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從原水到食水
濾水過四關
從來都先進的濾水技術
策略性水資源──海水化淡
原地重置與濾水同步──沙田濾水廠
擴建綠色濾水廠──大埔濾水廠
自動化濾水監控研發
濾水廠運作上的危機處理
原地重置與濾水同步──沙田濾水廠

位於顯徑的沙田濾水廠是全港最大的濾水廠,1964年落成,在上世紀七十及八十年代曾進行過3次擴建,高峰期濾水量達到每日100萬立方米。然而,經過逾半世紀的運作,濾水廠設施逐漸接近使用年限,效率下降,後備零件亦缺乏,加上預期未來新房屋發展,用水需求增加,水務署於2015年便展開沙田濾水廠重建前期的工程安排,預期到2026年南廠原址重建工程完成後,它將再次成為本港最大的濾水廠。

沙田濾水廠主要處理來自5個水源的原水,包括東江水、船灣淡水湖、萬宜水庫、下城門水塘及多個集水區進水口,並按不同情況規劃使用不同水源,濾水工作亦會作出相應調節,特別是每年雨季,水質一般較混濁,濾水廠便需要選用合適的濾水工藝,應對原水水質的變化。經處理後的食水,會分配到沙田、九龍中部及香港島部分地區,所以沙田濾水廠的運作可說是同類工作中最複雜和最具挑戰性。

沙田濾水廠(南廠)原地重置構想圖
沙田濾水廠(南廠)原地重置構想圖

設計與施工的挑戰

沙田濾水廠由南廠和北廠兩個部分組成。南廠最早落成,於1964年開始運作,故亦是需要優先重建的部分,但考慮到廠房用地及相連的整個供水管道網絡已經完全開發,原地重置南廠就成為最合適和有效的重建方案。整項工程包括安排及重置南北兩廠共用的設施,目標是將南廠的每日濾水量由現時的36.4萬立方米增加超過一半至55萬立方米。重置工程期間,北廠仍然需要維持正常運作,以確保聯合供水區能維持足夠的食水供應。由於重置工程需要在原有廠房用地已用盡的情況下,考慮佈局限制及運作需要,故需要作出相應設計和施工安排:

沙田濾水廠(南廠)原地重置工程 - 前期工程平面圖

沙田濾水廠(南廠)原地重置工程 - 前期工程平面圖

確保北廠運作正常

1 沙田濾水廠原有的通道,需先經過南廠,才抵達北廠。在南廠重置工程期間,為確保北廠日常運作不受影響,設計上會預先在東北角修築一條新的通道直達北廠。

2 在現時廠區南端的化學品大樓清拆前,新的濾水廠後勤中心必須落成投入運作,以維持北廠的營運。

設計因地制宜,減少非必要工序

3 南廠新建的絮凝池、沉澱池及臭氧樓,在設計時安排置於原來4個圓形澄清池的覆蓋範圍內。原來的圓形澄清池離地面深約10米,這樣利用已有的地形,可以避免大量挖掘工程及非必要的回填工序。

4 南廠的行政大樓暨水質化驗室,樓高4層連地庫,會建於原來3個洗池水回收池的範圍內,以減少建造地庫的泥土挖掘量。

創新與可持續發展

水力發電

繼屯門濾水廠以後,沙田濾水廠是香港第2間設有水力渦輪機發電的濾水廠。因着萬宜水庫與沙田濾水廠之間的高度差距,水力發電站利用從萬宜水庫下流至沙田濾水廠的原水推動發電機,將剩餘位能轉化成可輸入濾水廠供電網絡的電能,為濾水廠後勤中心的屋宇裝備提供部份電力,有效地運用可再生能源,達至減少碳排放的目的。

沙田濾水廠內的水力發電站
沙田濾水廠內的水力發電站

水力發電原理示意圖

水力發電原理示意圖

太陽能發電系統

臭氧樓天台及過濾池的上蓋部份均會安裝太陽能發電系統,產生的電力會供應廠內設施使用。部門亦會研究在餘下其他濾水設施的上蓋空間增加太陽能發電系統的可能性,務求達至能源效益最大化。

太陽能發電系統構想圖
太陽能發電系統構想圖

綠化天台及雨水收集系統

濾水廠行政大樓設有雨水收集系統,由綠化屋頂收集到的雨水,經過活性碳過濾和紫外線殺菌程序後,儲存於貯水缸內,作灌溉及戶外噴泉用途。至於已完成水質檢測的水樣本,也同樣透過循環再用系統回收,令整個食水處理程序達到「污水零排放」。

綠化天台及雨水收集系統示意圖

綠化天台及雨水收集系統示意圖

新舊濾水工藝

要在現有濾水廠的有限範圍內,進行原地重置並提升濾水量,關鍵在於了解原水的特質,並引入佔地少而先進高效的濾水工藝,以取代沿用超過60年的傳統技術。重置計劃便成為引入先進濾水工藝的契機,不但增加濾水效率及能力,更提升供水的可靠性,滿足未來增加食水的需求以及日益嚴格的水質標準。

澄清

[舊] 圓形固體接觸式澄清池
[舊] 圓形固體接觸式澄清池

圓形澄清池可以說是沙田濾水廠的標誌性設施,南廠原設有4個澄清池,每個池的直徑約為49米,深7.6米。

[新] 高速沉澱池
[新] 高速沉澱池

新的絮凝及沉澱池利用高速斜板沉澱的先進工藝,提高沉澱效率,並大幅減少設備所需的佔地面積,將來每日可處理55萬立方米原水。

濾水池

[舊] 快速重力濾水池
[舊] 快速重力濾水池

南廠共有22座長方形快速重力濾水池,每個面積為181.14平方米,濾水速度為每小時8.365米。池內舖設石英砂及無煙煤兩種過濾介質,去除澄清水中餘下的微細懸浮物。

[新] 兩階段過濾池
[新] 兩階段過濾池

重置後將設立兩階段過濾池,提供深床生物及顆粒過濾。先透過生物作用去除氨氮,有助減少氯氣投放量;再透過物理阻隔,除去水中剩餘的微粒和淨化經生物處理後的水。

消毒

[舊] 氯氣投放系統
[舊] 氯氣投放系統

南廠以氯氣作氧化和消毒。濾水廠設有氯氣貯存室,貯存裝有液態氯的氯鋼鼓。氯蒸發器會將液態氯提升至轉為氣態的溫度,再輸送到加氯機組。

[新] 臭氧消毒
[新] 臭氧消毒

臭氧樓將配置兩階段臭氧化設施,臭氧乃強力的消毒及氧化劑,化學反應快,能有效消除引起異味的雜質,移除會令食水呈現微黃的金屬如鐵和錳,亦有效殺死微生物,抑制藻類生長。由於臭氧需現場生產,安全性比運送氯氣為高。

[新] 紫外線消毒
[新] 紫外線消毒

沙田濾水廠南廠是使用紫外線消毒食水的濾水廠之一。紫外線消毒設施安裝於過濾池的下游,濾水過程可以有效殺滅99.99%的病原體、病毒和微生物,同時降低其活性,大大加強濾水效果。

記錄重建前調度的黃金數小時

「工作團隊中每個崗位都有重要價值,大家運用各自的知識、理論以及相關經驗,在萬變的處境中實踐,合情合理地應對所有難關,最終定能完成被託付的工作。」設計及建設科高級工程師吳秋建,分享他參與沙田濾水廠重建工程項目管理的困難,以及他所堅信的工作態度。

前文提及沙田濾水廠重建的必要性,同時南廠重置期間,必須確保北廠正常營運,供水不受影響。事實上,沙田濾水廠的重建規劃很早便展開,因為整個聯合供水區需要宏觀地互相配合,這亦促成大埔濾水廠率先擴建的安排。當進入詳細設計以至實際施工階段,則需要更仔細的考量和計算,做到北水南調的無縫交接。

吳秋建解釋,要拆卸南廠建築物,必須先分隔兩廠的共用設施,此舉有如把連體嬰的器官分割,留下北廠如常操作;而共用的設施中,就有5條直徑達1.5米、用於輸送已過濾食水到各區的輸水管道,它們是向用戶供水的命脈。以沙田濾水廠供應超過200萬人口計算,粗略估計,每條輸水管道都直接影響幾十萬市民的日常生活,故此切割水管並進行新的連接改道,讓北廠過濾的食水能在南廠停用期間調度覆蓋至原本南廠的供水網絡,是這項工程的一大挑戰。要知道這麼大規模的水管切割與重新連接,牽涉一系列基本工序,包括暫停水泵操作、清空要切割的水管部份、切割及焊接新喉管、重新啓動水泵等,這動輒需要數個小時方能完成。

這只是當日施工部份,還有最重要的前期準備與協調,「要停止濾水廠運作數小時,各分部需要早一星期作準備,既要協調其他濾水廠臨時增加供水量,調整供水區網絡作配合,亦需事前先注滿受影響的配水庫,以應付停水期間的基本食水供應,必要時還要考慮動用水車補給供水‧‧‧‧‧‧整個部署可謂環環緊扣,一個失誤足以帶來『牽一髮動全身』的嚴峻後果。」掌握以上所有考慮因素,並落實各分部執行後,便與前線人員最後協調這黃金數小時的工程安排,將對巿民早、午、晚3個用水高峰期的影響減至最低。

吳秋建憶述,其中一個比較難忘的經歷,發生在接近聖誕節的改水調度安排。當事前協調及配合已經準備就緒,不同分部和工程團隊各崗位的數十名人員密切監察相關數據變化,就在靜候「手術」進行時,舊設施卻出現意想不到的狀況,進一步考驗管理人員的應變能力。

監測人員在擬定的改道工程開展前,發現該輸水管網中出現水壓急跌的異常情況,意味當中有水管出現滲漏,並有進一步爆裂的潛在危險。為此,原本擬定的改道安排不但需要暫時擱置,還隨即改為執行備用的緊急方案,透過對比水管閥門的水壓數據,調查懷疑滲漏的位置,並透過調節水泵出水和閥門開關,追蹤和進一步收窄問題範圍,然後現場觀察推斷,小心挖掘,推敲和確認位置。

「當時我們利用一早為是次改道工程而設立的即時通訊群組,讓同事可以緊密聯繫,在平台發放更新水壓、水位、閥門開關情況等重要資訊,制定不同情況下的應對方案⋯⋯在群組內完全感受到幾十人一條心去解決問題。當時已經是平安夜的凌晨時分,最後集合大家的經驗與智慧,估計如果凌晨兩點前可以確認到滲漏位置,修補及切割工程可趕及在早上的用水高峰期,即大約6時半前完成。」可惜,確認到滲漏位置時已經是凌晨3點。可幸滲漏在可控情況之內,團隊立刻執行備用方案,先設法將滲漏水管維持在穩定狀態,以免進一步爆裂,早上先如常供水,並密切監察,多撐一天才在深夜用水量放緩時進行餘下復修。雖然是聖誕節假期的白天時段,整個工作團隊已經忙了一整夜,但大家都不敢怠慢,也沒有停下休息,繼續為晚上復修作預備,在群組平台上不停討論分工,確保一切準備就緒。

有鄰近市民看見大節假期的兩個晚上,濾水廠內工地燈火通明,因而來電查詢,慶幸可以回覆對方:大家的假期派對不受影響,而當晚水廠的改道工程最後亦順利完成。

設計及建設科高級工程師吳秋建分享如何克服濾水廠原地重置的困難和挑戰
設計及建設科高級工程師吳秋建分享如何克服濾水廠原地重置的困難和挑戰

不斷學習及解難的專業精神

全港只有20間濾水廠,它們的生命週期亦以半世紀計,所以能夠參與建造濾水廠的機會其實不多。大學本科唸土木工程的吳秋建,調派到水務署前,曾服務於路政署及渠務署,管理工程項目的內容固然有類同之處,但不同專業在各方面的分別也大,例如即使同樣使用渠管網絡,但污水排放主要利用重力自流,不需加壓;另外,污水和食水的過濾處理在技術和目的也截然不同。至於道路、橋樑、隧道的建造,與水務工作就有更明顯的差異。有關濾水工藝的認知,他不諱言只停留在大學「紙上談兵」的階段,所以調任前後,只能日以繼夜反覆細閱所有設計及操作手冊、檔案文件與電郵,並與不同工作團隊同事分享討論,讓自己能夠逐步掌握箇中的理論和邏輯。

「在這個邁向人工智能的時代,當科技與機械漸漸取代很多人類的工作,人類的價值就往往體現在應對不同、甚至特殊的處境變化,並於危急之下果斷執行;而要能夠臨危不亂,並作出最有效而適切的決定,關鍵在於我們是否透徹了解每項工作背後的根本理念、原理和內容,配合相關的知識,積極從不同崗位人員身上學習,才可以稱得上真正把工作做好。尤其我們的工作是服務市民,就更加需要有專業的精神、態度和道德操守,在工程設計中做到不多也不少。事實上,當本着服務整個團隊的精神用心去做,合作的同事、顧問公司,或承建商等必然都會肅然起敬,敬業樂業地把事情一同做好。」這大概亦是項目管理最重要的軟技巧吧!

現已拆卸的化學房將會興建洗池水均衡池、絮凝及沉澱池,以及臭氧樓等。
現已拆卸的化學房將會興建洗池水均衡池、絮凝及沉澱池,以及臭氧樓等。