农村供水工程——智慧水站试点建设与推广

章春水，叶开良，李 强，田 骏

背景简介

农村饮用水供水工程的建设与管理是否能紧跟农村群众的用水需求，关系广大百姓是否能用上干净水、放心水，意义重大。随着政府及社会各界力量对农村饮水安全问题的关注与大力支持，农村地区的饮水质量有了明显的改善。

一体化净水设备是农村饮用水供水工程的核心设备。浙江华晨环保有限公司（以下简称华晨环保）自创立以来，投入核心科研力量，致力于一体化净水设备的研发与升级，以积累多年的成功经验和各类先进设备（包括但不限于适用于农村的圆形一体化净水设备）助力解决农村饮水安全问题。

当前，多数农村饮用水供水工程缺乏常年维护人员，管理体系较为落后，除支持建设农村饮用水供水工程外，如何进一步提升农村饮用水供水工程的后续工程质量，确保有序稳定运行，是当代农村饮用水供水工程亟须解决的新痛点。农村饮水的现实情况对市场提出了更高的要求，对智慧农村饮用水供水工程的需求日益凸显。

工程管理问题剖析

1.专业人员缺位

受地形等众多因素的限制，农村饮用水供水工程普遍存在总体线路较长、途经地貌复杂等问题，所以这类工程涉及较多需要检查和维护的装置。而检查和维护这类装置要求管理人员需具备一定工程设施的专业知识，如故障排查、例行检查、基础维修、售后跟踪等。然而，现阶段大部分农村饮用水供水工程的管理团队相关专业知识和技能较为薄弱，需要依靠设备公司远程指导或上门售后。

2.系统管理尚未成型

由于农村地区的经济和交通水平较低，工程建设的总体资金较少，工程建设技术含量一般较低，多为小型工程点状分布保障供水，因此农村饮用水供水工程建设在空间上普遍处于点状分布的状态。除此以外，各地水质、当地群众需求等因素不同，导致各地管理标准不同，缺乏统一、先进的管理体系。

智慧水站配套加药、消毒、自控装置

华晨智慧水站优势

在未提出“智慧农村饮用水供水工程”概念之前，国内多数专家学者讨论解决普通农村饮用水供水工程管理问题时，所建议的措施多为提升工程建设力度、加强当地管理人员培训、加大饮水安全及管理宣传力度、进一步完善县级运行管理实施细则（强化县、乡、村三级运行管理责任和部门监管责任，形成责权利统一的管理体制和运行机制）、完善水费收缴机制等。但实际中，上述措施落实难度较大、所需时间较长。为此，华晨环保在提升设备质量与性能的同时，前瞻性地着眼于实现“农村饮用水达标提标、规模化、智能化”，希望以最有效的方式从源头、关键部位解决工程痛点，智慧农村饮用水供水工程“华晨智慧水站”应运而生。

华晨智慧水站在普通农村饮用水供水工程设备的基础上，新增现场智能控制中心、无线网关及云平台、在线仪表、自动型加药及消毒装置。这些装置及互联网设备的应用可使用户通过智能终端访问水站、监控设备运行情况。通过智能终端一览包括水质、水量、设备运行工艺、安全等几乎所有环节的监控情况，降低了管理人员知识储备和人员配备等需求。同时，通过互联网将“点状”工程连结为“片状”，将各类指标数字化、标准化、智能化，形成了一套科学、完整、具有较强普适性的管理体系。

试点经验

自2018年来，华晨智慧水站已在全国各地进行了试点建设，包括云南昌宁县珠街乡从岗华晨智慧水站（日供水400t）、云南昌宁县卡斯镇大水平团山华晨智慧水站（日供水400t）、重庆石柱县西沱镇玉石华晨智慧水站（日供水400t）、浙江余姚市鹿亭镇乡村华晨智慧水站（日供水200t）等，获得了当地群众的一致好评。

以云南昌宁县卡斯镇大水平团山华晨智慧水站为例。2020年6月，该智慧水站项目经调试合格开始试运行，其供水范围为大水平社区27个村民小组1780户5611人。智慧水站设计日供水400t，选用HC-20不锈钢圆形一体化净水设备，配套电磁流量计、浊度传感器、余氯传感器、电接点压力表、液位仪、絮凝剂投加装置、次氯酸钠发生器等，共同组成完整的智慧水站。

团山水站的原水水质波动比较大，因降雨等影响，原水浊度会在20～4000NTU范围内变化。在剧烈变化的原水条件下，智慧水站智控核心较为稳定，协助净化工艺自动运行，有效解决了絮凝剂自动投加、高浊水净化等问题。

源水浊度传感器实时监控源水浊度变化，并传送至现场智能控制中心，PLC根据设定的程序调整絮凝剂投加计量泵的控制信号，自动型电磁隔膜计量泵根据要求投加相应的絮凝剂溶液量。精准的絮凝剂投加控制使得涡旋网格反应可以有效促进絮凝剂生成矾花，经过斜管沉淀、过滤、消毒，完成了合格达标自来水处理全过程。

推广建议

根据浙江华晨环保有限公司的项目经验，农村饮用水供水工程日供水量多为40～500t，采用的工艺一般为投加絮凝剂、混合、反应、斜管沉淀、无阀过滤、投加消毒剂等。农村饮用水供水工程主要净化水体内的固体悬浮物、色度、细菌等，使相关标准满足《国家生活饮用水标准》（GB 5749—2006）的要求。

此外，农村供水工程中采用的消毒剂类型、用量非常关键，既要保证余氯达标、细菌指标合格，又要尽量降低用量，减少对水质口感的影响。在智慧水站项目中选择次氯酸钠发生器，通过电解无碘盐制取次氯酸钠溶液，通过余氯传感器指标控制次氯酸钠消毒液自动投加，设定了余氯投加范围和余氯投加计量泵安全保护程序，当余氯传感器失真时也能正常投加消毒剂。

HC-20 型不锈钢圆形一体化净水设备

华晨智慧水站可同时接入县级统管智慧水务大数据平台，用户也通过智能手机终端进行监控，可实现的功能包括：①水质实施监测、在线显示，可检测进水浊度、出水浊度、余氯等指标；②在线显示进水水量、药量，清水池液位等指标；③工艺运行监测，主要包含沉淀自动排泥、滤池自动虹吸反洗监测，可监测沉淀排泥周期、排泥历时，滤池自动反洗周期、单次反洗历时等指标；④絮凝剂自动投加、计量泵频率监测、运行计量泵切换、叠加情况监测；⑤次氯酸钠溶液自动投加、发生器缺盐告警、故障告警、停机保护；⑥现场控制箱、清水池防护盖等非法打开告警等。

作为智慧农村饮用水供水工程的先行者，华晨环保在智慧水站建设及运行中也关注到了以下难点：①需要多平台支持合作。智慧水站同样需要管理人员维护，当提示缺药、缺盐时等信息反馈后，必须由统管平台指派工作人员进行现场管理、维护；②目前进口仪表价格过高，国产仪表尤其是余氯传感器等使用寿命、校准周期较短，增加了管理负担；③智慧水站建设目标是建成一个广泛应用的智控管理系统，而市面上的净水设备品牌较多，建设智慧水站需要考虑对不同品牌产品的兼容性，以方便解决已经建成水站但不能升级改造的难题。

截至2020年8月31日，华晨环保已初步完成华晨智慧水站示范点建设，解决了华晨智慧水站建设及运行中的相关难题，华晨智慧水站具备标准化建设及推广的条件及经验。

智慧水站是智慧水务的重要组成部分，是把确保水源水净化成达标饮用水的核心部分，也是最后、最难的“孤岛”。提升水安全保障能力，尤其是进一步提升农村饮水安全保障能力，需要对现存大量的农村水站进行升级改造、扩建、改建等，需要成熟、适用的净水技术，充分利用现代化信息技术、实现全要素的涉水感知、水利设施万物互联，因此智慧水站应用前景非常广泛。