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    “工业智慧水网”的研究和探索

    2017年07月21日 工业水处理 贝博官网app科技 字体:

    废水分级和串级使用要取得明显的经济和社会效益,就需要实现废水的多级回用。所谓废水多级回用,是指废水被一级用户回用后,如果再次产生废水,那么将再次产生的废水进入二级用户回用,以此类推。多级回用需要对用户的用水量、用水水质要求、用水制度以及废水产生的水量、水质、排水制度进行分析,最终实现水系统的大平衡。多级用户的最佳组合方式:上一级与下一级用户的生产污染物属于一个大类,上一级的废水经过简单处理就可以供下一级用户使用。

    3.1.4 水资源调节

    “工业智慧水网”要突破时间和空间限制,对全厂水资源进行调节与调配。通过大数据随时掌握用户的用水排水情况,包括时间、地点、水量、水质、水温、制度,以“工业智慧水网”控制各种供水设施、排水设施、水处理设施、储水设施和管网系统,实现各种水质资源在时间和空间上的相互补充和衔接,最终构建整个工业企业的水平衡系统。

    “工业智慧水网”将使得全厂水系统能根据工业用户生产需求,结合用户点的用水和排水制度,自动调节供水和排水工况,包括流量、流向、压力、水质、水温的调节。

    3.2 智慧环保

    3.2.1 生产全流程污染监控

    “工业智慧水网”智慧环保的核心之一就是动态监控生产全流程的废水量变化和污染物变化,而要做到这点,就必须建立水量平衡模型和水质平衡模型。

    水量平衡模型应体现生产用水的水系统主工艺流程、各用户的用水水量、排水水量及供水排水水压力要求等,另外还包括整个水系统的补充新水量、排污水量、损耗水量等。水量平衡模型是分级的,从车间级到全厂级。车间级水量平衡模型关注的是某个工厂的主工艺生产段,比如钢铁企业的炼铁、炼钢、连铸、轧钢都可以建立其自身的水量平衡模型,而钢铁企业又可以建立起全厂的水量平衡模型。动态的水量平衡模型可以清晰地反映任意一个节点水量的变化。

    水质平衡模型应体现生产用水的水系统主工艺流程、各用户的用水水质、排水水质、用水物料量、排水物料量等,水质平衡模型的本质就是污染物平衡模型。同样,水质平衡模型也是分级的,从车间级到全厂级。动态的水质平衡模型可以清晰地反映任意一个节点水质的变化。

    3.2.2 分布式水处理站建设

    “工业智慧水网”智慧环保的另一重要理念就是对废水进行适度处理,然后回用。适度处理的目的是使得处理后的水能满足下一级用户的用水水质要求而不是排放。适度处理的工艺不能复杂,工艺越简单越好,出水水质不要求好,但求能用。适度处理工艺最好是单一的物理或化学法,可以是沉淀、过滤、中和、离子交换或超滤、贝博平台脱盐、生化等。适度处理也绝非集中处理,有时是不同区域、不同生产线分别收集处理。由此,提出分布式水处理站。

    分布式水处理站分散布置于污染源或用户旁。系统简单,功能单一,往往可以采用一体化水处理装置。分布式水处理站可以根据生产需要增加或减少,或者及时改造。随着自动化控制和通讯技术的高速发展,远程监控分布式水处理站已经不是问题。

    传统上常讲求废水收集后集中处理,其实这也是有前提的。对含不同种污染物的废水要科学分类、仔细分析、全面研究,有时分质、分类、分散处理才是好的方法,集中收集处理往往会造成废水污染物富集、污染程度复杂化,最后导致形成难以处理的高难度废水的结果。采用分布式水处理站,可以取得更好的处理效果和更高的处理效率。

    传统的集中式水处理站可以作为分布式水处理站所排放废水的终端处理装置,在分布式水处理站广泛应用后,集中式水处理站的处理规模和水质复杂程度也可以大为降低。

    3.3 数字节能

    在工业水领域,数字节能的应用非常广。数字节能往往更适用于单个独立的水系统,比如某冷却水系统、某新水系统、某软水或脱盐水制水系统、某废水处理系统等等。数字节能的核心就是通过大数据分析水系统能耗的合理性,追求节能空间,其次探索余压、余热利用的可能性。

    3.4 精细化、智能化供水

    精细化供水、智能化供水往往是针对某个对于用水具有特殊要求的车间或者主工艺生产线,对其供水设施或者水处理设施实施智能化改造。通过大数据建立模型对于各种设备的工况进行动态调节,使水系统满足生产即时要求。

    4 “工业智慧水网”的应用举例

    4.1 全厂水的资源化应用举例

    雨污联合排水系统可以成为“工业智慧水网”在全厂水的资源化方面的一个应用。所谓雨污联合排水系统,是指采用雨污合流的排水体制,将雨水、工业污水合用一个管渠系统排除,并在排水系统的末端设有雨水和污水处理设施,对雨污水进行集中处理。采用雨污联合排水系统可在厂区内减少一套排水管网,节约建设、管理、运营成本。通过水质检测来控制管网和水处理站的运行最终实现水资源调节,具有积极的经济效益和环保效益。

    4.2 智慧环保应用举例

    新型废水零排放可以成为“工业智慧水网”在智慧环保方面的一个应用。传统的所谓废水零排放,就是将废水收集、处理成回用水、工业水或者软化水、纯水、脱盐水等用于生产。“工业智慧水网”可以从系统上更加合理地确定废水收集的范围、废水量、废水处理的程度、废水处理后的用途。水处理站不是越大越好,水处理站本身要讲求规模、工艺的合理性。

    4.3 数字节能应用举例

    串级循环冷却水系统可以成为“工业智慧水网”在数字节能方面的一个应用。现场经常会发生一套循环冷却水系统实际运行下来的回水温度与供水温度的差值远小于设计值的情况,其冷却能力有较大的富余量。但是,由于设备本体的冷却水流道设计需要维持一定的流速或是压差,因此仍需要维持原先设计的流量。另外,循环冷却水系统中所有需要被冷却的设备一般都是并联在冷却水管路上的。因此,当系统有较大的冷却能力的富余量时,就可以考虑串级循环冷却水,具体设计时还要进行周密的计算和系统配对。这种可能性应当是存在的,其节能的前景也是非常可观的。“工业智慧水网”将基于大数据构架大循环水系统、串级循环水系统,实现循环水系统的节能。

    4.4 精细化、智能化供水应用举例

    工业水系统是以服务主工艺为宗旨的,随着智能化控制技术的发展和推广,各种变流量、变压力、变温度、变水质的多功能供水系统将得到广泛的应用。

    5 开发“工业智慧水网”所需的技术和关键点

    开发“工业智慧水网”需要水务模型技术、自动化监控技术、自动化通讯技术、互联网技术,随着互联网和现代监控技术及产品的日益成熟和推广,采用自动化监控技术、自动化通讯技术、互联网技术的门槛和成本也越来越低,这为“工业智慧水网”的建设和发展铺平了道路。开发“工业智慧水网”的关键在于建立各种水务模型。

    各种水务模型包括系统性模型和应用性模型,系统性模型比如全厂水务模型、车间水务模型、园区水务模型等,应用性模型比如工业水处理模型、工业给排水模型、工业循环水模型、雨水回收利用模型等。系统性模型通常用于管理,而应用性模型往往可以和具体项目结合,追求短期内的经济效益。这些水务模型既相互独立,彼此又关联密切,对各水务模型进行研究具有积极的意义。

    6 “工业智慧水网”的衍生产品

    “工业智慧水网”在大数据时代下必将推广到整个工业水务领域。它不仅可以用于生产管理,为工业企业本身服务,也可以作为节能环保公司实施合同能源管理、合同环境服务、合同节水管理的重要手段。

    “工业智慧水网”可以衍生出很多产品,为工业企业提供服务。比如各种管理系统、评估系统、预测系统和调节系统等等。管理系统可以帮助工业企业对水系统实现高效管理,降低人员成本和生产风险,提高供水、水处理的可靠性;评估系统可对工业水系统现状进行分析、判断,并提出改进的建议和措施;预测系统可以对各种可能发生的情况进行预估,判断其对生产带来的影响并提供应急预案;调节系统可以直接实现智慧环保、数字节能等技改项目。这些产品必须基于工业企业实际需求,可以为工业企业降低成本、节能减排带来实惠。

    “工业智慧水网”的衍生产品往往都是定制化产品。“工业智慧水网”的实施必须结合技改,循序渐进,逐步并网,帮助客户迅速解决问题并带来效益。

    7 小结

    “工业智慧水网”将覆盖整个工厂的水网,彻底突破工业企业传统给排水的观念,打破以往给水与排水之间的界限,更加体现水系统的整体性。另外,由于“工业智慧水网”需要工业企业水系统各级人员操作使用,因此它不仅将给企业的工业水系统带来革命性的突破,还会对现有的工业水务管理体制和人员工作机制带来巨大的影响。“工业智慧水网”是人机智慧结合的节能环保型水网系统,追求科学、安全、高效、环保。“工业智慧水网”是工业大智慧能源的重要组成部分,是海绵工厂的重要组成部分,作为新兴产业,必将拥有广阔的发展前景。

    (来源:《工业水处理》2017年第6期)


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