# 新加坡的故事（二） URL: https://www.shicheng.news/zh-hant/v/3GgZv Published: 2020-01-18 Source: 獅城新聞 ****PUB的研發實力**** 新加坡水源研究與開發的一個重要目標便是確保生產與供應高質量的供水，以及有效收集和凈化污水。由於海水淡化和污水回收是新加坡實現可持續用水的關鍵，PUB始終堅持創新與研發出成本更低以及更有效率的飲用水生產方式，一直推動新加坡的水源科研項目, 進而實現: 增加供水來源 降低自來水的生產成本 提高自來水的水質和安全性 **研發投入及來源** 自2002年以來，PUB及其他利益相關者就一直致力於解決新加坡淡水危機，在研發方面投入高達7億新幣，覆蓋了整個水循環系統操作層面上的基礎、概念研究到技術示範驗證。PUB通過加強對外緊密合作來降低風險並升級放大有前途的技術。長此以往，PUB研發基金扶持下的項目有一半都能夠得以實施或進入下一研發階段。目前PUB與全世界27個國家都有合作，投入研發的項目高達661個（數據截止至2018年12月）。如今，新加坡已成為全球領先的水中心，擁有一個充滿活力和蓬勃發展的生態系統：180家水務公司及20多個水研究中心。 ![新加坡的故事（二）](https://www.shicheng.news/images/image/1620/16200485.avif?1589858181) PUB自2002年以來的研發投入及來源 PUB的研發經費主要來源為PUB自投基金和國家研究基金會（NRF）。其中PUB自己投入的經費分為研發基金（R&D Fund）和工業用水示範方案基金（Industrial Water Solutions Demonstration Fund,IWSDF）。研發基金旨在促進技術研發，從而提高水源，降低成本，優化水質與水安全；工業用水示範方案基金主要是為鼓勵用水量高的工業採取節水措施，促進通過工業水回收再生的方式來降低水資源消耗而設立的。 ![新加坡的故事（二）](https://www.shicheng.news/images/image/1620/16200486.avif?1589858181) PUB研發方向及投入占比 PUB從國家研究基金會獲取的研發資助主要用於兩大研發計劃——競爭研究計劃（Competitive Research Programme (Water)）以及生活實驗室計劃（Living Lab (Water)）。競爭研究計劃支持一些基礎和應用型的研發項目以及概念驗證轉化；生活實驗室計劃則鼓勵新技術的研發驗證和商業化推廣。 ![新加坡的故事（二）](https://www.shicheng.news/images/image/1620/16200487.avif?1589858181) PUB投入研發項目技術成熟度分類示意圖 **研發目標** PUB的研發主要聚焦在七個技術領域，每個領域都有明確的重點研究，以確保長期可靠和可持續的運作，從而實現水資源的增加和水質的提升，並同時減少能耗、藥劑消耗、人力及廢棄物的產生。 ![新加坡的故事（二）](https://www.shicheng.news/images/image/1620/16200488.avif?1585049426) 七個技術領域包括：智慧PUB、水處理/脫鹽/回用、水質和水安全、廢水處理、流域治理、管網管理及水資源保護、工業水處理。 **（1）智慧PUB** 面臨不斷增加的用水需求和運營成本，人力資源緊張以及氣候變化等新挑戰的推動下，PUB正在利用數字解決方案和智能技術來增強其運營彈性、生產力和安全性。迅速發展的數字環境，加上規模較小但受教育程度不斷提高的勞動力，為PUB提供了利用智能技術對其水系統進行更有效控制和運作的機會。為此，PUB正在探索相關領域的技術，包括機器人、傳感器和網絡通信、系統自動化以及虛擬建模和預測分析，這些技術可以在有助於最大化生產率並提高水循環系統內運營的可靠性和安全性。 ![新加坡的故事（二）](https://www.shicheng.news/images/image/1620/16200489.avif?1589858181) 智慧水管理路線圖 PUB推出了SMART PUBroadmap，數字化新加坡整個供水系統未來要全部實現數字化，以改善運營水平並滿足未來的用水需求。這是PUB持續投資數字解決方案的一部分，以實現更加智能的水質管理、水網改進、更多客戶參與度以及更加智能的工作流程。 ![新加坡的故事（二）](https://www.shicheng.news/images/image/1620/16200490.avif?1589858181) 智慧PUB架構圖 智慧水廠 通過構建物聯網，結合數據分析技術和機器人自動化提高水廠的性能和運行效率。目前在已建成的水廠內設有供多項智慧水務技術測試的中試場地，其中圍繞人工智慧系統的技術主要包括數據驅動運行（data-driven operations）、數字孿生（digital twin）、預測維護（predictive maintenance）、自主系統（sutonomous systems）等。 在對未來智慧水廠的構建藍圖中，水廠的操作人員可以通過實時傳感技術獲取到現場設備數據，並通過一些智能穿戴裝備，如智能護目鏡和智能手錶，通過無線網絡進行通信，追蹤佩戴者的定位及身體健康狀況（心跳、體溫等）。同時，一些自主機器人或無人機也會投放到水廠中來完成一些繁冗大量的體力勞動，並起到安全巡檢的作用。 數據分析 主要的研發方向是開發商業智能工具：（a）結合管道的材質、管齡、長度及環境因素來進行需求預測、漏損分析、管道損壞趨勢及關聯性研究等；（b）分析投資成本和運營成本；（c）檢測財務工作流程中的異常並進行採購分析。 目前正在搭建數據分析平台，集成來自多源系統的數據進行自動化處理：（a）減少對人力數據採集和處理的需求，支持對企業各種運營職能的多維分析；（b）通過整合更多數據流和增強用以決策的數據可見性來解決當前數據孤島的狀況。 智慧管網 目標是通過大量的傳感器來監測供排水、雨水管網的健康狀況及性能。 智慧雨水管網——全島範圍內已安裝一整套流量和水位傳感器以及閉路電視（CCTVs）系統：（a）通過數據挖掘和分析氣象、水文數據，以關聯降雨和排水系統的水力性能；（b）將布設更多的傳感器和閉路電視。 智慧供水管網——全島已建有超過300座傳感站：（a）監測飲用水管網的水質、流量和壓力；（b）增設更多的傳感站來提高實時監測覆蓋率、改進壓力管理的水力模型精確度、預防管網問題發生。 智慧排污管網——全島範圍內建立水位、流量、微電化學傳感器和可揮發性有機質傳感器的一整套網絡：（a）實時監測污水水質、流量和水位，預測服務中斷如管道堵塞，為預防性措施提供決策支持；（b）正在開發一套排污管網分析管理系統，用以預測情報和決策支持；（c）將提高傳感器覆蓋率來優化管網維護和修復，並預測和防止排污管網異常發生。 通過以上針對性的智慧管網規劃和實施，PUB能夠加強對雨水管網系統的監督和態勢感知，協助水路運營，實現雨洪管理的快速響應；早期檢測到供水管網的爆管事件；減少排污管網系統的服務中斷事件，並通過自動安排工作優先級來縮短人員調度的響應時間。 **（2）水處理/脫鹽/回用** 飲用水生產所面臨的挑戰因水源類型而異。海水和使用過的水可能會成為取之不盡用之不竭的水源，但目前海水淡化的能源需求和NEWater的回收效率對其可持續利用構成了障礙。而對於地表水處理來說，關鍵的挑戰在於城市集水區水質的不可預測性。為了確保生產的水始終符合飲用水標準，處理工藝必須能夠滿足處理所有類型的給水。 ![新加坡的故事（二）](https://www.shicheng.news/images/image/1620/16200491.avif?1589858181) PUB海水淡化、再生水和地表水處理的能耗及目標示意圖 為解決能耗和工藝問題以滿足可持續、高品質供水，PUB的研發方向主要集中在： 可替代分離技術：電去離子技術； 超透膜：仿生膜、合成材料； 藍色能源：壓力延緩滲透（pressure retarded osmosis）、反向電滲析（reverseelectrodialysis）； 工藝改進：逆轉電滲析-反滲透（EDR-RO）、倒流（flow reversal）； 預/後處理改進：高級氧化、超濾/微濾膜改良、離子交換。 **（3）水質和水安全** PUB一直致力於通過原位傳感器的開發和鋪設，線上快速檢測微生物、化學物質和其他一些代表參數，從而實現水質的實時監測。鑒於新興污染物的範圍不斷擴大，穩健的風險評估必不可少，以確保在缺乏監管標準的情況下有強大科學依據來支持運營決策。 污染物檢測：主要通過傳感器監測和實驗室檢測兩種途徑。其中基於傳感器的污染物檢測要能夠實現快速、在線、便攜、多參數檢測的自動化操作；實驗室檢測則更傾向於高靈敏、高檢測量的自動化操作。 新型污染物管理：通過風險評估，例如模型和瓶式檢驗，預測或判定水循環迴路中是否存在新興污染物；針對已存在的新興污染物，則需要提高其去除率。 ![新加坡的故事（二）](https://www.shicheng.news/images/image/1620/16200492.avif?1589858181) PUB污染物檢測及新興污染物管理 **（4）廢水處理** 不斷增長的用水需求，能源成本和土地稀缺突顯了對突破性廢水處理技術的需求。為此，PUB正在積極探索能夠顯著降低液流處理中的能耗和化學藥劑用量的技術，以及在固體處理中產生更多沼氣同時減少污泥量的工藝。為了進一步減少產泥，PUB還在研究提高消化池污泥破解率的預處理方法。其最終目標是實現能源自給自足的再生水廠，確保長期可持續。 以Ulu Pandan再生水廠為例，目前其主要工藝流程是初沉池+傳統活性污泥池+二沉池，能夠實現25%的能源回收（基於該再生水廠的實際運營數據）。 該水廠的短期-中期目標是通過改進工藝（生物吸附+低能耗膜生物反應器+污泥預處理）實現75-85%的能源回收： ![新加坡的故事（二）](https://www.shicheng.news/images/image/1620/16200493.avif?1589858181) 長期目標是通過生物吸附/厭氧膜生物反應器+主流厭氧氨氧化工藝完全實現能源自給自足，同時污泥產量將減少超過50%： ![新加坡的故事（二）](https://www.shicheng.news/images/image/1620/16200494.avif?1585049426) **（5）流域治理** 城市化的快速發展以及氣候變化導致降雨期間地表徑流增加，然而，在寸土寸金的新加坡，擴建排水基礎設施非常受限。因此，PUB十分有必要去探索智慧流域管理技術，開發完善預報、預警系統，以增強城市的防洪能力。同時，大量的雨水被收集儲存在蓄水池中當作水源以供水。為了確保水質能保持良好的飲用水平，PUB投資了多項技術，來監測、預測和管理其集水區和水庫中的營養物質、藻類以及其他污染物的濃度。 ![新加坡的故事（二）](https://www.shicheng.news/images/image/1620/16200495.avif?1589858181) **（6）管網管理及水資源保護** 隨著新加坡不斷擴建水基礎設施以滿足日益增長的用水需求，PUB正面臨著擴延供水及污水管網的挑戰，尤其是在管網複雜擁堵的地下環境中，同時還要維持現有供排水網絡的狀況。為此，PUB通過技術研發來實現來水質和管網壓力的遠程監控、先進的漏損檢測以及資產故障的診斷預測。此外，PUB還通過一些智能水錶和節水設備為客戶提供可訪問的精細耗水數據，從而鼓勵大眾節約用水。 **（7）工業水處理** 到2060年，新加坡將有將近70％的用水需求來自工業領域，因此PUB鼓勵開發針對高用水量的工業領域的解決方案，並予以採納來減少工業用水。重點關注的工業領域包括：發電廠、半導體、石油化工、醫藥及食品，針對這些行業，PUB想通過開發無水工藝、提高中水回用率以及使用替代水源（例如海水）作為冷卻水，從而減少工業用水。此外，這些過程還可以獲得一些協同效益，例如從工業廢水再生利用中回收寶貴的資源，提高了工業用水解決方案的價值，PUB認為這些解決方案非常值得研發。 ![新加坡的故事（二）](https://www.shicheng.news/images/image/1620/16200496.avif?1589858181) 供排水管網管理的研發方向及解決方案 ![新加坡的故事（二）](https://www.shicheng.news/images/image/1620/16200497.avif?1580390487) 智慧污水管理系統工作流程 ![新加坡的故事（二）](https://www.shicheng.news/images/image/1620/16200498.avif?1589858181) 工業用水解決方案 **合作共贏** PUB本著開放合作的態度大膽推動新技術的研發與應用，歡迎聯合創新，共同為確保充足、高效和可持續的水供應而奮鬥。PUB提供一系列支持，包括研究資金，測試平台機會和商業化支持，任何企業和技術供應商都有機會申請合作項目，對新技術作進一步開發和商業化探索。 為了確保研發項目的連續性和進一步發展，PUB與行業合作夥伴（包括Separation Technologies Applied Research & Translation (START) Centre、Environmental & Water Technology Centre of Innovation (EWTCOI)）一道致力於支持技術轉化和商業化。通過與技術轉化機構的合作，技術開發人員可以聘請工程設計方面的專家，並通過中試測試系統來克服技術轉化的空白。 PUB還專門設立了新加坡水務交匯中心（Singapore Water Exchange, SgWX）開放給國內外水務公司租用，幫助企業加快創新科技的商業化和市場化。新加坡水務交匯中心旨在通過在整個價值鏈中建立充滿活力的水務公司生態系統，利用相互優勢推動水創新和業務增長，創造有利的環境，加速創新技術的商業化。 ![新加坡的故事（二）](https://www.shicheng.news/images/image/1620/16200499.avif?1589858181) 技術商業化生態體系： 利用該生態體系獲取進入市場的機會； 新加坡水務交匯中心通過組織活動為企業提供機會展示其創新實力； 與行業合作夥伴建立聯繫並結成聯盟，增強企業的價值主張； 有機會接觸到新技術來補充和完善企業的解決方案 為企業提供與投資者交流的機會，獲取擴大技術和融資的資金支持； 提供指導和規劃來加速技術商業化； 就市場挑戰和機遇提供行業洞察 此外，PUB還提供了技術測試平台機會——開放專門用於基礎研發與實地運營的基礎設施來促進技術研發，包括海水淡化和淡水研究測試。 ![新加坡的故事（二）](https://www.shicheng.news/images/image/1620/16200500.avif?1589858181) PUB技術測試平台 **打造環球水務樞紐** 除了提供水技術研發和商業化的機會，新加坡在推動決策者、水務專家和行業領袖之間就水資源問題、挑戰與解決方案的對話方面發揮著關鍵作用。PUB的科研活動不僅研發新技術, 更是將新加坡推向了全球水務管理中心的領導地位。他們每兩年舉辦一次新加坡國際水周（SIWW），與世界城市峰會（World Cities Summit）和新加坡環保峰會（Clean Enviro Summit Singapore）聯合舉辦，使水務行業人員能夠展示創新成果，分享政策發展並在研發方面建立合作夥伴關係。 **全文完** IWA微信已開通了原創保護功能，其他公眾號轉載不得修改其中的任何文字、圖片和排版，未經授權不得擅自摘抄複製微信內容 國際水協會（IWA）官網 www.iwa-network.org ![新加坡的故事（二）](https://www.shicheng.news/images/image/1620/16200501.avif?1580390487)