日立公司:智能水系统实践案例
 

日本在水资源相关的基础设施方面处于世界先进水平,自来水管道、污水管道的普及率分别约为97%和 70%,全国的自来水基本实现了可直接饮用。拥有如此骄人的业绩,日本对全球水务市场的开拓也充满了信心。株式会社日立制作所(简称日立,英文HITACHI)作为日本水务领域的主要企业之一,利用自身在IT和社会基础设施领域的两大优势,在日本、中国及世界众多国家和地区积极推广智能城市业务,并成立了智能城市事业统括本部,其中“智能水系统”重要成长领域,涉及自来水、污水和中水三部分,涵盖技术、设备、工程、投资等水务产业链各环节,提供的产品包括自来水和污水的机械设备、水管理的监控系统、区域内的配水系统,特别是以膜处理及生物处理为主的先进水循环系统以及融合IT的综合解决方案能力,提供包含管理、运营在内的综合水务服务。

所谓“智能水系统”,属于日立“智能城市”领域的一部分,就是在常规的水处理/管理技术之上,借助日立的“信息、控制融合系统”,对自来水、污水、中水等各种水处理设施的运行数据——即“水环境信息”进行一元化管理,从而改进城市整体的水循环经营效率。如果这种系统在多个城市、地域横向展开,形成网络一体化的话,可以对河流整体流域的水管理及水质改善发挥重要的作用。比如,借助于日立提供的监测终端和监控系统,水资源管理部门就可以对供水厂、污水处理厂、工厂、水路管道网等进行有关于水量和水质的实时最佳控制。不同地方、不同时段,需求也各不相同,都会成为供水量变化的因素,IT系统不仅随时反馈用水信息,更能预测用水趋势,利用这些水环境信息,可以设计出各种各样的用水方案,有效提高整个区域的供水效率。

作为日本本土水务市场的佼佼者,日立公司为“东京都四大净水工厂”之一的朝霞•三园净水工厂的部分项目提供服务,进行设计、建设、维护、管理运营;在日本以外,日立的水务投资和建设服务也延伸到中东、亚洲、中南美等全球众多地区。而作为中国基础设施领域市场的重要参与者,日立也看到了中国水务市场的巨大潜力,并开始了积极布局。此前,日立在中国的商业模式以具体产品的推广为主,包括监控系统、污水处理系统以及污水处理用曝气机等等。为了长远发展,日立针对中国水务市场确定了自己的独特定位,侧重于综合性的解决方案,与侧重财务的投资方式相比,日立的运作模式提供了更多的“技术含金量”。自2007年起日立进一步加强与中国政府的合作,共同举办了四次面向中国政府、企业等的技术交流会,介绍日立在节能环保领域的技术和经验,了解中方的需求。鉴于日立的实力及其在中国节能环保领域做出的成绩,国家发改委和日立单独签署了《谅解备忘录》,这在日本企业中还是首次,合作领域包括水处理、新能源、智能电网、城市交通(地铁)、家电回收再利用,并在国家发改委的指导下选择示范城市开展具体合作项目,其中一个是大连。2010年10月,日立和大连市发改委就大连长兴岛临港工业区及大连市区的“智能水城市”项目等达成合作协议。水处理领域具体涉及到两方面:第一是对大连市区供排水系统等的调研、实验和开发,可视为智能水系统的示范;第二是长兴岛临港工业区的海水淡化项目。该项目的顺利实施,无论对改进中国城市既有水务系统的运营效率,还是拓展水资源的来源,都具有非常重大的现实意义。

日立公司倡导的智能水系统主要包括以下4个方面:

1.造水和净水系统

假如人们使用过的污水能够恢复到净水的洁净状态,就可以重新加以利用;如果能从海水等自然界水源中去除废物、提取出淡水,就有可能满足缺水地区的用水需求。在担负着艰巨使命的净水及造水领域,革新性的先进技术层出不穷,而且,部分技术已经投入到了实际的应用之中。采用生物处理与膜分离技术相结合的MBR系统(污水膜分离活性污泥法)是实现水资源再生的方法之一。“生物处理”是指依靠好氧性(利用氧气生存)细菌吞食水中含有的有机物质进行净化的处理方法;“膜分离”是指利用特殊的膜材料对污水进行过滤的净水方法。这种MBR系统具有节省空间、净水性能高的特点,主要应用于缺水问题严重的中东地区,同时,作为绿化用水和工业用水的再生利用工作也在积极地展开当中。在造水方面,日立正在围绕海水淡化系统加快研究开发的步伐。海水淡化系统是中东、北非以及岛国地区最主要的管道水源,它的普及对于保证人们安全、放心的日常生活,维持正常的生产秩序具有不可替代的重要作用。

2.输配水系统

采用经过优化的最佳综合方法,通过充分权衡和考虑实现多种目的的可行性,从而制定出优秀的综合性计划方案。要想实现水资源的均衡配送,必须充分利用水源和净水厂的相关信息,做好输配地区和配送水量的综合应用计划。然而,制定最佳的输配水计划并不简单,必须要符合经济性、安全性、环保性等多种要求,全面考虑到可能出现的限制条件。因此,日立的输配水系统首先要根据天气、气温和过去的数据等信息对全天的需水量做出预测;然后,再依据预测结果,针对多家取水厂、净水厂和配水地区制定应用计划。通过利用配水地区之间的相互联通和配水地区的缓冲作用,实现环境负担的整体降低和输配水的稳定应用。

3.下水处理系统

人工池使用的是将当地居民的生活废水(3,000m³/日)经过Compact MBR+RO系统处理后的再生水。下水处理厂是将人们日常生活中排放的废水等下水进行净化之后,再排往河川、湖泊、沼泽、海洋等自然环境之中的下水处理设施。现在,它已经成为保证人们生活、保护自然环境的重要设施。下水处理系统必须运用杂质清除率高的MBR(污水膜分离活性污泥法)系统清除废水中的污浊杂质。同时,还需要运用与整个处理厂甚至其他水处理系统联网的统一监控系统对处理系统进行管理,从而确保水质的清洁和设备的有效应用。

4.产业废水处理系统

在工业化进程飞速发展的20世纪,产业废水的排放导致的公害问题给环境和人们的生活造成了严重的影响。即便现在,世界各地很多地区的排水处理设施仍然有待完善。日立坚持向汽车工厂、饮料食品制造厂、发电站等提供各工厂专用的产业废水处理系统,至今仍在致力于新技术的研究开发工作。由于各产业生产的产品不同,废水中包含的污浊物质也各有差异。因此,处理设施必须针对各种产业废水的特点有针对性地加以准备。日立的产业废水处理系统能与多种设备相组合,构建符合其产业自身特点的水处理系统。其中,膜分离活性污泥处理系统(MBR)作为生物处理与膜分离技术相结合的新型生物处理系统而备受瞩目。生物处理技术是依靠好氧性(利用氧气生存)细菌吞食水中含有的有机物质进行净化的处理工艺;膜分离技术是利用特殊的膜材料对污水进行过滤的净水方法。日立的MBR不易堵塞,处理效果稳定,而且,经过处理后的过滤水水质相当优良。因此,该系统以其便于维护管理、节省空间和低成本的特点,必将成为确保高水质废水处理企业的最佳选择。

日立构建的“智能水系统”模式示意图


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