信息化管理在水處理工藝中的應用探究

焦承明

自來水是人類生活中至關重要的資源之一，對于保障公眾健康和社會發(fā)展起著不可替代的作用。近年來，受工業(yè)化、城市化和環(huán)境污染等因素的影響，自來水供應面臨著越來越多的挑戰(zhàn)。為了提供高質(zhì)量和安全可靠的自來水，我國各地自來水廠投入大量資源，致力于研究和改進水處理工藝。近年來，許多創(chuàng)新技術和方法已經(jīng)應用于自來水處理領域，并取得了顯著的成果。

本文闡述了自來水廠水處理工藝的發(fā)展進程，分析了加強該工藝研究升級的必要性和意義。指出了自來水廠水處理工藝中存在的問題，包括工藝落后、水處理設施布局不合理、防水錘設計不合理、信息化水平不高等。本文以烏魯木齊市樓莊子供水工程項目為研究案例，該水廠在現(xiàn)代化進程中不斷采用新技術新設備以達到更高的效益和更低的成本，文中對自來水廠水處理工藝的運用策略進行了探究。

一、自來水廠水處理工藝發(fā)展進程

（一）初期階段

最初，由于技術條件限制，我國自來水廠大部分采用簡單的物理過濾方式進行初步處理，其主要是通過沉淀槽或粗砂濾池去除懸濁物以及部分有機物。到20世紀80年代，各地自來水廠在政策、科技和設備投資方面取得了很大突破。預氧化、絮凝、沉淀、過濾及消毒等步驟被廣泛引入，針對自來水的規(guī)范化處理工藝流程逐漸形成。

（二）進階階段

20世紀末，國內(nèi)自來水廠開始采用更加先進的處理技術和設備，涌現(xiàn)出一批引進法國、德國等歐洲先進工藝的自來水廠，并從中獲得了寶貴經(jīng)驗。在此期間，高效絮凝劑如聚合氯化鋁及其改性品種得到應用。過濾方式逐漸由常規(guī)快速濾池向瞬時濾池過渡，提高了過濾效果和運行穩(wěn)定性。另外，消毒方面也出現(xiàn)重大進展。傳統(tǒng)的氯化劑消毒方法轉(zhuǎn)變?yōu)榇温人徕c消毒等相對環(huán)境友好且有效的處理方式。

（三）現(xiàn)代化階段

隨著我國社會經(jīng)濟快速發(fā)展，城鎮(zhèn)化進程加快，自來水廠開始引入更多創(chuàng)新技術和管理理念，力求實現(xiàn)現(xiàn)代化制程流程。如微米級混凝沉淀技術、顆粒活性炭吸附去除有機物、反滲透膜和超濾膜等高效過濾技術在許多自來水廠中得到推廣，這些技術的應用使水質(zhì)更加安全可靠。除此之外，近年來自來水廠逐步引進了數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)，在線監(jiān)測儀器和智能控制裝置應用于自來水廠中，通過實時數(shù)據(jù)采集和分析，為工藝系統(tǒng)運行及質(zhì)量管理提供可靠支持。

二、自來水廠水處理工藝運用中存在的不足和問題

（一）技術工藝落后

部分自來水廠中，采用的是過時的傳統(tǒng)工藝進行水處理。這些傳統(tǒng)工藝處理流程單一、方式粗糙，缺乏足夠的適應性和可靠性，無法保證處理質(zhì)量的穩(wěn)定性。同時，也無法有效地去除許多新興污染物如有機物、重金屬等，并不能滿足人們?nèi)找嬖鲩L的清潔飲用水質(zhì)量要求。

（二）防水錘效應設計及技術應用不合理

防水錘效應是指由于流體速度突然變化或阻塞引起的液壓沖擊波，在水處理過程中，尤其是在管道系統(tǒng)中，如果沒有合適的措施來減緩和消除這種液壓沖擊波，會對管道、設備和系統(tǒng)造成嚴重的損壞。但是，在一些自來水廠中，并未采取充分有效的措施來設計和應用防止水錘效應的技術。導致了頻繁發(fā)生管道爆裂、設備故障及漏損等問題，增加了維修與更換設備所需費用，還影響了正常供水服務。此外，在一些老舊自來水系統(tǒng)中，存在著未經(jīng)針對性加固和技術更新的管道和設備，導致水錘效應造成的危險增加。

（三）信息化水平不足

近年來，信息技術在水處理行業(yè)中的重要性不言而喻，其不僅能夠提高運行效率、減少人為錯誤，還能促進運行及管理維護機制的升級優(yōu)化。部分自來水廠尚未充分應用各種信息技術，導致生產(chǎn)管理不夠智能化、精確化和高效化。尤其是部分自來水廠在數(shù)據(jù)采集及監(jiān)測方面缺乏完善的系統(tǒng)或設備，影響了對關鍵參數(shù)進行實時監(jiān)測與控制，導致管理團隊對污染物、流量、壓力等相關數(shù)據(jù)的獲取和處理難度過高，進而在問題發(fā)生時很難及時調(diào)整措施以保證供水質(zhì)量穩(wěn)定。

三、以烏魯木齊市樓莊子供水工程項目為例

烏魯木齊樓莊子供水工程位于烏魯木齊西南部，是一項涵蓋原水、凈水和輸配水全流程的供水系統(tǒng)，設計規(guī)模為20萬m3/d。該項目是烏魯木齊市的主要城市供水來源，以烏魯木齊河水源和甘泉堡水庫外調(diào)水源為主要補給來源。其中，在城市生活供水中，烏魯木齊河水源高峰期占比超過70%。根據(jù)相關政策，未來將逐漸減少對烏魯木齊河的依賴比例，同時增加外調(diào)水資源并開辟第三方的重要補給，而本項目則是該政策方針的具體體現(xiàn)。在該項目中，涉及的水處理工藝運用要點包括三個方面。

（一）采用先進可靠的水處理工藝

在烏魯木齊樓莊子供水工程中，采用了預沉池、折板絮凝斜管沉淀池以及V型濾池深度處理工藝。同時采取了活性炭、高錳酸復合鹽等措施來處理這些特殊物質(zhì)。在排泥水的治理過程中，結(jié)合有效的污泥處置措施，并且可以回收利用濃縮過程中產(chǎn)生的上清液。具體來講，該系統(tǒng)首先布置了預沉池，通過在進水口前設置的大流量緩沖區(qū)，使水中的較重雜質(zhì)先行沉淀，以減少水中懸浮物質(zhì)的含量。接著，折板絮凝斜管沉淀池進一步加強絮凝作用，在水中加入絮凝劑、聚合物等輔助沉淀物質(zhì)，使懸浮物凝聚成較大顆粒并下沉。而V型濾池通過層層過濾，將水中的固體顆粒和懸浮物進一步去除。根據(jù)排泥水的治理要求，通過污泥脫水工藝將污泥中的水分脫除，降低含水量，減少體積。處理后的污泥可以采用填埋、焚燒或肥料化利用等方法進行處理和處置，以減少對環(huán)境的影響。另外，在濃縮過程中產(chǎn)生的上清液可以回用。通過適當?shù)奈勰酀饪s技術，將濃縮過程中分離出來的上清液進行再利用，可以達到資源循環(huán)利用的效果，減少水的消耗和排泥水的處理量。

（二）防水錘設計

在烏魯木齊樓莊子供水工程中，由于水廠至用戶的高差約為330米，末端閥門的關閥會引起水錘問題。為了有效處理水錘問題，工程采取了增加調(diào)流調(diào)壓減壓閥的措施。減壓閥是一種專門用于調(diào)節(jié)和控制管道壓力的裝置。通過在管道上設置減壓閥，在管道中形成一個隔離區(qū)域，當閥門關閉時，減壓閥能夠緩沖液體的壓力變化，減少水錘現(xiàn)象的產(chǎn)生。減壓閥的主要作用是調(diào)整流量和維持管道內(nèi)一定的壓力范圍，避免壓力突變。增加的減壓閥會將管道劃分為不同的壓力區(qū)域，當閥門關閉時，減壓閥會迅速作出反應，減小進入末端管道的壓力。基于這樣的方式，有效地控制水錘的生成，保護末端設備和管道不受過高壓力的損壞。

（三）加強信息化系統(tǒng)應用

在該項目中，通過使用先進的傳感器、儀表和控制設備，將各個水處理單元與集中監(jiān)控室相連接，并利用PLC最新版的工業(yè)控制軟件平臺，通過進行二次開發(fā)及編程技術完成全廠控制信息的集中運用，來實現(xiàn)自動操作和實時監(jiān)測。這一過程不僅可以提高生產(chǎn)效率、降低操作風險，還能及時響應異常情況，確保水質(zhì)安全穩(wěn)定。與此同時，該項目還積極引進了遠程監(jiān)控與管理系統(tǒng)，管理員可以通過計算機、手機或其他終端設備遠程監(jiān)視和管理供水工程運行狀態(tài)。該系統(tǒng)配備有數(shù)據(jù)采集、存儲和處理功能，能夠?qū)崟r獲取各項指標如流量、壓力、濁度等，并生成報警信息以快速識別問題并采取相應糾正措施。

五、結(jié)語

綜上所述，在我國社會經(jīng)濟快速發(fā)展的背景下，自來水廠作為人們生活用水的主要來源，其水處理技術工藝的升級優(yōu)化至關重要。為此，自來水廠應當積極更新水處理工藝，全面保障供水的安全性與可靠性，同時通過科學布局水處理系統(tǒng)、升級信息化管理系統(tǒng)，進一步提升水處理水平，為社會的穩(wěn)定發(fā)展做出應有的貢獻。

作者單位：烏魯木齊水業(yè)投資發(fā)展集團有限公司