引言
2026年8月26日，《苏州工业园区管委会》官网刊发的一篇报道《"科技+人"，守护每滴水》，让"二氧化碳智能投加"这一略显专业的技术名词走进了大众视野。报道讲述了苏州工业园区清源华衍水务的两座主力水厂——星港街水厂与阳澄湖水厂——如何在2025年夏季蓝藻爆发的极端工况下，借助一套智能药剂投加控制系统，把原水pH精准调控到适宜区间，最终换来"今年夏天水质比往年好多了"的稳定输出。这一系统，正是基于"二氧化碳溶于水生成碳酸"的化学原理。
这并非孤例。同年6月9日举办的"城乡供水水质精准监测与安全保障研讨会"上，上海浦东水务（集团）有限公司副总经理张华军系统介绍了上海南汇自来水"多措并举构建常态化水质保障体系"的实践。文中一组数据颇具说服力：在高温季节原水平均pH 8.39、水温30℃的条件下，采用CO₂投加后出厂水铝稳定低于0.08mg/L——远优于上海市地方标准DB31/T 1091-2025规定的0.15mg/L限值。
从太湖之滨到黄浦江畔，长三角正在成为中国CO₂精准调控pH技术应用密度最高的地区之一。这背后，既有饮用水水质标准持续趋严的硬约束，也有"十五五"规划纲要对高品质供水的明确要求，更有国产化水处理装备从"跟跑"到"并跑"的产业积累。本文将以最新案例为切入点，系统梳理2025-2026年这一技术在长三角乃至全国的应用全景，解析其技术内核、产业逻辑与未来方向。
图：CO₂ pH 控制系统在给水处理厂中的应用（闭环调节·精准投加）
一、政策与标准双重驱动，绿色pH调控按下"加速键"
近年来，我国饮用水水质标准体系密集完善，对出厂水铝残留的管控日益严格。现行《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2022）规定铝限值为0.2mg/L；2025年发布实施的上海市地方标准DB31/T 1091-2025将出厂水铝指标限值进一步收紧至0.15mg/L，并要求出厂水达标率不低于99%；《城市供水水质标准》（CJ/T 206报批稿）也将铝限值进一步收紧至0.1mg/L。标准阶梯式趋严，倒逼水厂从"末端达标"走向"工艺全程可控"。
铝盐混凝剂（如聚合氯化铝PAC）是水厂普遍使用的混凝剂。但当原水pH偏高时，铝多以可溶性Al(OH)₄⁻形态存在，难以沉淀去除，导致出厂水铝超标。原水pH偏高的根源，在于湖库型水源夏季藻类异常增殖——藻类的光合作用消耗水中CO₂，打破碳酸盐平衡，导致pH持续攀升。在长江中下游湖库密布的长三角地区，这一矛盾尤为突出。
2026年7月，国家发展改革委、自然资源部、水利部联合印发的《海水淡化产业发展行动方案》（发改环资〔2026〕1062号）明确，到2030年全国海水淡化工程总规模达到450万吨/日以上。截至2025年底，全国已建海水淡化工程167个，总规模307.7万吨/日，其中反渗透工艺占比达70.54%。海水淡化产水普遍矿化度低、pH偏低、腐蚀性强，必须经调质处理方可饮用。CO₂投加既是再矿化的核心药剂之一，也是与石灰、碳酸钙等协同补充碱度的关键路径，市场空间持续打开。
2026年8月25日《水法》修订草案二审稿提请审议，"四水统筹"首入法律，节水优先方针全面强化；2026年8月15日《生态环境法典》正式实施，将再生水、集蓄雨水、海水淡化水、矿井水、微咸水等非常规水纳入水资源统一配置。"以碳代酸"的CO₂投加技术，既能减少盐酸、硫酸等强酸使用带来的储运、腐蚀、安全隐患，又能利用工业尾气CO₂实现碳资源化，与"双碳"目标深度契合。在"十五五"规划纲要"单位GDP用水量较2025年再降10%"的硬指标下，绿色低碳pH调控技术正成为水务行业的"必答题"而非"选答题"。
2026年，水利部分四批发布三十余项行业标准，《水利数据模型规范》（SL/T 880-2026）于8月底实施，为水质预测、加药优化、跨系统数据共享提供统一规范。《城镇排水管网数字化通用技术要求》（GB/T 47884-2026）也将于2027年2月正式实施。在这一背景下，水厂pH调控从"经验投加"向"模型驱动"的跃迁具备了数据底座。上海南汇自来水已建成覆盖预处理、后臭氧-生物活性炭、消毒的全流程水质预测模型，DOC、UV254、SUVA等指标的预测准确率稳定在95%以上，加药精准度显著提升。
二、技术迭代：从"气液投加"到"液液精准"，从"经验调控"到"模型驱动"
CO₂精准调控pH技术的核心原理，是将二氧化碳气体溶于水生成碳酸（H₂CO₃），碳酸电离产生H⁺与HCO₃⁻，通过补充水中因藻类光合作用而消耗的CO₂，重新建立碳酸盐平衡，降低并稳定水体pH值。该过程不改变水体总碱度，反而能增强缓冲能力，为后续混凝、沉淀、过滤创造稳定条件。
相较于传统加酸工艺（盐酸、硫酸），CO₂投加具有四大显著优势：一是安全性高，CO₂为食品级惰性气体，无腐蚀、无毒害，储运和操作风险远低于强酸；二是调控精度高，通过液液投加方式，调节误差可控制在±0.1以内，远优于传统加酸工艺的±0.3-0.5；三是绿色低碳，CO₂可来源于工业尾气，实现碳资源化利用，CO₂利用率可达93%以上；四是经济效益显著，通过稳定pH减少PAC过量投加，混凝剂单耗可降低30%-40%，污泥产量同步下降20%-30%。
CO₂投加工艺主要有两种技术路线。气/液投加：将液态CO₂气化后，经减压通过特殊喷嘴形成极微小气泡，借助文丘里喷射结构实现二次卷吸，促进CO₂在水中扩散。该路线工艺简单、不需要额外耗能设备，但CO₂利用率相对略低。液/液投加（过饱和碳酸溶液投加）：在原水主管道上设置旁路管道，经增压泵进入气体投加反应器，在反应器中注入高压CO₂气体形成饱和碳酸溶液，再混配主管道大流量原水。该路线CO₂利用率更高，pH调节精度更优，是目前新建项目的首选方案。上海南汇自来水惠南水厂（气/液）CO₂利用率为94.3%，航头水厂（液/液）为92.9%，平均利用率达93.6%。
传统CO₂投加主要依赖人工经验，运行人员根据原水水质、进厂水流量、投加后反馈pH值、水温及PAC投加量等参数，人工调整CO₂投加量。这种方式存在两大核心缺陷：一是人工经验依赖度高，投加量受当班人员心理状态、知识结构影响大；二是响应滞后，难以有效应对原水水质突变情况（如藻类爆发导致pH快速升高）。
近年来，模型驱动的智能投加成为行业新方向。上海南汇自来水基于"工艺机理+数理耦合"的思路，建设分段水质预测模型：预处理模型重点关注CO₂、O₃、PAC协同投加后出水浊度、DOC、Al指标之间的关系；后臭氧-生物活性炭模型预测准确率稳定在95%以上；游离氯-氯胺模型（SGD、GBDT算法）准确率超过95%。三个分段模型串联为全流程模型，引入水龄参数实时评估各工艺段流体停留时间，把"事后响应"前移到"事前预判"。
上海城投水务南市水厂则构建了基于BPNN神经网络的滤后水铝预测模型，开发"按pH目标调控"与"按控铝目标调控"两类智能投加计算模型：前者基于CO₂-碳酸电离平衡与温度修正，后者逆向计算CO₂最优投加量。该模型训练集MAE 0.0061mg/L、MAPE 11.93%，验证集偏差<0.01mg/L。模型上线后，混凝剂单耗降低约42%，污泥产量降低20%，综合成本节约0.009元/m³。
三、长三角两大样本：科技+人，守护每一滴水
苏州工业园区清源华衍水务（注册资本12亿元，由中新绿发与香港HONG KONG & CHINA WATER各持股50%）是苏州工业园区的主力供水企业，下辖星港街水厂与阳澄湖水厂两座主力水厂，分别从太湖和阳澄湖取水，总供水能力达65万吨/日，保障着苏州工业园区137万常住人口的安全用水。2025年供水高峰期，持续高温天气给阳澄湖水厂带来严峻考验——水域蓝藻集中爆发、pH值突升、常规混凝剂几近失效。生产部副经理刘佩青与团队全天候值守，定点分段采集原水、工艺过程水、出厂水的水样，开展应急药剂现场投加试验，靠人工一点点调整工艺，勉强守住水质底线。
痛定思痛，生产部启动智能药剂投加控制系统建设，原理是让二氧化碳溶于水生成碳酸，将水体pH值调控至适宜区间，应对原水水质突变带来的冲击。该系统在苏州属首次投用。2026年3月25日，项目公开招标；4月14日开标，由上海众毅工业控制技术有限公司中标，中标金额201.63万元，工期35日历天。投用后效果显著——"出厂水的水质波动明显收窄，吸引周边城市同行来参观学习"。刘佩青自豪地说："今年夏天水质比往年好多了，我们也放心多了。"
清源华衍的实践给出了三条启示：一是设备国产化可控，整套系统从设计、制造到集成均由国内厂商完成；二是"人"与"科技"协同，自动化系统替代了繁琐的人工调整，但运行人员的经验判断仍是关键兜底；三是工程周期短，从招标到投运仅用数月，可作为同类水厂快速复制的样板。
上海浦东水务（集团）有限公司旗下的上海南汇自来水，是浦东新区供排水主力企业。2025年6月30日，浦东新区国资委与上海城投集团签署浦东水务集团整建制划转协议，开启市区一体化管理新阶段。南汇自来水拥有航头水厂、惠南水厂、南水厂和北水厂4座制水厂，6个泵站，自来水管线长约3411公里，日供水能力88万立方米，直接供水服务面积约530平方公里，惠及浦东中南部约170万常住人口。
2020年至2025年，浦东水务历时5年先后完成北水厂、惠南水厂和航头水厂的深度处理改造，提前一年实现水厂深度处理全覆盖，并同步实施水厂二氧化碳投加工艺改造。深度处理采用臭氧+生物活性炭工艺——通过臭氧氧化、活性炭吸附和生物降解，进一步提升对微污染水源和水中有机物的处理能力。从运行效果看，深度处理后耗氧量下降约30%、三卤甲烷下降约50%，对以2-MIB为代表的嗅味指标去除率可达85%以上。
CO₂投加是工艺改造的另一重点。青草沙水库长期受藻类大量繁殖影响，水中CO₂被消耗，输水口原水pH较进水口明显增加。由于浦东水务使用铝盐作为混凝剂，pH是影响出厂水铝浓度的决定性因素。在上海市地方标准DB31/T 1091-2025铝限值≤0.15mg/L的约束下，控制pH就成为稳定铝指标的关键前提。改造后，CO₂投加把pH值稳定控制在目标值±0.1范围内；高温季节原水平均pH 8.39、水温30℃条件下，出厂水铝稳定低于0.08mg/L——远优于地标限值。
南汇自来水更深一步的探索是分段建模与全流程联动。预处理模型重点关注CO₂、O₃、PAC协同投加后出水浊度、有机物和铝指标之间的关系；后臭氧-生物活性炭模型面向有机物变化和臭氧利用，DOC、UV254、SUVA预测准确率稳定在95%以上；游离氯-氯胺模型基于SGD和GBDT算法，所有季节分类下的预测准确率均超过95%。全流程模型串联各分段，引入水龄参数实时评估流体停留时间，服务于加药优化、工艺调节和风险预判。
南汇自来的实践给出了更深层的启示：水质提升不只是某一项工艺改造、某一个模型系统或某一次应急处置的"单点突破"，而是把水厂工艺、预测模型、应急处置和检测验证放到同一条运行链条中，让每一个环节都能在日常管理中被调用、被校验、被修正。"水源预警—工艺保障—应急兜底—检测验证"四位一体的闭环，是把水质保障从阶段性治理推向常态化管理的核心路径。
四、产业全景：2025-2026年CO₂投加技术的"全国推广图"
长三角是CO₂智能投加技术应用密度最高的区域。除苏州清源华衍、上海南汇自来水外，2025年苏北某25万m³/d市政水厂设立2套80kg/h过饱和碳酸投加系统；2026年苏北某20万m³/d市政水厂设立1套80kg/h CO₂投加系统用于原水碱度控制；同期该厂还设立1套80kg/h饱和臭氧投加系统用于控制原水有机物、嗅味、硫醚类物质的影响；2026年苏州某30万m³/d市政水厂设立1套40kg/h优化次钠投加系统。密集的项目落地，折射出长三角水务行业对高品质供水的强烈需求。
深圳是CO₂投加技术应用最早的城市之一。2023年，深圳某60万m³/d市政水厂设立3套80kg/h过饱和碳酸投加系统，用于提高臭氧利用率、强化混凝和出水铝含量控制；同年深圳某20万m³/d市政水厂设立1套65kg/h系统。2024年广州某95万m³/d市政水厂设立3套160kg/h过饱和碳酸投加系统；2026年该厂又增设1套160kg/h系统，持续扩产升级。粤海水务自主研发的"高效过饱和碳酸制备与投加系统"曾入选"2025绿色低碳发展典型案例"及中国脱盐产业"百项科技创新技术"，代表了国产化技术的较高水平。
北方与西部地区的CO₂投加应用正快速拓展。2024年，陕西某15万m³/d市政地下水处理厂设立1套400kg/h过饱和碳酸投加系统用于碱度和pH控制；2026年，内蒙古某15万m³/d市政地下水处理厂也投加了1套160kg/h系统，反映出黄河流域地下水碱度偏高地区的共性需求。2025年郑州某25万m³/d市政水厂设立1套110kg/h集装箱式过饱和碳酸投加系统，分别控制2个配水井pH。2025年，中东地区某15万m³/d海水淡化厂设立1套120kg/h CO₂气体投加系统用于石灰软化，标志着该技术在国际海水淡化领域的市场认可。
从公开案例可以提炼三个产业信号：一是技术路线高度集中，"液液投加（过饱和碳酸溶液）"已成为新建项目的主流选择，相比气/液投加在精度、稳定性上更优；二是项目规模与水厂产能正相关，单套系统投加量从10-20kg/h（小试）到160-400kg/h（大型水厂）形成完整产品矩阵；三是应用场景从"单一控铝"向"协同增效"演进，CO₂+O₃+PAC协同投加、提高臭氧利用率、降低PAC单耗成为新方向。
五、面向"十五五"：高品质供水的下一步
"十五五"规划纲要明确将智慧水务纳入现代化基础设施数智化升级重点领域，水利数据模型规范、城镇排水管网数字化通用技术要求等标准密集落地。CO₂投加技术的下一步，必将与AI大模型、数字孪生深度融合——从单点pH预测，走向"原水变化—加药决策—出水预测—风险预警"的全链路智能化。上海城投南市水厂BPNN模型的成功实践，已经为这一方向提供了可复制的样本。
2026年9月4日，水利部、国家发展改革委、财政部、生态环境部、农业农村部、国家疾控局六部委联合印发《关于进一步加强农村供水工程运行管护工作的通知》，全面推行城乡供水一体化、集中供水规模化、小型供水规范化、县域统管专业化"3+1"标准化建设和管护模式。农村供水从"有水喝"向"喝好水"跃迁，CO₂投加技术在小型农村供水工程中的应用空间正在打开——尤其是湖库型水源集中供水的县域，pH偏高、藻类爆发的痛点与城市并无二致。
2026年9月7日，甘肃省水利厅印发《河西地区水预算管理试点实施方案》，在嘉峪关市、酒泉市肃州区、金昌市金川区、武威市古浪县开展试点；同日起，《淄博市水预算试点管理办法（试行）》正式施行，确立"一年一预算、一年一决算、先预算、后用水"的管理原则。在水资源刚性约束全面收紧的背景下，CO₂投加技术的"以碳代酸"价值正在被重新定义——不只是工艺改良工具，更是节水、减碳、降本、增效的"多目标协同解"。
苏州清源华衍项目的设备供应商上海众毅工业控制技术有限公司（注册资本1000万元），与上海南汇自来的"分段建模"实践、粤海水务的过饱和碳酸系统、上海城投的BPNN模型一起，构成国产化CO₂投加技术的"四梁八柱"。在政策驱动、需求拉动、技术迭代的合力下，国产化CO₂投加系统正从"跟跑"迈向"并跑"，并在部分细分领域实现"领跑"——这是"十五五"期间中国水务行业值得期待的重要变化。
随着"一带一路"海水淡化合作走深走实，中国CO₂投加技术正迎来出海机遇。2025年中东地区15万m³/d海水淡化厂CO₂气体投加系统的落地，证明了国产化技术的国际竞争力。未来五年，随着国家水网投资突破6万亿元、智慧水务市场突破150亿元、市政供水普及率提升至99.5%以上，CO₂投加技术有望从"中国样板"走向"全球方案"，为全球水务行业的绿色低碳转型贡献"中国智慧"。
结语
从太湖之滨到黄浦江畔，从阳澄湖畔到青草沙水库，CO₂智能投加技术正在重塑中国水务行业的pH调控范式。苏州工业园区清源华衍用201.63万元、35天工期换来137万人的"放心水"，上海南汇自来水用5年时间把深度处理与CO₂投加同步推进、覆盖88万吨/日产能，这些案例背后是国产化技术的成熟、是政策标准的刚性约束、是"四水统筹"的法治升级、是"双碳"目标的深度落地。
在"十五五"开局之年，CO₂投加技术正从"工艺改良工具"升级为"系统协同解"——它不只是pH调节的替代方案，更是节水、减碳、降本、增效的"多目标平衡器"。未来，随着AI大模型、数字孪生、水预算管理的深度融合，这一技术有望在更广阔的水务场景中释放价值，为中国式现代化的水务篇章写下浓墨重彩的一笔。
让我们共同期待，每一滴从"水龙头"流出的水，都能承载科技的力量、政策的温度、行业的匠心。
（本文数据来源于苏州工业园区管委会官网、上海浦东水务集团、《净水技术》《给水排水》《中国给水排水》等专业期刊、政府公开招标文件及权威媒体公开报道。）
— END —
声明：本文由"水务天下"公众号原创撰写，所引用的政策文件、行业数据、企业案例均来自官方公开渠道（苏州工业园区管委会官网、上海浦东水务集团、《净水技术》《给水排水》等专业期刊、政府公开招标信息及权威媒体公开报道），仅供行业交流参考。文中观点不构成投资建议或工程技术咨询意见。
标签：CO₂投加 | 二氧化碳调控pH | 太湖 | 黄浦江 | 苏州工业园区 | 上海南汇 | 高品质供水 | 出厂水铝 | 模型驱动 | 液液投加 | 国产化 | 绿色低碳 | 水务行业前沿