鋼鐵行業(yè)是耗水大戶，其生產全流程幾乎都離不開水，從采選礦、燒結、焦化、煉鐵、煉鋼、軋鋼各工序都需要消耗大量水資源。鋼鐵行業(yè)的用水量約占全國工業(yè)用水的10%，新水用量約占全國工業(yè)用新水的14%，是工業(yè)中的用水大戶。隨著鋼鐵產量的持續(xù)增長，我國鋼鐵企業(yè)用水總量也隨著增加，鋼鐵工業(yè)作為高耗水、高污染行業(yè)，在我國鋼產量已經占到全球總產量接近50%的時代背景下，其節(jié)水減排工作始終承受較大壓力。
在“十五”至“十二五”期間，鋼鐵行業(yè)依靠技術進步和科學管理，通過采用節(jié)水新工藝、新技術，完善循環(huán)水系統(tǒng)、串接利用水資源、回收利用外排水、擴大非常規(guī)水源利用等措施，不斷降低產品新水消耗，減少污水排放，取得了較好的節(jié)水效果。噸鋼新水用量從2000年的28.96m3/t降到2015年的3.53m3/t，下降了87.8%;噸鋼廢水排放量從2000年的16.83m3/t降到2015年的0.81m3/t，下降了95.2%;工業(yè)水重復利用率從2000年的86.05%增加到2015年的97.57%。但是從2010年以來，鋼鐵企業(yè)噸鋼用水和廢水排放量下降趨于緩慢。這是因為經過十多年的鋼鐵企業(yè)用水工藝改造，水處理設施建設和完善，生產運營水平的提高，我國鋼鐵企業(yè)用排水在世界范圍來說都已經達到很高的水平。
在節(jié)水型社會建設“十三五”規(guī)劃中指出到2020年，重點統(tǒng)計鋼鐵企業(yè)噸鋼取水量降至3.2m3/t，水重復利用率提高到98%，外排廢水總量下降10%。在現(xiàn)有情況下，鋼鐵企業(yè)進一步進行節(jié)水減排工作，必須通過優(yōu)化技術及管理措施來精確管理鋼鐵企業(yè)用排水，改變傳統(tǒng)粗放的管理模式。
隨著計算機技術、互聯(lián)網技術、物聯(lián)網技術以及大數(shù)據(jù)云平臺的發(fā)展，信息化建設可實現(xiàn)水處理的精細化管理，提高水處理的效率保障其安全、穩(wěn)定的生產運營。企業(yè)在全廠水處理運行管理和決策中遇到的主要問題是企業(yè)決策管理層和生產控制層之間的信息的脫節(jié)。通過建立一個生產運行管理的綜合化信息平臺，使運營管理向專業(yè)化、實時化和智能化發(fā)展，消除決策者、管理者和執(zhí)行者之間的信息不對稱與信息脫節(jié)，構筑起以信息資源數(shù)據(jù)化、信息傳輸網絡化、信息技術應用普及化為標志的“智能水處理專業(yè)化運營管理”基本框架，實現(xiàn)生產控制精細化和節(jié)約化、工藝調度實時化和最優(yōu)化、日常管理系統(tǒng)化和制度化、服務規(guī)范化和人性化，為向集約化創(chuàng)新運營管理模式邁進提供信息化基礎保證。
鋼鐵企業(yè)水處理專家管理系統(tǒng)
水處理專家管理系統(tǒng)是一個智能計算機程序系統(tǒng)，內部含有水處理領域專家水平的知識與經驗，能夠利用人類專家的知識和解決問題的方法來處理該領域問題。也就是說，水處理專家管理系統(tǒng)是一個具有大量的專門知識與經驗的程序系統(tǒng)，它應用人工智能技術和計算機技術，根據(jù)水處理一個或多個專家提供的知識和經驗，進行推理和判斷，模擬人類專家的決策過程，以便解決那些需要人類專家處理的復雜問題。
水處理專家系統(tǒng)的設計特點
系統(tǒng)性
圍繞循環(huán)水處理系統(tǒng)管理業(yè)務流程，實現(xiàn)系統(tǒng)的集成，為現(xiàn)場運營管理的專業(yè)化、自動化服務;
實用性
能夠保證現(xiàn)有管理業(yè)務的需要，面向實際應用，并且設有與第三方軟件的接口
擴展性
適應信息技術發(fā)展的需要，在保證現(xiàn)有業(yè)務需要的基礎上，同時在技術上滿足更長期的業(yè)務發(fā)展的要求
總體設計，分步實施
在總體上注重技術的先進性，并要結合目前的管理基礎與計算機應用現(xiàn)狀，逐步實現(xiàn)管理平臺的多層次、多功能要求。
開放性
管理平臺是一個開放的平臺，整個水處理系統(tǒng)的配置是靈活多樣，可以滿足現(xiàn)場應用所需的各種要求;
安全性
軟件采用B/S和C/S相結合的方式，通過網絡安全及邊界防護、用戶的訪問授權及身份認證、權限管理、系統(tǒng)管理等安全措施，保障了系統(tǒng)的安全。
根據(jù)鋼鐵企業(yè)用排水及生產工藝特點，鋼鐵企業(yè)專家管理系統(tǒng)分為
1)鋼鐵企業(yè)循環(huán)水精細化管理技術;2)鋼鐵企業(yè)水處理信息采集物污染物監(jiān)測;3)鋼鐵企業(yè)全廠水平衡優(yōu)化設計;4)鋼鐵企業(yè)能源監(jiān)測管理;5)鋼鐵企業(yè)水處理運維管理;6)鋼鐵企業(yè)水處理系統(tǒng)工藝管理。由于篇幅有限，本期主要介紹鋼鐵企業(yè)循環(huán)水精細化管理技術。
鋼鐵企業(yè)循環(huán)水精細化管理技術
鋼鐵企業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)精細化管理，首先要實現(xiàn)循環(huán)水系統(tǒng)自動控制及診斷，主要涉及水質、工藝、藥劑及設備等多方面內容，對系統(tǒng)運行的控制和管理涉及到大量的在線監(jiān)測、指標測試、數(shù)據(jù)反饋以及處理工藝設備運行。
分析研究循環(huán)水水質、系統(tǒng)具體情況，建立能表征循環(huán)水控制任務、便于在線監(jiān)測、反饋加藥控制的循環(huán)水核心控制參數(shù)，實現(xiàn)最佳循環(huán)水監(jiān)控體系，從而實現(xiàn)鋼鐵企業(yè)循環(huán)水自動監(jiān)測及控制關鍵技術。
鋼鐵企業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)自動控制及反饋調節(jié)技術
目前的循環(huán)水加藥系統(tǒng)大多采用的是經驗加藥值和腐蝕掛片監(jiān)控的方式。通過對大數(shù)據(jù)分析研究，采用二次指數(shù)平滑法作為自動控制及反饋調節(jié)數(shù)據(jù)預警的數(shù)學模型。
研究水質穩(wěn)定藥劑在循環(huán)水中的衰減曲線，將某些關鍵水質指標如Zn2+、磷濃度的變化直接和循環(huán)水中藥劑的作用效果相關聯(lián)。根據(jù)水質參數(shù)的波動，動態(tài)控制循環(huán)水加藥處理的操作。
循環(huán)冷卻水系統(tǒng)控制管理軟件
上述鋼鐵企業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)自動控制及反饋調節(jié)技術實現(xiàn)，都基于大量的數(shù)據(jù)運算的基礎之上，因此將相關技術與信息化系統(tǒng)相結合，形成循環(huán)冷卻水系統(tǒng)控制管理軟件。軟件將技術分析結果直觀的顯示給技術人員，并提高循環(huán)水系統(tǒng)運營現(xiàn)場的工作效率，降低運營成本。
工業(yè)循環(huán)水管理軟件架構采用B/S架構(瀏覽器/服務器結構)和C/S架構(客戶端/服務器結構)相結合，包含了如下模塊和功能。
1)水處理系統(tǒng)的水質、水量和加藥量的數(shù)據(jù)收集
2)水處理系統(tǒng)的運行狀態(tài)設置;
3)水處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)計算、分析;
4)水處理系統(tǒng)水質情況分析及預警;
5)水處理系統(tǒng)水質穩(wěn)定效果的測試計算及分析;
6)水處理系統(tǒng)的水質、水量及加藥量數(shù)據(jù)統(tǒng)計和報表生成;
7)水處理相關知識庫。
鋼鐵企業(yè)循環(huán)水精細化管理應用及效益
通過鋼鐵企業(yè)循環(huán)水精細化管理系統(tǒng)的應用將先進的計算機技術引入到水系統(tǒng)管理上來，強化數(shù)據(jù)管理，提高工作效率，避免人為錯誤。專家系統(tǒng)模擬專家或輔助專家對水處理系統(tǒng)進行現(xiàn)場運行數(shù)據(jù)分析、系統(tǒng)狀態(tài)預警報警、水質管理、化驗管理、水質平衡管理等水處理技術服務和事務處理，并根據(jù)系統(tǒng)概況提供可行的現(xiàn)場實施方案。
可以根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測結果對系統(tǒng)狀況進行診斷，動態(tài)地調整加藥方案，使循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在高濃縮倍數(shù)運行時始終處于安全的運行狀態(tài)。
鋼鐵企業(yè)水處理專家管理系統(tǒng)循環(huán)水精細化管理技術應用于我國南方某鋼鐵企業(yè)煉鐵、熱軋、焦化工序12個水處理系統(tǒng)，總循環(huán)水量超過8萬m3/h，用回用水作為循環(huán)水系統(tǒng)補充水，濃縮倍數(shù)達到3以上穩(wěn)定運行。污水回用于循環(huán)水系統(tǒng)中，節(jié)約新水量736.9m3/h;高性能水穩(wěn)藥劑、循環(huán)水專家管理系統(tǒng)的應用，提高循環(huán)水系統(tǒng)濃縮倍數(shù)，節(jié)約新水量為200.5m3/h，兩個途徑總節(jié)約新水量937.4m3/h，節(jié)水減排效果明顯。
來源:環(huán)境工程 作者:高康樂 李紅
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