鋼鐵行業(yè)是耗水大戶，其生產(chǎn)全流程幾乎都離不開水，從采選礦、燒結(jié)、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(guó)工業(yè)用水的10%，新水用量約占全國(guó)工業(yè)用新水的14%，是工業(yè)中的用水大戶。隨著鋼鐵產(chǎn)量的持續(xù)增長(zhǎng)，我國(guó)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(guó)鋼產(chǎn)量已經(jīng)占到全球總產(chǎn)量接近50%的時(shí)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(shù)進(jìn)步和科學(xué)管理，通過采用節(jié)水新工藝、新技術(shù)，完善循環(huán)水系統(tǒng)、串接利用水資源、回收利用外排水、擴(kuò)大非常規(guī)水源利用等措施，不斷降低產(chǎn)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(fù)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?yàn)榻?jīng)過十多年的鋼鐵企業(yè)用水工藝改造，水處理設(shè)施建設(shè)和完善，生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)水平的提高，我國(guó)鋼鐵企業(yè)用排水在世界范圍來說都已經(jīng)達(dá)到很高的水平。

在節(jié)水型社會(huì)建設(shè)“十三五”規(guī)劃中指出到2020年，重點(diǎn)統(tǒng)計(jì)鋼鐵企業(yè)噸鋼取水量降至3.2m3/t，水重復(fù)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(jìn)一步進(jìn)行節(jié)水減排工作，必須通過優(yōu)化技術(shù)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(jì)算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及大數(shù)據(jù)云平臺(tái)的發(fā)展，信息化建設(shè)可實(shí)現(xiàn)水處理的精細(xì)化管理，提高水處理的效率保障其安全、穩(wěn)定的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)。企業(yè)在全廠水處理運(yùn)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(chǎn)控制層之間的信息的脫節(jié)。通過建立一個(gè)生產(chǎn)運(yùn)行管理的綜合化信息平臺(tái)，使運(yùn)營(yíng)管理向?qū)I(yè)化、實(shí)時(shí)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(duì)稱與信息脫節(jié)，構(gòu)筑起以信息資源數(shù)據(jù)化、信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化、信息技術(shù)應(yīng)用普及化為標(biāo)志的“智能水處理專業(yè)化運(yùn)營(yíng)管理”基本框架，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)控制精細(xì)化和節(jié)約化、工藝調(diào)度實(shí)時(shí)化和最優(yōu)化、日常管理系統(tǒng)化和制度化、服務(wù)規(guī)范化和人性化，為向集約化創(chuàng)新運(yùn)營(yíng)管理模式邁進(jìn)提供信息化基礎(chǔ)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(gè)智能計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)，內(nèi)部含有水處理領(lǐng)域?qū)＜宜降闹R(shí)與經(jīng)驗(yàn)，能夠利用人類專家的知識(shí)和解決問題的方法來處理該領(lǐng)域問題。也就是說，水處理專家管理系統(tǒng)是一個(gè)具有大量的專門知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的程序系統(tǒng)，它應(yīng)用人工智能技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，根據(jù)水處理一個(gè)或多個(gè)專家提供的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)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(fù)雜問題。

水處理專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

系統(tǒng)性

圍繞循環(huán)水處理系統(tǒng)管理業(yè)務(wù)流程，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的集成，為現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)管理的專業(yè)化、自動(dòng)化服務(wù);

實(shí)用性

能夠保證現(xiàn)有管理業(yè)務(wù)的需要，面向?qū)嶋H應(yīng)用，并且設(shè)有與第三方軟件的接口

擴(kuò)展性

適應(yīng)信息技術(shù)發(fā)展的需要，在保證現(xiàn)有業(yè)務(wù)需要的基礎(chǔ)上，同時(shí)在技術(shù)上滿足更長(zhǎng)期的業(yè)務(wù)發(fā)展的要求

總體設(shè)計(jì)，分步實(shí)施

在總體上注重技術(shù)的先進(jìn)性，并要結(jié)合目前的管理基礎(chǔ)與計(jì)算機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀，逐步實(shí)現(xiàn)管理平臺(tái)的多層次、多功能要求。

開放性

管理平臺(tái)是一個(gè)開放的平臺(tái)，整個(gè)水處理系統(tǒng)的配置是靈活多樣，可以滿足現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用所需的各種要求;

安全性

軟件采用B/S和C/S相結(jié)合的方式，通過網(wǎng)絡(luò)安全及邊界防護(hù)、用戶的訪問授權(quán)及身份認(rèn)證、權(quán)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(chǎn)工藝特點(diǎn)，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(xì)化管理技術(shù);2)鋼鐵企業(yè)水處理信息采集物污染物監(jiān)測(cè);3)鋼鐵企業(yè)全廠水平衡優(yōu)化設(shè)計(jì);4)鋼鐵企業(yè)能源監(jiān)測(cè)管理;5)鋼鐵企業(yè)水處理運(yùn)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(xì)化管理技術(shù)。

鋼鐵企業(yè)循環(huán)水精細(xì)化管理技術(shù)

鋼鐵企業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)精細(xì)化管理，首先要實(shí)現(xiàn)循環(huán)水系統(tǒng)自動(dòng)控制及診斷，主要涉及水質(zhì)、工藝、藥劑及設(shè)備等多方面內(nèi)容，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的控制和管理涉及到大量的在線監(jiān)測(cè)、指標(biāo)測(cè)試、數(shù)據(jù)反饋以及處理工藝設(shè)備運(yùn)行。

分析研究循環(huán)水水質(zhì)、系統(tǒng)具體情況，建立能表征循環(huán)水控制任務(wù)、便于在線監(jiān)測(cè)、反饋加藥控制的循環(huán)水核心控制參數(shù)，實(shí)現(xiàn)最佳循環(huán)水監(jiān)控體系，從而實(shí)現(xiàn)鋼鐵企業(yè)循環(huán)水自動(dòng)監(jiān)測(cè)及控制關(guān)鍵技術(shù)。

鋼鐵企業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)自動(dòng)控制及反饋調(diào)節(jié)技術(shù)

目前的循環(huán)水加藥系統(tǒng)大多采用的是經(jīng)驗(yàn)加藥值和腐蝕掛片監(jiān)控的方式。通過對(duì)大數(shù)據(jù)分析研究，采用二次指數(shù)平滑法作為自動(dòng)控制及反饋調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)預(yù)警的數(shù)學(xué)模型。

研究水質(zhì)穩(wěn)定藥劑在循環(huán)水中的衰減曲線，將某些關(guān)鍵水質(zhì)指標(biāo)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(guān)聯(lián)。根據(jù)水質(zhì)參數(shù)的波動(dòng)，動(dòng)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(dòng)控制及反饋調(diào)節(jié)技術(shù)實(shí)現(xiàn)，都基于大量的數(shù)據(jù)運(yùn)算的基礎(chǔ)之上，因此將相關(guān)技術(shù)與信息化系統(tǒng)相結(jié)合，形成循環(huán)冷卻水系統(tǒng)控制管理軟件。軟件將技術(shù)分析結(jié)果直觀的顯示給技術(shù)人員，并提高循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)現(xiàn)場(chǎng)的工作效率，降低運(yùn)營(yíng)成本。

工業(yè)循環(huán)水管理軟件架構(gòu)采用B/S架構(gòu)(瀏覽器/服務(wù)器結(jié)構(gòu))和C/S架構(gòu)(客戶端/服務(wù)器結(jié)構(gòu))相結(jié)合，包含了如下模塊和功能。

1)水處理系統(tǒng)的水質(zhì)、水量和加藥量的數(shù)據(jù)收集

2)水處理系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)設(shè)置;

3)水處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)計(jì)算、分析;

4)水處理系統(tǒng)水質(zhì)情況分析及預(yù)警;

5)水處理系統(tǒng)水質(zhì)穩(wěn)定效果的測(cè)試計(jì)算及分析;

6)水處理系統(tǒng)的水質(zhì)、水量及加藥量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和報(bào)表生成;

7)水處理相關(guān)知識(shí)庫。

鋼鐵企業(yè)循環(huán)水精細(xì)化管理應(yīng)用及效益

通過鋼鐵企業(yè)循環(huán)水精細(xì)化管理系統(tǒng)的應(yīng)用將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)引入到水系統(tǒng)管理上來，強(qiáng)化數(shù)據(jù)管理，提高工作效率，避免人為錯(cuò)誤。專家系統(tǒng)模擬專家或輔助專家對(duì)水處理系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)分析、系統(tǒng)狀態(tài)預(yù)警報(bào)警、水質(zhì)管理、化驗(yàn)管理、水質(zhì)平衡管理等水處理技術(shù)服務(wù)和事務(wù)處理，并根據(jù)系統(tǒng)概況提供可行的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施方案。

可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)系統(tǒng)狀況進(jìn)行診斷，動(dòng)態(tài)地調(diào)整加藥方案，使循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在高濃縮倍數(shù)運(yùn)行時(shí)始終處于安全的運(yùn)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(xì)化管理技術(shù)應(yīng)用于我國(guó)南方某鋼鐵企業(yè)煉鐵、熱軋、焦化工序12個(gè)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(bǔ)充水，濃縮倍數(shù)達(dá)到3以上穩(wěn)定運(yùn)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(yīng)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(gè)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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