農(nóng)村供水工程
——智慧水站試點(diǎn)建設(shè)與推廣

章春水，葉開(kāi)良，李 強(qiáng)，田 駿

背景簡(jiǎn)介

農(nóng)村飲用水供水工程的建設(shè)與管理是否能緊跟農(nóng)村群眾的用水需求，關(guān)系廣大百姓是否能用上干凈水、放心水，意義重大。隨著政府及社會(huì)各界力量對(duì)農(nóng)村飲水安全問(wèn)題的關(guān)注與大力支持，農(nóng)村地區(qū)的飲水質(zhì)量有了明顯的改善。

一體化凈水設(shè)備是農(nóng)村飲用水供水工程的核心設(shè)備。浙江華晨環(huán)保有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)華晨環(huán)保）自創(chuàng)立以來(lái)，投入核心科研力量，致力于一體化凈水設(shè)備的研發(fā)與升級(jí)，以積累多年的成功經(jīng)驗(yàn)和各類(lèi)先進(jìn)設(shè)備（包括但不限于適用于農(nóng)村的圓形一體化凈水設(shè)備）助力解決農(nóng)村飲水安全問(wèn)題。

當(dāng)前，多數(shù)農(nóng)村飲用水供水工程缺乏常年維護(hù)人員，管理體系較為落后，除支持建設(shè)農(nóng)村飲用水供水工程外，如何進(jìn)一步提升農(nóng)村飲用水供水工程的后續(xù)工程質(zhì)量，確保有序穩(wěn)定運(yùn)行，是當(dāng)代農(nóng)村飲用水供水工程亟須解決的新痛點(diǎn)。農(nóng)村飲水的現(xiàn)實(shí)情況對(duì)市場(chǎng)提出了更高的要求，對(duì)智慧農(nóng)村飲用水供水工程的需求日益凸顯。

工程管理問(wèn)題剖析

1.專(zhuān)業(yè)人員缺位

受地形等眾多因素的限制，農(nóng)村飲用水供水工程普遍存在總體線路較長(zhǎng)、途經(jīng)地貌復(fù)雜等問(wèn)題，所以這類(lèi)工程涉及較多需要檢查和維護(hù)的裝置。而檢查和維護(hù)這類(lèi)裝置要求管理人員需具備一定工程設(shè)施的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，如故障排查、例行檢查、基礎(chǔ)維修、售后跟蹤等。然而，現(xiàn)階段大部分農(nóng)村飲用水供水工程的管理團(tuán)隊(duì)相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技能較為薄弱，需要依靠設(shè)備公司遠(yuǎn)程指導(dǎo)或上門(mén)售后。

2.系統(tǒng)管理尚未成型

由于農(nóng)村地區(qū)的經(jīng)濟(jì)和交通水平較低，工程建設(shè)的總體資金較少，工程建設(shè)技術(shù)含量一般較低，多為小型工程點(diǎn)狀分布保障供水，因此農(nóng)村飲用水供水工程建設(shè)在空間上普遍處于點(diǎn)狀分布的狀態(tài)。除此以外，各地水質(zhì)、當(dāng)?shù)厝罕娦枨蟮纫蛩夭煌?，?dǎo)致各地管理標(biāo)準(zhǔn)不同，缺乏統(tǒng)一、先進(jìn)的管理體系。

智慧水站配套加藥、消毒、自控裝置

華晨智慧水站優(yōu)勢(shì)

在未提出“智慧農(nóng)村飲用水供水工程”概念之前，國(guó)內(nèi)多數(shù)專(zhuān)家學(xué)者討論解決普通農(nóng)村飲用水供水工程管理問(wèn)題時(shí)，所建議的措施多為提升工程建設(shè)力度、加強(qiáng)當(dāng)?shù)毓芾砣藛T培訓(xùn)、加大飲水安全及管理宣傳力度、進(jìn)一步完善縣級(jí)運(yùn)行管理實(shí)施細(xì)則（強(qiáng)化縣、鄉(xiāng)、村三級(jí)運(yùn)行管理責(zé)任和部門(mén)監(jiān)管責(zé)任，形成責(zé)權(quán)利統(tǒng)一的管理體制和運(yùn)行機(jī)制）、完善水費(fèi)收繳機(jī)制等。但實(shí)際中，上述措施落實(shí)難度較大、所需時(shí)間較長(zhǎng)。為此，華晨環(huán)保在提升設(shè)備質(zhì)量與性能的同時(shí)，前瞻性地著眼于實(shí)現(xiàn)“農(nóng)村飲用水達(dá)標(biāo)提標(biāo)、規(guī)?；⒅悄芑?，希望以最有效的方式從源頭、關(guān)鍵部位解決工程痛點(diǎn)，智慧農(nóng)村飲用水供水工程“華晨智慧水站”應(yīng)運(yùn)而生。

華晨智慧水站在普通農(nóng)村飲用水供水工程設(shè)備的基礎(chǔ)上，新增現(xiàn)場(chǎng)智能控制中心、無(wú)線網(wǎng)關(guān)及云平臺(tái)、在線儀表、自動(dòng)型加藥及消毒裝置。這些裝置及互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的應(yīng)用可使用戶(hù)通過(guò)智能終端訪問(wèn)水站、監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行情況。通過(guò)智能終端一覽包括水質(zhì)、水量、設(shè)備運(yùn)行工藝、安全等幾乎所有環(huán)節(jié)的監(jiān)控情況，降低了管理人員知識(shí)儲(chǔ)備和人員配備等需求。同時(shí)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)將“點(diǎn)狀”工程連結(jié)為“片狀”，將各類(lèi)指標(biāo)數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化，形成了一套科學(xué)、完整、具有較強(qiáng)普適性的管理體系。

試點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)

自2018年來(lái)，華晨智慧水站已在全國(guó)各地進(jìn)行了試點(diǎn)建設(shè)，包括云南昌寧縣珠街鄉(xiāng)從崗華晨智慧水站（日供水400t）、云南昌寧縣卡斯鎮(zhèn)大水平團(tuán)山華晨智慧水站（日供水400t）、重慶石柱縣西沱鎮(zhèn)玉石華晨智慧水站（日供水400t）、浙江余姚市鹿亭鎮(zhèn)鄉(xiāng)村華晨智慧水站（日供水200t）等，獲得了當(dāng)?shù)厝罕姷囊恢潞迷u(píng)。

以云南昌寧縣卡斯鎮(zhèn)大水平團(tuán)山華晨智慧水站為例。2020年6月，該智慧水站項(xiàng)目經(jīng)調(diào)試合格開(kāi)始試運(yùn)行，其供水范圍為大水平社區(qū)27個(gè)村民小組1780戶(hù)5611人。智慧水站設(shè)計(jì)日供水400t，選用HC-20不銹鋼圓形一體化凈水設(shè)備，配套電磁流量計(jì)、濁度傳感器、余氯傳感器、電接點(diǎn)壓力表、液位儀、絮凝劑投加裝置、次氯酸鈉發(fā)生器等，共同組成完整的智慧水站。

團(tuán)山水站的原水水質(zhì)波動(dòng)比較大，因降雨等影響，原水濁度會(huì)在20～4000NTU范圍內(nèi)變化。在劇烈變化的原水條件下，智慧水站智控核心較為穩(wěn)定，協(xié)助凈化工藝自動(dòng)運(yùn)行，有效解決了絮凝劑自動(dòng)投加、高濁水凈化等問(wèn)題。

源水濁度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)控源水濁度變化，并傳送至現(xiàn)場(chǎng)智能控制中心，PLC根據(jù)設(shè)定的程序調(diào)整絮凝劑投加計(jì)量泵的控制信號(hào)，自動(dòng)型電磁隔膜計(jì)量泵根據(jù)要求投加相應(yīng)的絮凝劑溶液量。精準(zhǔn)的絮凝劑投加控制使得渦旋網(wǎng)格反應(yīng)可以有效促進(jìn)絮凝劑生成礬花，經(jīng)過(guò)斜管沉淀、過(guò)濾、消毒，完成了合格達(dá)標(biāo)自來(lái)水處理全過(guò)程。

推廣建議

根據(jù)浙江華晨環(huán)保有限公司的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，農(nóng)村飲用水供水工程日供水量多為40～500t，采用的工藝一般為投加絮凝劑、混合、反應(yīng)、斜管沉淀、無(wú)閥過(guò)濾、投加消毒劑等。農(nóng)村飲用水供水工程主要凈化水體內(nèi)的固體懸浮物、色度、細(xì)菌等，使相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)滿(mǎn)足《國(guó)家生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5749—2006）的要求。

此外，農(nóng)村供水工程中采用的消毒劑類(lèi)型、用量非常關(guān)鍵，既要保證余氯達(dá)標(biāo)、細(xì)菌指標(biāo)合格，又要盡量降低用量，減少對(duì)水質(zhì)口感的影響。在智慧水站項(xiàng)目中選擇次氯酸鈉發(fā)生器，通過(guò)電解無(wú)碘鹽制取次氯酸鈉溶液，通過(guò)余氯傳感器指標(biāo)控制次氯酸鈉消毒液自動(dòng)投加，設(shè)定了余氯投加范圍和余氯投加計(jì)量泵安全保護(hù)程序，當(dāng)余氯傳感器失真時(shí)也能正常投加消毒劑。

HC-20 型不銹鋼圓形一體化凈水設(shè)備

華晨智慧水站可同時(shí)接入縣級(jí)統(tǒng)管智慧水務(wù)大數(shù)據(jù)平臺(tái)，用戶(hù)也通過(guò)智能手機(jī)終端進(jìn)行監(jiān)控，可實(shí)現(xiàn)的功能包括：①水質(zhì)實(shí)施監(jiān)測(cè)、在線顯示，可檢測(cè)進(jìn)水濁度、出水濁度、余氯等指標(biāo)；②在線顯示進(jìn)水水量、藥量，清水池液位等指標(biāo)；③工藝運(yùn)行監(jiān)測(cè)，主要包含沉淀自動(dòng)排泥、濾池自動(dòng)虹吸反洗監(jiān)測(cè)，可監(jiān)測(cè)沉淀排泥周期、排泥歷時(shí)，濾池自動(dòng)反洗周期、單次反洗歷時(shí)等指標(biāo)；④絮凝劑自動(dòng)投加、計(jì)量泵頻率監(jiān)測(cè)、運(yùn)行計(jì)量泵切換、疊加情況監(jiān)測(cè)；⑤次氯酸鈉溶液自動(dòng)投加、發(fā)生器缺鹽告警、故障告警、停機(jī)保護(hù)；⑥現(xiàn)場(chǎng)控制箱、清水池防護(hù)蓋等非法打開(kāi)告警等。

作為智慧農(nóng)村飲用水供水工程的先行者，華晨環(huán)保在智慧水站建設(shè)及運(yùn)行中也關(guān)注到了以下難點(diǎn)：①需要多平臺(tái)支持合作。智慧水站同樣需要管理人員維護(hù)，當(dāng)提示缺藥、缺鹽時(shí)等信息反饋后，必須由統(tǒng)管平臺(tái)指派工作人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)管理、維護(hù)；②目前進(jìn)口儀表價(jià)格過(guò)高，國(guó)產(chǎn)儀表尤其是余氯傳感器等使用壽命、校準(zhǔn)周期較短，增加了管理負(fù)擔(dān)；③智慧水站建設(shè)目標(biāo)是建成一個(gè)廣泛應(yīng)用的智控管理系統(tǒng)，而市面上的凈水設(shè)備品牌較多，建設(shè)智慧水站需要考慮對(duì)不同品牌產(chǎn)品的兼容性，以方便解決已經(jīng)建成水站但不能升級(jí)改造的難題。

截至2020年8月31日，華晨環(huán)保已初步完成華晨智慧水站示范點(diǎn)建設(shè)，解決了華晨智慧水站建設(shè)及運(yùn)行中的相關(guān)難題，華晨智慧水站具備標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)及推廣的條件及經(jīng)驗(yàn)。

智慧水站是智慧水務(wù)的重要組成部分，是把確保水源水凈化成達(dá)標(biāo)飲用水的核心部分，也是最后、最難的“孤島”。提升水安全保障能力，尤其是進(jìn)一步提升農(nóng)村飲水安全保障能力，需要對(duì)現(xiàn)存大量的農(nóng)村水站進(jìn)行升級(jí)改造、擴(kuò)建、改建等，需要成熟、適用的凈水技術(shù)，充分利用現(xiàn)代化信息技術(shù)、實(shí)現(xiàn)全要素的涉水感知、水利設(shè)施萬(wàn)物互聯(lián)，因此智慧水站應(yīng)用前景非常廣泛。