廢水分級和串級使用要取得明顯的經濟和社會效益，就需要實現廢水的多級回用。所謂廢水多級回用，是指廢水被一級用戶回用后，如果再次產生廢水，那么將再次產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生的水量、水質、排水制度進行分析，最終實現水系統的大平衡。多級用戶的最佳組合方式：上一級與下一級用戶的生產污染物屬于一個大類，上一級的廢水經過簡單處理就可以供下一級用戶使用。

3.1.4 水資源調節

“工業智慧水網”要突破時間和空間限制，對全廠水資源進行調節與調配。通過大數據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“工業智慧水網”控制各種供水設施、排水設施、水處理設施、儲水設施和管網系統，實現各種水質資源在時間和空間上的相互補充和銜接，最終構建整個工業企業的水平衡系統。

“工業智慧水網”將使得全廠水系統能根據工業用戶生產需求，結合用戶點的用水和排水制度，自動調節供水和排水工況，包括流量、流向、壓力、水質、水溫的調節。

3.2 智慧環保

3.2.1 生產全流程污染監控

“工業智慧水網”智慧環保的核心之一就是動態監控生產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生產用水的水系統主工藝流程、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段，比如鋼鐵企業的煉鐵、煉鋼、連鑄、軋鋼都可以建立其自身的水量平衡模型，而鋼鐵企業又可以建立起全廠的水量平衡模型。動態的水量平衡模型可以清晰地反映任意一個節點水量的變化。

水質平衡模型應體現生產用水的水系統主工藝流程、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。動態的水質平衡模型可以清晰地反映任意一個節點水質的變化。

3.2.2 分布式水處理站建設

“工業智慧水網”智慧環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，有時是不同區域、不同生產線分別收集處理。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生產需要增加或減少，或者及時改造。隨著自動化控制和通訊技術的高速發展，遠程監控分布式水處理站已經不是問題。

傳統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模和水質復雜程度也可以大為降低。

3.3 數字節能

在工業水領域，數字節能的應用非常廣。數字節能往往更適用于單個獨立的水系統，比如某冷卻水系統、某新水系統、某軟水或脫鹽水制水系統、某廢水處理系統等等。數字節能的核心就是通過大數據分析水系統能耗的合理性，追求節能空間，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。通過大數據建立模型對于各種設備的工況進行動態調節，使水系統滿足生產即時要求。

4 “工業智慧水網”的應用舉例

4.1 全廠水的資源化應用舉例

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

4.2 智慧環保應用舉例

新型廢水零排放可以成為“工業智慧水網”在智慧環保方面的一個應用。傳統的所謂廢水零排放，就是將廢水收集、處理成回用水、工業水或者軟化水、純水、脫鹽水等用于生產。“工業智慧水網”可以從系統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模、工藝的合理性。

4.3 數字節能應用舉例

串級循環冷卻水系統可以成為“工業智慧水網”在數字節能方面的一個應用。現場經常會發生一套循環冷卻水系統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，循環冷卻水系統中所有需要被冷卻的設備一般都是并聯在冷卻水管路上的。因此，當系統有較大的冷卻能力的富余量時，就可以考慮串級循環冷卻水，具體設計時還要進行周密的計算和系統配對。這種可能性應當是存在的，其節能的前景也是非常可觀的。“工業智慧水網”將基于大數據構架大循環水系統、串級循環水系統，實現循環水系統的節能。

4.4 精細化、智能化供水應用舉例

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

5 開發“工業智慧水網”所需的技術和關鍵點

開發“工業智慧水網”需要水務模型技術、自動化監控技術、自動化通訊技術、互聯網技術，隨著互聯網和現代監控技術及產品的日益成熟和推廣，采用自動化監控技術、自動化通訊技術、互聯網技術的門檻和成本也越來越低，這為“工業智慧水網”的建設和發展鋪平了道路。開發“工業智慧水網”的關鍵在于建立各種水務模型。

各種水務模型包括系統性模型和應用性模型，系統性模型比如全廠水務模型、車間水務模型、園區水務模型等，應用性模型比如工業水處理模型、工業給排水模型、工業循環水模型、雨水回收利用模型等。系統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，追求短期內的經濟效益。這些水務模型既相互獨立，彼此又關聯密切，對各水務模型進行研究具有積極的意義。

6 “工業智慧水網”的衍生產品

“工業智慧水網”在大數據時代下必將推廣到整個工業水務領域。它不僅可以用于生產管理，為工業企業本身服務，也可以作為節能環保公司實施合同能源管理、合同環境服務、合同節水管理的重要手段。

“工業智慧水網”可以衍生出很多產品，為工業企業提供服務。比如各種管理系統、評估系統、預測系統和調節系統等等。管理系統可以幫助工業企業對水系統實現高效管理，降低人員成本和生產風險，提高供水、水處理的可靠性;評估系統可對工業水系統現狀進行分析、判斷，并提出改進的建議和措施;預測系統可以對各種可能發生的情況進行預估，判斷其對生產帶來的影響并提供應急預案;調節系統可以直接實現智慧環保、數字節能等技改項目。這些產品必須基于工業企業實際需求，可以為工業企業降低成本、節能減排帶來實惠。

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

7 小結

“工業智慧水網”將覆蓋整個工廠的水網，徹底突破工業企業傳統給排水的觀念，打破以往給水與排水之間的界限，更加體現水系統的整體性。另外，由于“工業智慧水網”需要工業企業水系統各級人員操作使用，因此它不僅將給企業的工業水系統帶來革命性的突破，還會對現有的工業水務管理體制和人員工作機制帶來巨大的影響。“工業智慧水網”是人機智慧結合的節能環保型水網系統，追求科學、安全、高效、環保。“工業智慧水網”是工業大智慧能源的重要組成部分，是海綿工廠的重要組成部分，作為新興產業，必將擁有廣闊的發展前景。

(來源：《工業水處理》2017年第6期)