【干货】水处理专家管理系统是如何企业精细化用水管理的？

中冶节能环保有限责任公司开发的钢铁企业水处理专家管理系统

       钢铁企业循环水系统精细化管理技术     

作者：高康乐 李红

背景介绍

       钢铁行业是耗水大户，其生产全流程几乎都离不开水，从采选矿、烧结、焦化、炼铁、炼钢、轧钢各工序都需要消耗大量水资源。钢铁行业的用水量约占全国工业用水的10％，新水用量约占全国工业用新水的14％，是工业中的用水大户。随着钢铁产量的持续增长，我国钢铁企业用水总量也随着增加，钢铁工业作为高耗水、高污染行业，在我国钢产量已经占到全球总产量接近50%的时代背景下，其节水减排工作始终承受较大压力。

       在“十五”至“十二五”期间，钢铁行业依靠技术进步和科学管理，通过采用节水新工艺、新技术，完善循环水系统、串接利用水资源、回收利用外排水、扩大非常规水源利用等措施，不断降低产品新水消耗，减少污水排放，取得了较好的节水效果。吨钢新水用量从2000年的28.96m3/t降到2015年的3.53m3/t，下降了87.8%；吨钢废水排放量从2000年的16.83m3/t降到2015年的0.81m3/t，下降了95.2%；工业水重复利用率从2000年的86.05%增加到2015年的97.57%。但是从2010年以来，钢铁企业吨钢用水和废水排放量下降趋于缓慢。这是因为经过十多年的钢铁企业用水工艺改造，水处理设施建设和完善，生产运营水平的提高，我国钢铁企业用排水在世界范围来说都已经达到很高的水平。

       在节水型社会建设“十三五”规划中指出到2020年，重点统计钢铁企业吨钢取水量降至3.2m3/t，水重复利用率提高到98%，外排废水总量下降10%。在现有情况下，钢铁企业进一步进行节水减排工作，必须通过优化技术及管理措施来精确管理钢铁企业用排水，改变传统粗放的管理模式。

       随着计算机技术、互联网技术、物联网技术以及大数据云平台的发展，信息化建设可实现水处理的精细化管理，提高水处理的效率保障其安全、稳定的生产运营。企业在全厂水处理运行管理和决策中遇到的主要问题是企业决策管理层和生产控制层之间的信息的脱节。通过建立一个生产运行管理的综合化信息平台，使运营管理向专业化、实时化和智能化发展，消除决策者、管理者和执行者之间的信息不对称与信息脱节，构筑起以信息资源数据化、信息传输网络化、信息技术应用普及化为标志的“智能水处理专业化运营管理”基本框架，实现生产控制精细化和节约化、工艺调度实时化和最优化、日常管理系统化和制度化、服务规范化和人性化，为向集约化创新运营管理模式迈进提供信息化基础保证。

钢铁企业水处理专家管理系统

       水处理专家管理系统是一个智能计算机程序系统，内部含有水处理领域专家水平的知识与经验，能够利用人类专家的知识和解决问题的方法来处理该领域问题。也就是说，水处理专家管理系统是一个具有大量的专门知识与经验的程序系统，它应用人工智能技术和计算机技术，根据水处理一个或多个专家提供的知识和经验，进行推理和判断，模拟人类专家的决策过程，以便解决那些需要人类专家处理的复杂问题。

水处理专家系统的设计特点

系统性

       围绕循环水处理系统管理业务流程，实现系统的集成，为现场运营管理的专业化、自动化服务；

实用性

       能够保证现有管理业务的需要，面向实际应用，并且设有与第三方软件的接口

扩展性

       适应信息技术发展的需要，在保证现有业务需要的基础上，同时在技术上满足更长期的业务发展的要求

总体设计，分步实施

       在总体上注重技术的先进性，并要结合目前的管理基础与计算机应用现状，逐步实现管理平台的多层次、多功能要求。

开放性

       管理平台是一个开放的平台，整个水处理系统的配置是灵活多样，可以满足现场应用所需的各种要求；

安全性

       软件采用B/S和C/S相结合的方式，通过网络安全及边界防护、用户的访问授权及身份认证、权限管理、系统管理等安全措施，保障了系统的安全。

根据钢铁企业用排水及生产工艺特点，

钢铁企业专家管理系统分为

       1）钢铁企业循环水精细化管理技术；2）钢铁企业水处理信息采集物污染物监测；3）钢铁企业全厂水平衡优化设计；4）钢铁企业能源监测管理；5）钢铁企业水处理运维管理；6）钢铁企业水处理系统工艺管理。由于篇幅有限，本期主要介绍钢铁企业循环水精细化管理技术。

钢铁企业循环水精细化管理技术

       钢铁企业循环冷却水系统精细化管理，首先要实现循环水系统自动控制及诊断，主要涉及水质、工艺、药剂及设备等多方面内容，对系统运行的控制和管理涉及到大量的在线监测、指标测试、数据反馈以及处理工艺设备运行。

       分析研究循环水水质、系统具体情况，建立能表征循环水控制任务、便于在线监测、反馈加药控制的循环水核心控制参数，实现最佳循环水监控体系，从而实现钢铁企业循环水自动监测及控制关键技术。

钢铁企业循环水系统自动控制及反馈调节技术

       目前的循环水加药系统大多采用的是经验加药值和腐蚀挂片监控的方式。通过对大数据分析研究，采用二次指数平滑法作为自动控制及反馈调节数据预警的数学模型。

       研究水质稳定药剂在循环水中的衰减曲线，将某些关键水质指标如Zn2+、磷浓度的变化直接和循环水中药剂的作用效果相关联。根据水质参数的波动，动态控制循环水加药处理的操作。

循环冷却水系统控制管理软件

       上述钢铁企业循环水系统自动控制及反馈调节技术实现，都基于大量的数据运算的基础之上，因此将相关技术与信息化系统相结合，形成循环冷却水系统控制管理软件。软件将技术分析结果直观的显示给技术人员，并提高循环水系统运营现场的工作效率，降低运营成本。

       工业循环水管理软件架构采用B/S架构（浏览器/服务器结构）和C/S架构（客户端/服务器结构）相结合，包含了如下模块和功能。

1）水处理系统的水质、水量和加药量的数据收集

2）水处理系统的运行状态设置；

3）水处理系统的数据计算、分析；

4）水处理系统水质情况分析及预警；

5）水处理系统水质稳定效果的测试计算及分析；

6）水处理系统的水质、水量及加药量数据统计和报表生成；

7）水处理相关知识库。

钢铁企业循环水精细化管理应用及效益

       通过钢铁企业循环水精细化管理系统的应用将先进的计算机技术引入到水系统管理上来，强化数据管理，提高工作效率，避免人为错误。专家系统模拟专家或辅助专家对水处理系统进行现场运行数据分析、系统状态预警报警、水质管理、化验管理、水质平衡管理等水处理技术服务和事务处理，并根据系统概况提供可行的现场实施方案。

       可以根据现场监测结果对系统状况进行诊断，动态地调整加药方案，使循环冷却水系统在高浓缩倍数运行时始终处于安全的运行状态。

       钢铁企业水处理专家管理系统循环水精细化管理技术应用于我国南方某钢铁企业炼铁、热轧、焦化工序12个水处理系统，总循环水量超过8万m3/h，用回用水作为循环水系统补充水，浓缩倍数达到3以上稳定运行。污水回用于循环水系统中，节约新水量736.9m3/h；高性能水稳药剂、循环水专家管理系统的应用，提高循环水系统浓缩倍数，节约新水量为200.5m3/h，两个途径总节约新水量937.4m3/h，节水减排效果明显。