給水排水，飲用水安全保障系統(tǒng)現(xiàn)代化的思考與實(shí)踐

飲用水安全是基本的民生問題。黨的十九大報告提出了新時代的發(fā)展目標(biāo)，為我國飲用水安全戰(zhàn)略指明了方向：一是持續(xù)提升飲用水水質(zhì)，滿足人民日益增長的美好生活需要；二是強(qiáng)化提升飲用水安全保障支撐能力，通過全國示范應(yīng)用和行業(yè)業(yè)務(wù)化運(yùn)行，到2035年，實(shí)現(xiàn)飲用水保障技術(shù)體系現(xiàn)代化。

飲用水安全保障體系現(xiàn)代化面臨的挑戰(zhàn)

  1.1 保障體系有待“從源頭到龍頭”整體提升

從2035年基本實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的戰(zhàn)略要求來看，我國飲用水安全保障依然面臨著水資源短缺、基礎(chǔ)設(shè)施老化、日益增加的新型污染物風(fēng)險以及極端氣候等影響。

供水水源水質(zhì)現(xiàn)狀不容樂觀。由于經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展和城鎮(zhèn)化的快速推進(jìn)，我國水源普遍污染，突發(fā)水源污染風(fēng)險高。2016年，全國仍有1/3水源地水質(zhì)在Ⅲ類水以下；僅有7個?。▍^(qū)、市）未發(fā)生過飲用水水源水質(zhì)超標(biāo)事件；1 333處飲用水水源地，有16處水源全年12個月連續(xù)超標(biāo)。我國水源仍普遍存在藻類和臭味的問題，很多水源中檢測到農(nóng)藥、塑化劑等新型污染物，雖然濃度不高，但存在環(huán)境和健康風(fēng)險。對標(biāo)國際和現(xiàn)代化的目標(biāo)，水源水質(zhì)差距巨大。

水廠深度處理工藝的規(guī)模明顯不足。我國水廠工藝仍以常規(guī)工藝為主，難以應(yīng)對復(fù)雜的水源水質(zhì)問題。臭氧—活性炭深度處理工藝對去除微量有機(jī)污染物、預(yù)防副產(chǎn)物產(chǎn)生、去除異臭味、改善口感，提升飲用水水質(zhì)具有非常顯著的作用。雖然供水行業(yè)通過關(guān)鍵技術(shù)突破和集成優(yōu)化，已經(jīng)破解了臭氧—活性炭深度處理工藝在不同水源水質(zhì)應(yīng)用的障礙，但全國來看，深度處理工藝水廠的數(shù)量和處理規(guī)模和水源水質(zhì)之間的落差很大。據(jù)不完全統(tǒng)計，全國目前只有134座水廠采用了臭氧—活性炭深度處理工藝，處理規(guī)模約為3 580萬m3/d，僅占2017年全國生活日用水量的15.5%，水廠優(yōu)質(zhì)飲用水穩(wěn)定供給能力嚴(yán)重不足。

供水管網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)亟待整體提升。目前，供水過程中配水系統(tǒng)建設(shè)普遍存在安全隱患：①由管道破裂、漏損引發(fā)的二次污染；②小區(qū)物業(yè)管理不規(guī)范，采用的樓頂水箱、水池等二次供水設(shè)施因清理不及時或材質(zhì)問題而產(chǎn)生銹蝕；③輸水管道管齡長。到2035年，我國早期建設(shè)的管網(wǎng)約65%的管齡將超過30年。這類管道內(nèi)壁腐蝕老化而產(chǎn)生鐵銹和污垢，增加了輸水安全的風(fēng)險；④管材良莠不齊，輸水管道材料的選型沒有統(tǒng)一完整的規(guī)范（鋼筋混凝土管、球墨鑄鐵管、PE管、PVC管、灰口鑄鐵管、鍍鋅鋼管等都有）。⑤管道設(shè)計要求和施工管理不嚴(yán)格，金屬管道未采取管內(nèi)防腐措施。

1.2 管理體系亟需智能化升級

作為保障民生的傳統(tǒng)行業(yè)，供水行業(yè)生產(chǎn)管理信息化建設(shè)已有20多年的歷史，涉及到生產(chǎn)、管網(wǎng)、服務(wù)、管理等各個方面，但物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)等新興信息技術(shù)應(yīng)用剛剛起步，供水行業(yè)服務(wù)在與人工智能技術(shù)深度融合方面差距巨大。目前突出的問題是，不同時期建設(shè)、不同業(yè)務(wù)功能的系統(tǒng)信息孤島現(xiàn)象仍然嚴(yán)重，生產(chǎn)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，無法得到充分利用，使得現(xiàn)有飲用水安全保障存在信息數(shù)據(jù)與運(yùn)行管理脫節(jié)，尚不能對飲用水安全保障實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的風(fēng)險管控。各分系統(tǒng)的建設(shè)也缺乏整體的標(biāo)準(zhǔn)，管理系統(tǒng)建設(shè)使用不均衡，沒有統(tǒng)一的發(fā)展方向。

1.3 區(qū)域不均衡呼喚科學(xué)發(fā)展

不同區(qū)域、不同城市資源稟賦的差異性、水源水質(zhì)類型的多樣性、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)能力的高低、經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展水平的高低以及氣象氣候條件的豐富性等都各不相同，東、中、西部發(fā)展不平衡，超大城市、特大城市和中小城市之間供水保障能力存在很大差距。供水水質(zhì)保障水平整體升級應(yīng)當(dāng)遵循“一城一策”，科學(xué)發(fā)展的理念，從城市實(shí)際出發(fā)，夯實(shí)水源保障、凈水工藝、安全輸配、客戶服務(wù)、設(shè)備管理和智慧水務(wù)方面的科學(xué)基礎(chǔ)并充分加以應(yīng)用，也包括創(chuàng)新供水模式和體制機(jī)制，以實(shí)現(xiàn)供水服務(wù)的優(yōu)質(zhì)、公平。

2 飲用水安全保障體系現(xiàn)代化的戰(zhàn)略定位

飲用水安全保障體系現(xiàn)代化的重要標(biāo)志，就是龍頭水可以安全直飲，這也是衡量水質(zhì)安全保障水平是否達(dá)到甚至超過發(fā)達(dá)國家的關(guān)鍵標(biāo)尺。目前日本、阿聯(lián)酋、澳大利亞、新西蘭、芬蘭等國家和地區(qū)的自來水是能夠直接飲用的，除了這些已經(jīng)明確自來水可直飲的國家外，德國、美國、英國等一些國家的居民也是有長期直飲自來水的經(jīng)歷。德國要求自來水標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到“嬰兒可以直接飲用”的水平。德國衛(wèi)生部與環(huán)境部的調(diào)查顯示，德國99％以上的自來水在微生物和化學(xué)物質(zhì)含量上都達(dá)到飲用水的標(biāo)準(zhǔn)。歐盟將德國的自來水譽(yù)為“監(jiān)控嚴(yán)格的食品”。日本的水道水，即自來水是可以直接飲用的，并且在任何公共場合都會有免費(fèi)的專門飲水設(shè)施。在日本，飲用自來水比礦泉水更加安全，因?yàn)榈V泉水按照一般食品的標(biāo)準(zhǔn)，而自來水按照《水道法》標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，水道法標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)格。他們對自來水水質(zhì)的把控及各環(huán)節(jié)維護(hù)都嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，自來水水質(zhì)的穩(wěn)定性及安全性得到保證。

  自來水直飲缺少一個通用的標(biāo)準(zhǔn)。并且，對于可直接飲用的自來水，國際上也沒有統(tǒng)一的名詞術(shù)語。針對本地實(shí)際情況，我們提出德州城市自來水直飲的內(nèi)涵是，原水經(jīng)水廠深度處理工藝凈化，通過輸配水管網(wǎng)供給用戶，各項水質(zhì)指標(biāo)滿足《規(guī)定的限值要求，安全衛(wèi)生、感官愉悅、品質(zhì)優(yōu)良，可直接飲用的自來水。我國的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《城市供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（CJ/T 206—2005）已經(jīng)提出，用戶受水點(diǎn)，也就是供水范圍內(nèi)用戶的用水點(diǎn)，即水嘴(水龍頭)的水質(zhì)應(yīng)符合該標(biāo)準(zhǔn)（其中的指標(biāo)限值與現(xiàn)行國標(biāo)5749基本相同，部分指標(biāo)限值更加嚴(yán)格）規(guī)定的水質(zhì)要求。盡管該標(biāo)準(zhǔn)由于表后管權(quán)屬關(guān)系和標(biāo)準(zhǔn)的非強(qiáng)制性，在實(shí)際應(yīng)用和操作層面受到局限，但作為行業(yè)的努力方向，特別是我國進(jìn)入新的發(fā)展時期，以人民為中心、從用戶端保證水質(zhì)安全，已成為供水行業(yè)和城市管理的一項緊迫任務(wù)。我們應(yīng)審視國內(nèi)水安全問題，并借鑒國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行系統(tǒng)性整改升級。

3 飲用水安全保障體系現(xiàn)代化的內(nèi)涵

3.1 系統(tǒng)化——全鏈條體系支撐

面對飲用水系統(tǒng)條塊割裂風(fēng)險的影響，要形成“從源頭到龍頭”全覆蓋全升級的飲用水安全保障體系支撐。例如，水源保護(hù)要完善水源管理辦法等相關(guān)政策，建立水質(zhì)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，做到水源、水廠聯(lián)動；水廠運(yùn)行須密切關(guān)注水源變化，保證生產(chǎn)、調(diào)度的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)技術(shù)和管理持續(xù)優(yōu)化和升級；在輸配環(huán)節(jié)，結(jié)合出廠水質(zhì)、水壓變化，優(yōu)化調(diào)度管網(wǎng)閥、泵的開關(guān)、啟停，須開發(fā)、應(yīng)用新材料、新設(shè)備，控制管網(wǎng)外源和內(nèi)源污染；二次供水是供水系統(tǒng)中影響水質(zhì)和服務(wù)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，應(yīng)在物業(yè)相關(guān)政策法規(guī)框架下，對二次供水設(shè)施進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化改造和規(guī)范化建設(shè)，并完善配套制度和管理辦法，落實(shí)設(shè)施運(yùn)維保障。供水企業(yè)要以水質(zhì)達(dá)標(biāo)為核心，以問題和目標(biāo)為導(dǎo)向，建立全鏈條管理體系，解決各環(huán)節(jié)上的風(fēng)險，實(shí)現(xiàn)從源頭到用戶終端的，具有可持續(xù)動態(tài)調(diào)整的管理全覆蓋。

3.2 智能化——智慧管理支撐

以十九大為標(biāo)志，隨著我國進(jìn)入新時代，宏觀的經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展將發(fā)生長遠(yuǎn)的變化。以用戶龍頭水可直飲為特征的供水系統(tǒng)升級，使得供水行業(yè)的質(zhì)量和服務(wù)必然也必須大幅提升；隨之而來的標(biāo)準(zhǔn)化管理、規(guī)范化操作對工作精細(xì)程度的要求，對傳統(tǒng)人工而言，已無法勝任；而數(shù)量型人口紅利的消失，那些供水行業(yè)既有的人工巡檢、人工值守、簡陋惡劣環(huán)境下操作等的工作模式，也必須走向人工智能。基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、云計算、區(qū)塊鏈和虛擬現(xiàn)實(shí)等新興信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，也為供水企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級提供了以往難以想象的可能。因此，面對新時代的挑戰(zhàn)，在以新興信息技術(shù)為基礎(chǔ)的智慧管理支撐下，供水企業(yè)必須以系統(tǒng)化思維，實(shí)現(xiàn)供水系統(tǒng)的感知，應(yīng)用智慧化工具集成、洞察城市供水系統(tǒng)數(shù)據(jù)、信息，將系統(tǒng)化的技術(shù)體系和智能化的管理體系完美結(jié)合，實(shí)現(xiàn)全生命周期管理每一滴水的加工、配送、處理、使用，“從源頭到水龍頭”環(huán)環(huán)相扣，保障水質(zhì)。

3.3 科學(xué)化——可持續(xù)發(fā)展理念支撐

過去的20年，我國供水行業(yè)以保障龍頭飲用水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)為目標(biāo)，針對我國飲用水水源普遍污染、水污染事件頻繁發(fā)生、供水系統(tǒng)存在安全隱患等突出問題，開展了飲用水安全保障體系技術(shù)科研攻關(guān)，在水源調(diào)控、水廠凈化、安全輸配、監(jiān)測預(yù)警、應(yīng)急處理、安全管理等方面取得重要階段性成果，基本構(gòu)建了我國飲用水安全保障技術(shù)體系。但是要保障自來水龍頭直飲安全，應(yīng)對供水系統(tǒng)復(fù)雜多樣的風(fēng)險，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)運(yùn)行與管理難度依然很大，科技攻關(guān)和創(chuàng)新發(fā)展基礎(chǔ)和能力與現(xiàn)代化保障的要求差距明顯。供水企業(yè)需要以“理論聯(lián)系實(shí)際、創(chuàng)新源于實(shí)踐”的思路，識別、梳理、聚集影響水質(zhì)安全的關(guān)鍵、重大問題，做好頂層設(shè)計，破解制約現(xiàn)代化生產(chǎn)運(yùn)營保障中疑難雜癥，加快補(bǔ)齊短板，并限度地將各地區(qū)獨(dú)有的歷史文化、經(jīng)濟(jì)狀況、人口因素和城市特點(diǎn)等要素融入城市供水水質(zhì)保障水平整體升級的理念中，實(shí)現(xiàn)“一城一策”，科學(xué)可持續(xù)發(fā)展。

4 德州的飲用水安全保障體系現(xiàn)代化實(shí)踐

要實(shí)現(xiàn)龍頭水的安全、優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定、可直飲的現(xiàn)代化目標(biāo)，德州依然面臨很多問題：①原水水質(zhì)存在季節(jié)性波動。②水廠優(yōu)質(zhì)飲用水穩(wěn)定供給能力不足。水廠數(shù)量多，規(guī)模小，52座水廠平均處理能力僅13.6萬m3/d；中小型水廠建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不高，耐沖擊負(fù)荷能力弱，較難應(yīng)對水源水質(zhì)突變。③老舊管網(wǎng)尚待更新改造。早期部分市政管網(wǎng)金屬管道未作內(nèi)防腐，同一時期建設(shè)的小區(qū)管網(wǎng)大量使用鍍鋅管、灰口鑄鐵管而導(dǎo)致用戶龍頭“黃水”、“銹水”，漏損率偏高。④供水“中間層”影響終端水質(zhì)。全市140多萬戶居民用戶尚未實(shí)現(xiàn)供水企業(yè)抄表到戶；用戶紅線范圍內(nèi)供水設(shè)施建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，由供水“中間層”維護(hù)，缺乏持續(xù)投入和規(guī)范管理，亟需進(jìn)行改造并實(shí)行專業(yè)化管理。

針對上述問題，德州潔源經(jīng)過10余年的探索，以系統(tǒng)化、智能化、科學(xué)化為核心，著力形成具有區(qū)域特色的飲用水安全保障體系，推進(jìn)德州飲用水安全保障現(xiàn)代化。

4.1 基于HACCP的飲用水安全保障體系建設(shè)

德州潔源率先推行全系統(tǒng)的風(fēng)險識別與控制（HACCP）體系，按照食品加工環(huán)節(jié)中可能發(fā)生的危害進(jìn)行評估，進(jìn)而采取預(yù)防性的安全控制，以解決系統(tǒng)性、銜接性的問題，構(gòu)建了從生產(chǎn)到輸配全流程的飲用水質(zhì)量體系、管理體系和技術(shù)體系。質(zhì)量體系包括系統(tǒng)評估、危害控制、監(jiān)測監(jiān)管、糾偏行動和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。管理體系涵蓋了工程技術(shù)、運(yùn)行管理、客戶服務(wù)、風(fēng)險控制和應(yīng)急處置。技術(shù)體系則實(shí)現(xiàn)了水源保障、凈水工藝、安全輸配、二次優(yōu)供和龍頭體驗(yàn)的全流程覆蓋。HACCP體系已經(jīng)通過水源、水廠、管網(wǎng)和監(jiān)測等方面的大規(guī)模的投入和工程建設(shè)，取得了標(biāo)志性的進(jìn)展。（1）雙水源保障。（2）水廠整合升級。所有水廠將建設(shè)深度處理工藝。（3）供水管網(wǎng)改造。對全市900多個城中村社區(qū)老舊供水管網(wǎng)進(jìn)行更新改造，目前已完成650個項目。其余項目將在2019年底前全部完成。即將啟動的第二階段工作，計劃用三年時間，投資百億元改造2 000多個居民小區(qū)、136萬戶老舊供水管網(wǎng)。（4）健全水質(zhì)監(jiān)測體系。為實(shí)現(xiàn)HACCP體系從水廠制水生產(chǎn)向城市供水全過程保障的拓展，德州潔源建立并完善全市飲用水從水庫源頭、水廠、管網(wǎng)到用戶的全流程、多層次的水質(zhì)監(jiān)測體系。

4.2 智慧水務(wù)融合HACCP實(shí)現(xiàn)保障體系現(xiàn)代化

德州潔源正全力打造HACCP體系和智慧水務(wù)相結(jié)合的現(xiàn)代化體系，保障自來水直飲工程的實(shí)施。2018年啟動智慧水務(wù)示范建設(shè)，總投資5935萬元，已初步建立了“人在線、物在線、服務(wù)在線”的智慧水務(wù)保障體系。以綜合調(diào)度中心為統(tǒng)籌，對供水生產(chǎn)全過程及管網(wǎng)運(yùn)行情況進(jìn)行多維度的監(jiān)測和綜合分析。推進(jìn)全市水務(wù)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了自來水直飲全網(wǎng)感知、可視可控、全流程異常事件的實(shí)時監(jiān)測和閉環(huán)處置，改變了過去應(yīng)急事件被動發(fā)現(xiàn)、被動處理的局面。開展數(shù)據(jù)治理工作，管網(wǎng)屬性完整性有了較大幅度的提升，保障了數(shù)據(jù)完整性、準(zhǔn)確性，顯著提升了GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量，為自來水直飲工作奠定了堅實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。結(jié)合二次加壓泵站的標(biāo)準(zhǔn)化、智慧化改造，建立了二次加壓泵站監(jiān)控平臺，實(shí)現(xiàn)對二次加壓泵站水質(zhì)、水壓、流量、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時在線監(jiān)測，保障二次供水安全可靠、經(jīng)濟(jì)節(jié)能，實(shí)現(xiàn)了泵房可視化管理和無人值守。德州潔源正在建設(shè)全市統(tǒng)一的線上用戶服務(wù)平臺，將實(shí)現(xiàn)服務(wù)區(qū)域全覆蓋、服務(wù)業(yè)務(wù)全覆蓋、線上主流服務(wù)渠道全覆蓋。針對自來水直飲要求，水質(zhì)信息公開實(shí)現(xiàn)方便、快捷，用戶可通過手機(jī)微信小程序，隨時查看所在地實(shí)時水質(zhì)信息，或通過試點(diǎn)小區(qū)電子顯示屏隨時查看其所在小區(qū)實(shí)時水質(zhì)信息。

4.3 科技支撐自來水直飲示范區(qū)建設(shè)

2000年以來，德州潔源主持或參與國家飲用水水專項課題10余項，集團(tuán)自主投入開展飲用水安全保障課題20余項，各層面的科研經(jīng)費(fèi)總投入超過5 000萬元，開展了100余項技術(shù)攻關(guān)，涉及凈水工藝安全，輸配，客服，設(shè)備，智慧水務(wù)等各方面，實(shí)現(xiàn)了充足的技術(shù)和人才儲備：從單元技術(shù)、組合技術(shù)、集成保障三個層面，建立了包括原水水質(zhì)預(yù)警技術(shù)、臭味物質(zhì)識別控制技術(shù)、RTB生物毒性監(jiān)測技術(shù)，原水貝類防治技術(shù)等原水預(yù)警預(yù)處理關(guān)鍵技術(shù)；強(qiáng)化常規(guī)技術(shù)，短流程深度處理技術(shù)，臭氧—活性炭相關(guān)技術(shù)，生物安全性綜合保障技術(shù)，膜工藝運(yùn)行管理技術(shù)，德州潔源副產(chǎn)物控制技術(shù)等水處理關(guān)鍵技術(shù)；管網(wǎng)水質(zhì)穩(wěn)定、分區(qū)管理、漏損控制、爆管預(yù)警及二次供水運(yùn)行管理等安全輸配關(guān)鍵技術(shù)的支撐體系，并以科技引領(lǐng)，建立具有德州特色的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系、工程建設(shè)體系、管理保障體系。

5 展望

實(shí)現(xiàn)自來水直飲是立足城市的長遠(yuǎn)發(fā)展、與國際接軌、建設(shè)國際化城市和生態(tài)宜居城市的需要，是飲用水安全保障體系現(xiàn)代化的必然結(jié)果。深圳的探索和實(shí)踐表明，以系統(tǒng)化、科學(xué)化、智能化為核心，提升質(zhì)量管理、科技支撐，城市自來水實(shí)現(xiàn)龍頭水可直飲戰(zhàn)略目標(biāo)是完全可行的。圍繞國家需求和新時代飲用水安全保障的挑戰(zhàn)，供水行業(yè)必須持續(xù)提升飲用水水質(zhì)和安全保障能力，應(yīng)用HACCP體系等技術(shù)和管理理念，提升城市供水基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和精細(xì)化管理水平，逐步實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)飲用水穩(wěn)定供給和人工智能運(yùn)行管理，推動自來水由出廠達(dá)標(biāo)進(jìn)入全城直飲時代。到2035年，實(shí)現(xiàn)飲用水安全保障技術(shù)體系現(xiàn)代化，為我國實(shí)現(xiàn)社會主義現(xiàn)代化，建成社會主義現(xiàn)代化強(qiáng)國，奠定重要的基礎(chǔ)。