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科技创新促发展 安全供水惠民生——北京市自来水集团以安全供水为己任擎画绿色智慧发展新图景

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3月21日,在第三十三届“世界水日”即将来临之际,北京市自来水集团举办开放日活动,邀请市民、媒体走进石景山水厂,实地探访现代化制水工艺流程,深入了解集团在安全供水、绿色发展、智慧化建设领域的创新实践与显著成效。

石景山水厂是石景山区首座以“南水”为水源的地表水厂,占地面积6.1万平方米,日供水能力20万立方米,服务面积覆盖石景山区及北京中心城西部。自2021年投入运行以来,该水厂不仅结束了石景山区长期依赖地下水源的历史,更有效缓解了北京西部地区水质硬度高、水量紧平衡等问题。这座集先进工艺、绿色、智慧于一体的现代化水厂,既是区域供水安全的基石,亦是首都供水事业高质量发展进程中的一个缩影。

把好水质第一关,工艺技术是关键

步入机械加速澄清池车间,直径25米的圆形池体正高效运转,机械搅拌的电机声与潺潺水声交织,勾勒出这座现代化水厂的工艺脉络。“机械加速澄清池集混合、絮凝、沉淀功能于一体,通过机械搅拌装置使原水与混凝剂快速均匀混合,促进水中杂质凝聚成大的絮凝体。絮凝体在重力作用下沉淀,实现固液分离,从而大大降低水的浊度。”地表水运行车间副主任王思介绍说。

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经过絮凝沉淀的水被输送到主臭氧接触池,随后进入炭砂滤池。炭砂滤池采用“活性炭+石英砂”双滤料结构,单池长14米,宽9米,深6.5米,上层滤料为0.6米厚的活性炭,能够强力吸附异味及部分有机物;下层滤料为1.2米厚的石英砂,能够截留悬浮杂质。“臭氧-活性炭技术不仅能深度净化水质,还能提升水的口感。”王思补充道。

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在超滤膜车间,20组膜堆以0.02微米的孔径进行超滤处理,筑起水质净化“终极防线”,将水中的悬浮物、杂质、微生物及藻类等彻底拦截。王思表示:“石景山水厂运用的工艺单元优势互补,整体水处理工艺链条可组合、可跨越,能够有效应对南水北调水源因长距离输送易出现的季节性水质波动等水质突发情况,确保出厂水水质始终安全稳定达标。”最终,经过层层净化和消毒的自来水被送入清水池,通过管网输送至千家万户。

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目前,集团所属地表水厂均采用“预处理+常规处理+深度处理”工艺控制,出厂水水质指标优于国家《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2022),水质综合合格率达100%。

水质数据透明化,市民喝水更安心

膜车间出口处的一张实验桌上,琳琅满目地摆放着各种规格的实验器材,桌旁的几名技术人员正一边有条不紊地做着实验,一边向前来参观的市民讲解实验的有关原理,大家纷纷驻足仔细观看。实验人员杨璟手持浊度仪介绍道:“水的浊度代表水中悬浮颗粒物对光线透过时所产生的阻碍程度,能够直观反映水体的清澈程度。”随即,她拿起手中的试管,对刚刚取自清水池中的出厂水进行检测,其浊度显示为0.03NTU,完全满足国家《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2022)中规定的1NTU限值。“为切实保障首都供水安全,集团制定了限值严于国标的企业标准,集团地表水出厂水浊度控制指标为0.3NTU,当前0.1NTU达优率已达到94%。”杨璟补充道。此外,实验人员还开展了电解水、溶解性总固体检测等实验。

为保证“从源头到龙头”的全过程水质安全,集团建立了由实验室监测、移动应急监测和在线监测组成的立体化水质监控体系,设置水厂水质在线监测设备700余台,管网水质在线监测点127处、人工水质监测点587个,全面覆盖了水源水、出厂水、管网终端末梢水等各个环节;水质检测能力提升至225项,远高于国家《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2022)规定的97项指标,达到世界先进水平。“集团每季度会在官网上公开43项出厂水指标、7项管网水指标,每年年初公布上一年度的97项出厂水指标,同时接受水务局、卫健委等第三方部门对水源水、出厂水和管网水的定期和不定期检测,广泛接受社会监督。”集团副总经理、新闻发言人曹楠表示。

此外,作为立足北京、服务北京的大型国有企业,集团始终坚持以人民为中心的发展思想,以创新推动高质量发展。“2024年,集团作为主要完成单位相继获得了国家科学技术进步奖一等奖和北京市科学技术奖一等奖,其中‘低维护-短流程膜法水处理技术与应用’项目在实际生产中,能够使传统膜法工艺流程缩短40%、絮凝剂用量和污泥产量分别降低20%,单位时间内通过超滤膜处理的水量增加30%以上,使得制水效率进一步提升、能源消耗进一步降低。”曹楠说。

光伏+智能,水厂变“绿厂”

沿着炭砂滤池旁的楼梯拾阶而上,映入眼帘的是一排排湛蓝色的光伏电板,在阳光下熠熠生辉。据地表水运行车间主任马明智介绍:“2023年,石景山水厂完成‘屋顶分布式光伏电站’建设,实现并网发电,设计总发电量147万度/年,年发电自用率达93.5%以上,每年可减少碳排放千余吨。”

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近年来,集团通过尾水回收利用、智能精准调度、管网分区控压、“三维”科技节水等方式,不断提高绿色、低碳和可持续发展水平。通过技术改造将水厂工艺尾水回流至制水工艺前端,实现尾水100%回收利用;探索应用智能精准调度,实施泵-厂-网智能调度“三部曲”,仅通过配泵方案优化模型,使水厂配水效率提升3.5%;合理规划管网独立运行区域,建成独立调度区8个,进一步降低出厂水压力,年平均节水900余万立方米,节电200余万度;借助漏失监测、小区计量、卫星探漏等技术,结合人工听漏手段,构建空中、地面、地下“三维”全覆盖、互为补充的漏损管控体系,管网漏损率降至8.44%。

随着鼠标轻点,石景山水厂中控室的大屏幕上,一个“微型水厂”跃然呈现在大家眼前。“这是石景山水厂构建的以BIM建模为核心的数字孪生系统,可实现设备全生命周期管理和工艺优化闭环控制;可实现仿真巡检,设定智能巡检路线,实时进行故障报错;通过三维可视化平台实时映射水处理流程,进一步提升关键设备预测性维护准确率,使药耗能耗同比下降。”王思指着屏幕介绍。这一技术突破,标志着水厂数字化迈入实质性应用阶段。

“以前总觉得自来水厂‘神秘’,今天看到这么多高科技保障水质,特别踏实!”一名参观市民不禁感慨道。

2023年,集团制定下发《北京市自来水集团智慧水厂建设三年行动计划(2023年-2025年)》,开始加快智慧水厂布局,从基础感知、系统控制、功能应用等方面着手,全面推动各水厂从工业自动化向数智化稳步发展。

与此同时,集团深化产学研协同创新机制,形成“高校研发-水厂验证-集团推广”转化链条,积极联合清华大学、中国科学院、北京工业大学、同济大学等知名高校和科研院校,依托智能感知设备、人工智能、AI算法、数据模型等先进技术,全面推动水厂智能管理技术研究和试点应用,加快科技成果向现实生产力转化,努力构建国内领先的智慧水务管理体系,为城市供水安全提供数字化保障。

水,是生命之源,是城市发展的血脉。集团将始终以确保首都供水安全为己任,严守“水质是生命”的质量关,全面推动“安全、优质、绿色、智慧”供水服务保障体系建设,赋能可持续发展“水引擎”,以高水平安全护航首都供水事业高质量发展,为建设国际一流的和谐宜居之都提供更加坚实的供水安全保障。

(北京市自来水集团)