廢水分級和串級使用要取得明顯的經(jīng)濟和社會效益，就需要實現(xiàn)廢水的多級回用。所謂廢水多級回用，是指廢水被一級用戶回用后，如果再次產(chǎn)生廢水，那么將再次產(chǎn)生的廢水進入二級用戶回用，以此類推。多級回用需要對用戶的用水量、用水水質要求、用水制度以及廢水產(chǎn)生的水量、水質、排水制度進行分析，最終實現(xiàn)水系統(tǒng)的大平衡。多級用戶的最佳組合方式：上一級與下一級用戶的生產(chǎn)污染物屬于一個大類，上一級的廢水經(jīng)過簡單處理就可以供下一級用戶使用。

3.1.4 水資源調(diào)節(jié)

“工業(yè)智慧水網(wǎng)”要突破時間和空間限制，對全廠水資源進行調(diào)節(jié)與調(diào)配。通過大數(shù)據(jù)隨時掌握用戶的用水排水情況，包括時間、地點、水量、水質、水溫、制度，以“工業(yè)智慧水網(wǎng)”控制各種供水設施、排水設施、水處理設施、儲水設施和管網(wǎng)系統(tǒng)，實現(xiàn)各種水質資源在時間和空間上的相互補充和銜接，最終構建整個工業(yè)企業(yè)的水平衡系統(tǒng)。

“工業(yè)智慧水網(wǎng)”將使得全廠水系統(tǒng)能根據(jù)工業(yè)用戶生產(chǎn)需求，結合用戶點的用水和排水制度，自動調(diào)節(jié)供水和排水工況，包括流量、流向、壓力、水質、水溫的調(diào)節(jié)。

3.2 智慧環(huán)保

3.2.1 生產(chǎn)全流程污染監(jiān)控

“工業(yè)智慧水網(wǎng)”智慧環(huán)保的核心之一就是動態(tài)監(jiān)控生產(chǎn)全流程的廢水量變化和污染物變化，而要做到這點，就必須建立水量平衡模型和水質平衡模型。

水量平衡模型應體現(xiàn)生產(chǎn)用水的水系統(tǒng)主工藝流程、各用戶的用水水量、排水水量及供水排水水壓力要求等，另外還包括整個水系統(tǒng)的補充新水量、排污水量、損耗水量等。水量平衡模型是分級的，從車間級到全廠級。車間級水量平衡模型關注的是某個工廠的主工藝生產(chǎn)段，比如鋼鐵企業(yè)的煉鐵、煉鋼、連鑄、軋鋼都可以建立其自身的水量平衡模型，而鋼鐵企業(yè)又可以建立起全廠的水量平衡模型。動態(tài)的水量平衡模型可以清晰地反映任意一個節(jié)點水量的變化。

水質平衡模型應體現(xiàn)生產(chǎn)用水的水系統(tǒng)主工藝流程、各用戶的用水水質、排水水質、用水物料量、排水物料量等，水質平衡模型的本質就是污染物平衡模型。同樣，水質平衡模型也是分級的，從車間級到全廠級。動態(tài)的水質平衡模型可以清晰地反映任意一個節(jié)點水質的變化。

3.2.2 分布式水處理站建設

“工業(yè)智慧水網(wǎng)”智慧環(huán)保的另一重要理念就是對廢水進行適度處理，然后回用。適度處理的目的是使得處理后的水能滿足下一級用戶的用水水質要求而不是排放。適度處理的工藝不能復雜，工藝越簡單越好，出水水質不要求好，但求能用。適度處理工藝最好是單一的物理或化學法，可以是沉淀、過濾、中和、離子交換或超濾、反滲透脫鹽、生化等。適度處理也絕非集中處理，有時是不同區(qū)域、不同生產(chǎn)線分別收集處理。由此，提出分布式水處理站。

分布式水處理站分散布置于污染源或用戶旁。系統(tǒng)簡單，功能單一，往往可以采用一體化水處理裝置。分布式水處理站可以根據(jù)生產(chǎn)需要增加或減少，或者及時改造。隨著自動化控制和通訊技術的高速發(fā)展，遠程監(jiān)控分布式水處理站已經(jīng)不是問題。

傳統(tǒng)上常講求廢水收集后集中處理，其實這也是有前提的。對含不同種污染物的廢水要科學分類、仔細分析、全面研究，有時分質、分類、分散處理才是好的方法，集中收集處理往往會造成廢水污染物富集、污染程度復雜化，最后導致形成難以處理的高難度廢水的結果。采用分布式水處理站，可以取得更好的處理效果和更高的處理效率。

傳統(tǒng)的集中式水處理站可以作為分布式水處理站所排放廢水的終端處理裝置，在分布式水處理站廣泛應用后，集中式水處理站的處理規(guī)模和水質復雜程度也可以大為降低。

3.3 數(shù)字節(jié)能

在工業(yè)水領域，數(shù)字節(jié)能的應用非常廣。數(shù)字節(jié)能往往更適用于單個獨立的水系統(tǒng)，比如某冷卻水系統(tǒng)、某新水系統(tǒng)、某軟水或脫鹽水制水系統(tǒng)、某廢水處理系統(tǒng)等等。數(shù)字節(jié)能的核心就是通過大數(shù)據(jù)分析水系統(tǒng)能耗的合理性，追求節(jié)能空間，其次探索余壓、余熱利用的可能性。

3.4 精細化、智能化供水

精細化供水、智能化供水往往是針對某個對于用水具有特殊要求的車間或者主工藝生產(chǎn)線，對其供水設施或者水處理設施實施智能化改造。通過大數(shù)據(jù)建立模型對于各種設備的工況進行動態(tài)調(diào)節(jié)，使水系統(tǒng)滿足生產(chǎn)即時要求。

4 “工業(yè)智慧水網(wǎng)”的應用舉例

4.1 全廠水的資源化應用舉例

雨污聯(lián)合排水系統(tǒng)可以成為“工業(yè)智慧水網(wǎng)”在全廠水的資源化方面的一個應用。所謂雨污聯(lián)合排水系統(tǒng)，是指采用雨污合流的排水體制，將雨水、工業(yè)污水合用一個管渠系統(tǒng)排除，并在排水系統(tǒng)的末端設有雨水和污水處理設施，對雨污水進行集中處理。采用雨污聯(lián)合排水系統(tǒng)可在廠區(qū)內(nèi)減少一套排水管網(wǎng)，節(jié)約建設、管理、運營成本。通過水質檢測來控制管網(wǎng)和水處理站的運行最終實現(xiàn)水資源調(diào)節(jié)，具有積極的經(jīng)濟效益和環(huán)保效益。

4.2 智慧環(huán)保應用舉例

新型廢水零排放可以成為“工業(yè)智慧水網(wǎng)”在智慧環(huán)保方面的一個應用。傳統(tǒng)的所謂廢水零排放，就是將廢水收集、處理成回用水、工業(yè)水或者軟化水、純水、脫鹽水等用于生產(chǎn)。“工業(yè)智慧水網(wǎng)”可以從系統(tǒng)上更加合理地確定廢水收集的范圍、廢水量、廢水處理的程度、廢水處理后的用途。水處理站不是越大越好，水處理站本身要講求規(guī)模、工藝的合理性。

4.3 數(shù)字節(jié)能應用舉例

串級循環(huán)冷卻水系統(tǒng)可以成為“工業(yè)智慧水網(wǎng)”在數(shù)字節(jié)能方面的一個應用?，F(xiàn)場經(jīng)常會發(fā)生一套循環(huán)冷卻水系統(tǒng)實際運行下來的回水溫度與供水溫度的差值遠小于設計值的情況，其冷卻能力有較大的富余量。但是，由于設備本體的冷卻水流道設計需要維持一定的流速或是壓差，因此仍需要維持原先設計的流量。另外，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中所有需要被冷卻的設備一般都是并聯(lián)在冷卻水管路上的。因此，當系統(tǒng)有較大的冷卻能力的富余量時，就可以考慮串級循環(huán)冷卻水，具體設計時還要進行周密的計算和系統(tǒng)配對。這種可能性應當是存在的，其節(jié)能的前景也是非?？捎^的。“工業(yè)智慧水網(wǎng)”將基于大數(shù)據(jù)構架大循環(huán)水系統(tǒng)、串級循環(huán)水系統(tǒng)，實現(xiàn)循環(huán)水系統(tǒng)的節(jié)能。

4.4 精細化、智能化供水應用舉例

工業(yè)水系統(tǒng)是以服務主工藝為宗旨的，隨著智能化控制技術的發(fā)展和推廣，各種變流量、變壓力、變溫度、變水質的多功能供水系統(tǒng)將得到廣泛的應用。

5 開發(fā)“工業(yè)智慧水網(wǎng)”所需的技術和關鍵點

開發(fā)“工業(yè)智慧水網(wǎng)”需要水務模型技術、自動化監(jiān)控技術、自動化通訊技術、互聯(lián)網(wǎng)技術，隨著互聯(lián)網(wǎng)和現(xiàn)代監(jiān)控技術及產(chǎn)品的日益成熟和推廣，采用自動化監(jiān)控技術、自動化通訊技術、互聯(lián)網(wǎng)技術的門檻和成本也越來越低，這為“工業(yè)智慧水網(wǎng)”的建設和發(fā)展鋪平了道路。開發(fā)“工業(yè)智慧水網(wǎng)”的關鍵在于建立各種水務模型。

各種水務模型包括系統(tǒng)性模型和應用性模型，系統(tǒng)性模型比如全廠水務模型、車間水務模型、園區(qū)水務模型等，應用性模型比如工業(yè)水處理模型、工業(yè)給排水模型、工業(yè)循環(huán)水模型、雨水回收利用模型等。系統(tǒng)性模型通常用于管理，而應用性模型往往可以和具體項目結合，追求短期內(nèi)的經(jīng)濟效益。這些水務模型既相互獨立，彼此又關聯(lián)密切，對各水務模型進行研究具有積極的意義。

6 “工業(yè)智慧水網(wǎng)”的衍生產(chǎn)品

“工業(yè)智慧水網(wǎng)”在大數(shù)據(jù)時代下必將推廣到整個工業(yè)水務領域。它不僅可以用于生產(chǎn)管理，為工業(yè)企業(yè)本身服務，也可以作為節(jié)能環(huán)保公司實施合同能源管理、合同環(huán)境服務、合同節(jié)水管理的重要手段。

“工業(yè)智慧水網(wǎng)”可以衍生出很多產(chǎn)品，為工業(yè)企業(yè)提供服務。比如各種管理系統(tǒng)、評估系統(tǒng)、預測系統(tǒng)和調(diào)節(jié)系統(tǒng)等等。管理系統(tǒng)可以幫助工業(yè)企業(yè)對水系統(tǒng)實現(xiàn)高效管理，降低人員成本和生產(chǎn)風險，提高供水、水處理的可靠性;評估系統(tǒng)可對工業(yè)水系統(tǒng)現(xiàn)狀進行分析、判斷，并提出改進的建議和措施;預測系統(tǒng)可以對各種可能發(fā)生的情況進行預估，判斷其對生產(chǎn)帶來的影響并提供應急預案;調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以直接實現(xiàn)智慧環(huán)保、數(shù)字節(jié)能等技改項目。這些產(chǎn)品必須基于工業(yè)企業(yè)實際需求，可以為工業(yè)企業(yè)降低成本、節(jié)能減排帶來實惠。

“工業(yè)智慧水網(wǎng)”的衍生產(chǎn)品往往都是定制化產(chǎn)品。“工業(yè)智慧水網(wǎng)”的實施必須結合技改，循序漸進，逐步并網(wǎng)，幫助客戶迅速解決問題并帶來效益。

7 小結

“工業(yè)智慧水網(wǎng)”將覆蓋整個工廠的水網(wǎng)，徹底突破工業(yè)企業(yè)傳統(tǒng)給排水的觀念，打破以往給水與排水之間的界限，更加體現(xiàn)水系統(tǒng)的整體性。另外，由于“工業(yè)智慧水網(wǎng)”需要工業(yè)企業(yè)水系統(tǒng)各級人員操作使用，因此它不僅將給企業(yè)的工業(yè)水系統(tǒng)帶來革命性的突破，還會對現(xiàn)有的工業(yè)水務管理體制和人員工作機制帶來巨大的影響?！肮I(yè)智慧水網(wǎng)”是人機智慧結合的節(jié)能環(huán)保型水網(wǎng)系統(tǒng)，追求科學、安全、高效、環(huán)保?！肮I(yè)智慧水網(wǎng)”是工業(yè)大智慧能源的重要組成部分，是海綿工廠的重要組成部分，作為新興產(chǎn)業(yè)，必將擁有廣闊的發(fā)展前景。

(來源：《工業(yè)水處理》2017年第6期)