关于城镇给水厂水处理设备现状及发展方向

给水厂水处理设备在城镇供水体系中具有非常重要的核心作用，其性能优劣直接会影响居民用水质量与城市供水安全。特别是随着城市化进程加快，以及民众对水质要求不断提升，需要对当前城镇给水厂水处理设备现状进行深入分析，从中找到其正确、可靠的发展方向，不仅能够保证城市供水的稳定性，而且对给水厂的高效发展具有重要意义。

1 城镇给水厂水处理设备现状

1.1 传统处理技术仍为主流

目前多数城镇给水厂仍然选择利用沉淀、过滤、消毒等传统水处理技术。首先沉淀水处理技术（如图 1 所示）是指自然沉降或者添加絮凝剂，促使水中悬浮颗粒沉淀，以便去除较大颗粒杂质 [1]。其次，过滤水处理技术主要是利用砂滤、活性炭过滤等方式，进一步拦截细微颗粒与部分有机物。而消毒水处理技术则利用液氯、二氧化氯等消毒剂，杀灭水中致病微生物。虽然现阶段部分城镇给水厂选择沉淀工艺，利用平流沉淀池能够满足基本沉淀需求，但是占地面积大、沉淀效率有限，过滤技术去除部分小分子污染物效果并不是很理想，所以传统技术的水处理效果有待提升。

注：1- 混凝剂投加；2- 絮凝剂投加；3- 反应池；4- 斜管；5- 澄清水槽；6- 栅型刮泥机；7- 出水渠；A- 原水进水；B- 澄清水出水；C- 污泥回流；D- 污泥排放

图1 沉淀水处理技术

1.2 设备老化与技术落后并存

部分早期建设的城镇给水厂，设备运行年限较长，老化严重，尤其是水泵、阀门等设备磨损严重，能耗高且维修频繁，部分老旧水泵的能效与新型节能水泵要更低一些。这些水厂在建设时选择利用的技术标准较低，原水水质日益复杂，处理能力不足，某些水源由于受到工业污染影响，水中微量有机污染物增多，而传统设备对该类型污染物基本上没有有效方法进行处理，所以出厂水水质也就无法满足现行更严格的饮用水标准。

1.3 设备自动化与智能化程度参差不齐

在经济发达地区或者新建城镇给水厂中，自动化与智能化水处理设备应用较为广泛，通过传感器实时监测水质、水量等参数，经控制系统自动调节设备运行，以此来提升处理效果，并减少药剂浪费 [2]。但是要注意的一点就是在众多中小城镇或者经济欠发达地区，给水厂设备自动化程度较低，仍然需要依赖人工完成大量操作，不仅劳动强度大，而且水质控制精度低，容易因人为操作失误而影响供水水质稳定性 。

2 城镇给水厂水处理设备合理利用的意义

2.1 保证居民用水安全与健康

饮用水安全直接关系到居民的身体健康，合理利用水处理设备是保证水质能够达标的关键。因此，对沉淀、过滤、消毒等设备进行科学操作与维护，能够有效去除水中的悬浮颗粒、微生物、有机污染物以及重金属离子等有害物质，保证出厂水微生物指标符合标准。其中二氧化氯发生器等高效的消毒设备能够快速灭活水中的致病微生物，避免饮用水引发的传染病传播[3]。基于此，合理利用这些设备能够促使城镇供水水质稳定，达到国家饮用水标准，为居民提供安全、健康的饮用水，降低水质问题引起的疾病风险，为人民群众的身体健康提供基本保障。

2.2 有利于提高水资源利用效率

水资源短缺已经成为全球性问题，合理利用城镇给水厂水处理设备能够提高水资源的利用效率，对设备运行参数和工艺流程进行完善和优化，能够减少处理过程中的水资源浪费。对反冲洗水回收处理设备进行合理利用，将过滤设备反冲洗产生的废水进行净化处理后重新回用，以便减少新鲜水资源的取用，或者对排泥水进行处理，通过污泥脱水设备将污泥中的水分分离出来，实现水资源循环利用的同时，能够提高水资源的重复利用率。另外，先进的水处理设备可以提高非常规水源的处理能力，将中水、雨水等经过处理后达到生活杂用水或者工业用水标准，以此来不断拓宽水资源的利用范围，缓解城市水资源供需矛盾，有利于实现水资源的可持续利用。

2.3 降低运营成本

水处理设备的合理利用，能够降低城镇给水厂的运营成本，提升经济效益，加强对设备的管理和维护能够减少设备的故障率和维修频次，不仅能够延长设备的使用寿命，而且还能够降低设备更换和维修费用 [4]。相关人员要定期对水泵、阀门等设备进行保养和检修，及时更换磨损部件，保证设备高效运行，避免设备故障引起停机等一系列损失。还要合理调整设备运行参数，实现精准加药、节能运行等，以便降低药剂消耗和能源消耗，或者利用高效节能水泵，结合变频调速技术，根据实际用水需求调节水泵转速，降低电能消耗的同时，能够降低给水厂的生产运营成本，以此来提高企业的经济效益。

3 城镇给水厂水处理设备发展方向

3.1 应用新型处理技术

3.1.1 膜技术

膜技术具有高精度的过滤性能，在城镇给水厂中逐渐占据重要地位，其中超滤膜（如图 2 所示）能够精准截留细菌、病毒、胶体等微小污染物，其过滤精度非常高，与传统过滤设备相比，性能更好，能够促使水质微生物指标达到标准，利用膜法处理后的水质浊度能够达到标准要求，生物指标与理化指标达到国家饮用水标准，实现了运行能耗低、出水水质优、耐用性高的良好效果 [5]。另外，纳滤膜与反渗透膜技术各自也都有不同的优势，其中纳滤膜能够高效去除水中硬度离子、小分子有机物，降低水的硬度与有机物含量，以此来提升水质口感与安全性。而反渗透膜更是能够截留基本上所有的杂质、离子，产出接近纯水的高品质出水，尤其是对水质要求极高的特殊场景或者是深度处理中能够得到合理利用。

3.1.2 高级氧化技术

面对水中有机污染物难以降解的问题，高级氧化技术逐渐成为给水厂的重要技术手段之一，其中臭氧氧化技术具有较高的氧化还原电位，能够将大分子有机物氧化为小分子，提高其可生化性，为后续处理工序的进一步净化打好基础。在实际应用中，臭氧氧化能够与其他技术联合使用，比如臭氧与生物活性炭吸附法的协同作用，能够有效去除水中的有机微污染物，促使废水中的芳烃质量浓度得到有效控制。另外，芬顿氧化技术通过产生强氧化性的羟基自由基，也能够快速降解水中有机污染物，并配合精确加药控制系统，有利于实现全自动化无人值守运行 [6]。还有电化学催化氧化、湿式氧化、超临界水氧化等多种高级氧化技术都能够在不同水质条件与处理需求下发挥各自独特优势，为给水厂在解决水质难题时提供辅助帮助。

3.1.3 智能控制技术

随着科技发展，智能控制技术在城镇给水厂水处理设备中的应用越来越发广泛，传感器能够实时监测原水水质、水量、水压等参数，并借助物联网、大数据、人工智能等技术，实现对设备的精准调控。其中智能加药系统根据原水水质与水量变化，自动、精准调节絮凝剂、消毒剂等药剂的投加量，与人工投加方式相比能够减少药剂用量，不仅能够降低成本，而且还能够避免药剂过量对水质造成负面影响。智能控制系统还能够根据实际用水需求，利用变频调速技术调节水泵转速，对设备运行情况进行不断完善和优化，以此来降低电能消耗。在设备维护管理方面，利用状态感知技术和数据模型算法实时监测设备运行状态，提前预测设备故障，实现由被动维修向主动维护的转变，以便降低设备故障率，在延长设备使用寿命的同时，能够为给水厂稳定运行提供基本保证。

3.1.4 紫外线消毒技术

紫外线消毒技术作为一种高效、环保的消毒方式，在城镇给水厂中的应用逐渐增多。紫外线能够破坏微生物的 DNA 或者 RNA 结构，促使其逐渐失去繁殖和感染能力，从而达到消毒目的。与传统的液氯消毒等方式进行对比，紫外线消毒无消毒副产物产生，不会对水质造成二次污染，且消毒速度快、效率高。

3.2 节能降耗与可持续发展

3.2.1 设备节能改造与高效设备应用

对现有设备进行节能改造，选择利用高效节能水泵、风机，优化设备运行参数，降低能耗，并研发和应用节能型絮凝沉淀设备等新型高效节能水处理设备，利用特殊结构来提高沉淀效率，以便减少能耗。通过智能控制系统根据实际水量、水质变化实时调整设备运行状态，实现精准节能。

3.2.2 水资源循环利用与零排放理念推

城镇给水厂在处理水过程中会产生一定量的排泥水与反冲洗水，给水厂对这些水资源的循环利用投入了更多关注，通过技术手段对排泥水进行处理，回收其中的水资源与有用物质 [7]。还要对反冲洗水进行净化后回用处理，有利于减少水资源浪费，尤其是目前部分先进给水厂已经开始实现排泥水干化处理，干化后的泥饼能够实现制砖等建材生产需求，在保证废弃物资源化利用的同时，能够促使其逐渐朝着零排放目标发展。

3.3 智能化与数字化转型

3.3.1 智慧水务系统建设

对智慧水务系统进行设计和建设，将传感器、物联网、大数据、人工智能等技术整合到一起，实现对给水厂全方位实时监控与智能管理。通过水质监测传感器实时采集水质数据，利用大数据分析模型预测水质变化趋势，方便提前预警水质风险，并借助智能控制系统远程控制设备启停、调节设备运行参数，以此来提高管理效率与供水稳定性。

3.3.2 设备故障预测与智能运维

相关人员利用人工智能算法与机器学习技术，对水处理设备运行数据进行分析，建立设备故障预测模型，提前预测设备出现的故障，方便及时安排维护，促使被动维修逐渐变成主动维护，这样不仅能够降低设备故障率，而且还能够延长设备使用寿命。还可以结合 AI 智能巡检系统，实现对多维数据的整合和分析，这样能够实现设备异常预警及预测性维护，促使高危区域作业的风险有所下降，以此来为给水厂设备的稳定运行提供基本保证。

3.3.3 数据驱动的决策优化

数字化转型促使城镇给水厂积累海量数据，涵盖水质、水量、设备运行状态、能耗等多维度信息，通过大数据分析技术能够深入挖掘数据背后的规律与关联，为决策提供科学依据。基于此，对历史水质数据建模分析，预测水质变化趋势，提前应对原水水质波动对处理工艺的影响，比如利用智慧水务 AI 大模型全面接入水厂、净水厂核心数据，对历史数据建模，并做好趋势预测，及时完成对城市供排水需求的动态分析，为调度决策提供科学依据，以此来提高系统响应的精准性和前瞻性。还可以利用数据分析优化设备运行组合与工艺流程，通过分析不同时段、不同季节的用水需求及设备能耗数据，确定最优的设备开启数量与运行模式，以此来实现节能降耗的目标。

3.3.4 智慧化管理与协同运营

数字化平台的构建和实施，能够整合给水厂各生产环节信息，实现生产流程的可视化操作，更重要的是有利于为管理决策的智能化提供支持。在监控中心系统的运行中，管理人员通过电子大屏能够实时掌握水厂整体运行状态，促使各处理单元设备运行情况、水质水量数据变化等都得到实时有效的监控和处理。通过建立起自动化、信息化、智慧化三位一体的智慧管控平台和智慧化管理中心，工作人员只需要轻点鼠标，就能从中获取到水质信息、药耗信息、能耗信息在内的各种关键指标，能够为运营管理提供强有力的决策支持 [8]。另外，智能化与数字化能够促进给水厂与上下游环节的协同运营，其与水源地联动，根据水源水质变化及时调整水处理工艺，或者与管网监测系统协同，结合管网压力、流量变化等，能够实现对供水的调度处理。还可以与用户服务系统对接，实现用水信息实时查询、故障报修快速响应等功能。在此基础上，将各类设备连接成智能网络，打造供排水管控的数字化、智能化、网络化体系，实现城乡供水的智能化发展。

4.结语

当前城镇给水厂水处理设备在传统技术主导、设备老化与智能水平参差的影响下，需要保证水质安全，更要提高处理效率，所以给水厂水处理设备面临的挑战较大，但是对其技术改革和创新也带来了一定的基于。在此基础上，通过新型处理技术的深度应用、智能化与数字化转型、节能降耗与可持续发展理念的贯彻落实，有利于为行业发展提供核心方向。其中膜技术精准过滤、高级氧化技术解决难降解污染物、智能设备精准控制、数据驱动优化决策等发展方向都是其中的重点，不仅能够提升水处理设备的性能与效率，而且能够为城镇供水事业注入新活力，为居民用水安全提供基本保证。更重要的是能够推动给水厂朝着绿色、智能、高效的方向转变和发展，为城市的可持续发展提供坚实的供水保障。

参考文献：

[1] 郑成志 ， 王晶惠 ， 孙国胜 ， 等 . 碳中和给水厂实施路径设计与实践 [J]. 给水排水 ，2025，61（04）：20-25.

[2] 黄鹤俊. 国内饮用水标准比较研究及对珠海给水厂工艺技术路线的思考[J]. 城镇供水，2024，（01）：5-18.

[3] 张烨 ， 钱壮 ， 李猛 . 浙江省某市给水厂工程设计分析 [J]. 价值工程 ，2023，42（09）：88-90.

[4] 孙文俊， 吕东明. 紫外线技术在我国城镇给排水处理中应用的挑战和趋势[J]. 净水技术，2023，42（03）：1-6.

[5] 曾家洪 . 城镇自来水水质问题及监管措施 [J]. 食品安全导刊 ，2023，（07）：1-3.

[6] 沈虎 ， 王永磊 ， 鞠玲 ， 等 . 城镇给水厂气浮工艺运行性能与经济性分析 [J]. 中国给水排水 ，2023，39（03）：47-55.

[7] 刘超然 ， 张达 ， 侯宇 ， 等 . 给水厂紫外线消毒设备运行效果及节能降耗研究 [J]. 给水排水 ，2022，58（07）：21-26.

[8] 王永磊 ， 鞠玲 ， 田立平 ， 等 . 城镇供水气浮设备应用现状及存在问题分析 [J]. 能源与环境 ，2020，（05）：69-72.