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水处理设备
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主动化技巧进步饮用水生产能力和质量
    成千上万人的饮用水都来自被污染的水源,而且没有合格的废水处理设备进行处理;这是用水经济所需解决的重要任务。创新性的技巧则能够在高效的水处理设备驱动中给用户以极大的赞助。除了高效经济的利用以外,主动化技巧也是进步饮用水生产能力和质量的重要杠杆。

    如今,地球上约有五分之一的人口没有干净水源,因此废水处理设备常常就是他们的水源源头

    地球之所以被称为“蓝色星球”,是因为地球有70%的表面被水笼罩着。尽管如此,地球却存在着严重的问题:地球有97%的水是含有盐分的水,不合适人们直接应用,只有其余3%的水是可以饮用的淡水。而这3%的淡水中又有三分之二是保存在地球的南、北极中,以及地球的永久冰川地带。最终,只有不足1%的水是可以供人类直接饮用的淡水。

    上面叙述应用了百分比来表现相对数据;若用绝对数字表现就是:地球上的水资源总量为13.8亿m3,其中3600万m3是淡水,而可供人类直接应用的淡水仅360万m3。纯数学盘算可以得出结论:即使是很少比例的淡水,也足够供地球人应用,而且是按照当今工业发达国家人均用水的6倍标准。但令人遗憾的是:这些淡水资源在地球上的散布很不均匀,世界各地淡水资源受到的污染程度也不完整雷同,而且利用淡水所要解决的重点问题在世界各地也各不雷同。地球上有五分之一的人无法得到干净的淡水。超过13亿人饮用水的水源是受到污染的水源,24亿人没有可把持的废水处理设施应用。

    据联合国盘算,2025年,全球将有三分之二的人生活在缺水或水量不足的中。联合国解释:2005~2015年是国际“生命之水”工程的10年。联合国在这10年中的重要目标就是将全球缺乏干净饮用水的人数在全球人口不断增长的情况下减少一半。

    若联合国的目标得以实现,则将有180000人每天工作在饮用水处理设备旁,每天有330000人工作在废水净化设备旁。这对用水领域来讲则意味着需要筹备好供给充分的水量、保障水质的可靠,以及建立与保持相应的基础设施。

    新方案具有较大的差别性

    联合国的这一目标如果利用不缺水工业国家现行的废水处理技巧和消毒技巧是无法实现的。不同的可用水资源条件、不同的气象和社会条件,以及不同的基础设施条件等这些前提条件都要与当地实际相适应才行,首先是可持续发展的水资源管理、水资源循环利用技巧、消毒与方案。其次,无论采用哪种水处理技巧,节俭能源都有重要意义。由于废水处理设备会需耗费大批能源,通过产生CO2也会带来气象变暖的问题,经济和都很重要。德国污水处理设备每年耗费的电力在4400GWh/a左右。

    另外,由于新兴工业国家和发展中国家人口的增长变更迅猛,以及都市化过程加快,用户也在污水处理方面提出了追加投资的请求。到2030年时,世界上将会有60%的人口居住在面积占10%的超级城市里。这就带来了以下的问题:工业国家的废水处理系统能否承担如此沉重的污水处理和供水工作。或者说,疏散把持管理,以及半集中把持管理的水处理、废水处理和能源供给是否能够很好地实现有机联合。

    全球领域内,今后几年在可持续发展基础设施的制作和分析方面的投资额将高达2900亿欧元,而通过其他统计渠道得出的成果竟高达4800亿欧元。为解决全球性的水荒问题,水资源管理组织的情势和结构也是不可疏忽的。在欧洲,欧盟和GAT正努力推动着关于水处理和循环水供给广泛利用的讨论,虽然其在大众的讨论中受到了重重阻力,毫无争议的是德国用水经济中的企业浮现出集中的趋势。

    电子技巧在用水经济可持续发展中的作用往往被人们所低估。用水经济中的主动化技巧、驱动技巧和能源技巧有着很大的节能潜力可以发掘,因为用水经济中的设备在生产制作之后通常都是毕生工作的,一般情况下其应用年限为40年以上。尽管企业对这些设备都进行了生产过程的优化,但在这些设备的应用运行过程中,供水企业一直把供水的稳固性和可靠性作为自身的重要任务。高效的设备驱动技巧不仅可以减少水处理企业的设备运行费用,而且也能减少CO2排放。在持续运行的水处理企业中,企业在高效驱动技巧方面的投资可以在短时间内进行回收。在企业选择高效节能的驱动技巧时应注意:设备在全部应用寿命周期内的总成本费用有着决定性的意义。
    几乎所有第二套水处理设备都是超规格的设备:大多数情况下,在项目刚开端时设备的应用运行条件都还不够完备,因此首先应当断定一个动力较大的驱动系统,以保障设备能够安全可靠的运行起来;其次是按照必定的工作地位应用运行,其与最佳的工作地位有着明显差距。另一方面,优化后的流量调节也有着很大的节俭潜力:在通常情况下,流程和压缩机是按照机械流量把持方法,利用节流板或旁通阀进行流量把持的。负载的变更需要通过设备特征曲线的移动进行调节,而这种调节对电动机所需功率的转变非常小。用不到的流量则作为一种功率丧失白白糟蹋掉了,这样不仅令设备运行费用高昂,还会产生其他有害副作用,例如不盼望的介质发热。

    节能技巧得到快速推广

    可变转速的驱动系统具有变频功效,其所转变的不是整套设备的工作特征曲线,而是泵的工作特征曲线。这种方法可实现节俭30%~50%的能源。除此之外,变频器调节技巧还在改良系统的机械性能方面供给了方便:其能避免电动机在启动时的电流峰值和强烈的扭矩冲击;同样,该技巧还能使管道系统免受压力冲击、气蚀或振动的影响,避免了设备受到的后续侵害。

    另一个节能的做法是采用欧盟EEF1级或美国EPACT等级的高效节能电动机。EFF1级的高效节能电动机在年工作2000h时可在1年内收回投资。

    若不能对现有设备进行建筑性改革,则只能通过更智能的设备运行来实现节能。此时的最佳方法是利用主动化把持技巧利用所需功效,利用SPS可编程序把持器对设备所需的功效进行主动化把持。2030年时,系统将会采用专门的算法语言实现把持过程的数学优化运算,并将这一算法语言集成到流程把持系统之中。盘算成果便能方便地作为指令转达到下一级主动化层中,实现完整过程主动化把持。本文介绍的管道网络把持就是实例。

    在系统进行优化同时,用水经济领域中的企业也对企业的生产过程进行了模仿分析。动态模仿技巧能够使设备在无需真正启动设备、不侵害产品德量的条件下对设备随时间变更而变更的工作情况进行模仿。在大型企业采用了模仿技巧作为工程项目进行赞助设计之后,下一步就是生产运行时的在线模仿,对设备的应用运行状态进行支撑。在真实的生产设备中实际应用的赞助系统,其核心是与生产工程同时进行的设备状态模仿盘算,其能实时再现设备的运行状态,从而为未来的设备工艺过程优化奠定基础。

    除了现今已经熟知的基础模块之外,在所有的流程工作阶段中,功效壮大的模块组件皆可供用户选择应用;现在,已经实现的第一步便是在污水净化领域中的利用:将管道网络、污水净化设备和清水输送系统都纳入到一个模块中进行建模,以便对它们的共同作用进行模仿。

    组合模块将不同技巧融合

    由于流程主动化的高低程度越来越多地受到供水设备功率性能的影响,因此在模仿软件中我们也可以看到它们的身影。组合式的把持模块,就是将持续的生产流程与阶段式的工作方法进行联合的主动化功效把持模块,其被集成在一个整体系统之中;这使得流程把持技巧与主动化技巧能够在可视化的设计阶段便能及时再现设备的实际工况,避免了设备性能储备的不足。

    为逢迎市场需要,主动化技巧也越来越多采用了标准化。过去一直关注所谓的“硬件”统一的标准化问题,而现在的发展趋势则是:未来的系统、利用软件,以及接口的标准化问题。为了避免标准化与专业特别系统之间的冲突,主动化技巧供给商企业供给无偿、合适于所有供水企业所需的主动化模块。将来,以太网通信技巧协议能成为大多数设备元器件的标准通信技巧协议。基于人们对标准化的懂得,用户将构建在垂直及程度方向都畅通无阻的把持平台,对不同生产厂家研产生产的元器件进行配置。

    高性能企业资产管理系统

    为了进步效率、避免故障及设备停车,设备需要流程把持系统供给越来越多的信息。安装在生产设备中的PAM企业资产管理系统,其本来重要是采集现场总线仪器设备在工作状态时数据主动化元器件掩护保养所需的数据。当不同流程工艺技巧的元器件,例如管道系统、机械设备和仪器等都采用了PAM管理方案,对系统进行了性能分析,并受到积极地影响与作用之后,供水企业的经济性会有很大的进步。

    在今后的一段时间内,PAM企业资产管理软件的市场需求必会大幅增长。到目前为止,未来的供水企业是否需要具有这种功效的系统还是未知数,但企业看准了其系统可按比例缩放制作设备的特别功效,并已将其投放市场。减少了部分功效的“简编版”软件可作为标准软件用于系统的监控显示,以此避免因掩护保养状态报警而引起的故障。

    在过去15~20年中,实验室分析技巧不断改良,并以其能轻易扫除有害药物成分的效果而著名;例如它能对医药产品、有害及有毒材料中的有害成分进行分析。长期以来,人们对医药产品,以及它们的降解产品与残留物是否会对周围环境、包含人类的安全构成要挟这一话题展开过激烈的讨论。医药产品能够通过种种渠道进入到地下水中:在德国每年要耗费30000t药物,其中人体最多能将95%的药物有效成分不加变更或作为降解物而排出体外。传统的污水净化设备都无法处理医药的有效成分,因此这些药物的有效成分会以较小比例及浓度进入到地下水中。

    当人们真正扫除这些残留在水体中的药物有效成分时,则请求有更多医药产品类别的在线检测技巧方法。全新检测分析技巧更可靠,价格也更合理,因此如今从医药技巧的角度来看,清算工作已可以采用著名的生物传感器了。这种生物传感器是一种固定的生物性“检测吸收器”(例如抗体、酶及微生物)。该种生物传感器的一个重要作用就是能及时辨认混入到饮用水中的有毒有害成分。

    主动化技巧的新面貌

    到2030年,供水企业的面貌将会产生根本性变更:主动化技巧的重要意义将会在供水企业的生产过程中表现得更加突出。而哪些创新性技巧能够在供水企业中得到利用,重要还是取决于政策法规的规定。主动化技巧供给商的一个重要任务就是始终关注政策法规的变更,及时调剂主动化经营的方向。德国电子电气工业协会和未来学和技巧评判研究所也将此视为自己的工作任务之一,并开展了名为“至2020年的主动化的趋势、需求和未来市场”专项研究。2009年他们有望写出第一份调查报告。

2009-11-9
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