“近期南水北调中线沿程刚毛藻大幅增加，沿线不少水厂受到影响……”6月初，北京市自来水集团（以下简称“集团”）接到南水北调中线管理部门电话。集团立即启动应急预案，加密检测藻类相关项目，做好工艺调整应急准备。同时，通过集团智慧供水管理平台等渠道与南水北调中线管理部门加强沟通，共享沿线水质数据，最终妥善应对此轮藻类爆发。
强跨区域、多部门协作的南水北调中线水质信息共享，及时了解“南水”来水方向、水质变化规律和趋势，正是集团“十三五”国家水体污染控制与治理科技重大专项“多水源格局下城市供水安全保障技术体系构建”项目的一项重要内容。
国家水体污染控制与治理科技重大专项旨在为中国水体污染控制与治理提供强有力的科技支撑。“十三五”开局之年，集团作为国内供水行业龙头企业，结合南水与本地水水质存在差异和季节性高藻等特点，为确保集团在多水源供水格局下供水安全，主动联合中国科学院生态环境研究中心、清华大学等16家单位、院校，成功申报了“多水源格局下城市供水安全保障技术体系构建”项目。集团党委书记、董事长刘锁祥任项目负责人，集团科技开发部、网络信息化管理部、技术研究院、郭公庄水厂、管网管理分公司等多个部门和单位参与。
该项目自2017年初启动，至2021年底顺利结题，共研发“基于不同水源水质特征的水厂适应性净水技术”“基于龙头水稳定达标的水厂-管网协同调控技术”等新工艺、新技术11项，获得“测定污泥最佳沉降比的装置”“提升活性炭滤池处理效果和延长活性炭使用年限的方法”等国内专利授权26项。其中，多项成果已在集团广泛应用，助力集团高质量发展。
▲ 北京市自来水集团石景山水厂制水车间
多种适应性净水技术 用好来之不易的“南水”
“原水藻细胞浓度较高，需要增加聚合氯化铝和三氯化铁投加量。”在集团第三水厂化验室，化验员正将最佳药剂投加量告知运行人员。面对入夏后，“南水”中藻含量快速增加，集团接纳“南水”水厂应对得从容不迫。但几年前，如何妥善应对藻类含量过高导致的絮凝效果下降还是个难题。为保证供水安全，集团组织技术人员反复研讨，决定采用“强强联手”的方式，将此前单独投放聚合氯化铝或三氯化铁改为双药剂共同投加，经试验确定了药剂投加顺序和最佳投放量，不但提高了混凝沉淀效果，而且确保了出厂水pH值、总铝等指标的稳定性。
▲ 北京市自来水集团郭公庄水厂机械加速澄清池
为解决“南水”冬季低温低浊、混凝效果差的问题，集团技术人员创新性地将添加在絮凝工艺中的高分子絮凝剂聚丙烯酰胺（PAM）应用在机加池工艺中，提供了提高低温低浊期机加池絮体沉降效果的技术储备；同时，技术人员开发了机加池污泥沉降比自动分析装置，实时诊断循环污泥沉降状态，每隔10分钟自动完成一次取样、测定工作，并将检测数据传输至工控系统，大大缩减了人工取样检测频率，提高了水厂运行管理效率。集团还优化了预臭氧和预氯化两种预处理方式的运行参数，进一步提高了水厂藻类去除效果，控制了出厂水的消毒副产物。系列技术在集团多个地表水厂进行应用，确保了水厂工艺的运行稳定、出厂水质的安全可靠。
细化管网漏损管控 降低管网漏损率
凌晨1点的京师园小区内万籁俱寂。在小区门口一座自来水设备井中，集团建设的DMA（供水管网独立计量区）内水量、水压在线监测设备正在持续工作。集团通过DMA内部夜间最小流量的细微变化可更准确排查评估小区管线漏损情况。
DMA是监测城市供水系统水量漏失的有效方法之一，集团目前已在市区完成DMA建设1552处。以往对DMA监测数据进行识别时，主要关注夜间最低流量情况，考虑其他影响因素较少。为发挥每处DMA的最大效能，更精准找到“病灶”，科研人员将管材、管龄、管长、压力、用户数等因素纳入判断依据，建立了单位管长最小夜间流量和单位户数最小夜间流量两个指标的DMA漏损评估方法，确定了市区DMA漏损状态的严重等级排序，并有针对性地开展了漏损检测工作，使得识别水量异常情况更加精准，进一步提高了漏损检测工作的针对性。同时，集团结合DMA新增漏损预警技术，列出DMA重点检漏、控压清单，不断优化DMA的漏损控制措施，2018年至2020年，发现修复各类漏点2417处，区域漏损率显著下降。截至2020年底，北京城区管网漏损率已从“十三五”初期的11.84%降至9.93%，达到了《城镇供水管网漏损控制及评定标准》管网漏损率10%以下的要求。2021年底，市区管网漏损率降至9.75%，连续11年下降。
建立水厂-管网协同控制体系 提高管网水质安全保障度
“研究中，我们发现影响供水管网水质波动的因素较多，只有综合考虑水厂运行工艺和管网实际情况，进行协同管控，才能更好保证管网水质安全。”项目技术人员李礼说。
集团一方面全面分析了水厂出水水质对管网供水水质的影响，提出了确保管网水质稳定的出厂水关键控制理化指标建议值，特别对出厂水pH值、总氯、浊度等指标进行了明确要求，并根据出厂水质变化及时对相关药剂投加量进行科学调整。另一方面，利用管网水力模型筛查出水龄较长的供水管线，使得供水管网冲洗更有科学性；结合不同区域管线的管材、管龄、水龄、管网运行维护状况，有针对性地开展管线更新改造，优化“最后一公里”供水管网内部水环境，进一步提升了管网水质安全保障度，近年来，供水管网监测点浊度指标得到显著改善。
▲ 北京市自来水集团郭公庄水厂炭砂滤池
建立跨区域、多部门协作的水质信息共享机制。“2021年7月，河南遭受大暴雨，来水方向水质也发生了变化。幸亏智慧供水管理平台第一时间报警，让我们有时间做好准备。”据水质监测中心工作人员介绍。集团开发的智慧供水综合管理平台共设有原水监测分析、净水智能调控、管网智能调度、漏损监测分析等6大模块，并与南水北调中线管理局水质预警系统对接，水厂可通过信息共享平台提前获知干渠高浊水运移动态，为净水工艺参数调整争取到较为充裕的时间。平台系统设置了水源风险防范、水质监控预警、水厂高效净化、管网稳定输配于一体的首都饮用水安全保障技术与管理功能，可全面展示集团净水工艺运行、供水调度、管网运行等方面情况。系统上嵌入的水厂智能投药预测模型等功能，可结合水厂运行情况提供药剂投加建议，让水厂运行管理更加智能。
国家“十三五”水专项的各项成果正在逐步推广应用，为集团安全供水提供了科技支撑。目前，集团主动用科技创新激发发展动能，作为课题承担单位全力投入到国家“十四五”重点研发计划“长江黄河等重点流域水资源与水环境综合治理”专项“长距离调水水源水质调控与高效深度处理技术研究与示范”课题的研究任务中，持续通过科技创新引领，助力集团更好打造“安全、优质、绿色、智慧”的供水服务保障体系。（北京市自来水集团）
