一策”,科學發(fā)展的理念,從城市實際出發(fā),夯實水源保障、凈水工藝、安全輸配、客戶服務、設備管理和智慧水務方面的科學基礎并充分加以應用,也包括創(chuàng)新供水模式和體制機制,以實現(xiàn)供水服務的優(yōu)質、公平。

2 飲用水安全保障體系現(xiàn)代化的戰(zhàn)略定位

飲用水安全保障體系現(xiàn)代化的重要標志,就是龍頭水可以安全直飲,這也是衡量水質安全保障水平是否達到甚至超過發(fā)達國家的關鍵標尺。目前日本、阿聯(lián)酋、澳大利亞、新西蘭、芬蘭等國家和地區(qū)的自來水是能夠直接飲用的,除了這些已經(jīng)明確自來水可直飲的國家外,德國、美國、英國等一些國家的居民也是有長期直飲自來水的經(jīng)歷。德國要求自來水標準達到“嬰兒可以直接飲用”的水平。德國衛(wèi)生部與環(huán)境部的調查顯示,德國99%以上的自來水在微生物和化學物質含量上都達到飲用水的標準。歐盟將德國的自來水譽為“監(jiān)控嚴格的食品”。日本的水道水,即自來水是可以直接飲用的,并且在任何公共場合都會有免費的專門飲水設施。在日本,飲用自來水比礦泉水更加安全,因為礦泉水按照一般食品的標準,而自來水按照《水道法》標準執(zhí)行,水道法標準更加嚴格。他們對自來水水質的把控及各環(huán)節(jié)維護都嚴格按照標準執(zhí)行,自來水水質的穩(wěn)定性及安全性得到保證。

   

   

  自來水直飲缺少一個通用的標準。并且,對于可直接飲用的自來水,國際上也沒有統(tǒng)一的名詞術語。針對本地實際情況,我們提出德州城市自來水直飲的內涵是,原水經(jīng)水廠深度處理工藝凈化,通過輸配水管網(wǎng)供給用戶,各項水質指標滿足《規(guī)定的限值要求,安全衛(wèi)生、感官愉悅、品質優(yōu)良,可直接飲用的自來水。我國的行業(yè)標準《城市供水水質標準》(CJ/T 206—2005)已經(jīng)提出,用戶受水點,也就是供水范圍內用戶的用水點,即水嘴(水龍頭)的水質應符合該標準(其中的指標限值與現(xiàn)行國標5749基本相同,部分指標限值更加嚴格)規(guī)定的水質要求。盡管該標準由于表后管權屬關系和標準的非強制性,在實際應用和操作層面受到局限,但作為行業(yè)的努力方向,特別是我國進入新的發(fā)展時期,以人民為中心、從用戶端保證水質安全,已成為供水行業(yè)和城市管理的一項緊迫任務。我們應審視國內水安全問題,并借鑒國外先進經(jīng)驗,進行系統(tǒng)性整改升級。

3 飲用水安全保障體系現(xiàn)代化的內涵


3.1 系統(tǒng)化——全鏈條體系支撐

面對飲用水系統(tǒng)條塊割裂風險的影響,要形成“從源頭到龍頭”全覆蓋全升級的飲用水安全保障體系支撐。例如,水源保護要完善水源管理辦法等相關政策,建立水質監(jiān)測預警系統(tǒng),做到水源、水廠聯(lián)動;水廠運行須密切關注水源變化,保證生產(chǎn)、調度的穩(wěn)定性,實現(xiàn)技術和管理持續(xù)優(yōu)化和升級;在輸配環(huán)節(jié),結合出廠水質、水壓變化,優(yōu)化調度管網(wǎng)閥、泵的開關、啟停,須開發(fā)、應用新材料、新設備,控制管網(wǎng)外源和內源污染;二次供水是供水系統(tǒng)中影響水質和服務的關鍵節(jié)點,應在物業(yè)相關政策法規(guī)框架下,對二次供水設施進行標準化改造和規(guī)范化建設,并完善配套制度和管理辦法,落實設施運維保障。供水企業(yè)要以水質達標為核心,以問題和目標為導向,建立全鏈條管理體系,解決各環(huán)節(jié)上的風險,實現(xiàn)從源頭到用戶終端的,具有可持續(xù)動態(tài)調整的管理全覆蓋。

3.2 智能化——智慧管理支撐

以十九大為標志,隨著我國進入新時代,宏觀的經(jīng)濟、社會發(fā)展將發(fā)生長遠的變化。以用戶龍頭水可直飲為特征的供水系統(tǒng)升級,使得供水行業(yè)的質量和服務必然也必須大幅提升;隨之而來的標準化管理、規(guī)范化操作對工作精細程度的要求,對傳統(tǒng)人工而言,已無法勝任;而數(shù)量型人口紅利的消失,那些供水行業(yè)既有的人工巡檢、人工值守、簡陋惡劣環(huán)境下操作等的工作模式,也必須走向人工智能。基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、云計算、區(qū)塊鏈和虛擬現(xiàn)實等新興信息技術的迅猛發(fā)展,也為供水企業(yè)的轉型升級提供了以往難以想象的可能。因此,面對新時代的挑戰(zhàn),在以新興信息技術為基礎的智慧管理支撐下,供水企業(yè)必須以系統(tǒng)化思維,實現(xiàn)供水系統(tǒng)的感知,應用智慧化工具集成、洞察城市供水系統(tǒng)數(shù)據(jù)、信息,將系統(tǒng)化的技術體系和智能化的管理體系完美結合,實現(xiàn)全生命周期管理每一滴水的加工、配送、處理、使用,“從源頭到水龍頭”環(huán)環(huán)相扣,保障水質。

3.3 科學化——可持續(xù)發(fā)展理念支撐

過去的20年,我國供水行業(yè)以保障龍頭飲用水穩(wěn)定達標為目標,針對我國飲用水水源普遍污染、水污染事件頻繁發(fā)生、供水系統(tǒng)存在安全隱患等突出問題,開展了飲用水安全保障體系技術科研攻關,在水源調控、水廠凈化、安全輸配、監(jiān)測預警、應急處理、安全管理等方面取得重要階段性成果,基本構建了我國飲用水安全保障技術體系。但是要保障自來水龍頭直飲安全,應對供水系統(tǒng)復雜多樣的風險,實現(xiàn)精準運行與管理難度依然很大,科技攻關和創(chuàng)新發(fā)展基礎和能力與現(xiàn)代化保障的要求差距明顯。供水企業(yè)需要以“理論聯(lián)系實際、創(chuàng)新源于實踐”的思路,識別、梳理、聚集影響水質安全的關鍵、重大問題,做好頂層設計,破解制約現(xiàn)代化生產(chǎn)運營保障中疑難雜癥,加快補齊短板,并限度地將各地區(qū)獨有的歷史文化、經(jīng)濟狀況、人口因素和城市特點等要素融入城市供水水質保障水平整體升級的理念中,實現(xiàn)“一城一策”,科學可持續(xù)發(fā)展。

4 德州的飲用水安全保障體系現(xiàn)代化實踐

要實現(xiàn)龍頭水的安全、優(yōu)質、穩(wěn)定、可直飲的現(xiàn)代化目標,德州依然面臨很多問題:①原水水質存在季節(jié)性波動。②水廠優(yōu)質飲用水穩(wěn)定供給能力不足。水廠數(shù)量多,規(guī)模小,52座水廠平均處理能力僅13.6萬m3/d;中小型水廠建設標準不高,耐沖擊負荷能力弱,較難應對水源水質突變。③老舊管網(wǎng)尚待更新改造。早期部分市政管網(wǎng)金屬管道未作內防腐,同一時期建設的小區(qū)管網(wǎng)大量使用鍍鋅管、灰口鑄鐵管而導致用戶龍頭“黃水”、“銹水”,漏損率偏高。④供水“中間層”影響終端水質。全市140多萬戶居民用戶尚未實現(xiàn)供水企業(yè)抄表到戶;用戶紅線范圍內供水設施建設標準低,由供水“中間層”維護,缺乏持續(xù)投入和規(guī)范管理,亟需進行改造并實行專業(yè)化管理。

針對上述問題,德州潔源經(jīng)過10余年的探索,以系統(tǒng)化、智能化、科學化為核心,著力形成具有區(qū)域特色的飲用水安全保障體系,推進德州飲用水安全保障現(xiàn)代化。

4.1 基于HACCP的飲用水安全保障體系建設

德州潔源率先推行全系統(tǒng)的風險識別與控制(HACCP)體系,按照食品加工環(huán)節(jié)中可能發(fā)生的危害進行評估,進而采取預防性的安全控制,以解決系統(tǒng)性、銜接性的問題,構建了從生產(chǎn)到輸配全流程的飲用水質量體系、管理體系和技術體系。質量體系包括系統(tǒng)評估、危害控制、監(jiān)測監(jiān)管、糾偏行動和標準規(guī)范。管理體系涵蓋了工程技術、運行管理、客戶服務、風險控制和應急處置。技術體系則實現(xiàn)了水源保障、凈水工藝、安全輸配、二次優(yōu)供和龍頭體驗的全流程覆蓋。HACCP體系已經(jīng)通過水源、水廠、管網(wǎng)和監(jiān)測等方面的大規(guī)模的投入和工程建設,取得了標志性的進展。(1)雙水源保障。(2)水廠整合升級。所有水廠將建設深度處理工藝。(3)供水管網(wǎng)改造。對全市900多個城中村社區(qū)老舊供水管網(wǎng)進行更新改造,目前已完成650個項目。其余項目將在2019年底前全部完成。即將啟動的第二階段工作,計劃用三年時間,投資百億元改造2 000多個居民小區(qū)、136萬戶老舊供水管網(wǎng)。(4)健全水質監(jiān)測體系。為實現(xiàn)HACCP體系從水廠制水生產(chǎn)向城市供水全過程保障的拓展,德州潔源建立并完善全市飲用水從水庫源頭、水廠、管網(wǎng)到用戶的全流程、多層次的水質監(jiān)測體系。

4.2 智慧水務融合HACCP實現(xiàn)保障體系現(xiàn)代化

德州潔源正全力打造HACCP體系和智慧水務相結合的現(xiàn)代化體系,保障自來水直飲工程的實施。2018年啟動智慧水務示范建設,總投資5935萬元,已初步建立了“人在線、物在線、服務在線”的智慧水務保障體系。以綜合調度中心為統(tǒng)籌,對供水生產(chǎn)全過程及管網(wǎng)運行情況進行多維度的監(jiān)測和綜合分析。推進全市水務物聯(lián)網(wǎng)建設,實現(xiàn)了自來水直飲全網(wǎng)感知、可視可控、全流程異常事件的實時監(jiān)測和閉環(huán)處置,改變了過去應急事件被動發(fā)現(xiàn)、被動處理的局面。開展數(shù)據(jù)治理工作,管網(wǎng)屬性完整性有了較大幅度的提升,保障了數(shù)據(jù)完整性、準確性,顯著提升了GIS數(shù)據(jù)質量,為自來水直飲工作奠定了堅實的數(shù)據(jù)基礎。結合二次加壓泵站的標準化、智慧化改造,建立了二次加壓泵站監(jiān)控平臺,實現(xiàn)對二次加壓泵站水質、水壓、流量、設備運行狀態(tài)的實時在線監(jiān)測,保障二次供水安全可靠、經(jīng)濟節(jié)能,實現(xiàn)了泵房可視化管理和無人值守。德州潔源正在建設全市統(tǒng)一的線上用戶服務平臺,將實現(xiàn)服務區(qū)域全覆蓋、服務業(yè)務全覆蓋、線上主流服務渠道全覆蓋。針對自來水直飲要求,水質信息公開實現(xiàn)方便、快捷,用戶可通過手機微信小程序,隨時查看所在地實時水質信息,或通過試點小區(qū)電子顯示屏隨時查看其所在小區(qū)實時水質信息。

4.3 科技支撐自來水直飲示范區(qū)建設

2000年以來,德州潔源主持或參與國家飲用水水專項課題10余項,集團自主投入開展飲用水安全保障課題20余項,各層面的科研經(jīng)費總投入超過5 000萬元,開展了100余項技術攻關,涉及凈水工藝安全,輸配,客服,設備,智慧水務等各方面,實現(xiàn)了充足的技術和人才儲備:從單元技術、組合技術、集成保障三個層面,建立了包括原水水質預警技術、臭味物質識別控制技術、RTB生物毒性監(jiān)測技術,原水貝類防治技術等原水預警預處理關鍵技術;強化常規(guī)技術,短流程深度處理技術,臭氧—活性炭相關技術,生物安全性綜合保障技術,膜工藝運行管理技術,德州潔源副產(chǎn)物控制技術等水處理關鍵技術;管網(wǎng)水質穩(wěn)定、分區(qū)管理、漏損控制、爆管預警及二次供水運行管理等安全輸配關鍵技術的支撐體系,并以科技引領,建立具有德州特色的技術標準體系、工程建設體系、管理保障體系。

5 展望

實現(xiàn)自來水直飲是立足城市的長遠發(fā)展、與國際接軌、建設國際化城市和生態(tài)宜居城市的需要,是飲用水安全保障體系現(xiàn)代化的必然結果。深圳的探索和實踐表明,以系統(tǒng)化、科學化、智能化為核心,提升質量管理、科技支撐,城市自來水實現(xiàn)龍頭水可直飲戰(zhàn)略目標是完全可行的。圍繞國家需求和新時代飲用水安全保障的挑戰(zhàn),供水行業(yè)必須持續(xù)提升飲用水水質和安全保障能力,應用HACCP體系等技術和管理理念,提升城市供水基礎設施建設標準和精細化管理水平,逐步實現(xiàn)優(yōu)質飲用水穩(wěn)定供給和人工智能運行管理,推動自來水由出廠達標進入全城直飲時代。到2035年,實現(xiàn)飲用水安全保障技術體系現(xiàn)代化,為我國實現(xiàn)社會主義現(xiàn)代化,建成社會主義現(xiàn)代化強國,奠定重要的基礎。

                                       


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