長期以來，我國高度重視環境保護和工業節水，國家先后制定了一系列政策和法規，核心是開源節流、科學用水。為貫徹落實國家政策法規，更好地落實節能減排，使水處理系統保持高效、安全運行的工況，河南龍宇煤化工有限公司于2017年開始進行企業節水項目的專項工作，并引入社會環保節水企業進行節水合同管理合作，對現有脫鹽水車間除鹽水系統進行提效改造，達到節水減排的目的，實現了經濟、環保雙效益的提升。
一、項目背景
河南龍宇煤化工有限公司給排水廠一期脫鹽水車間除鹽水系統采用雙膜法（UF+RO）+混床水處理工藝。工藝流程：礦井水+多介質過濾器+超濾+保安過濾器+反滲透+混床。一期反滲透裝置設計出力3×83.5m3/h，排列方式為12:6，設計回收率為不大于65%，水源為煤礦礦井水（電導率4700～5000us/cm，硬度1000mg/L左右，懸浮物及化學需氧量COD高），膜元件采用芳香聚酰胺復合膜。在運行過程中回收率一般控制在63%左右，廢水排放量大，水的綜合利用率低，生產成本較高。
針對工業節水中要解決的核心問題，龍宇煤化工有限公司尤其針對膜法水處理技術特點，大膽實踐創新。對原水高含鹽量條件下反滲透裝置的一、二段反滲透膜組件排列狀況，借助河南大河水處理有限公司開發的“工業水處理大數據運營管理云平臺”內置的膜法運營優化數學模型和反滲透阻垢劑專用加藥設計軟件疊加復核計算，找出系統最優運營模式。并將水處理裝置的在線傳感器的實時采集數據接入大數據運營管理云平臺，將系統回收率提效至78%，大大的提升了企業除鹽水反滲透系統的處理能力，水的利用效率提升了15%。
圖1 排水廠一期脫鹽水車間除鹽水系統
該節水科技攻關項目2017年4月接入“工業水處理大數據運營管理云平臺”并進入工業運營階段，2018年7月河南龍宇煤化工有限公司與河南大河水處理有限公司就該項目實施節水合同管理，雙方節水合同管理期限八年。截止到申報之日已安全穩定運行了23個月。
二、實踐舉措
根據龍宇煤化工有限公司一期反滲透系統的系統配置情況、水源水質分析、現運行過程中存在的問題，經過公司技術課題研究論證，決定對原脫鹽水車間除鹽水系統進行提效改造及工藝優化。
為解決反滲透系統存在的問題，保證提效效果，企業節水技術攻關課題組采取了一系列措施：
（1）接入“工業水處理大數據運營管理云平臺”。
（2）保證進水水質穩定，優化系統的運行指標。
（3）與大數據平臺方溝通進行各計量表計的增設、校準、更換，使運行數據準確反應系統的運行情況。
（4）公司水處理運營部改變了傳統的運營、管理模式，既節約了人工成本，又使運營管理更加及時、智能、高效。
此外，除鹽水反滲透系統還建立了與數據相關聯的運營監控新方法，實現了“物聯網+工業水處理技術”運營新模式。
1.數據指標預警
對異常事件做出預警，預警超標時點和超標性質，智能推送應急處理預案，提前調整相應指標參數，預防異常事件發生。
圖2 水處理大數據運營管理平臺
2.數據曲線查看
結合現場監測數據，自動完成終端運營管理的圖文結合一體化表現，生成各類數據運行曲線，便于相關人員查看設備運營效率。
3.自動生成報表
云平臺終端自動生成各類型報表，保證數據采集安全、及時，杜絕假報表。
備注：數據列表中，藍色數據代表云平臺根據后臺模型自動計算值，黃色代表實時采集的RO系統正常值，紅色代表報警值。
圖3 現場監測數據
圖4 云平臺終端自動生產各類型報表
4.實時動態掌控
企業管理人員和現場操作人員通過手機App實時查看系統運行工況，實現24h在線監控。當運行指標數據超出正常值范圍時，平臺自動顯示報警提示，并自動推送報警信息和處置預案到該企業在線操作工手機App上，直到報警工況處理至正常范圍內，報警信息才會解除，實現了遠程對現場工況管控的目的。
圖5 手機App頁面
三、取得成效
在工業水處理大數據運營管理云平臺遠程管理的情況下，將反滲透裝置的回收率由63%提升至78%，實際產水量從75t/h增大到93.6t/h，原水的利用效率提升15%，濃鹽水從原來的44.4t/h減少到26.4t/h，濃水排放量減少40.5% 。膜元件的在線清洗頻率由之前的每月清洗一次延長到3個月以上進行一次在線清洗，從而節省了清洗系統產生的材料及人工成本，減少了清洗液外排造成的二次污染。
河南龍宇煤化工有限公司與河南大河水處理有限公司采用節水合同能源管理模式合作，通過大數據云平臺內置的膜設計軟件和反滲透阻垢劑專用加藥設計軟件疊加復核計算，接入大數據運營管理云平臺，將系統回收率提效至78%，降低噸制水電耗成本，從系統運營提效的角度能實現經濟、環保雙效益的提升。
四、經驗啟示
河南永城龍宇煤化工有限公司在不影響正常生產的條件下，通過接入“工業水處理大數據運營管理云平臺”系統，優化運行指標、提升了管理水平、在系統運行出現問題前提前預警進行處置，提高了制水效率，降低了生產成本，達到了預期目標要求。
本合同節水項目具有創新性、實用性，并能取得良好的節能經濟效益，因而具有很強的可復制性、可推廣性，具有很大的市場推廣應用價值。
1.創新節水新模式
（1）管理理念創新。終端監管變為過程與終端全方位監管，對運行過程中各種問題即時糾偏，徹底避免因運營問題積累造成設備性能下降，有效降低設備系統運行成本及最大化提升水資源的利用率，實現節能減排的目的，運營管理更加智能高效。
（2）應用集成技術的創新。借助將物聯網、互聯網、GIS、計算機科學、環境工程、信息管理等領域的成熟技術集成的第三方大數據平臺進行運行管理，數據的積累、分析、挖掘為工程優化設計提供實際運行的數據基礎，實現實時監控、智能管理。
（3）產業模式創新。利用第三方服務提供的科學化的應用工具，節水減排效益雙方比例分享，對于用戶自身雙效益的提升及第三方服務資源的整合、放大起到了方向性的引領作用。
2.節水效果顯著
（1）主要經濟指標。降低人工成本30%以上；減少藥劑投加成本20%~30%；綜合運行成本降低30%以上。超標預警時間零時滯，降低設備故障停機次數及解決運行效能低下的問題，確保工業設備高效、安全運行。
（2）主要環保指標。公司的專業技術，輔以工業水處理設施在線遠程大數據運行管理，得出最佳系統運行模式，可大大提高水資源綜合利用效率，實現節能減排目標。
3.市場前景廣闊
隨著《水污染防治行動計劃》的推進實施，對全面控制污染物排放，推動經濟結構轉型升級調整產業結構的明確要求，勢必給這些廢水排放量較大的大中型工業企業帶來更加嚴峻的挑戰。在此背景下，如何選用更高效的設備，或者合理運行已有設備，提高廢水治理的效率，使已經投入的治理成本帶來最大的節能或減排效果，是這類企業的迫切需求。因此推廣本項目的合同節水管理模式，利用智能工業水處理在線監控服務系統中的運營數據，可以在投資較少的情況下取得較為理想的節水、節能、減排綜合經濟效益。