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年度奖项

疫情期间城市供水设施安全运行保障技术研究与应用

  1.项目简介
  2020年初,全国暴发了新型冠状病毒肺炎重大疫情,其传播速度快、感染范围广、防控难度大,严重影响了人民的正常生活和生产。在疫情防控期间,为确保武汉市800万人和142家医疗救治点的供水保障,武汉市水务集团有限公司坚持源头防控、综合施策、系统管理,先后出台了《关于加强新型冠状病毒疫情期间原水水质管理的紧急通知》、《疫情防控期间进一步加强水质管理的通知》、《疫情防控期间水质保障和人员防护工作细则》等一系列应急管理文件,全面加强对水厂安全运行的管理,对潜在风险做到了早发现、早消除,实现了一线在岗职工零感染,确保了水厂和区域性供水转压站的安全运行。
  项目以控制水质安全为目标,通过分析总结疫情防控期间安全供水的应对措施,针对存在问题和不足,凝练运行管理经验和技术保障措施,形成一系列关键技术,构建了一套应对突发公共卫生事件供水设施安全运行保障技术体系,并通过实际应用,为居民用水安全提供了有利保障。项目对于我国供水行业及时补齐重大疫情防控技术、生产管理、应急管理上的短板,提升应对突发公共事件的应急能力和保障水平具有重要意义。
  项目发布专项应急预案1份;获授权发明专利1项;编制技术指南1份:发表核心论文3篇。对进一步完善我国供水设施应急保障体系和增强城市供水系统的韧性等方面具有一定的参考意义。
  2.项目主要技术内容
  2.1创新点
  (1)构建了疫情期间供水应急保障体系(见图F.1),提出了重大传染病疫情期间供水应急保障策略(见图F.2)
  从法律法规及政策层面、技术储备层面、疫情期间国内外供水应急保障措施、新型冠状病毒传播方式及消杀特性、疫情期间供水系统安全性现状等方面系统梳理了国内供水应急保障体系现状,提出了重大传染病疫情期间城市供水应急保障策略,包括建立健全的应急保障工作机制;从水源、消毒、生产废水应急排放口、设备选型、水厂附属构筑物、管网等设计和建设源头补齐应急保供短板;加强水源监测、水厂运行管理、末端安全供水等全过程运行管控;加大应急保障科研方面的投入;加强智慧水务管控平台的建设;在安全保供的基础上做好供水系统生产人员的防护等。
  图 1 疫情期间供水应急保障体系
  图2 重大传染病疫情期间供水应急保障策略
  (2)构建了疫情防控期间水厂安全运行保障专项应急预案体系,编制并发布了《武汉市自来水有限公司制水部突发公共卫生事件应急预案(传染病疫情)》。
  针对突发事件特点,通过分析武汉市现有供水应急预案体系、疫情期间制水风险、疫情防控特征指标、供水突发事件分级(见图F.4)等,构建了疫情期间水厂安全运行保障应急预案体系,包括应急工作原则、应急组织机构及职责、应急响应、保障措施、预案管理等,明确了疫情期间关键水质指标控制限值(见图F.5),适用于水厂应对疫情防控期间可能出现的各类安全生产风险的防范与应急处置工作。  
  表1 供水突发事件分级
  
  (3)创建了一种水厂消毒效果的评估方法。
  该方法将微生物安全作为首要水质安全目标,克服了目前通过微生物检测法造成评估滞后的缺陷,通过在线仪表的检测,控制CT值在已确定清水池CT值范围内,实现供水厂病毒灭活过程控制,最终确保游离氯消毒的常规工艺供水厂达到6log的病毒去除率。
  表2 疫情期间关键水质指标控制限值
  (4)确定新冠肺炎疫情期间清水池CT值控制范围。
  分析了影响病毒灭活CT值限值的因素,确定了不同水温下(0.5℃,5℃,10℃,15℃),病毒灭活率不低于4 log的清水池CT值下限值分别为 23、16、12、9mg/L·min;并设定以长江、汉江为水源的供水厂在疫情高风险期清水池CT值上限分别为300mg/L·min和150mg/L·min。
  (5)构建了覆盖华中地区的供水应急保障体系,填补了华中地区供水应急救援能力的空白。
  技术适用于华中地区(湖南、湖北、河南)提供应急供水救援保供任务,围绕华中基地供水应急管理的一整套保供体系及操作指南展开研究,摸索出一条行之有效的管理制度及工作流程,包括组织机构与管理体系建设、日常管理、保供技术、应急设备管理与维护、运行调试及解决措施、应急评价及总结报告、应急演练,可满足保供的功能需求。
  2.2应用情况
  (1)应急期间供水应急保障体系建设和应急措施的实施保障了武汉市供水安全。
  (2)疫情期间水厂消毒效果评估研究确保了疫情高风险时期武汉市中心城区饮用水水质安全。通过分析武汉市宗关水厂等汉江水源水厂、余家头水厂等长江水源水厂的运行数据,对水厂消毒工艺及病毒去除能力进行了评估;为了确保疫情高风险期间微生物安全,控制滤后水浊度在0.2NTU左右,并要求出厂水浊度≤0.3NTU,同时,综合考虑管网余氯需求,控制出厂水游离氯消毒余量在1.0~1.2 mg/L,并实时在线监控水温、pH、水位、水量、出厂余氯等来参与计算调控供水厂清水池CT值,使其在既满足4log病毒灭活率又降低消毒副产物风险的适宜范围,以上措施确保了疫情高风险时期武汉市中心城区饮用水水质安全。
  (3)为全国首次实战应急供水救援提供了技术支持。2020年7月21日,恩施清江上游屯堡乡马者村沙子坝发生滑坡,致使清江水源地受泥石流影响,城区供水中断,国家应急供水救援中心华中基地火速集结由13台车辆组成的城市应急供水车队,共计40名技术人员,连夜赶赴恩施进行应急供水驰援,7月22日早上8时即开展应急供水救援。城市应急供水车队中,4台净水车在原水条件恶劣的情况下,展开现场应急制水,将原水制成符合国家饮用水卫生标准的自来水;2台水质检验车具备便携检测、车载检测、在线监测、筛查分析四大功能,可对有机污染物、重金属与生物污染物等145项水质指标进行检测。7月27日,救援队设备和人员安全返回抵达华中基地。
  2.3社会效益情况
  项目通过开展突发公共卫生事件水厂设计和管理技术要求与实践、疫情期间水厂安全运行保障应急预案编制与实施、疫情期间水厂消毒效果与实际运行分析评估、疫情期间水厂生物活性炭滤池供水安全保障和供水应急救援保供技术与应用等方面的研究,构建了一套应对突发公共卫生事件供水设施安全运行保障技术,可有效提高应急能力保障居民饮水安全,同时,发表论文16篇,其中,(《新冠疫情期间武汉水务的“安全模式》”)在国际水协官方网站及期刊发表,提供了武汉方案,为突发公共卫生事件水厂安全运行保障提供了借鉴与参考,社会效益良好。
  3.主要完成单位及完成人
  主要完成单位:武汉市水务集团有限公司、中国市政工程中南设计研究总院有限公司
  武汉市水务集团有限公司是拥有百余年历史的国有特大型企业,拥有宗关、堤角、白沙洲、琴断口、余家头、白鹤嘴、沌口、阳逻、金口、蔡甸城关共10座自来水厂,供水管网12056公里,大型供水转压站22座,供水能力428.7万吨/日,约占全市总能力的69%。供水范围涵盖主城区、东湖新技术开发区、武汉经济技术开发区等,延伸蔡甸城关及周边区域、阳逻经济开发区及东西湖、黄陂、江夏部分区域,供水面积约1593平方公里,服务人口约759万人,出厂水质小于0.3NTU,优于国家标准,供水管网水质综合合格率保持100%,企业城市供水规模位列全国第四。
  中国市政工程中南设计研究总院有限公司拥有工程设计综合甲级资质,现为世界500强企业、国有大型综合性跨国企业集团—中国中信集团有限公司的下属公司。主要承担给水、排水、道路、桥梁、燃气、热力、环境卫生、隧道、轨道交通和园林景观等市政工程,以及公路、水利(城市防洪)、建筑等行业的工程勘察、设计、咨询、监理、工程总承包和科学研究任务,能为工程建设提供全过程工程咨询。累计已完成给水工程设计规模4000万立方米/天,参与“七五”至“十二五”国家重大科技项目23项,其他科研项目60余项,获全国科学大会奖,国家科技进步奖,部、省及市级科技进步奖50余项,编制国家和行业规范近100项。
  项目完成人为黄思、杨书平、邱文心、邹磊、镇祥华、张杰、李璐、王仪凡。