栏目导语
每一座水厂，都凝聚着几代人的智慧和汗水，都是一城一地老百姓安居乐业的根本保障。《净水技术》与国内各大水司强强联手，用科普与专业并重的视角探究各地标杆性水厂的每一个角落，让水厂在云端打开大门，展现别样的风采。
广州是国内最早有自来水的城市之一，1908年广州市第一间水厂——增埗水厂建成投产。2000年，刘屋洲取水工程建成，上移东部水厂取水点，取东江水。2004年，南洲水厂建成投产，引入北江水，日生产饮用净水100万 m³ ，是华南地区首家采用“臭氧-生物活性炭”深度处理工艺的特大型饮用净水生产厂，开启了广州供水现代化的大门。2010年，西江引水工程通水运行，由此广州形成了国内大城市罕有的东江、北江、西江三大优质水源相互补充的科学保障水源格局，水源地水质实现100%达标。2019年，北部水厂建成投产，成为国内最大规模的超滤膜水厂。
北部水厂位于广州市白云区石井镇鸦岗村白坭河广和大桥下游约2.2 km的左岸，用地约50公顷，总设计供水规模150万m³/天，一期供水规模60万m³/天，2019年1月常规工艺运行通水，出厂水水质100%达标；2019年9月超滤膜车间试运行通水，居民喝上了更优质的自来水。北部水厂采用最先进的第三代净水工艺——超滤膜处理技术，是亚洲最大规模的单一膜处理车间和国内最大规模的超滤膜水厂，成为广州供水史上又一里程碑。北部水厂的建成投产缓解了广州北部地区日趋紧张的供水形势，惠及150万居民。
一、创新岭南风格，打造生态厂区
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结合现代与传统，传承本土文化
厂区建筑设计以“以水为本，历史传承”为核心设计理念，贯穿岭南建筑“兼容并蓄”的核心精神，运用现代融入传统的手法，将传统的岭南建筑元素融入现代建筑之中，连廊、亭台和坡屋面等岭南开放性院落式布局营造出具有丰富人文底蕴的生产兼具城市公共建筑功能的空间。
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合理规划功能分区，节省用地能耗
生产调度中心、宿舍、仓库维修间等辅助建筑物设在厂区西南角；常规处理区设在厂区中部；深度处理区设在厂区东北角；污泥处理区设在厂区西南角。合理布置建设构筑物和功能分区，减少管道水头损失，降低能耗。采用最节省用地的构筑物叠加形式，如平流沉淀池下叠清水池的布置方式，两个生产构筑物有机叠合，仅占用一座构筑物的土地面积。
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贯穿生态设计理念，实现资源可持续利用
厂区参照海绵城市理念对雨水径流量进行控制，通过设置下沉式绿地、镂空铺地砖，以及利用厂区内远期工程用地洼地作为雨水调蓄塘，内设排蓄设施，实现雨水蓄存及错峰排放。排泥水和洗池水收集排入污泥系统处理后，上清液循回用于自来水生产环节，循环利用，零排放，节约水资源同时提高了能效。
二、创新工艺设计，提升供水品质
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全流程规划，分阶段建设
北部水厂以水量丰富、原水水质达到Ⅱ类标准的西江水为水源，按照“生物预处理+常规处理+深度处理（臭氧-活性炭+超滤膜）+排泥水处理”全流程工艺规划，确保出厂水水质优于《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）和《饮用净水水质标准》（CJ94-2005）双标，对接国际标准。北部水厂目前已建成一期供水规模60万m³/天的超滤膜车间，净水工艺介绍如下：
（1）西江原水经原水提升泵房从前池提升至预臭氧接触池，通过沉清叠合池上部网格絮凝池，使具有凝聚性的颗粒经多次相互接触碰撞后形成大而坚实的絮粒；
（2）再通过平流沉淀池，将絮凝过程中形成的絮体通过重力分离，采用桁架式虹吸排泥车进行排泥；
（3）通过石英砂截留水体中的悬浮物及其他杂质，从而使水获得澄清；
（4）再通过超滤膜降低出水浊度并截留水中的微生物；
（5）最后把水厂清水池内的水加压输送至市政管网。排泥水经污泥处理系统后，一部分被外运污泥（含水率70%）带走，另一部分上清液回流进入配水渠，再次进入自来水生产环节，实现生产废水零排放。
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应急投加应对水源突发污染
厂内设置应急投加设施，在净水工艺中预留臭氧氧化、颗粒活性炭滤池等净水单元，可随水源水质的变化增加针对性的深度处理，满足各种净水试剂的应急投加。同时，建立水源监测预警系统，可应对各类突发水源污染事件。
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超滤膜工艺提升出水生物安全性
北部水厂采用新加坡美能UF-0615ED中空纤维超滤膜，膜材质为PVDF（聚偏氟乙烯），膜孔径≤0.05μm。超滤膜车间占地面积11583 ㎡ （117m*99m），共设置40个膜堆，分成4列，每列10个膜堆，每个膜堆设272支超滤膜组件，共10880支膜组件，单个膜堆的产水量为1.5万m³/天，相当于一座小型水厂的产能。
超滤膜可有效去除水中的颗粒状物质，提高饮用水的感观效果；还能有效去除包括隐孢子虫、贾第鞭毛虫、细菌和病毒等在内的微生物，显著提高饮用水的微生物安全性；几乎可以消除水中的全部藻类组织；在水处理过程中不产生副产物。在南方高温高湿的环境下，超滤膜工艺更能有效防止微生物泄露，提升出水生物安全性。
三、构建供水全流程快速反应水质监控体系，提升饮用水水质保障水平
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首创供水全流程反向节点控制水质模型，实现水质指标实时监控，动态优化
通过搭建西江原水、北部水厂和供水管网在线水质监测平台，与人工检测实现功能互补，实现从水源到用户终端的全过程水质监控覆盖。首创供水全流程反向节点控制水质模型，将供水管网进行区块管理，通过监控用户终端的水质，利用控制最不利点水质的方法，反向控制供水全流程关键节点的水质，根据人工和在线水质检测结果的反馈，动态优化出厂水内控水质指标和净水药剂投加，调整供水全流程的水质监测点、检测项目及频率，提升用户终端饮用水水质保障水平。
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建立“三位一体”快速反应应急水质监测系统，保障应急状态供水安全
通过以“应急监测实验室、移动应急监测车和应急监测管理制度”为基础，借助大数据和云平台，搭建“三位一体”水质突发事件快速反应应急监测系统，实时监控水质动态变化，评估水质突发事件的严重程度和影响范围，自动索引应急处理技术，生成应急处理预案，下达水源水质污染的指令和检测任务，实现在短时间内确定污染项目、污染范围以及污染发展趋势，保障应急状态供水安全。
四、创新智慧水厂，实现高效运行
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安防智慧防控
对全厂区范围进行室内室外三维建模，构建视频分析平台，检测和识别人脸、人体、车辆、专业场景等，接入人脸比对等基础API和人脸库管理、布控等与业务场景结合紧密的API，构建起水厂智慧防控应用系统，基于分析算法平台实现对厂区内出现或潜在违法违规人、事、物进行识别、追踪与分析研判，并为厂区案件追捕、制止提供辅助决策，构建事件发现-追踪-调度-防治-归档全闭环，打造厂区智能化、及时化、少人化、精准化安全防控体系。
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药剂精准投加
采用前反馈+模型+后反馈的方式开展精准投加研究，具体包括开展矾花图像识别研究，建立水质-投加-矾花的数学模型，开发AI算法，科学智能指导絮凝剂投加量；完善矾泵，优化投加场所空间，根据AI算法实现精准投加；运用AI算法，优化投加泵，实现次氯酸钠智能投加。智慧水厂引入工艺智能算法实现了生产的精细化控制，减少人为因素的影响，控制适应性更强，使生产更加安全可靠，并显著降低水厂生产药耗成本。
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泵站智能调度
开发自动监测报警功能，在泵站效率异常时，提醒运行人员及时采取措施，并运用建模、预测、AI算法等方法，实现三大泵站的智能调度，进一步减少人工干预的情况，全面提升三大泵站的运行效率，实现水厂生产全流程泵站效率监测“一张图”。
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能源智能监测
以浪潮云平台信息化建设为契机，完善生产域能源监测界面设计，实现水厂生产全流程能耗监测“一张图”，开发自动监测报警功能，在能源消耗异常时，提醒运行人员及时采取措施，同时根据能耗信息，自动生成能源平衡表，全面反映水厂生产过程能源进出平衡关系，为编制能源规划提供依据。
北部水厂作为广州市生态水城建设的重点项目，完善了城市供水基础设施网络，为践行广州市总体发展“东进、南拓、北优、西联、中调”战略和促进广州经济社会发展提供了有力保障。超滤膜技术引领了供水行业的工艺发展趋势及技术进步，一期工程破解了北部山区8村1居用水难的状况，增加了市区总供水能力，缓解了西北部现有三间水厂超负荷运行的现状，为水厂提标改造提供了有利的条件。同时，北部水厂也整合替代了白云区镇级水厂，实现了城乡供水的统一调配，助推了广州市中心城区供水保障格局的升级，与各区城中村、农村改水工程形成合力，将城市供水进一步向城中村、农村延伸，全面推进改善人民群众饮水环境，夯实城市供水安全，使越来越多的居民用上水质更优的自来水，增进了民生福祉，增强了百姓用水获得感、幸福感。
供稿人：广州市自来水有限公司邹康兵、李婧、李燕华、吴雨晴、贺涛
排版：西贝
校对：万梓薇
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