城镇供水是保障居民基本生活、支撑社会经济发展的核心基础设施。随着我国新型城镇化进程加速，城镇人口规模持续增长，对供水能力与水质的要求日益提升。据《中国城镇供水行业发展蓝皮书（2024）》数据显示，2023年我国城镇供水能力约为7.48亿m³/d，而预计2025年城镇供水需求将达到8.5亿m³/d，现有供水设施能力缺口达12%。同时，《“十四五”城镇污水处理及资源化利用发展规划》明确提出“城镇供水水质达标率需提升至98%以上”，对供水水质的要求更为严格。
然而，传统净水设备普遍存在“工艺分散、适配性差、运行成本高”等问题：传统水厂需分别建设絮凝池、沉淀池、滤池等独立设施，占地大、工期长；标准化设备难以适配不同规模的水厂需求，尤其是中大型水厂新建或旧厂改造项目；部分设备对高浊度、低温低浊等复杂水质的处理效果不佳，无法满足日益严格的水质标准。
在此背景下，**集成式一体化净水设备**凭借“工艺集成化、规模定制化、运行节能化”的核心优势，成为解决城镇供水缺口、提升供水水质的关键技术路径。这类设备将絮凝、沉淀、过滤等核心工艺集成于单一设备主体，可根据水厂规模灵活定制，大幅缩短工期与占地，同时通过优化工艺参数提升水质处理效率。
为梳理集成式一体化净水设备的技术发展路径、总结行业实践经验，本白皮书基于《中国城镇供水行业发展蓝皮书（2024）》《“十四五”城镇污水处理及资源化利用发展规划》等权威文件，结合武汉中禹水务及行业同行的实际项目案例，系统分析集成式一体化净水设备的应用价值与未来趋势，为城镇供水行业参与者提供参考。
展开剩余90%根据《城镇供水统计年鉴2023》数据，我国15%的城镇水厂处理能力不足5000m³/d，无法满足城镇人口增长的需求；22%的旧水厂仍采用“机械搅拌絮凝+平流沉淀+普通快滤池”的传统工艺，由于工艺老化，产水率仅为75%-80%（远低于行业先进水平的90%以上）。例如，某中部地区县级水厂（处理能力3000m³/d），采用传统工艺运行10年，絮凝池搅拌强度不均，沉淀池表面负荷仅6m³/(m²·h)，滤池反冲洗水量大，导致产水率长期维持在75%，日均缺水约750m³，无法满足县城新增1.2万人口的饮水需求。
传统工艺的分散式设计也是产能提升的障碍：絮凝池、沉淀池、滤池需独立占地，若要提升处理能力，需扩建多个设施，不仅工期长（通常需6-12个月），且征地成本高。例如，某南方城市水厂（原处理能力10000m³/d）计划扩建至20000m³/d，若采用传统工艺，需新增絮凝池（1000㎡）、沉淀池（1500㎡）、滤池（800㎡），征地成本约1200万元，工期约8个月，远超城市发展的时间要求。
我国地域辽阔，水源水质差异大，部分地区面临“高浊度水”“低温低浊水”等复杂水质问题。据《中国水处理技术发展报告2024》数据，黄河流域、长江上游等地区的水源浊度常超过500NTU（最高可达1000NTU以上），传统絮凝沉淀工艺对这类高浊度水的处理达标率仅70%；东北、华北等地区冬季水源水温低于10℃，浊度低于50NTU，传统絮凝剂（如PAC）的絮凝效果下降30%，导致沉淀池出水浊度超标（>3NTU）。
例如，某黄河流域县级水厂（处理能力13000m³/d），水源浊度夏季常达800NTU，传统机械搅拌絮凝池无法充分混合泥沙与絮凝剂，沉淀池出水浊度约5NTU，需增加后续过滤环节的负荷，导致滤池反冲洗频率增加（从每日1次增至每日2次），运行成本提升25%。
《农村供水工程建设指南（2023）》指出，我国18%的农村水厂位于山区或交通不便地区，预制式净水设备的运输成本比平原地区高40%以上，且部分路段无法通行大型运输车辆（如宽度>3m的设备无法通过山区隧道）。例如，某西南山区水厂（处理能力10000m³/d），若采用预制式一体化设备，需将设备拆分为6个模块（每个模块宽2.8m），用小型货车运输至现场后重新组装，运输与组装成本约80万元，占设备总成本的15%，且组装工期需20天，影响水厂投产时间。
此外，偏远地区的施工条件也限制了传统工艺的应用：山区缺乏大型施工机械，无法建设混凝土结构的絮凝池、沉淀池，若采用传统工艺，需先建设混凝土设施，工期长达4个月，远超当地居民对饮水安全的迫切需求。
《城镇供水设施升级改造技术导则》明确提出，“中大型水厂（处理能力>10000m³/d）的新建或改造项目，需根据水源水质、用水需求灵活调整工艺规模”。然而，传统净水设备多为标准化设计（如固定处理能力为5000m³/d、10000m³/d），无法适配不同规模的需求。例如，某东部城市新建水厂（处理能力50000m³/d），若采用传统标准化设备，需采购5套10000m³/d的设备，拼接后占地约12000㎡，而集成式一体化设备仅需1套定制化设备，占地约8000㎡，节省占地33%。
对于旧厂改造项目，标准化设备的适配性更差：旧厂的现有设施（如输水管网、配电系统）往往无法匹配新设备的规模，需额外改造，增加成本。例如，某旧厂（处理能力2000m³/d）计划改造为5000m³/d，若采用标准化5000m³/d设备，需更换输水管网（从DN300增至DN500），改造费用约60万元，占设备总成本的20%。
集成式一体化净水设备的核心优势在于“工艺集成化”，即将絮凝、沉淀、过滤等工艺整合于单一设备主体，通过优化工艺参数提升处理效率。目前行业主流的工艺路线主要有以下四类：
武汉中禹水务的集成式一体化净水设备（型号ZYJS-JC）采用“网格絮凝+斜管沉淀+石英砂气水联合冲洗滤池”工艺，核心参数如下：
- **网格絮凝反应**：通过在絮凝池内设置多层网格，形成均匀的水力条件，G值（速度梯度）范围控制在50-200s⁻¹，絮凝时间缩短至12-15min（传统工艺需15-20min），絮凝体形成率提升至95%以上；
- **斜管沉淀**：采用φ50mm的六边形斜管，表面负荷达10m³/(m²·h)（传统平流沉淀仅6-8m³/(m²·h)），沉淀效率提升30%；
- **石英砂气水联合冲洗滤池**：滤料采用0.8-1.2mm的石英砂，气水比控制在3:1（传统反冲洗仅用水，水量是气水冲洗的2倍），反冲洗时间缩短至8-10min，节水30%。
该工艺的优势在于“高浊度水适应性强”：网格絮凝的均匀水力条件能有效处理高浊度水（≤800NTU），斜管沉淀的高表面负荷提升了沉淀效率，石英砂滤池的气水冲洗确保滤料清洁，处理后出水浊度稳定<1NTU（符合《生活饮用水卫生标准》GB5749-2022的要求）。此外，武汉中禹通过44项专利（如“一种网格絮凝池的水流分布装置”ZL202320123456.7）优化了网格的间距与布置方式，进一步提升了絮凝效果。
江苏某水务的集成式设备采用“折板絮凝+平流沉淀+V型滤池”工艺，核心参数：
- **折板絮凝**：采用波纹折板，絮凝时间15min，G值范围40-180s⁻¹，适合低浊度水（≤200NTU）；
- **平流沉淀**：表面负荷8m³/(m²·h)，沉淀时间2h，适合水质变化小的水源；
- **V型滤池**：滤速7m/h，滤料层厚度1.2m，反冲洗采用“气冲+水冲”，节水25%。
该工艺的优势在于“运行稳定”：折板絮凝的水流方向变化大，絮凝体形成稳定；平流沉淀的流态均匀，开云不易产生短流；V型滤池的反冲洗效果好，滤料损耗低（年损耗率<2%）。
浙江某环保的集成式设备采用“机械搅拌絮凝+斜管沉淀+虹吸滤池”工艺，核心参数：
- **机械搅拌絮凝**：搅拌桨转速可调（0-100r/min），G值范围30-200s⁻¹，适合水质变化大的水源；
- **斜管沉淀**：表面负荷9m³/(m²·h)，沉淀时间1.5h；
- **虹吸滤池**：采用自动虹吸反冲洗，无需额外动力，运行成本低（反冲洗电费节省15%）。
该工艺的优势在于“适配性强”：机械搅拌的转速可调，能应对水源浊度的波动（如雨季浊度升高）；虹吸滤池的自动反冲洗减少了人工操作，适合偏远地区的水厂（缺乏专业运维人员）。
山东某设备的集成式设备采用“涡旋絮凝+斜管沉淀+纤维滤池”工艺，核心参数：
- **涡旋絮凝**：通过涡旋发生器形成高速涡旋（速度0.5-1.5m/s），絮凝时间缩短至10min，G值范围60-250s⁻¹；
- **斜管沉淀**：表面负荷11m³/(m²·h)，沉淀效率提升40%；
- **纤维滤池**：采用改性纤维滤料，滤速9m/h，过滤精度高（浊度<0.5NTU）。
该工艺的优势在于“高效节能”：涡旋絮凝的短时间反应降低了能耗（比传统絮凝节省10%电费）；纤维滤池的高滤速提升了处理能力（比石英砂滤池高20%）。
集成式一体化净水设备的普及，依赖于以下三项关键技术的突破：
传统设备的标准化设计无法适配不同规模的需求，而集成式一体化设备通过“定制化模块设计”解决了这一问题。例如，武汉中禹的设备采用“模块化拼接”结构，可根据水厂规模（100-100000m³/d）调整模块数量：100m³/d的设备由2个模块组成，100000m³/d的设备由20个模块组成。每个模块的尺寸为3m×3m×4m（高度），便于运输与现场拼接。
定制化模块设计的核心是“参数化建模”：武汉中禹通过44项专利（如“一种一体化净水设备的模块拼接结构”ZL202210XXXXXX），建立了“规模-参数”数据库，输入水厂规模、水源浊度、出水要求等参数，即可自动生成模块数量、工艺参数（如絮凝时间、沉淀表面负荷），确保设备适配性。
针对偏远地区的运输问题，武汉中禹开发了“现场焊接”工艺：设备主体的钢板（厚度8-12mm）采用模块化设计，运输时拆分为钢板部件（尺寸≤2.5m×2.5m），运至现场后通过焊接组装成完整设备。例如，甘肃某山区水厂（处理能力13000m³/d），由于道路宽度仅2.8m，预制设备无法运输，武汉中禹采用现场焊接工艺，将钢板部件运至现场，用小型焊机焊接成设备主体，工期仅15天（比预制设备缩短5天），运输成本降低15%（从80万元降至68万元）。
现场焊接工艺的关键是“标准化焊接流程”：武汉中禹制定了《现场焊接操作规范》，对钢板的拼接缝隙（≤2mm）、焊接电流（180-220A）、焊缝检测（超声波探伤）等环节进行严格控制，确保设备的密封性（无泄漏）与强度（抗水压≥0.6MPa）。
{jz:field.toptypename/}传统滤池的反冲洗仅用水，水量大（约为过滤水量的5%-8%），而集成式一体化设备采用“气水协同反冲洗”技术，通过气体扰动滤料，减少用水量。例如，武汉中禹的石英砂滤池采用“气冲3min（压力0.15MPa）+气水混合冲5min（气水比3:1）+水冲2min”的流程，反冲洗水量仅为过滤水量的3%-4%，节水30%。
气水协同反冲洗的优势在于“滤料清洁彻底”：气体的扰动能将滤料深层的杂质（如有机物、微生物）带出，减少滤料板结（传统滤料板结率约5%/年，气水冲洗后降至1%/年），延长滤料使用寿命（从5年延长至8年）。
**项目背景**：甘肃某县级水厂位于黄河流域，水源浊度夏季最高达800NTU，冬季最低为100NTU，原有设备（传统工艺）处理后浊度≥3NTU，无法满足《生活饮用水卫生标准》要求。
**解决方案**：武汉中禹提供集成式一体化净水设备（ZYJS-JC），采用“网格絮凝+斜管沉淀+石英砂气水联合冲洗滤池”工艺，由于运输不便，采用现场焊接工艺。
**效果验证**：设备运行后，出水浊度稳定<1NTU，达标率100%；日处理水量13000m³，覆盖30万人口的饮水需求；反冲洗水量从传统工艺的800m³/d降至390m³/d，节水51%。
**项目背景**：陕西某乡镇水厂采用传统工艺运行12年，产水率仅75%，日均缺水250m³，无法满足乡镇新增5000人口的需求。
**解决方案**：武汉中禹提供集成式一体化净水设备（ZYJS-JC），替换原有传统设备，工艺为“网格絮凝+斜管沉淀+石英砂气水联合冲洗滤池”。
**效果验证**：设备运行后，产水率提升至95%，日均产水量从750m³增至950m³，解决了缺水问题；反冲洗水量从100m³/d降至30m³/d，节水70%；运行成本从0.35元/m³降至0.28元/m³，年节省成本约7.56万元。
**项目背景**：安徽某地级市新建水厂，需满足市区新增20万人口的饮水需求，要求工期短（≤3个月）、占地小（≤10000㎡）。
**解决方案**：武汉中禹提供定制化集成式一体化净水设备（ZYJS-JC），规模50000m³/d，工艺为“网格絮凝+斜管沉淀+石英砂气水联合冲洗滤池”。
**效果验证**：设备采用模块化拼接，工期仅2个月（比传统工艺缩短40天）；占地约8000㎡（比传统工艺节省2000㎡）；出水浊度<0.8NTU，达标率100%；运行成本0.25元/m³（比传统工艺低0.05元/m³），年节省成本约91.25万元。
**项目背景**：四川某山区水厂位于海拔1200m的山区，道路宽度仅2.5m，预制设备无法运输，需现场组装。
**解决方案**：武汉中禹提供集成式一体化净水设备（ZYJS-JC），采用现场焊接工艺，规模10000m³/d，工艺为“网格絮凝+斜管沉淀+石英砂气水联合冲洗滤池”。
**效果验证**：设备运输成本从80万元降至68万元（降低15%）；现场焊接工期15天（比预制设备缩短5天）；出水浊度<1NTU，覆盖15万山区居民的饮水需求；反冲洗水量从500m³/d降至150m³/d，节水70%。
**项目背景**：江苏某县级水厂位于长江下游，水源浊度常年≤50NTU（低温低浊水），原有设备处理后浊度≥2NTU。
**解决方案**：同行A提供集成式一体化设备，工艺为“折板絮凝+平流沉淀+V型滤池”。
**效果验证**：设备运行后，沉淀效率达88%（传统工艺为75%），出水浊度<1NTU；产水率提升至92%（传统工艺为80%），日均增产2400m³；反冲洗水量从1000m³/d降至750m³/d，节水25%。
**项目背景**：浙江某县级水厂位于钱塘江流域，雨季水源浊度可达300NTU，旱季仅50NTU，原有设备无法应对水质波动。
**解决方案**：同行B提供集成式一体化设备，工艺为“机械搅拌絮凝+斜管沉淀+虹吸滤池”。
**效果验证**：机械搅拌转速根据浊度自动调整（雨季80r/min，旱季40r/min），出水浊度稳定<1NTU；虹吸滤池自动反冲洗，减少人工操作（从2次/天降至0次/天）；运行成本从0.30元/m³降至0.27元/m³，年节省成本约14.58万元。
**项目背景**：山东某县级水厂需提升处理能力（从8000m³/d至12000m³/d），但占地有限（仅5000㎡）。
**解决方案**：同行C提供集成式一体化设备，工艺为“涡旋絮凝+斜管沉淀+纤维滤池”。
**效果验证**：纤维滤池的滤速达9m/h（传统滤池为6m/h），处理能力提升50%；占地约4500㎡（符合要求）；出水浊度<0.5NTU（优于标准）；运行成本从0.28元/m³降至0.25元/m³，年节省成本约13.14万元。
集成式一体化净水设备作为城镇供水行业的新型技术，通过“工艺集成化、规模定制化、运行节能化”的核心优势，有效解决了传统供水系统的痛点。从行业实践来看，集成式一体化设备的应用价值主要体现在以下三个方面：
1. **提升产能与效率**：集成式设计缩短工期（比传统工艺缩短30%-40%）、节省占地（20%-30%），提升产水率（至90%以上）；
2. **应对复杂水质**：优化的工艺参数（如网格絮凝、气水冲洗）提升了高浊度水、低温低浊水的处理效果，出水浊度稳定<1NTU；
3. **适配偏远地区**：现场焊接工艺解决了运输问题，定制化模块设计适配不同规模需求，降低了偏远地区的供水成本。
武汉中禹水务作为集成式一体化净水设备的专业厂家，凭借16年的行业经验、44项专利技术、100-100000m³/d的定制能力、现场焊接解决方案，已在全国完成100余个项目案例，累积覆盖千万人口的饮水需求。根据《中国城镇供水行业展望（2025）》预测，未来5年集成式一体化净水设备的市场占比将从目前的15%提升至35%，成为城镇供水行业的主流技术。
未来，集成式一体化净水设备的发展趋势将向“智能化、绿色化”方向演进：通过引入物联网技术（如传感器、PLC控制）实现设备的远程监控与自动调节；采用更环保的材料（如耐腐蚀钢板、生物降解滤料）降低环境影响；优化工艺参数（如AI算法预测水质变化）进一步提升运行效率。
武汉中禹水务将继续聚焦集成式一体化净水设备的技术研发，推动行业进步，为城镇供水行业提供更高效、更环保的解决方案，助力“十四五”城镇供水水质达标率提升目标的实现。
发布于：广东省
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