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項目名稱：武漢市江南區(qū)域應急供水系統(tǒng)工程（梁子湖應急水廠）PPP項目

推薦單位：武漢三峽江南水務(wù)有限公司/中建三局綠色產(chǎn)業(yè)投資有限公司/中鐵市政環(huán)境建設(shè)有限公司

參與環(huán)節(jié)：投資、建設(shè)、運營

項目所在地：湖北省武漢市東湖新技術(shù)開發(fā)區(qū)、江夏區(qū)

項目概況

武漢市江南區(qū)域應急供水系統(tǒng)工程（梁子湖應急水廠）PPP項目作為湖北省最大的應急供水工程，建成后服務(wù)范圍覆蓋武昌區(qū)、洪山區(qū)、青山區(qū)、江夏區(qū)、東湖高新區(qū)。項目總投資額32.21億元，項目合作期23年（其中建設(shè)期3年，運營期20年）。項目建設(shè)內(nèi)容主要包括（1）梁子湖應急水廠－規(guī)模50萬m3/d，常規(guī)處理+深度處理+排泥水處理等；（2）輸配水系統(tǒng)：配套管網(wǎng)48.7km，新建加壓泵站2座。本項目旨在實現(xiàn)武漢市江南區(qū)域供水一張網(wǎng)的格局，提高供水效率和供水安全保障能力，日常供水規(guī)模 20萬m3/d，應急供水工況負責武漢江南區(qū)域的應急供水，供水規(guī)模50萬m3/d。

示范意義

武漢市江南區(qū)域應急供水系統(tǒng)工程（梁子湖應急水廠）PPP項目是湖北省最大的應急供水工程，是武漢“雙水源”城市建設(shè)的排頭工程。項目采用平戰(zhàn)結(jié)合的運行模式，以梁子湖為應急水源，新建梁子湖應急水廠及輸配水系統(tǒng)，在大武昌地區(qū)將建成“一江一湖”格局，形成江、湖雙水源保障，提高了應對單一水源污染等突發(fā)重大公共衛(wèi)生事件的能力和水平，在保障大武昌供水安全的同時，實現(xiàn)了整體提質(zhì)、優(yōu)質(zhì)供水的目標，為未來城市快速發(fā)展提供供水量支撐。同時，本項目運行模式為國內(nèi)采用單一水源供水的城市提供了借鑒，在國內(nèi)具有重要的示范和推廣意義。

項目亮點介紹

（1）實施效果

①預處理技術(shù)：梁子湖水體總體水質(zhì)良好，但由于湖泊水體的固有特點，原水水質(zhì)為季節(jié)性含藻水，夏秋季藻類明顯增加，有嗅味，對水廠運行帶來困難。針對梁子湖原水水質(zhì)及武漢市城市供水水質(zhì)目標，采取高錳酸鹽預氧化處理技術(shù)，高錳酸鹽復合藥劑在氧化過程中產(chǎn)生的中間態(tài)和新生態(tài)成分可強化去除水中藻類等有機污染物。

②平戰(zhàn)結(jié)合的城市應急供水模式：凈水廠正常供水規(guī)模20萬m3/d，應急時供水規(guī)模50萬m3/d，水廠的運行原則為日常活水運行、應急及時響應，供水規(guī)模可靈活切換，保障了大武昌片區(qū)的供水安全。

③超濾和納濾的雙膜聯(lián)用工藝：超濾和納濾的“雙膜”聯(lián)用工藝，不僅可防止臭氧活性炭生物泄露，對細菌、病毒有較好的去除效果，并且納濾可以去除梁子湖原水中存在的抗生素、藻毒素等微量物質(zhì)，大大提高了供水品質(zhì)。

④大武昌環(huán)形管網(wǎng)供水：武漢作為長江中游城市群的核心城市，具有舉足輕重的地位，其取水水源基本以長江和漢江為主，一旦長江、漢江上游發(fā)生水污染事件，兩江三岸近千萬人供水難以保障。本項目引入梁子湖應急水源，建設(shè)應急水廠，將梁子湖應急水廠供水管網(wǎng)與江南區(qū)域主管網(wǎng)連通，打通了應急輸水生命線，提高應對單一水源污染等突發(fā)重大公共衛(wèi)生事件的能力和水平，保障大武昌供水安全。

⑤BIM 技術(shù)應用：本工程各類管線眾多，利用 BIM軟件的碰撞自動檢查功能，能夠進一步完善設(shè)計，在設(shè)計階段就能及時發(fā)現(xiàn)碰撞和沖突問題，避免管道及設(shè)備到了現(xiàn)場而無法安裝返工的問題。

⑥海綿城市設(shè)計理念運用：供水廠以資源利用、徑流控制、水質(zhì)提升作為海綿城市設(shè)計的總體目標，制定“滯、凈、用”三步走的工程措施。運用植草溝、透水鋪裝的空間和路徑，打造雨水花園，并利用植物截留雨水，降低匯水速度，減小內(nèi)澇風險，同時通過土壤滲濾凈化雨水，減少污染，且采用調(diào)蓄池沉淀將雨水收集后進行水質(zhì)凈化處理，達到相應水質(zhì)標準后可作為景觀用水、綠化用水，實現(xiàn)工程范圍雨水就地消納和吸收利用。

⑦供水管網(wǎng)安全監(jiān)測：管道安全監(jiān)測系統(tǒng)對管道壓力、噪聲進行實時監(jiān)測，結(jié)合一定的算法及時提示爆管信息，識別水錘事件，及時發(fā)現(xiàn)管道接口處微小泄漏，整合流量計數(shù)據(jù)和水質(zhì)數(shù)據(jù)，全天候監(jiān)控長輸管道運行，為管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計、管道安全運行、故障分析、安全評估、優(yōu)化調(diào)度、管道控漏、預案制定等方面提供多方面的技術(shù)支持，為生產(chǎn)運營提供安全保證的數(shù)據(jù)支撐，實現(xiàn)供水管網(wǎng)的預防性維護，延長管網(wǎng)壽命，確保運行安全。

⑧智慧水廠運管系統(tǒng)：本項目通過水廠管控一體化平臺的建設(shè)，從源頭保障城鄉(xiāng)居民的安全供水，加強水務(wù)企業(yè)運營管理能力。通過實時的運行數(shù)據(jù)監(jiān)測、自控系統(tǒng)和信息化系統(tǒng)的融合、精準報警和應急處理、支持能耗分析與管理，輔助成本控制和可視化展示，構(gòu)建高可靠、自動化、智能化的水廠控制系統(tǒng)。平臺需集成水廠自控、安防、資產(chǎn)管理、算法模型等多種應用數(shù)據(jù)，提供電腦登錄和手機APP登錄等多種操作體驗，實現(xiàn)“少人/無人值守”。

（2）社會效益

本項目以梁子湖為水源建設(shè)應急水廠，保障江南區(qū)域供水安全，通過管網(wǎng)聯(lián)通構(gòu)建武昌統(tǒng)一供水網(wǎng)，提升供水效率及日常供給能力，同時減少東湖高新區(qū)遠距離輸水能耗，優(yōu)化區(qū)域供水布局。

（3）生態(tài)效益

本項目采用的“平戰(zhàn)結(jié)合”“雙水源”的城市應急供水新模式，有效解決了城市現(xiàn)有水源布局難以滿足應急備用需求的難題，提高了應對單一水源污染等突發(fā)重大公共衛(wèi)生事件的能力和水平，減少了因水資源短缺對生態(tài)環(huán)境造成的影響；優(yōu)化了城市供水布局，節(jié)約了輸水耗能，實現(xiàn)了水資源空間均衡，加強了水生態(tài)系統(tǒng)保護；同時提升了供水水質(zhì)，為城市發(fā)展提供日常的供水量支撐，促進了城市生態(tài)經(jīng)濟的可持續(xù)性發(fā)展。

項目技術(shù)工藝/裝備簡介

（1）技術(shù)工藝/裝備名稱

①水廠凈水工藝：預氧化+沉淀氣浮池+臭氧活性炭濾池+超濾+納濾+消毒的組合工藝。

②水廠平戰(zhàn)結(jié)合運行工藝。

③頂管法施工高效建造關(guān)鍵技術(shù)，包括頂管管道自動對接設(shè)備，自動焊接設(shè)備，頂管同步頂推設(shè)備及工藝、廢棄泥漿高效處理技術(shù)。

④長距離供水管線運維關(guān)鍵技術(shù)，包括智慧水廠運管系統(tǒng)、管線安全監(jiān)測系統(tǒng)。

（2）工藝/裝備原理

①水廠凈水工藝

本工程的主要處理目標物為應對湖泊水低濁度特點、去除或殺滅水體中的微生物、去除水體中的季節(jié)性藻類、去除嗅味、控制有機物、控制消毒副產(chǎn)物和藻毒素等微量物質(zhì)，改善飲用水口感，同時作為整個江南區(qū)域的應急水廠，需應對水體突發(fā)污染，控制有機物污染和臭味，控制供水風險。為此，水廠凈水工藝采用預氧化+沉淀氣浮池+臭氧活性炭濾池+超濾+納濾+消毒的工藝方案，提供了高品質(zhì)供水服務(wù)，同時具備應對突發(fā)污染的能力。

②水廠平戰(zhàn)結(jié)合運行工藝

水廠日常活水運行，應急及時響應，梁子湖應急水廠以應急時供水量為50萬m3/d的規(guī)模進行設(shè)計，日常以20萬m3/d的規(guī)模進行供水。通過對水廠各生產(chǎn)水處理構(gòu)筑物運行參數(shù)的調(diào)整，以實現(xiàn)運行狀態(tài)的快速切換。由于日常運行時水量少流速低，預氧化處理、氣浮沉淀處理以及臭氧-活性炭濾池處理均可調(diào)節(jié)投加量、增加接觸時間來實現(xiàn)日常運行；超濾膜及納濾膜車間提高膜通量、調(diào)整處理比例即可滿足應急供水要求；泵房、加藥等附屬車間可適當增加設(shè)備數(shù)量，輔以變頻調(diào)節(jié)手段，設(shè)備配置以便于不同流量工況下的靈活切換運行。

③頂管法施工高效建造關(guān)鍵技術(shù)

a.管道自動對接設(shè)備是針對常規(guī)頂管管道對接時一般采用吊機和人工多次調(diào)整，施工危險性大，效率低下的問題，研發(fā)智能對接設(shè)備，實現(xiàn)管節(jié)的快速精準對接。

b.自動焊接設(shè)備是針對鋼管人工焊接時間長、焊接質(zhì)量難保障，研究自動焊接技術(shù)及設(shè)備，實現(xiàn)管節(jié)對接焊縫的全位置自動焊接，提高焊接效率和焊接質(zhì)量。

c.頂管同步頂推設(shè)備及工藝是針對頂管單個循環(huán)中接續(xù)工序時間較長，嚴重限制施工效率的問題，研制一套頂管同步頂推裝備，利用頂鐵接續(xù)、管線焊接的時間同步進行頂管機頂進，提高頂進效率，在設(shè)備的基礎(chǔ)上形成頂管同步頂推施工工藝。

d.廢棄泥漿高效處理技術(shù)是針對頂管施工過程中產(chǎn)生大量細顆粒含量高、含水率高的廢棄泥漿，缺乏足夠的土地堆置廢棄泥漿，將廢棄泥漿運移又面臨運距遠、造價高昂的難題，研究絮凝劑在絮凝調(diào)理頂管廢棄泥漿時的作用機理，并優(yōu)選出合適的絮凝劑和絮凝方法，為實現(xiàn)頂管廢棄泥漿減量化提供依據(jù)，探究泥漿經(jīng)過摻合水泥等作為基坑的流動化回填材料的性能指標，減少資源浪費并提高項目綠色化施工技術(shù)水平。

④長距離供水管線運維關(guān)鍵技術(shù)

a.智慧水廠運管系統(tǒng)是通過整合靜態(tài)數(shù)據(jù)、動態(tài)數(shù)據(jù)和生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)，借助模型分析，仿真模擬等方法，將水廠過去、現(xiàn)在和未來的狀態(tài)進行直觀的呈現(xiàn)和預測，建立起數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能化運營模式，為運營管理提供決策支持，實現(xiàn)高度保障、管理高效、成本優(yōu)化和產(chǎn)能挖潛。

b.管線安全監(jiān)測系統(tǒng)是通過建立水錘風險等級評估模型、爆管定位模型、管網(wǎng)數(shù)據(jù)異常識別模型，實現(xiàn)水錘、爆管以及管網(wǎng)異常的故障分析功能，并完成水錘風險、爆管定位以及管網(wǎng)故障的智能預測功能。

（3）工藝/裝備特點

①水廠凈水工藝

處理效果好，效率高，管理方便，應急處理能力強、效果佳，一方面充分應對梁子湖的水質(zhì)特點，另一方面作為應急水廠充分保障供水安全，提高供水品質(zhì)。同時兼?zhèn)淞烁咤i酸鹽預氧化、粉末活性炭和膜處理，前二者是經(jīng)常使用的應對突發(fā)污染的有效手段，綜合超濾和納濾膜處理可以做到高效應對懸浮物與微生物的污染突發(fā)、藻類突發(fā)污染、化學品、微量有機污染物及嗅味突發(fā)污染、重金屬突發(fā)污染等問題。

②水廠平戰(zhàn)結(jié)合運行工藝

水廠日常運行狀態(tài)與應急運行狀態(tài)可迅速切換。兩種狀態(tài)下，各水處理構(gòu)筑物運行參數(shù)不同，均能正常運行，水廠出水水質(zhì)均能保證日常用水需求。

③頂管法施工高效建造關(guān)鍵技術(shù)

a.管道自動對接設(shè)備：研發(fā)6自由度底座支撐系統(tǒng)，對管節(jié)軸線、高程及錯邊量進行自動調(diào)節(jié)，縮短對接工序時間30%以上。

b.自動焊接設(shè)備：研制軌道式全位置智能焊接小車、優(yōu)質(zhì)彈簧鋼定制軌道，滿足各種工況的焊接需求，實現(xiàn)管節(jié)對接焊縫全位置自動焊接，焊接時無需人為操作，大幅提高焊接效率。

c.頂管同步頂推設(shè)備及工藝：首創(chuàng)頂管施工同步頂推技術(shù)，實現(xiàn)了管道頂進的同時同步進行鋼管焊接、鋼管對接和頂鐵接續(xù)，充分利用接續(xù)時間，有效提高了頂進效率。

d.廢棄泥漿高效處理技術(shù)：系統(tǒng)性采用復合式絮凝方法對頂管廢棄泥漿快速泥水分離性能進行試驗研究，并優(yōu)選出合適的絮凝劑配比和絮凝方法，實現(xiàn)頂管廢棄泥漿減量化，總結(jié)形成頂管廢棄泥漿快速泥水分離的處理方案，并為泥漿資源化處理提供方向。

④長距離供水管線運維關(guān)鍵技術(shù)

a.智慧水廠運管系統(tǒng)實現(xiàn)了生產(chǎn)環(huán)節(jié)及人員作業(yè)過程全面的信息感知，生產(chǎn)運行、遠程監(jiān)控、事務(wù)處理、決策等業(yè)務(wù)過程向數(shù)字化、信息化、智慧化模式邁進，進一步提高了水廠精細化管理水平、生產(chǎn)人員工作效率；實現(xiàn)了數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，為不同層面的生產(chǎn)運行管理者提供即時、豐富的生產(chǎn)運行信息，為輔助分析決策奠定良好的基礎(chǔ)，為水廠規(guī)范管理、節(jié)能降耗、減員增效和精細化管理提供強大的技術(shù)支持。

b.管線安全監(jiān)測系統(tǒng)有效降低了管線爆管率，延長管道、設(shè)備等使用周期，達到減少生產(chǎn)和管理成本。同時，通過減少爆管率，節(jié)約水資源、降低能耗和公共環(huán)境危害，提高供水管理水平和服務(wù)質(zhì)量。

（4）應用工業(yè)領(lǐng)域

新建及改擴建自來水廠、新建地下管線。

（5）工藝/裝備流程圖

（6）項目部分案列照片

編輯：黃延麗