循环回收和重复利用是智能用水的两个关键环节——工业在水资源管理方面做得好吗？当前普遍实施整体化管理体系，不仅更多工艺用水得到回收利用，工业生产者也正在回收有用物质和水处理化学品。企业正在采用废水管理的新方法，在较早阶段进行分流可使处理变得更加容易且成本更低，甚至已经出现了能够真正彻底消除废水的技术。工业水资源管理将成为6月15~19日在法兰克福举行的ACHEMA 2015展会三大焦点主题之一。

水也是一项必不可少的工业资源，无论用作冷却剂、输送介质、溶剂，还是用作各种水质的软化水、除盐水或者制药生产所使用的高纯水。工业水资源的消耗并非没有成本，引入水通常需要进行调质，循环泵也会消耗能源。生产末端通常还需进行后处理，以便可以循环利用水资源，或者将水排至下水道。从成本和环保方面考虑，应尽可能减少水的流动、加热以及水污染，这也正是工业水资源管理发挥作用的领域。水资源管理的目标是按规定好的水质等级供应水资源，同时将成本（包括废弃成本）保持在控制线之下。

在那些水资源丰富的地区，技术复杂度较低，与之形成鲜明对比的是那些水资源匮乏的地区，在那里，每一滴进入工业流程当中的水都是宝贵的商品。在这些地区，闭环循环甚至无水生产的成本都更容易接受。无论水供应状况如何，生产和水技术之间总是息息相关，形成了对一体化技术和水资源管理系统的需求。

水资源回收利用 消除废水

目前并不存在“现成”的工业水资源管理方案，2014年3月公开发表在ProcessNet上有关工业水技术发展趋势和展望的论文*得出了这样的结论。水资源管理战略需要针对具体的行业、应用和场所进行订制。如果污染等级较低并且水资源处理相对便宜，那么工艺水回收利用只是一个可行的备选方案而已。专家们表示，对于被高度污染的废水来说，回收利用的效率反而较低。水回收利用的先决条件之一就是建立一套高效的水资源管理体系，将废水流区分成本身较易回收利用和不太适合回收利用的部分。这些内部循环工艺中的绝大多数位于来源处或靠近来源处，在这些位置，废水构成的复杂度被限制，可以采用添加剂技术尽量减少支出。

一体化能源供应商Suncor Energy能将其用于从油砂当中提取石油的蒸汽当中90%以上的水回收利用。这家公司没有将喷射蒸汽贮存在地下废弃矿井当中，而是对回收利用的含盐水进行了处理，将盐和固体过滤除去，再重新将水用于生产蒸汽。这种方法最大程度减少了对地下水的开采。

而Wabag当前又做出了一个示范工程。2014年初，这家公司赢得了一项在沙特阿拉伯Al Kharj市工业园区建设一座废水处理厂的合同。园区内各种生产设施排出的废水将在这座处理厂进行处理，以便尽最大可能重新用作工艺水。净化过程分为机械式预处理、化学沉析、沉淀、滞留池、生物净化、过滤、活性炭过滤器和消毒，处理厂的处理能力为10000m3/d。

废液零排放－未来模式？

如果废液排放之前不是最大程度的净化，而是完全彻底地消除，是不是更合理一些呢？废液零排放目前正是一场观点高度分歧的议题，全球已有400家这样的工厂正在运行。采用这种方式的动机各不相同，例如，取消对当地水资源供应的依赖，特别是在水资源稀缺地区，以及对废水当中盐浓度、可用物质的回收等严苛环保法规。经验表明，废液零排放工厂的批准手续经常更为简便和快速，这一点引起了很多人的兴趣。然而，剩余浓缩物质的处理又带来了新的问题。相较于能源密集耗用的零排液生产而言，选择水资源供应丰富的厂址，实施工业水资源管理项目，这种方案通常更容易被接受。 因此，专家们正在将希望寄托在水资源和能源管理的一体化方面。

拜耳技术服务公司开发了一项用于处理一家印度制药厂含有机物和无机盐废水的工艺。当地并没有可供依托的现有基础设施。这一个独立运行的处理工艺分成3个阶段，先通过生物净化去除有机物质，通过反向渗透提高盐浓度，以尽量减少后续蒸发阶段所耗用的能源。

威立雅意大利公司为一家全球分散体和黏合剂生产商开发了一项零排液系统。此系统可以每天处理15t废水。在第一阶段，采用了强制循环工作方式的热泵真空蒸发器对冲洗水进行预浓缩。随后，位于沸腾室内并配有热泵和刮板系统的真空蒸发器产出最终浓缩液，这种浓缩液与新鲜生成的分散体混合在一起，以获得恒定的密度，而蒸馏水经处理用于清洗作业，将废水量降至零点，原先只能送去废弃站的废品如今可以重新用于生产过程了。

作为当前世界最大规模的化学工业水资源管理研究项目—欧盟E4Water的一部分，一些位于比利时、法国、荷兰和西班牙的工厂正联手努力大幅降低新水消耗量。在Solvic NV和Dow Benelux，来自不同工厂的水流正汇合在一起，来自一家工厂的经处理废水成为了另一家工厂的进水，其目的是将新水消耗量最多降低50%。

膜处理工艺：大自然教会我们的技术

近年来，膜在水处理技术领域的应用不断增加。膜技术有诸多优势，能够连续工作，可实现全自动化，膜原料的价格正在降低，膜能在低压力下工作，从而减少了能耗。

如今，全球正在装机的新增除盐处理能力的2/3以上均基于反向渗透技术。与传统的蒸发技术相比，反向渗透不需要耗用加热能源，从而降低了除盐水的成本。即使在能源成本相对较低的地区，如中东地区，反向渗透也越来越多地成为首选解决方案。而Sulzer报告说，在工厂设计正确和设备选型正确（总能耗的60%用于水泵供能）的前提下，其他技术都无法匹敌反向渗透技术。

海水并不是唯一可选的水源。德国贸易和投资署（GTAI）宣称，除盐地下水是另一个可能的水源，德克萨斯州、佛罗里达州和加利福尼亚州都是这项技术的领先使用者。海水淡化正成为越来越重要的因素，特别是在巨型项目排队进入规划阶段的加利福尼亚州，对高效水泵和耐用膜产品的需求正在继续攀升，众多项目的融资由公营-私营合作企业提供。

美国国家饮用水管理协会（ASDWA）执行会长Jim Taft表示，移动式除盐系统发展潜力十分巨大，需求量上升的原因可能在于，在美国南部地区，这些系统有可能帮助水务行业应对更为频繁的干旱期或临时性供水短缺。

一些膜系统供应商已经着手实现自家系统的标准化。对于这些即插即用解决方案来说，更大的生产批量压低了生产成本，这些方案既用于净化工业用水和饮用水，也用于处理工业废水，而连接这些预组装系统只需极少的工作量。

能源回收和可回用材料

当发生直接接触时，生产材料无可避免地会污染工艺水。因此，工艺水当中就含有不同浓度的污染物（从几个ppb到几个%）。如果某种物质可以重复使用，那么回收利用在经济上就是合理的，并且还有助于保护环境。

法国新创企业Magpie Polymers开发了一种高效过滤方法，能够捕集那些微量存在的可回用物质。由聚合物珠制成的过滤器将安装到系统当中，而系统当中的金属将与这些聚合物珠构成选择性联结。这项技术已经部署在数家欧洲公司，用于滤出微量贵金属。

Lanxess公司也提供了用于回收可回用材料的技术。作为选择性吸附器的离子交换器用于对废水流和工艺电解液的精细净化。重金属和其他物质，如含在盐溶液当中的硼酸、铬酸盐、砷酸盐、氟化物质和氨均可选择性地得到捕集。

目前为止，极少将废水作为热源来使用。过去，几乎没有利用此项热源的案例，其限制因素之一就是热泵65℃的流体温度限值。Ochsner公司正在推出高温热泵，流体温度可高达100℃，开启了一扇通向全新工业和商业热泵应用的大门。

水资源和卫生管理

冷却系统在工业工艺流程当中发挥着重要的作用。冷却水需经过处理以防止沉积和腐蚀现象，保持卫生标准。冷却回路当中的水携带了军团菌和假单胞菌，对作业人员形成了健康威胁，也给附近居民带来了风险。通过减少气雾排放和实施积极的军团菌控制措施，可最大程度地减少这种风险。

2014年1月颁布的VDI指南2047-2包含了一份针对蒸发过程中释放热量或喷溅水滴系统卫生可靠运行的实施规范。这份指南建议对整套系统实施风险评估，评估措施包括检查和形成文档，以及对风险的识别、评估和最小化处理。而诸如EnviroChemie和BWT这样的公司提供了军团菌控制解决方案。Cillit CEE设备管理和风险分析包括了对蒸发冷却系统的整体性风险分析和监测手段。为了消除可成为生物膜来源的沉积物以及腐蚀现象，Dipolique公司推荐安装正确设计的水处理系统，使用适合的调质剂，并根据由电感式导电率探棒所采集的数据，实施总含盐量管理。

资源保护和经济考量让我们必须考虑更加智慧地使用工业工艺水和尽少消耗水资源，不应在超出工艺用途外造成不必要的浪费。水的循环回收和重复利用是“智能用水”的两个关键环节。6月15~19日，多家企业将在法兰克福举行的ACHEMA 2015展会上展出经过最新开发的产品、技术和系统解决方案。俗话说“万物流转”，水资源当然也不例外。