【案例】武汉市江南区域应急供水系统工程（梁子湖应急水厂）PPP项目

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项目名称：武汉市江南区域应急供水系统工程（梁子湖应急水厂）PPP项目

推荐单位：武汉三峡江南水务有限公司/中建三局绿色产业投资有限公司/中铁市政环境建设有限公司

参与环节：投资、建设、运营

项目所在地：湖北省武汉市东湖新技术开发区、江夏区

项目概况

武汉市江南区域应急供水系统工程（梁子湖应急水厂）PPP项目作为湖北省最大的应急供水工程，建成后服务范围覆盖武昌区、洪山区、青山区、江夏区、东湖高新区。项目总投资额32.21亿元，项目合作期23年（其中建设期3年，运营期20年）。项目建设内容主要包括（1）梁子湖应急水厂－规模50万m³/d，常规处理+深度处理+排泥水处理等；（2）输配水系统：配套管网48.7km，新建加压泵站2座。本项目旨在实现武汉市江南区域供水一张网的格局，提高供水效率和供水安全保障能力，日常供水规模 20万m³/d，应急供水工况负责武汉江南区域的应急供水，供水规模50万m³/d。

示范意义

武汉市江南区域应急供水系统工程（梁子湖应急水厂）PPP项目是湖北省最大的应急供水工程，是武汉“双水源”城市建设的排头工程。项目采用平战结合的运行模式，以梁子湖为应急水源，新建梁子湖应急水厂及输配水系统，在大武昌地区将建成“一江一湖”格局，形成江、湖双水源保障，提高了应对单一水源污染等突发重大公共卫生事件的能力和水平，在保障大武昌供水安全的同时，实现了整体提质、优质供水的目标，为未来城市快速发展提供供水量支撑。同时，本项目运行模式为国内采用单一水源供水的城市提供了借鉴，在国内具有重要的示范和推广意义。

项目亮点介绍

（1）实施效果

①预处理技术：梁子湖水体总体水质良好，但由于湖泊水体的固有特点，原水水质为季节性含藻水，夏秋季藻类明显增加，有嗅味，对水厂运行带来困难。针对梁子湖原水水质及武汉市城市供水水质目标，采取高锰酸盐预氧化处理技术，高锰酸盐复合药剂在氧化过程中产生的中间态和新生态成分可强化去除水中藻类等有机污染物。

②平战结合的城市应急供水模式：净水厂正常供水规模20万m³/d，应急时供水规模50万m³/d，水厂的运行原则为日常活水运行、应急及时响应，供水规模可灵活切换，保障了大武昌片区的供水安全。

③超滤和纳滤的双膜联用工艺：超滤和纳滤的“双膜”联用工艺，不仅可防止臭氧活性炭生物泄露，对细菌、病毒有较好的去除效果，并且纳滤可以去除梁子湖原水中存在的抗生素、藻毒素等微量物质，大大提高了供水品质。

④大武昌环形管网供水：武汉作为长江中游城市群的核心城市，具有举足轻重的地位，其取水水源基本以长江和汉江为主，一旦长江、汉江上游发生水污染事件，两江三岸近千万人供水难以保障。本项目引入梁子湖应急水源，建设应急水厂，将梁子湖应急水厂供水管网与江南区域主管网连通，打通了应急输水生命线，提高应对单一水源污染等突发重大公共卫生事件的能力和水平，保障大武昌供水安全。

⑤BIM 技术应用：本工程各类管线众多，利用 BIM软件的碰撞自动检查功能，能够进一步完善设计，在设计阶段就能及时发现碰撞和冲突问题，避免管道及设备到了现场而无法安装返工的问题。

⑥海绵城市设计理念运用：供水厂以资源利用、径流控制、水质提升作为海绵城市设计的总体目标，制定“滞、净、用”三步走的工程措施。运用植草沟、透水铺装的空间和路径，打造雨水花园，并利用植物截留雨水，降低汇水速度，减小内涝风险，同时通过土壤渗滤净化雨水，减少污染，且采用调蓄池沉淀将雨水收集后进行水质净化处理，达到相应水质标准后可作为景观用水、绿化用水，实现工程范围雨水就地消纳和吸收利用。

⑦供水管网安全监测：管道安全监测系统对管道压力、噪声进行实时监测，结合一定的算法及时提示爆管信息，识别水锤事件，及时发现管道接口处微小泄漏，整合流量计数据和水质数据，全天候监控长输管道运行，为管网规划设计、管道安全运行、故障分析、安全评估、优化调度、管道控漏、预案制定等方面提供多方面的技术支持，为生产运营提供安全保证的数据支撑，实现供水管网的预防性维护，延长管网寿命，确保运行安全。

⑧智慧水厂运管系统：本项目通过水厂管控一体化平台的建设，从源头保障城乡居民的安全供水，加强水务企业运营管理能力。通过实时的运行数据监测、自控系统和信息化系统的融合、精准报警和应急处理、支持能耗分析与管理，辅助成本控制和可视化展示，构建高可靠、自动化、智能化的水厂控制系统。平台需集成水厂自控、安防、资产管理、算法模型等多种应用数据，提供电脑登录和手机APP登录等多种操作体验，实现“少人/无人值守”。

（2）社会效益

本项目以梁子湖为水源建设应急水厂，保障江南区域供水安全，通过管网联通构建武昌统一供水网，提升供水效率及日常供给能力，同时减少东湖高新区远距离输水能耗，优化区域供水布局。

（3）生态效益

本项目采用的“平战结合”“双水源”的城市应急供水新模式，有效解决了城市现有水源布局难以满足应急备用需求的难题，提高了应对单一水源污染等突发重大公共卫生事件的能力和水平，减少了因水资源短缺对生态环境造成的影响；优化了城市供水布局，节约了输水耗能，实现了水资源空间均衡，加强了水生态系统保护；同时提升了供水水质，为城市发展提供日常的供水量支撑，促进了城市生态经济的可持续性发展。

项目技术工艺/装备简介

（1）技术工艺/装备名称

①水厂净水工艺：预氧化+沉淀气浮池+臭氧活性炭滤池+超滤+纳滤+消毒的组合工艺。

②水厂平战结合运行工艺。

③顶管法施工高效建造关键技术，包括顶管管道自动对接设备，自动焊接设备，顶管同步顶推设备及工艺、废弃泥浆高效处理技术。

④长距离供水管线运维关键技术，包括智慧水厂运管系统、管线安全监测系统。

（2）工艺/装备原理

①水厂净水工艺

本工程的主要处理目标物为应对湖泊水低浊度特点、去除或杀灭水体中的微生物、去除水体中的季节性藻类、去除嗅味、控制有机物、控制消毒副产物和藻毒素等微量物质，改善饮用水口感，同时作为整个江南区域的应急水厂，需应对水体突发污染，控制有机物污染和臭味，控制供水风险。为此，水厂净水工艺采用预氧化+沉淀气浮池+臭氧活性炭滤池+超滤+纳滤+消毒的工艺方案，提供了高品质供水服务，同时具备应对突发污染的能力。

②水厂平战结合运行工艺

水厂日常活水运行，应急及时响应，梁子湖应急水厂以应急时供水量为50万m³/d的规模进行设计，日常以20万m³/d的规模进行供水。通过对水厂各生产水处理构筑物运行参数的调整，以实现运行状态的快速切换。由于日常运行时水量少流速低，预氧化处理、气浮沉淀处理以及臭氧-活性炭滤池处理均可调节投加量、增加接触时间来实现日常运行；超滤膜及纳滤膜车间提高膜通量、调整处理比例即可满足应急供水要求；泵房、加药等附属车间可适当增加设备数量，辅以变频调节手段，设备配置以便于不同流量工况下的灵活切换运行。

③顶管法施工高效建造关键技术

a.管道自动对接设备是针对常规顶管管道对接时一般采用吊机和人工多次调整，施工危险性大，效率低下的问题，研发智能对接设备，实现管节的快速精准对接。

b.自动焊接设备是针对钢管人工焊接时间长、焊接质量难保障，研究自动焊接技术及设备，实现管节对接焊缝的全位置自动焊接，提高焊接效率和焊接质量。

c.顶管同步顶推设备及工艺是针对顶管单个循环中接续工序时间较长，严重限制施工效率的问题，研制一套顶管同步顶推装备，利用顶铁接续、管线焊接的时间同步进行顶管机顶进，提高顶进效率，在设备的基础上形成顶管同步顶推施工工艺。

d.废弃泥浆高效处理技术是针对顶管施工过程中产生大量细颗粒含量高、含水率高的废弃泥浆，缺乏足够的土地堆置废弃泥浆，将废弃泥浆运移又面临运距远、造价高昂的难题，研究絮凝剂在絮凝调理顶管废弃泥浆时的作用机理，并优选出合适的絮凝剂和絮凝方法，为实现顶管废弃泥浆减量化提供依据，探究泥浆经过掺合水泥等作为基坑的流动化回填材料的性能指标，减少资源浪费并提高项目绿色化施工技术水平。

④长距离供水管线运维关键技术

a.智慧水厂运管系统是通过整合静态数据、动态数据和生产管理数据，借助模型分析，仿真模拟等方法，将水厂过去、现在和未来的状态进行直观的呈现和预测，建立起数据驱动的智能化运营模式，为运营管理提供决策支持，实现高度保障、管理高效、成本优化和产能挖潜。

b.管线安全监测系统是通过建立水锤风险等级评估模型、爆管定位模型、管网数据异常识别模型，实现水锤、爆管以及管网异常的故障分析功能，并完成水锤风险、爆管定位以及管网故障的智能预测功能。

（3）工艺/装备特点

①水厂净水工艺

处理效果好，效率高，管理方便，应急处理能力强、效果佳，一方面充分应对梁子湖的水质特点，另一方面作为应急水厂充分保障供水安全，提高供水品质。同时兼备了高锰酸盐预氧化、粉末活性炭和膜处理，前二者是经常使用的应对突发污染的有效手段，综合超滤和纳滤膜处理可以做到高效应对悬浮物与微生物的污染突发、藻类突发污染、化学品、微量有机污染物及嗅味突发污染、重金属突发污染等问题。

②水厂平战结合运行工艺

水厂日常运行状态与应急运行状态可迅速切换。两种状态下，各水处理构筑物运行参数不同，均能正常运行，水厂出水水质均能保证日常用水需求。

③顶管法施工高效建造关键技术

a.管道自动对接设备：研发6自由度底座支撑系统，对管节轴线、高程及错边量进行自动调节，缩短对接工序时间30%以上。

b.自动焊接设备：研制轨道式全位置智能焊接小车、优质弹簧钢定制轨道，满足各种工况的焊接需求，实现管节对接焊缝全位置自动焊接，焊接时无需人为操作，大幅提高焊接效率。

c.顶管同步顶推设备及工艺：首创顶管施工同步顶推技术，实现了管道顶进的同时同步进行钢管焊接、钢管对接和顶铁接续，充分利用接续时间，有效提高了顶进效率。

d.废弃泥浆高效处理技术：系统性采用复合式絮凝方法对顶管废弃泥浆快速泥水分离性能进行试验研究，并优选出合适的絮凝剂配比和絮凝方法，实现顶管废弃泥浆减量化，总结形成顶管废弃泥浆快速泥水分离的处理方案，并为泥浆资源化处理提供方向。

④长距离供水管线运维关键技术

a.智慧水厂运管系统实现了生产环节及人员作业过程全面的信息感知，生产运行、远程监控、事务处理、决策等业务过程向数字化、信息化、智慧化模式迈进，进一步提高了水厂精细化管理水平、生产人员工作效率；实现了数据可视化、数据统计分析，为不同层面的生产运行管理者提供即时、丰富的生产运行信息，为辅助分析决策奠定良好的基础，为水厂规范管理、节能降耗、减员增效和精细化管理提供强大的技术支持。

b.管线安全监测系统有效降低了管线爆管率，延长管道、设备等使用周期，达到减少生产和管理成本。同时，通过减少爆管率，节约水资源、降低能耗和公共环境危害，提高供水管理水平和服务质量。

（4）应用工业领域

新建及改扩建自来水厂、新建地下管线。

（5）工艺/装备流程图

（6）项目部分案列照片

编辑：黄延丽