灵活的水资源管理4.0

作者:Hans-Jürgen Bittermann 文章来源:PROCESS《流程工业》 点击数:16 发布时间:2018-04-04
水资源管理的模块化提供了更多的灵活性——Namur协会主席Thomas Tauchnitz博士在一次采访时对水资源管理4.0赞不绝口,并表示几乎没有什么能够超越它。水资源管理4.0是什么?也需要模块化的系统吗?
灵活的水资源管理4.0

德国德西玛(Dechma协会)模块化工厂白皮书中清楚地提到,如今全球化工和制药行业产品研发和生产周期越来越短,因为模块化流程工艺设备提供了灵活的工艺技术匹配和定制的可能性,模块化工厂将是未来的发展趋势。这种方法的主要优点是:模块化设备中的各个组成部分都可以重复使用,这大大缩短了流程工业生产设备的规划设计时间,减少了设备建造的工程量。
与传统中央控制的综合性解决方案相比,模块化、分散式的积木式结构解决方案在设备制造成本、使用灵活性和施工速度等方面都有着明显的优势。Envirochemie公司专注于水资源领域模块化设备制造,根据客户的要求,Envirochemie公司能利用自己的(生物、化学物理和膜技术的)模块化设备制造技术胜任水资源和污水净化处理任务的解决方案。预制的高性能空间模块能够以合理的方式组合在一起,保证了这些模块在被设计时工作步骤的整体性。

位于瑞典维默比的阿拉食品厂的高净化性能工业污水净化处理设,坚固耐用,操作简单,采用了生物增强技术

此外,Envirochemie公司还提供压力悬浮和电悬浮模块,可让用户在污水净化处理厂利用安全可靠的温湿调节来构筑自己所需的水处理系统,从而实现全部水资源处理设备的模块化,同时在现场施工中节约大量的时间。此外,运营商不需要建筑新的建筑物了(包括必要的监管审批),安装好的设备模块还可以随时根据需要进行系统升级和增减附加模块。
Flomar压力悬浮模块适合于处理来自食品、肉类加工工厂的有机污水。E-Flo-Dr-Baer电悬浮模块则非常适合于去除油性悬浮物,也适合于处理含有颗粒状和纤维状悬浮物的废水。

分散式污水净化处理

多年来,Grundfos公司一直在研究开发适用于1 000人口当量的小型分散式模块化污水净化处理解决方案。这一污水净化处理解决方案适用于城市、医院以及食品加工企业的污水处理,其核心是PBR加压生物膜反应器——一种带有陶瓷渗透膜片的旋转式膜过滤器。与聚合物膜不同的是,陶瓷膜不需要更换,且这种过滤器的控制语言保证了陶瓷膜能够与污水负荷程度保持性能匹配。

以Grundfos公司的PBR加压生物膜反应器为例,其中生物增强器的反应溶液用特殊溶液进行过处理,反应速率从自然反应时的几周降低到了几分钟。它的每一个反应釜都有自身的特定功能,功能则取决于它是前处理还是后处理,以及副产品存储是增压还是制氧。

通过物理机械的及生物技术的处理,PBR生物增强器能够减少污水中80%的有机残留,在使用了MBR膜生物反应器之后则能够完全去掉水中的残留物,提高了水质。
生物增强系统既可以按照用户的要求定制,也可以扩展应用。增加一套生物增强系统所需的占地面积仅仅是传统解决方案的15%。

模块化的压力悬浮和电悬浮水处理设备

积木式流程设备

Festo公司按照积木原理设计制造的水资源净化处理设备回应了市场的需求,根据用户的不同需要,可以随时增减积木式的设备模块。据Festo公司介绍,这种积木式设备能够与自动化模块形成最佳的性能匹配,同时还具备下列优点:

  • 模块是精确定义的功能单元,具有良好的管理性能;
  • 模块配有其特定的应用软件,降低了整套设备总控制软件的复杂程度;
  • 模块易于更换或扩展(管理)功能;
  • 模块可以小批量生产,并在交货前进行全面测试;
  • 客户特定的整体系统由不同的结构和相同的模块组成。

流程工艺技术的过程能分解为多个子过程,每个子过程都可以定义为一个模块,每个模块都包含了机械控制和自动化控制所需的所有元器件,并能够实现自给自足。同样,这里的“自动化”也是由模块组成的。控制柜组件、中央智能(过程控制应用软件)分散式相连,每一个模块都由各自的控制器、Remote远程输入输出通信系统和气动控制系统组成。利用这样的设置,通过添加一些结构和功能模块,用户就可以制造出满足自己特殊需要的设备了。

在Waerworx软件的帮助下,Phonix Contact公司提供专业的水资源管理和污水净化处理过程数据库,帮助水资源设备设计制造商和运营商编制一些预设功能的程序模块,从而能够更加高效地完成水资源处理设备的设计,Profibus、Profnet和Modbus等现场总线系统能够使用户将企业现有的以及新的现场总线设备连接到整体系统之中。

结语

在水资源设备制造和工程设计中,随处都可以看到设备模块化的趋势。模块化设备的核心是经过测试的标准化解决方案,大大地方便了水资源管理流程设备的文件、资料和检查记录的管理工作。

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