長(zhǎng)期以來，我國(guó)高度重視環(huán)境保護(hù)和工業(yè)節(jié)水，國(guó)家先后制定了一系列政策和法規(guī)，核心是開源節(jié)流、科學(xué)用水。為貫徹落實(shí)國(guó)家政策法規(guī)，更好地落實(shí)節(jié)能減排，使水處理系統(tǒng)保持高效、安全運(yùn)行的工況，河南龍宇煤化工有限公司于2017年開始進(jìn)行企業(yè)節(jié)水項(xiàng)目的專項(xiàng)工作，并引入社會(huì)環(huán)保節(jié)水企業(yè)進(jìn)行節(jié)水合同管理合作，對(duì)現(xiàn)有脫鹽水車間除鹽水系統(tǒng)進(jìn)行提效改造，達(dá)到節(jié)水減排的目的，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)、環(huán)保雙效益的提升。
一、項(xiàng)目背景
河南龍宇煤化工有限公司給排水廠一期脫鹽水車間除鹽水系統(tǒng)采用雙膜法（UF+RO）+混床水處理工藝。工藝流程：礦井水+多介質(zhì)過濾器+超濾+保安過濾器+反滲透+混床。一期反滲透裝置設(shè)計(jì)出力3×83.5m3/h，排列方式為12:6，設(shè)計(jì)回收率為不大于65%，水源為煤礦礦井水（電導(dǎo)率4700～5000us/cm，硬度1000mg/L左右，懸浮物及化學(xué)需氧量COD高），膜元件采用芳香聚酰胺復(fù)合膜。在運(yùn)行過程中回收率一般控制在63%左右，廢水排放量大，水的綜合利用率低，生產(chǎn)成本較高。
針對(duì)工業(yè)節(jié)水中要解決的核心問題，龍宇煤化工有限公司尤其針對(duì)膜法水處理技術(shù)特點(diǎn)，大膽實(shí)踐創(chuàng)新。對(duì)原水高含鹽量條件下反滲透裝置的一、二段反滲透膜組件排列狀況，借助河南大河水處理有限公司開發(fā)的“工業(yè)水處理大數(shù)據(jù)運(yùn)營(yíng)管理云平臺(tái)”內(nèi)置的膜法運(yùn)營(yíng)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型和反滲透阻垢劑專用加藥設(shè)計(jì)軟件疊加復(fù)核計(jì)算，找出系統(tǒng)最優(yōu)運(yùn)營(yíng)模式。并將水處理裝置的在線傳感器的實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)接入大數(shù)據(jù)運(yùn)營(yíng)管理云平臺(tái)，將系統(tǒng)回收率提效至78%，大大的提升了企業(yè)除鹽水反滲透系統(tǒng)的處理能力，水的利用效率提升了15%。
圖1 排水廠一期脫鹽水車間除鹽水系統(tǒng)
該節(jié)水科技攻關(guān)項(xiàng)目2017年4月接入“工業(yè)水處理大數(shù)據(jù)運(yùn)營(yíng)管理云平臺(tái)”并進(jìn)入工業(yè)運(yùn)營(yíng)階段，2018年7月河南龍宇煤化工有限公司與河南大河水處理有限公司就該項(xiàng)目實(shí)施節(jié)水合同管理，雙方節(jié)水合同管理期限八年。截止到申報(bào)之日已安全穩(wěn)定運(yùn)行了23個(gè)月。
二、實(shí)踐舉措
根據(jù)龍宇煤化工有限公司一期反滲透系統(tǒng)的系統(tǒng)配置情況、水源水質(zhì)分析、現(xiàn)運(yùn)行過程中存在的問題，經(jīng)過公司技術(shù)課題研究論證，決定對(duì)原脫鹽水車間除鹽水系統(tǒng)進(jìn)行提效改造及工藝優(yōu)化。
為解決反滲透系統(tǒng)存在的問題，保證提效效果，企業(yè)節(jié)水技術(shù)攻關(guān)課題組采取了一系列措施：
（1）接入“工業(yè)水處理大數(shù)據(jù)運(yùn)營(yíng)管理云平臺(tái)”。
（2）保證進(jìn)水水質(zhì)穩(wěn)定，優(yōu)化系統(tǒng)的運(yùn)行指標(biāo)。
（3）與大數(shù)據(jù)平臺(tái)方溝通進(jìn)行各計(jì)量表計(jì)的增設(shè)、校準(zhǔn)、更換，使運(yùn)行數(shù)據(jù)準(zhǔn)確反應(yīng)系統(tǒng)的運(yùn)行情況。
（4）公司水處理運(yùn)營(yíng)部改變了傳統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)、管理模式，既節(jié)約了人工成本，又使運(yùn)營(yíng)管理更加及時(shí)、智能、高效。
此外，除鹽水反滲透系統(tǒng)還建立了與數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的運(yùn)營(yíng)監(jiān)控新方法，實(shí)現(xiàn)了“物聯(lián)網(wǎng)+工業(yè)水處理技術(shù)”運(yùn)營(yíng)新模式。
1.數(shù)據(jù)指標(biāo)預(yù)警
對(duì)異常事件做出預(yù)警，預(yù)警超標(biāo)時(shí)點(diǎn)和超標(biāo)性質(zhì)，智能推送應(yīng)急處理預(yù)案，提前調(diào)整相應(yīng)指標(biāo)參數(shù)，預(yù)防異常事件發(fā)生。
圖2 水處理大數(shù)據(jù)運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)
2.數(shù)據(jù)曲線查看
結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，自動(dòng)完成終端運(yùn)營(yíng)管理的圖文結(jié)合一體化表現(xiàn)，生成各類數(shù)據(jù)運(yùn)行曲線，便于相關(guān)人員查看設(shè)備運(yùn)營(yíng)效率。
3.自動(dòng)生成報(bào)表
云平臺(tái)終端自動(dòng)生成各類型報(bào)表，保證數(shù)據(jù)采集安全、及時(shí)，杜絕假報(bào)表。
備注：數(shù)據(jù)列表中，藍(lán)色數(shù)據(jù)代表云平臺(tái)根據(jù)后臺(tái)模型自動(dòng)計(jì)算值，黃色代表實(shí)時(shí)采集的RO系統(tǒng)正常值，紅色代表報(bào)警值。
圖3 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)
圖4 云平臺(tái)終端自動(dòng)生產(chǎn)各類型報(bào)表
4.實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)掌控
企業(yè)管理人員和現(xiàn)場(chǎng)操作人員通過手機(jī)App實(shí)時(shí)查看系統(tǒng)運(yùn)行工況，實(shí)現(xiàn)24h在線監(jiān)控。當(dāng)運(yùn)行指標(biāo)數(shù)據(jù)超出正常值范圍時(shí)，平臺(tái)自動(dòng)顯示報(bào)警提示，并自動(dòng)推送報(bào)警信息和處置預(yù)案到該企業(yè)在線操作工手機(jī)App上，直到報(bào)警工況處理至正常范圍內(nèi)，報(bào)警信息才會(huì)解除，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工況管控的目的。
圖5 手機(jī)App頁(yè)面
三、取得成效
在工業(yè)水處理大數(shù)據(jù)運(yùn)營(yíng)管理云平臺(tái)遠(yuǎn)程管理的情況下，將反滲透裝置的回收率由63%提升至78%，實(shí)際產(chǎn)水量從75t/h增大到93.6t/h，原水的利用效率提升15%，濃鹽水從原來的44.4t/h減少到26.4t/h，濃水排放量減少40.5% 。膜元件的在線清洗頻率由之前的每月清洗一次延長(zhǎng)到3個(gè)月以上進(jìn)行一次在線清洗，從而節(jié)省了清洗系統(tǒng)產(chǎn)生的材料及人工成本，減少了清洗液外排造成的二次污染。
河南龍宇煤化工有限公司與河南大河水處理有限公司采用節(jié)水合同能源管理模式合作，通過大數(shù)據(jù)云平臺(tái)內(nèi)置的膜設(shè)計(jì)軟件和反滲透阻垢劑專用加藥設(shè)計(jì)軟件疊加復(fù)核計(jì)算，接入大數(shù)據(jù)運(yùn)營(yíng)管理云平臺(tái)，將系統(tǒng)回收率提效至78%，降低噸制水電耗成本，從系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)提效的角度能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、環(huán)保雙效益的提升。
四、經(jīng)驗(yàn)啟示
河南永城龍宇煤化工有限公司在不影響正常生產(chǎn)的條件下，通過接入“工業(yè)水處理大數(shù)據(jù)運(yùn)營(yíng)管理云平臺(tái)”系統(tǒng)，優(yōu)化運(yùn)行指標(biāo)、提升了管理水平、在系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)問題前提前預(yù)警進(jìn)行處置，提高了制水效率，降低了生產(chǎn)成本，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)要求。
本合同節(jié)水項(xiàng)目具有創(chuàng)新性、實(shí)用性，并能取得良好的節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益，因而具有很強(qiáng)的可復(fù)制性、可推廣性，具有很大的市場(chǎng)推廣應(yīng)用價(jià)值。
1.創(chuàng)新節(jié)水新模式
（1）管理理念創(chuàng)新。終端監(jiān)管變?yōu)檫^程與終端全方位監(jiān)管，對(duì)運(yùn)行過程中各種問題即時(shí)糾偏，徹底避免因運(yùn)營(yíng)問題積累造成設(shè)備性能下降，有效降低設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行成本及最大化提升水資源的利用率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的，運(yùn)營(yíng)管理更加智能高效。
（2）應(yīng)用集成技術(shù)的創(chuàng)新。借助將物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、GIS、計(jì)算機(jī)科學(xué)、環(huán)境工程、信息管理等領(lǐng)域的成熟技術(shù)集成的第三方大數(shù)據(jù)平臺(tái)進(jìn)行運(yùn)行管理，數(shù)據(jù)的積累、分析、挖掘?yàn)楣こ虄?yōu)化設(shè)計(jì)提供實(shí)際運(yùn)行的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控、智能管理。
（3）產(chǎn)業(yè)模式創(chuàng)新。利用第三方服務(wù)提供的科學(xué)化的應(yīng)用工具，節(jié)水減排效益雙方比例分享，對(duì)于用戶自身雙效益的提升及第三方服務(wù)資源的整合、放大起到了方向性的引領(lǐng)作用。
2.節(jié)水效果顯著
（1）主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。降低人工成本30%以上；減少藥劑投加成本20%~30%；綜合運(yùn)行成本降低30%以上。超標(biāo)預(yù)警時(shí)間零時(shí)滯，降低設(shè)備故障停機(jī)次數(shù)及解決運(yùn)行效能低下的問題，確保工業(yè)設(shè)備高效、安全運(yùn)行。
（2）主要環(huán)保指標(biāo)。公司的專業(yè)技術(shù)，輔以工業(yè)水處理設(shè)施在線遠(yuǎn)程大數(shù)據(jù)運(yùn)行管理，得出最佳系統(tǒng)運(yùn)行模式，可大大提高水資源綜合利用效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)。
3.市場(chǎng)前景廣闊
隨著《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》的推進(jìn)實(shí)施，對(duì)全面控制污染物排放，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的明確要求，勢(shì)必給這些廢水排放量較大的大中型工業(yè)企業(yè)帶來更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。在此背景下，如何選用更高效的設(shè)備，或者合理運(yùn)行已有設(shè)備，提高廢水治理的效率，使已經(jīng)投入的治理成本帶來最大的節(jié)能或減排效果，是這類企業(yè)的迫切需求。因此推廣本項(xiàng)目的合同節(jié)水管理模式，利用智能工業(yè)水處理在線監(jiān)控服務(wù)系統(tǒng)中的運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)，可以在投資較少的情況下取得較為理想的節(jié)水、節(jié)能、減排綜合經(jīng)濟(jì)效益。