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    “工业智慧水网”的研究和探索(一)

    2017年07月21日 工业水处理 贝博官网app科技 字体:

    1.1 起源

    “智慧水网”来源于“智慧城市”,起源于市政公用领域。“智慧水网”通过信息化、自动化和智能化将海量水务信息进行及时分析与处理,并做出相应的处理结果辅助决策建议,以更加精细和动态的方式管理水务系统的整个生产和服务流程,从而达到“智慧”的状态。

    工业是用水大户,水资源对于工业企业有着极其重要的意义,同时水资源缺乏和水环境保护也成为限制工业企业进一步发展的重要因素。工业水系统作为重要的生产辅助设施,不仅要能更好地为主工艺服务,满足生产要求,同时其自身也要追求高效、节能、节水、环保。工业水系统会朝着更为精细化、高度自动化、智能化方向发展。由城市“智慧水网”的理念结合工业转型、智能制造、产业升级的需求提出了“工业智慧水网”。

    1.2 定义

    “工业智慧水网”是基于互联网和云计算的新型工业水务生产管理系统。它是运用互联网、云计算等技术,通过互联网络把工厂内的所有工业水用户、废水排放设施、各种给水设施、排水设施、循环水设施、水处理设施以及各种管网系统的智能化控制传感器、自动化控制设备和阀门连接起来,真正实现资源高效利用、按需供水、节能减排。“工业智慧水网”的核心思想便是从供给侧实现工业水务系统的改进和创新。

    1.3 组成

    “工业智慧水网”以现代化通讯技术和远程控制技术为手段,以互联网络为平台,以软件模型为载体,基于生产大数据,贯穿工业水系统整个流程,结合给排水技术和水处理技术,以能量平衡、水量平衡、水质平衡为核心,服务生产用户。

    “工业智慧水网”由硬件、软件以及使用者组成。硬件包括了各种给排水和水处理设施、设备以及通讯设备、控制设备和互联网设施等;软件包括了各种控制系统、水务模型等;使用者指的是工业企业从事工业水系统管理的各级人员。

    2 “工业智慧水网”的功能

    “工业智慧水网”将从根本上改变我国以往传统的粗放型工业用水模式,实现动态高效的新型水务管理模式。“工业智慧水网”的主要功能:(1)全厂水的资源化;(2)智慧环保;(3)数字节能;(4)精细化、智能化供水。

    2.1 信息化实现全厂水的资源化

    工业企业内部的生活水、工业水、软水、纯水、循环水、生活污水、各种生产废水(包括处理前和处理后的废水)、雨水都是宝贵的资源,“工业智慧水网”要通过信息化将整个工厂水统一管理,根据各类水资源特点和用户需求进行调节与分配,真正实现全厂水的资源化,这也是工业企业实现节水减排的基础。

    当前,“海绵城市”的概念非常流行,由“海绵城市”提出“海绵工厂”的概念。“海绵工厂”是指工厂能够像海绵一样,主动适应外部生产条件的变化,灵活地吸纳某工序的废弃物,将其适当处理后作为新的生产资料在需要时向其他工序供应。“工业智慧水网”将成为未来“海绵工厂”的重要组成部分,它使工业水系统也具备象海绵一样的特征,在恰当的时间向需要的用户提供适合的水源,收集、储存、处理其排出的水资源。

    2.2 全流程水污染管控实现智慧环保

    目前的水污染治理往往都是末端治理,一般是等污染产生后再用相应的工艺和设备去治理污染。这种末端治理模式不仅导致了环保的高成本,也使得污染控制和治理工作的难度加大,同时增加了工业企业在生产过程中造成环境污染的风险。

    在“工业智慧水网”的协助下,整个工业水流程将被管理,水污染源将被监控,污染的过程将被监督,污染治理就可以更加紧密地与制造污染、污染扩散、污染物输送的环节结合,并帮助工业企业从源头减少污染、控制污染。

    在全流程水污染控制的基础上,再结合全厂水资源的统一管理、调节与分配,还可以优化、简化工厂内部各水处理系统的工艺和流程。水处理的工艺越简单,流程越简单,目标污染物越明确,治理污染的效率就越高。“工业智慧水网”将直接帮助企业控制污染,减少废水最终的处理量和排放量,减少环保成本,减轻环保压力。

    2.3 全流程水系统能耗管控实现数字节能

    新水系统、软水系统、纯水系统、循环水系统、回用水系统以及各种生产废水处理系统在运行过程中会有大量的能耗。能耗通常由以下几部分组成:水量能耗、水压能耗、热量能耗、水质能耗等。“工业智慧水网”可通过各水系统的全流程的能耗监控和数据分析,对各个能耗环节的各种能耗进行分析,从整体能量平衡角度出发,优化水的流程,最终实现水系统综合能耗的最小化。“工业智慧水网”将直接帮助企业减少水系统运行能耗,降低生产成本。

    2.4 精细化、智能化供水,保障生产

    在工业企业内,水作为重要的生产资源,其最重要的功能是服务于主工艺生产。随着生产主工艺的改进、技术的进步,对于供水提出了更多、更严格的要求,比如供水和排水的水量、水质、水温、水压、时间都要随着主工艺的要求而变化,这就使得工业供水和排水系统必须走精细化、智能化的道路,只有这样,才能更好地满足生产要求。“工业智慧水网”就是要从供给侧动态满足工业企业对水的需求。

    3 “工业智慧水网”的具体构架

    3.1 构架工业企业水资源基础网络平台

    构架工业企业水资源基础网络平台是建设“工业智慧水网”的基础,其具体步骤:水资源和用户信息化→水网和用户分级→水资源分配→水资源调节。

    3.1.1 水资源和用户信息化

    “工业智慧水网”首先将全厂各种水质的水源、所有的用户以及各种管网均纳入水资源网络平台,做好信息化工作。具体如下:

    (1)做好工业用水信息化工作,包括确定用户的地理位置、用水时间、用水水量、水质、用水制度等。

    (2)做好工业废水信息化工作,包括确定各生产区域、各工序段、各生产线所产生的废水排放地理位置、排放时间、废水水量、水质、排水制度、污染特点等。

    (3)做好不同种类工业水管网信息化工作,包括确定各种给水、排水、各级中水回用管网的管网布置、管径、标高以及切换阀门等。

    3.1.2 水网和用户分级

    “工业智慧水网”要对用户按其水质需求进行分级,对供水水质要求高的位于水网的高级,对供水水质要求低的位于水网的低级。

    “工业智慧水网”要对各种水质的水网系统进行分级,水质较好的水网系统位于水网的高级,水质较差的水网系统位于水网的低级。在水网分级时还须兼顾考虑水量的大小和供水的可靠性。

    3.1.3 水资源分配

    “工业智慧水网”实现水资源分配,具体就是对不同级别的管网和用户进行匹配。水资源的分配重点是结合用水户、排水户和管网信息,确定废水分级和串级使用的路线,在确定主工艺路线时还要考虑备用路线。废水分级和串级使用的前提是废水必须有用户。


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