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展起著不可替代的作用。近年來，受工業化、城市化和環境污染等因素的影響，自來水供應面臨著越來越多的挑戰。為了提供高質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，許多創新技術和方法已經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，針對自來水的規范化處理工藝流程逐漸形成。

（二）進階階段

20世紀末，國內自來水廠開始采用更加先進的處理技術和設備，涌現出一批引進法國、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快速濾池向瞬時濾池過渡，提高了過濾效果和運行穩定性。另外，消毒方面也出現重大進展。傳統的氯化劑消毒方法轉變為次氯酸鈉消毒等相對環境友好且有效的處理方式。

（三）現代化階段

隨著我國社會經濟快速發展，城鎮化進程加快，自來水廠開始引入更多創新技術和管理理念，力求實現現代化制程流程。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更加安全可靠。除此之外，近年來自來水廠逐步引進了數字化監控系統，在線監測儀器和智能控制裝置應用于自來水廠中，通過實時數據采集和分析，為工藝系統運行及質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工藝進行水處理。這些傳統工藝處理流程單一、方式粗糙，缺乏足夠的適應性和可靠性，無法保證處理質量的穩定性。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，并不能滿足人們日益增長的清潔飲用水質量要求。

（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中，存在著未經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化。部分自來水廠尚未充分應用各種信息技術，導致生產管理不夠智能化、精確化和高效化。尤其是部分自來水廠在數據采集及監測方面缺乏完善的系統或設備，影響了對關鍵參數進行實時監測與控制，導致管理團隊對污染物、流量、壓力等相關數據的獲取和處理難度過高，進而在問題發生時很難及時調整措施以保證供水質量穩定。

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，設計規模為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。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。在排泥水的治理過程中，結合有效的污泥處置措施，并且可以回收利用濃縮過程中產生的上清液。具體來講，該系統首先布置了預沉池，通過在進水口前設置的大流量緩沖區，使水中的較重雜質先行沉淀，以減少水中懸浮物質的含量。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，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，以減少對環境的影響。另外，在濃縮過程中產生的上清液可以回用。通過適當的污泥濃縮技術，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，工程采取了增加調流調壓減壓閥的措施。減壓閥是一種專門用于調節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，減少水錘現象的產生。減壓閥的主要作用是調整流量和維持管道內一定的壓力范圍，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控室相連接，并利用PLC最新版的工業控制軟件平臺，通過進行二次開發及編程技術完成全廠控制信息的集中運用，來實現自動操作和實時監測。這一過程不僅可以提高生產效率、降低操作風險，還能及時響應異常情況，確保水質安全穩定。與此同時，該項目還積極引進了遠程監控與管理系統，管理員可以通過計算機、手機或其他終端設備遠程監視和管理供水工程運行狀態。該系統配備有數據采集、存儲和處理功能，能夠實時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、結語

綜上所述，在我國社會經濟快速發展的背景下，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、升級信息化管理系統，進一步提升水處理水平，為社會的穩定發展做出應有的貢獻。

作者單位：烏魯木齊水業投資發展集團有限公司