一、智慧型浸没式超滤净水设备综合介绍

（适用于各区县市一体化城乡供水、边远山区农村供水，场景为：水库水、山泉水、黄泥水（雨季）、地下水，进水水质未达到城市自来水标准的场所）

1、智慧型浸没式超滤净水设备工艺流程     

日处理量≥1300m3/d以上智慧型浸没式超滤净水设备工艺流程如下：

原水（山泉水、水库水、河水等地表水）利用重力（或压力）进入配水井，当浊度≥50NTU时，开启应急处理系统，缓冲水质后再进入浸没式超滤膜处理系统；当浊度＜50NTU时，则直接进入浸没式超滤膜膜池，通过膜过滤之后的净水自流到清水池，最终分散供应给终端用户。出口水质符合《生活饮用水卫生标准》（GB5749—2006），个别指标优于国家标准，其中出口水浊度要求小于0.2NTU。浸没式超滤系统对低温、高浊、有季节性藻类，有其特殊适应能力，设备可以户外安装，具备防雨功能，出水电动阀采用电动调节阀具备自动/手动调节功能。

日处理＜1300m3/d智慧型浸没式超滤净水设备工艺流程如下：

原水经电动阀、止回阀进入浸没式超滤膜净水设备，通过膜过滤之后的净水自流到清水池，最终供给终端用户，进入千家万户，让老百姓最终喝上干净、清洁、安全的自来水。出口水质符合《生活饮用水卫生标准》（GB5749—2006），个别指标优于国家标准，其中出口水浊度要求小于0.2NTU。浸没式超滤系统对低温、高浊、有季节性藻类，有其特殊适应能力，设备可以户外安装，具备防雨功能，出水电动阀采用电动调节阀具备自动/手动调节功能。

工艺流程示意图

2、浸没式超滤净水系统技术要求及参数

2.1.源水水源：地表水；

2.2.工作电源：380V/220V/50HZ；

2.3.工作环境：1～40℃，无阳光直射；

2.4.产水水质：瞬间可承受进水浊度不小于1000NTU，产水浊度不大于0.2NTU，总大肠杆菌、耐热大肠杆菌、大肠埃希氏菌不得检出，菌落总数不大于100CFU/ml。 符合《生活饮用水卫生标准》【GB5749-2006】

2.5.运行方式：全自动运行，无人值守，连续产水，自动保护；

2.6.控制方式：液晶触摸屏式控制，可远程通过手机/电脑监控；设备运行工况可以远程监控，手机APP监控运行工况及出水水质，运行参数可以远程调节；

2.7.膜组件形式：外压式中空纤维浸没式超滤膜组件；

超滤膜推荐在如下品牌中选择：Asahi、Scinor、Memcor、GE、Slufri、SUEZ

2.8.膜过滤动力为重力，虹吸产水，不使用水泵增压（初期膜启动、强制出水、膜清洗时除外）；

2.9.采用絮凝、沉淀、浸没式膜过滤、虹吸出水、消毒工艺，主要技术指标为絮凝时间10min，沉淀时间15min，浸没式膜通量：常规膜通量为30L/m2*h，强制膜通量为40L/m2*h；

2.10.膜反洗采用自身产水反洗，反洗气采用风机间歇供气，次氯酸钠溶液自动在线再生。

2.11.膜结构：海绵体(电镜照片)；

2.12.上限耐受次氯酸钠浓度：5,000ppm；

2.13.运行pH值范围：1-11；

2.14.CIP清洗pH范围：1-13；

2.15.膜过滤孔径：≤0.03μm；

3、 浸没式膜材质与膜通量

（1）膜丝材质：PVDF;

（2）膜丝孔径：0.02μm；膜丝内外径：1.0/2.2μm；

（3）集水管材料：ABS，封胶材料：环氧树脂。

（4）膜类型：浸没式膜

（5）设计通量：10-70（L/(㎡·h）（常温）

（6）反洗方式：气水反洗；

（7）超滤膜组件产水浊度不大于0.1NTU，产水SDI值不大于3。

（8）拉伸强度（纵向）：＞200N；

超滤膜组件的纯水通量不小于1200 L/(m2·h)；需为PVDF材质，膜孔径≤0.03μm,设计膜通量15L/㎡•h，超滤膜一般采用1.5m膜帘，每帘膜面积18m2，满足连续一周产水负荷过载150%以上，在水质水量达标的前提下，膜组件保质期为5-10年。

4、  膜池建设技术要求

膜池体要求可以根据工况放置管理房内同时满足室外放置且具备防雨功能，100-200吨/天膜池占地面积约6m2，250-400吨/天膜池占地面积约8m2，500-600吨/天膜池占地面积约12m2，700-800吨/天膜池占地面积约16m2，900-1000吨/天膜池占地面积约22m2,1400吨/天膜池占地面积约30m2。

5、  浸没式超滤膜装置清洗技术

1）过滤过程

待过滤水通过进水管和进水控制阀进入超滤膜池，抽吸泵（或虹吸）通过负压抽吸把待滤水从中空纤维膜外侧抽吸过膜壁，收集于集水管。每个膜池中的所有产水汇集到产水母管中，进入下一个处理工艺或者清水池。过滤时间一般为1-3h。

2）反洗过程

在运行过程中，进水中的颗粒物会逐渐累积在膜的外表面，从而使过滤系统的跨膜压差增加，超滤系统要停止过滤进行周期性的反洗。

反洗过程中一方面将超滤产水反向透过中空纤维膜，同时在浸没式膜堆底部通过气冲擦洗中空纤维膜丝表面去除沉积物，反洗结束后将膜池中的液体排到废液池或污水管。整个反洗过程约5min。

系统每运行30分钟进行一次反洗，其中反洗上排30秒，反洗上排30秒。

图4 反洗上排工作状态示意图

反洗上排时开启反洗泵、反洗进水自动阀（AV04）和上排阀（AV05）。

图5 反洗下排工作状态示意图

反洗下排时开启反洗泵、反洗进水自动阀（AV04）和下排阀（AV06）。

3）正洗

系统每次开机、停机前和每次反洗后都要进行一次正洗，正洗持续时间为1分钟。

图6 正洗工作状态示意图

正洗是开启原水泵、进水自动阀（AV01）和上排阀（AV05）。

4）加强反洗

系统每3天进行1次加强反洗，具体周期根据运行状态进行调整。

图7 加强反洗加药状态示意图

加强反洗是在反洗上排基础上利用计量泵添加定量的药剂。加强反洗前线进行反洗和正洗，然后进入加药步骤：开启反洗泵、计量泵、反洗进水自动阀（AV04）和上排阀（AV05），加药时间为60秒。加药完毕后，系统不进行任何操作，让药液在膜内浸泡5分钟。浸泡后进入反洗正洗状态，冲洗完好即可进入产水状态。

加强反洗步骤：

a.加强反洗前必须进行反洗和正洗，反洗和正洗时间按照正常运行时一样；

b.开启反洗进水阀（AV04）和上排阀（AV05），反洗泵与计量泵同时运行， 进行加药，加药时间≧40s；

c.关闭所有阀门，药液浸泡，浸泡时间为3~5min；

d.反洗上排（≧60s），反洗下排（≧60s），正冲（≧1min）；

e.进行另外一种药剂浸泡或返回生产运行状态。

5）气洗

图4-8 超滤气洗状态示意图

 气洗是利用压缩空气与水混合时产生的湍动力和气泡冲刷中空纤维膜丝表面的摩擦力，来冲脱中空纤维膜丝表面的污垢。气洗时首先开启上排阀（AV05）,3~5秒延时后缓慢开启进气阀（AV07）。

6）化学清洗

7）

图7 化学清洗药液循环状态示意图

 1）化学清洗药剂的选择

    碱洗：次氯酸钠（2000ppm）+氢氧化钠溶液（1000ppm）     

    适用范围：当进水中有机物含量高，可能引起滤膜受到有机物污染。并且当条件有利于生物生存时，一些细菌和藻类也将在 超滤膜组件中繁殖，由此引起生物污染。

    酸洗：1~2%柠檬酸溶液或盐酸溶液（2000ppm）

    2）清洗步骤：  

    a.按停机程序关闭超滤装置，关闭装置上的所有阀门； 

    b.在清洗溶液箱中配制好酸/碱溶液，并充分搅拌使其混合均匀；

c.打开清洗水泵出口阀（V03）和清洗液回流阀（V04、V05），然后启动清洗

  泵。循环清洗时间为60min-120min；

d.关闭清洗泵，静置浸泡，时间视污染情况定，一般为60min以上；

e.再循环清洗10-20min；

f.打开超滤装置排水阀，排净清洗液；

g.对超滤装置交替进行反洗和正洗操作，直至超滤装置排水PH值为中性;

h.继续第二种药剂清洗或返回生产运行状态。

6.7膜系统运行工艺参数表

超滤膜长期运行后，膜表面和膜丝内部积累的污染物通过正常的气水反洗不能很好的去除，此时，就需要进行化学清洗。化学清洗又分为维护性化学清洗和恢复性化学清洗。通常泛指的化学清洗是指恢复性化学清洗。

维护性清洗：维护性清洗的周期为7~15天，为保证超滤膜系统运行的稳定性，通常周期性的采用低浓度次氯酸钠溶液对超滤膜进行短时间的浸泡。

恢复性化学清洗：恢复性化学清洗的周期为6-12个月，也就是一年1-2次化学清洗。通常用碱液和酸液对超滤膜进行循环浸泡，以去除膜表面和膜丝内部的各种污染物，分为离线化学清洗和在线化学清洗两种方式。通常采用在线恢复性化学清洗的方式，即直接在膜池内采用循环加药——浸泡的方式清洗。

清洗方式实现自动和手动气清洗、气水反冲洗、在线加药清洗功能，膜系统产水需满足在所有条件下的虹吸产水，冲洗控制方式采用时间与产水量（或液位差）两个参数作为冲洗条件。

6、  浸没式超滤膜装置膜面积选择

平均浸没式超滤设备膜面积一般在吨/2.6-3.6m2之间选择，具体以专用公式膜通量计算为准。

7、  消毒系统

系统自带配套饮用水消毒系统，消毒方式为次氯酸钠投加设备（含计量泵，加药桶及配套），投加方式为手动控制、自动及远程三级控制。

8、  浸没式超滤设备膜池设备材质及要求

浸没式超滤设备膜池须采用304标号及以上不锈钢，具体参照《矩形给水箱设计图集12S101》相关标准。配套支架有效高度不小于1.0m。

（1）膜池焊接符合国家建筑标准设计图集（12S101);

（2）水箱附件材料采用普通碳素钢板及型刚制作，LB304NI8.0型焊条焊接，其质量应分别符合现行标准《碳素结构钢》和《碳钢焊条》的规定；

（3）箱顶、箱壁、箱底的LB304不锈钢板拼接均采用对接焊接（顶板为I型焊缝，底板及侧壁为V型焊缝），其他焊接为贴角焊缝，焊缝之间不存在有十字交叉现象，且不与加强肋重合,焊机为LB-2-300型不锈钢水箱专用焊机,具备电焊和氩焊功能；

9、  反洗主机

反洗主机为单独主机，含风机、反洗水泵、云容器控制系统柜、阀门仪表等配套，反洗主机为双开门钣金外壳设计。配套主机采用双主机，反洗主机和在线加药主机分置，主机做钣金外壳装饰，双开门，做散热通风处理，主机设计考虑检修方便及紧凑。

10、  反洗泵

采用非自吸式多级离心泵系列，设备能效指标达到MEI≥0.7，具有节能、底噪、环保及结构紧凑、使用方便维护、可靠性高等有点。

配套电机要求：要求电机为全封闭，风冷式二极标准电机，

防护等级IP55，

绝缘等级：F

标准电压：50HZ：1*220-230/240V，3*200-220/346-380V

运行条件：

       液体维度：常温型-15℃-70℃，热水型-15℃-120℃，

       环境温度：上限40℃

       海拔：上限4000m

11、  风机

材质：ADC12Q铝合金铸造

标准电压:50HZ：1*220-230/240V，3*200-220/346-380V

工作条件（环境）：要求温度-10~+40度范围内

风机要求：压力高、流量大、可承受高温、静音型无噪音、坚固耐用和良好的防腐性能、免保养、任意安装于水平或垂直的方向、无油无污染，免润滑。

12、  真空泵

标准电压:50HZ：3*346-380V

工作条件（环境）：要求温度-10~+40度范围内

13、  在线加药主机

在线加药主机为单独主机，含加药系统：加药箱、计量泵、阀门仪表等配套，在线加药主机为双开门钣金外壳设计。

14、  计量泵

计量泵需配套提供的配件为：底阀 过滤器，螺钉，固定支架，注射阀，2米长的PE管（排液管），4米PVC管（吸液管），泵头采用PVDF材质，可手动/自动比例调节：带有液位探头接口。

消毒剂药桶：

①采用PE材料；

②不可外置，需置于钣金主机内部；

15、  在线水质监测仪表

采用在线水质检测仪表对出水的流量及水质数据进行实时在线显示，包含出水浊度、余氯、PH、温度参数检测，可将设备的运行数据远传到中央控制中心，可远程掌握各个设备的运行状况，实时根据各设备的现场情况调整生产维护策略。

 水质在线分析仪技术要求：

①系统集成配电、防雷、AC-DC转换、水样采样预处理、流通消泡、自动清洁、数据采集、数据传输、触控显示等功能，传感器和仪表元器件。

②数据要求：长期稳定监测各水质技术数据。

③自动排污：设备需具有自动排污功能。

④水路恒流：设备需具有水流恒流功能。

⑤气泡消除：设备需具有两级气泡消除功能。

⑥防雷功能：设备需内置防雷保护器

⑦设备具有异常停水监测功能，停水时自动对传感器电极进行保护。

⑧工作温度：设备要求满足4℃~+50℃ / -25℃~+50℃工况，且具备温控加热防冻模块，设备可以在寒冷地区户外常年运行；

 液位变送器：

量程：0-2/4mH2O

过压：1.5倍满量程压力

工作温度：-10℃-+80℃

储存温度：-40℃-100℃

长期稳定性：±0.2%FS/年

温度误差：±0.05%FS/℃

安装方式：螺纹安装

外壳材料：不锈钢1Cr18Ni9Ti

输出信号：2线制4-20MA

负载电阻：＜（U-11）/0.02（Ω）

输入电源：DC11-28V

  浸没式液位计：

MPM型浸没式液位变送器

量程：0-4mH2O

过压：1.5倍满量程压力

精度：±0.25%FS（典型值）  ±0.5%FS（上限值）

工作温度：-10℃-+60℃

储存温度：-40℃-120℃

稳定性误差：±10mmH2O（典型值）

温度误差：±0.2015%FS（典型值）

与介质接触材料：不锈钢、紫铜、氟橡胶O型圈

输出信号：2线制4-20MA

负载电阻：＜（U-15）/0.02（Ω）

输入电源：DC15-28V

电缆：IP68（传感器部分）；IP65（接线盒部分）

16、自动控制工艺说明

（1）  控制方式

控制系统具备手动、自动及远程操作功能，过滤、反冲洗、排泥、消毒等实现全自动控制，同时具备远传功能，能实现远程监控。设备自带防雷装置。

设备采用自动控制和手动控制，自动控制下各个用电设备按照提前编写好的逻辑程序自动运行，无需专人值守；手动模式下，可对各个用电设备独立控制。以上操作都可以在设备触摸屏上操作，简单明了。

（2） 远传功能

控制系统具备远传功能，能实现与远程数据监视和控制功能，系统具备无线（2G-VPN网络即可）远传功能，实现实时在线监控。

（3）  应急功能

控制系统自带UPS自备电源，可实现设备停电的应急处理。

（4） 调节功能

控制系统具备产水流量调节功能，可以根据用户用水量调节设备产水流量。

（5） 数据采集功能

 控制系统具备本地数据采集、存储、计算，达到边缘计算功能。

（6） 本地操作功能

系统配套触摸屏，具备各个工艺运行情况的展示及相关参数设置功能。

（7）  能耗分析功能

控制系统对设备耗电量及电流电压进行实时监测，通过485接口的方式传输给云计算控制终端控制系统，系统具备能耗分析显示功能。

（8） 自动优化功能

控制系统对产水流量进行实时监测（实时流量、今日累计及昨日累计），系统配套机械水表、浊度、温度、TDS等参数测定，具备RS485通讯口供云计算控制终端控制系统数据采集，通过实时流量分析优化系统运行。

（9） 主要设备仪表技术参数

①自动控制系统、云计算控制系统、监控系统及通信系统

整个自动化控制及远传均由云计算器控制终端来实现，控制柜集成电气控制回路，控制柜支持本地跟远程控制切换。

云计算器智能终端具备：数据采集-数据存储-边缘计算-模型训练功能；云计算器终端硬件为内存8G,存储32G及配7寸或10寸触摸显示终端。

90天内无须人为干预，生产正常运行，出厂水质、水压、水量符合指标，设备正常运行。 

模拟量综合误差：δ≤2.0％ 

开关量综合误差：δ=0％ 

脉冲量综合误差：δ≤2.0％ 

数据正确率：I =100％ 

② 防雷接地系统

整个防雷系统能够完善的防护雷电对电子设备的各种侵害。防雷器在不影响系统正常运行的前提下，能够承受预期通过它们的雷电流和过电压。 

③ 电动调节阀

口径：按照管路配套

连接方式：对夹式/由令方式

电源电压：AC220V

环境温度：-30℃-70℃

防护等级：IP67

信号反馈：4-20MA信号输入、4-20MA信号输出

手动功能：带手动开阀关阀功能

阀体材质：铸钢

蝶板及蝶杆材质：304不锈钢

公称压力：PN10

④ 电动开关阀

口径：按照管路配套

连接方式：对夹式

电源电压：AC220V

环境温度：-30℃-70℃

防护等级：IP67

信号反馈：开关控制、带开到位、关到位

手动功能：带手动开阀关阀功能

阀体材质：铸钢或UPVC

阀芯材质：304不锈钢或UPVC

公称压力：PN10

⑤ 智能报警（含远程控制）

（1） 当系统出现故障或超限预警等情况时，能够实现真人语音方式播报相关信息，并能够实现自动地图定位功能，能够实现各类报警统计排名。并且能够和监控系统对接，监控报警联动。

（2） 报警管理（处置、研判、分级、派单）：对报警进行自动分析处理，减少人工参与，当现场设备发生异常时，常会产生多个报警信号，根据上传的报警信号进行预判，对报警信号进行分级和分区处理，判断出故障设备和具体故障信息，为用户调度和解决故障提供辅助。

（3）程控制：针对报警设施装备，实现远程干预控制，比如对阀门及水泵等设施的远程启停和手自动切换等功能。

（4） 水厂装置数据接入汇总附表。

备注：①以上水厂设施运行数据，设备现有配置均可以采集，并上传至智慧平台，上传频率1次/分钟；

②以上水厂设施运行数据满足业主拟定的统一标准数据接口及协议，能够以接口调用或协议对接形式无缝接入到集中管控平台中。我司具备软件接口联调能力和通讯对接实施能力，能够实现与集中管控平台的数据融合和功能联动。

③系统整体采用B/S方式进行软件部署,软件架构具备开放性，提供完全规范的数据开放接口，能够支持目前的各类操作系统环境。

⑥  超滤膜水处理设备管控平台

（1）无线监控及远程管控平台建设

智慧UF净水系统综合运营平台的体系架构自下而上分为：感知层、通信层、数据层、应用层；以及完善的标准体系和安全体系。体系架构如下图所示：

体系架构图

站点无线监控

1）感知层

感知层是智慧UF净水系统运营平台实现其"智慧"的基本条件。感知层具有超强的环境感知能力和智能性，通过RFID、传感器、传感网等物联网技术实现对运营平台设施、热量、流量的监测和控制，为个人和社会提供无处不在的、无所不能的信息服务和应用。

感知层又可分为感知对象子层、感知单元、传感网络、接入网关子层。

A、感知对象，感知对象主要是指物理世界中的"物"，如需要监测的运营平台设施和设备。

B、感知单元，感知单元是指具有数据采集功能的，用于采集物理世界中发生的物理事件和数据的设备和网络。采集的数据可以包括各类物理量、标识、音频、视频数据等。数据采集设备涉及传感器、RFID、多媒体信息采集、二维码和实时定位设备等。

C、传感网络，由传感设备组成的传感网，包括通过近距离无线通信方式组成的无线传感网以及其它的传感网。在智慧城市体系中要求每个感知设备都能够寻址，都可以通信，都可以被控制。

D、接入网关子层，接入网关主要负责将感知层接入到智慧城市的通信层中，可能做的处理包括协议转换、数据转换等工作，这取决于感知层和网络层采用的技术。

2）通信层

通信层是智慧UF净水系统运营平台中的信息高速公路，主要实现信息的可靠传输和路由，包括延伸网、接入网和核心网，网络层可依托公众电信网和互联网，也可以依托无线传感器网络等专用网络。

3）数据层

数据层的核心目的是让运营平台管理更加"智慧"，在未来的智慧应用中，数据是非常重要的战略性资源，因此构建智慧UF净水系统运营平台的数据层是智慧UF净水系统运营平台建设中非常重要的一环。数据层主要的目的是通过数据关联、数据挖掘、数据活化等技术解决数据割裂、无法共享等问题。

数据层通过数据中心来实现数据共享、数据活化等建立的企业的动态数据中心、数据仓库等。

4）应用层

应用层主要是指在感知层、通信层、数据层基础上建立的各种应用系统。包括三大应用平台及管控一体化门户：智慧UF净水系统运营平台生产运行管理平台、智慧UF净水系统运营平台设施全周期管理平台、智慧UF净水系统运营平台公共服务平台、智慧UF净水系统运营平台管控一体化门户。

（2）基础平台建设

随社会经济发展，人们对运营平台的服务提出了更高的要求，运营平台业务也在不断拓展，物联网、大数据、云计算、移动应用等信息化技术概念的提出和成熟，信息系统整合、人与PC的整合、制度工作过程与计算机的总体适应能力的提升需求逐步显示出来。千里之行，始于足下，很多公司强行建设应用层、整合解决方案层而忽略了基础平台层、应用层的重要性，实际上，基础平台层、应用层具备一定能量级时，整系统才具备建设整合解决方案层的能力。

智慧UF净水系统运营平台统一基础平台是以数据为中心，以虚拟化技术为手段，利用SOA架构为用户提供便捷、可靠、安全的各种应用数据软件服务。它是支撑一切云计算服务的基础架构，在计算机网络的基础上提供各种计算资源的统一管理和动态分配。基础云平台架构可整合各种异构系统，云平台用户在任何时间、任何地点，用任何可连接网络的终端设备都可快速访问平台资源。

统一基础平台由统一框架平台、物联网通讯平台等组成。

1)统一门户平台

应用管控一体化平台是一套可以整合多种异构系统、应用可视化功能的二次开发框架，提供导航、主题、消息中心、全文检索、系统管理监控等应用功能；另支持手机、平板、PC等多种设备。 

统一的用户认证中心、单点登录、服务管理，从全局上和根本上解决"各自为政、条块分割、烟囱林立、信息孤岛"等问题，推动水务信息系统整合共享，提升水务服务能力。随业务发展的不同阶段，也可以进行持续的开发，适应运营平台业务的快速发展。

统一框架平台

2)物联网通讯

通讯云平台由云计算管理平台和各种资源相关系统或设备以及连接上述设备的网络组成。在管理网络中重点为管理门户、管理控制节点以及网管维护节点组成的云管理平台。各种资源本身分布在业务网络和存储网络。助力打造智慧城市生态圈、提升大数据分析能力、可以有效的进行事前安全预警和危险分析、提升效益和竞争力。

统一通讯平台

（3）应用系统建设

1)GIS监控系统

地理信息系统（ Geographic Information System ）是能提供存储、显示、分析地理数据功能的软件。主要包括数据输入与编辑、数据管理、数据操作以及数据显示和输出等。

从技术和应用的角度，GIS 是解决空间问题的工具、方法和技术；从学科的角度， GIS 是在地理学、地图学、测量学和计算机科学等学科基础上发展起来的一门学科，具有独立的学科体系； 从功能上，GIS 具有空间数据的获取、存储、显示、编辑、处理、分析、输出和应用等功能；从系统学的角度，GIS 具有一定结构和功能，是一个完整的系统。

GIS 是一个基于数据库管理系统（ DBMS ）的管理空间对象的信息系统，以地理数据为操作对象的空间分析功能是地理信息系统与其它信息系统的根本区别。

对于分布式供水装备在GIS地图上展示：有以下优点

1.设备监控，可以直接看到设备所在位置，通过颜色表示运行状态，更加直观；

2.方便运维，设备出现问题，可以打开手机导航模式，确定更好的路线；

3.监控模式，地图模式及影像模式。

系统监控模块总览

GIS地图模式

GIS影像模式

2)站点监控系统

借助于远程监控可以将净水装备的信息网(Intranet)与控制网有效地连接起来，实现对生产、运营情况的随时掌握，把生产运营状况同企业的经营管理策略紧密结合，从而实现企业的综合自动化，可以建立网络范围内的监控数据和网上知识资源库。通过远程监控可以实现现场运行数据的实时采集和快速集中，获得现场监控数据，为远程故障诊断技术提供了物质基础；通过远程监控，技术人员无须亲临现场或恶劣的环境就可以监视并控制生产系统和现场设备的运行状态及各种参数，使受过专业训练的人员虚拟地出现在许多监控地点，方便利用本地丰富的软硬件资源对远程对象进行过程控制，以维护设备的正常运营，从而减少值守工作人员，最终实现远端的无人或少人值守，达到减员增效的目的。

远程监控系统实现以下功能：

1.卡片模式监控，可以分地区，分客户，通过不同权限监控各个设备的运行状态；

2.工艺模式监控，可以实时当地天气情况，设备运行情况，水源情况等；

3.远程诊断运维，当设备出现异常情况，可以在调度中心对设备进行远程故障诊断及远程运维。

站点数据总览

3)智能报表系统

智能报表系统的建设目标：

实现对多表、多字段进行任意组合查询、统计；

支持对查询和统计中的参数的动态设置；

支持设备对报表的修饰功能；

实现设备对报表进行分类管理的功能；

实现向导式定义方式。日报、周报、月报、能耗报表等。

设备运行报表

（4）智能模型建设

静态和动态模型

静态模型是指要描述的系统各量之间的关系是不随时间的变化而变化的，一般都用代数方程来表达。动态模型是指描述系统各量之间随时间变化而变化的规律的数学表达式，一般用微分方程或差分方程来表示。经典控制理论中常用的系统的传递函数也是动态模型，因为它是从描述系统的微分方程变换而来的（见拉普拉斯变换）。

分布参数和集中参数模型

分布参数模型是用各类偏微分方程描述系统的动态特性，而集中参数模型是用线性或非线性常微分方程来描述系统的动态特性。在许多情况下，分布参数模型借助于空间离散化的方法，可简化为复杂程度较低的集中参数模型。

成本在线模型

成本分析是利用核算及其它有关资料，对成本水平与构成的变动情况，系统研究影响成本升降的各因素及其变动的原因，寻找降低成本的途径的分析。它是成本管理工作的一个重要环节。通过成本分析，有利于正确认识、掌握和运用成本变动的规律，实现降低成本的目标; 有助于进行成本控制，正确评价成本计划完成情况，还可为制订成本计划、经营决策提供重要依据，指明成本管理工作的努力方向。

成本在线分析

健康在线模型

1、以"设备全生命周期管理"为核心，可独立给企业搭建完善的三级点检体系，实现设备状态信息化管理综合平台。

2、在线系统，点检系统、精密诊断系统，远程诊断即可独立成为系统，又可以在个平台工作

3、构建了完整的"设备全生命周期管理"生态链，成立远程诊断中心，，强大的专家团队，良好的云服务平台，能够提供及时有效的故障诊断服务。

4、我们的目标：让智慧设备安全高效地运行。

图：设备健康管理

产能预测模型

对所有记录的历史数据进行分析，初步将一年分成4个时间区间。分别为相对稳定的低温冬季和高温夏季，由冷转热的春夏过渡期和由热转冷的秋冬过渡期。水量相对稳定的季节水量预测模型可按周分，建立每周工作日、休息日及节假日的预测模型。水量变化较大的过渡期建立每日水量预测模型，分工作日、休息日及法定节假日。输入日期和日期特征（属于工作日、休息日还是法定节假日），采用LSTM神经网络实现预测。

产能预测与节能

产能预测模型

（5）工业移动应用

传统的IT运维手段基本能实现IT环境的主动、量化管理等功能，但是也有很多的局限性，无法随时随地的掌握IT环境的整体运行情况，不利于问题的及时发现和处置；不能实现随时随地查阅运行数据，影响工作效率；现有的短信报警方式局限于短信的技术特点，无法发送更详细的、更直观的信息，并不能对故障定位和排除起到很好的作用。现在随着智能手机的高速普及以及互联网技术的蓬勃发展，给IT运维工作"移动化"延伸带来了新思路——通过手机移动端APP远程监控。

数据监控页面

 应用系统页面

方案价值

实时数据：能通过自动识别、数据采集、实时位置使数据实时化、流程自动化，加速决策过程。

高效运作：通过自动化数据采集和位置信息，减少人员工作时间和人为错误，提高工作效率。

安全生产：通过位置信息和权限管理，加强员工安全，减少事故，减少资产流失。

优化管理：分析人员和资产移支轨迹和状态，给出管理优化方案，帮助解决运营效果不佳、效率低下等难题。

功能开发

数据监控模块

通过手机端APP和数据服务器连接，实现数据互通，每台设备对应一个单独的编号，在APP主页面上，以列表的形式显示设备状态（自动运行、停机、检修），实时掌握现场设备的状况，同时也可以点开单独设备查看设备具体运行状况，比如当前配方种类，当前执行步数，当前执行动作等关键信息。可设置设备置顶监视，关注重点设备。

以拓扑网的形式，直观展示网络组织关系，设备的网络状态直接在图上标出来。

在移动端APP上通过权限还可以实现工作任务下发，工艺流程调整等功能。

数据监控

报警信息模块

移动端APP可以作为报警门户，以列表形式集中展现生产系统中的所有报警信息，并且根据报警级别，系统自动统计各级别的报警数量，支持对于报警的查看过滤功能，便于查看报警信息。点击进入单台设备可以详细查询该设备近期报警情况。当设备发生故障时，移动APP会实时推送报警信息，提醒操作人员查看，避免错过重要报警信息。

设备报警

智能巡检模块

通过手机APP+设备二维码可以实现智能巡检功能，巡检人员只要在APP上确定巡检任务后，在设备旁边打开APP，使用扫码功能扫描设备上的二维码，然后填写好巡检内容，上报即可。

设备巡检系统

二、智慧型管式超滤净水设备（适用于以自来水为水源的场景，室内为主）

1、工艺流程（100T/H图例）

2、超滤装置

UF超滤膜除菌,能有效地去除水中的细菌的尸体、热源、胶体、蛋白质和各类重金属离子，农药残余成份，淄体类分子等损害健康的物质，保证人体不受任何健康的损害。

除菌率>99.5%，对有机物有良好的去除效果，系统回收率>90%

在超滤过程中，水深液在压力推动下，流经膜表面，小于膜孔的深剂（水）及小分子溶质透水膜，成为净化液（滤清液），比膜孔大的溶质及溶质集团被截留，随水流排出，成为深缩液。超滤过程为动态过滤，分离是在流动状态下完成的。溶质仅在膜表面有限沉积，超滤速率衰减到一定程度而趋于平衡，且通过清洗可以恢复。

中空纤维超滤膜是超滤技术中比较成熟与先进的一种形式。中空纤维丝外径φ0.5～1.4mm，中空纤维管壁上布满微孔，孔径以能截留物质的分子量表达，截留分子量可达几千至几十万。原水在中空纤维外侧或内腔内加压流动，分别构成外压式与内压式。超滤过滤是动态过滤过程，被截留物质可随浓缩水排除，从而减小膜的堵塞，保证长期连续运行。

UF超滤膜除菌,能有效地去除水中的细菌的尸体、热源、胶体、蛋白质，保证人体不受任何健康的损害。

本系统超滤膜的分子切割量为100000（相当于0.01μm）。

超滤系统设置反洗/清洗。

三、公司净水设备行业占有率及影响力

公司自成立以来已建成千于套净水设备，目前搭载云平台系统的设备已超过500余套，我公司净水设备车间生产线已成为多家知名品牌净水设备OEM生产基地。

四、产品工艺的先进性

1）水质情况

农村饮用水涉及水源水质中主要超标污染物为大肠杆菌。大肠杆菌（Escherichia coli）大肠埃希氏菌，Escherich 在1885 年发现的，在相当长的一段时间内，一直被当作正常肠道菌群的组成部分，认为是非致病菌。直到20世纪中叶，才认识到一些特殊血清型的大肠杆菌对人和动物有病原性，尤其对婴儿和幼畜（禽），常引起严重腹泻和败血症，它是一种普通的原核生物，根据不同的生物学特性将致病性大肠杆菌分为6 类：肠致病性大肠杆菌（EPEC）、肠产毒性大肠杆菌（ETEC）、肠侵袭性大肠杆菌（EIEC）、肠出血性大肠杆菌（EHEC）、肠黏附性大肠杆菌（EAEC）和弥散粘附性大肠杆菌(DAEC).。大肠杆菌属于革兰氏阴性细菌（G-）。

大肠杆菌（Escherichia coli，E.coli）革兰氏阴性短杆菌，大小0.5×1～3 微米。周生鞭毛，能运动，无芽孢。能发酵多种糖类产酸、产气，是人和动物肠道中的正常栖居菌，婴儿出生后即随哺乳进入肠道，与人终身相伴，几乎占粪便干重的1/3。国家规定，每毫升饮用水中的菌落总数小于100，每100 毫升水中不得检出总大肠菌群。

2）工艺选择

农村饮用水所涉及水源主要水质情况一般为雨季高浊度，同时耐热大肠杆菌、总大肠菌群、大肠埃希菌等细菌指标超标，而一般民众对使用二氧化氯等药剂消毒比较排斥，因此可选择超滤膜过滤工艺进行处理，超滤技术又分为浸没式超滤系统和压力式超滤系统，下表对于两种超滤系统及传统系统进行对比。对比可见，浸没式超滤膜系统比较适合农村地区饮用水现状。

3）处理工艺选型原则

（1）技术成熟，处理效果稳定，保证出水水质达到规定的要求。 

（2）运行管理方便，运转灵活，可根据进水水质的变化调整运行方式和工艺参数，更大限度发挥处理设备和构筑物的处理能力。

（3）有大型水厂处理项目成功的工程实例及经验。

（4）工艺技术及设备应因地制宜，运行可靠，具备一定先进性。 

（5）便于自动控制，提高管理水平，降低劳动强度和人工费用。 

（6）合理衡量方案的经济性，严格控制建设投资和运行费用。 

（7）重视环境，噪声控制，环境协调，清洁生产。

4）工艺流程

 工艺流程图1

 工艺流程图2

5）膜分离技术

超滤是一种低压膜分离技术，过滤过程是以膜两侧压力差为驱动力，以膜孔径的大小对料液中不同分子量的物质，截留率不同的一种纯机械筛分过程。超滤膜去除的物资主要是:溶液中的微粒、胶体、细菌、热源和各种大分子有机物，对于小分子有机物视膜孔径而言也会有有限性的去除率。

膜过滤图谱

6）超滤膜过滤原理

微滤的过滤精度一般在0.1-1µm，用于过滤水中的泥沙、铁锈等大颗粒物质，但不能去除水中的细菌等有害物质。

超滤膜的孔径大小约在0. 01-0. 1µm之间。超滤是一种与膜孔径大小相关的筛分过程，以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定的压力下，当原液流过膜表面时，超滤膜表面密布的许多细小的微孔只允许水及小分子物质通过而成为透过液，而原液中体积大于膜表面微孔径的物质（水中的悬浮物、胶体、细菌、两虫等微生物、蛋白质等大分子物质）则被截留在膜的进水侧，成为浓缩液，因而实现对原液的的净化和分离的目的。它可以对双组分或多组分体系进行分离分级、提纯或富集。

纳滤的过滤精度为0.001µm左右，介于超滤和反渗透之间。其脱盐滤比反渗透低，是一种需要加电、加压的膜法分离技术。

反渗透的过滤精度为0.0001µm左右，可滤除水中的几乎一切的杂质（包括有害的有益的），只允许水分子通过。反渗透技术需要加压、加电、流量小且水的利用率低，不适合大量生活饮用水的净化。

在膜分离技术中，超滤技术在市政供水中应用最为广泛。随着社会经济的高速发展，人民生活水平日益提高，城市饮用水水质标准更加严格，供水保证率和供水安全度提高，使得超滤膜工艺在给水工程中得到推广应用。在全球范围内采用膜处理工艺的净水厂运行规模于2007年已超过1000万m3/d。多年的研究和工程实践使其技术更加成熟、系统投资和成本逐年降低，运行管理经验逐渐丰富，国内包括佛山、台湾、澳门、东营、无锡、杭州、北京等地多个水厂（总规模约300万m3/d）中超滤膜工艺的应用为其在本工程中的应用提供了经验和指导。

7）浸没式超滤膜过滤原理

在抽吸泵作用下形成负压，水及小分子物质通过超滤膜上的小孔，汇集到膜丝内侧，收集于集水管并通过抽吸产水管路输送到清水池，而待滤水中的悬浮物、胶体、细菌、两虫等微生物、蛋白质大分子等物质就被截留，在排污时排除，从而实现了水的净化。

浸没式超滤膜具有以下优势：

（1）浸没式超滤膜与前面工艺衔接更顺，从前面沉淀池出水可以利用重力流入浸没式膜池，不需要中间提升。

（2）浸没式超滤膜主要是通过泵负压抽吸，如果能够设计优化，充分利用从膜池液位到清水池的液位差，虹吸运行，能耗与传统工艺没有区别。

8）浸没式超滤系统组成

9）浸没式超滤工艺流程

浸没式超滤系统的一般工艺流程图如下：

浸没超滤系统工艺流程图

10）浸没式超滤系统运行描述

（1）过滤过程

待过滤水通过进水管和进水控制阀进入超滤膜池，抽吸泵（或虹吸）通过负压抽吸把待滤水从中空纤维膜外侧抽吸过膜壁，收集于集水管。每个膜池中的所有产水汇集到产水母管中，进入下一个处理工艺或者清水池。过滤时间一般为1-3h。

（2）反洗过程

在运行过程中，进水中的颗粒物会逐渐累积在膜的外表面，从而使过滤系统的跨膜压差增加，超滤系统要停止过滤进行周期性的反洗。

反洗过程中一方面将超滤产水反向透过中空纤维膜，同时在浸没式膜堆底部通过气冲擦洗中空纤维膜丝表面去除沉积物，反洗结束后将膜池中的液体排到废液池或污水管。整个反洗过程约5min。

（3）完整性检测

为了使膜过滤系统成为隔离病原体和其它颗粒物质的一道有效屏障，过滤体系必须具备完整性，不能有任何破坏完整性的缺口。因此，在系统运行过程中，操作者能够应用检测手段，证明这道屏障的完整性，是很关键的。完整性检测系统包括压缩气源、气体过滤器、减压阀、精密压力表等。示意图见下图。

 膜完整性检测示意图

（4）系统操作

膜处理系统采用全自动化的过程和操作。当然在有必要的时候操作员完全可以进行手动操作和干预。操作程序简单易懂，操作人员可以很容易地进行改动。一般情况下，膜系统自动地在生产和反冲模式下转换。维护性化学清洗设定由PLC自动完成。恢复性清洗则需手动启动，然后PLC会按程序设定自动完成其余操作程序。

11）智慧型浸没式超滤膜设备

智慧型超滤膜设备将膜池、管路、阀门、自控集成于一体，同时预留有外围管道的接口，设备到达现场后只需通过与外围管路、设备简单对接，即可完成通水，实现膜系统的自动产水、反洗等动作的切换；采用该设备大大降低了施工周期，安装简单，大大减小了现场工作量。 

五、产品工艺的可靠性

1、超滤膜技术应用于农村饮水安全的优势

超滤膜技术是绿色物理分离技术，几乎能将细菌、病毒、两虫、藻类及水生生物全部去除，是保证饮用水微生物安全性最有效的技术。以超滤膜为核心的饮用水处理工艺被誉为第三代水处理核心技术，是目前饮用水净化处理技术研究和发展的重要方向，应用于农村饮水安全工程中具有以下优势：

针对供水特点，适合项目区用水的高效、低耗、智慧型一体化超滤膜成套设备，具有以下优点：

1）超滤膜过滤精度高，细菌、病毒去除率达到99.99%；出水水质浊度低，小于0.1NTU；

2）模块化的装置设计，非常适合小型分散供水系统，符合项目区偏远、人口分散的特点；

3）一体化超滤膜成套设备自动化程度高，设备采用电气自动控制，或气压罐结合压力开关控制设备恒压供水，既便于管理，又能使系统优化运行,更大程度地降低能耗；

4）采用无塔供水,产水水质水量稳定，受进水波动影响小，流程短，设备安装方便，不需投加化学药剂，不会产生三氯甲烷等消毒副产物，饮水的安全性非常有保障；

5）一体化超滤膜成套设备投资小，运行费用低，集成化程度高，仅需连接进、出水管路和供电电缆，即可投入运行。

2、工艺技术的可靠性

1）水质稳定，抗洪涝、暴雨期水质变化，水质有保证

超滤膜为纯物理截流过滤，暴雨形成的悬浮颗粒物远大于超滤膜0.01微米的截流孔径，因此超滤工艺能够完全不受前端水质的影响，保证出水水质稳定，即便暴雨期，浊度依然低于0.1NTU。

2）出水水质好 ，饮用水微生物安全性高

将浸没式超滤膜作为净水工艺的核心，它可以有效去除水体中的悬浮物、胶体等，使出水浊度低于0.1NTU，同时超滤膜能够几乎完全去除水体中的细菌、病毒、藻类等，其中对于细菌的去除率可以达到99.9999%，而对病毒的去除率则达到99.99%，出水水质优异，微生物安全性问题得到彻底解决，保障饮水的微生物安全性。

3）不投加化学药剂，降低消毒副产物的生成，水质口感好

浸没式超滤膜工艺，不需要投加絮凝剂即可保证产水水质，同时由于超滤技术有效截留源水中的微生物、细菌和病毒，减少后续过程中的消毒剂的使用量，从而达到降低消毒副产物生成。

4）模块化装备，集成化产品

超滤设备供水规模灵活，仅需要增减超滤膜组或膜组件即可，适用于任何规模供水量的净化处理，并且可以根据水量需求逐步增加膜组，改扩建容易，避免了初期投资的浪费。

除此之外，模块化便于现场的二次搬运，适合当地地理环境。模块设备集成化，控制单元集成管阀件，风机水泵以及自动控制单元，膜池集成曝气，反洗，产水管路和核心膜组件。从而达到节约占地，方便运输和后期改造。

5）智慧化水厂管理模式、远程控制

超滤技术被誉为"21世纪的净水技术"，以超滤技术为核心体现了水厂在设计理念上的先进性；同时水厂能实现全自动化的控制与操作，有助于实现水厂现代化的管理。

3、设备稳定性

主要设备材料的技术参数

六、超滤膜性能的稳定性

（1）超滤膜性能参数

本公司使用的超滤膜为净水核心，其采用具有自主知识产权的PVDF复合材料制成，其具有亲水性强、低压大通量、抗污染性强、化学耐受性好等特点。我公司膜组件的技术参数如下所示：

超滤类型：外压（浸没）式超滤膜

过滤方式：抽吸（虹吸）过滤

膜丝材质：PVDF

系统结构：浸没式

膜丝尺寸：内径1.0mm/外径1.6mm

设计过滤通量（L/㎡.h）：10～70

上限工作温度：40℃

公称孔径：0.02微米

产水浊度：<0.1NTU

产水率：≥95%

贾地鞭毛虫去除率：>99.9999%

隐孢子虫去除率：>99.9999%

大肠杆菌去除率：>99.9999%

病毒去除率：>99.99%

（2）超滤膜的先进性及可靠性

加强型中空纤维膜是具有内支撑的中空纤维超滤膜，膜丝内径≤0.1微米。具有以下优良的特点：

1）优良的抗氧化性能

超滤膜材料为聚偏氟乙烯（PVDF），聚偏氟乙烯（PVDF）的化学稳定性优异，它兼具氟树脂和通用树脂的特性，除具有良好的耐化学腐蚀性、耐高温性、耐氧化性、耐候性；耐受氧化剂（次氯酸钠等）的能力是聚醚砜、聚砜等材料的10 倍以上。

图 膜材料PVDF的抗氧化性能

2）高拉伸强度

膜丝带有内衬，内衬表面经过浸渍处理，和膜致密层粘结为一体，拉伸强度大于200N，彻底解决了应用过程中的断丝破裂痛点问题。避免了很多其他品牌的均质膜在运行过程中因为在比较恶劣的环境容易断丝的问题。因为有了高强度，在运行过程中，若膜丝表面有污泥结块的现象，可以直接用高压水枪对膜表面冲洗，大大的缩短处理的时间和减轻人员操作强度。

3）亲水改性技术

采用一种干态强亲水性聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备方法，使制造出来的膜本身就亲水（长久性亲水，膜的亲水基团不会丧失），混料配方的特殊组合及制作，辅以水解工艺，膜材料表面的亲水基团密集均匀分布，表现出出色的亲水性能和抗污染性能，且干态膜能大大降低运输和保存的费用。

超滤膜膜丝亲水表现

图 非亲水膜丝亲水性表现

4）高密度均匀小孔膜

特殊的工艺配方及表面后处理过程，膜丝表面孔径小，密度高，孔径分布均匀，泡点压力高，细菌病毒去除率高，能真正解决水质安全的最直接需求。

超滤膜膜丝孔径分布具有较高的抗剥离强度

反冲洗工艺是保证膜分离系统持续稳定运行和恢复的最有效的手段。如果膜不能够承受一定强度的反冲洗，那么为了保证膜的稳定运行，则需要加大曝气量和更频繁的和更高浓度维护性清洗和恢复性清洗的方法。加大曝气量则增加了运行费用，而更频繁的或更高浓度药洗需要增加药剂费用，同时高频、高浓度的药剂接触会缩短膜的使用寿命，从而增加膜的更换费用。

PVDF复合膜独有的嵌入式制膜技术，能使膜在100万次的反向冲洗条件下不会剥离，保证了膜的正常工艺运行条件下的完整性。

5）通量大、节省占地面积和运行费用

PVDF复合膜的高强度能使膜的运行通量更大，其纯水的初始通量不小于1200 L/m²·h，在常温（20℃水温）时设计通量在10-70 L /m²·h。同等水质水量及运行条件下，大的设计通量则所需的膜面积大大减少，从而占地面积也会相应减少，节省了空间和土地资源。同时，膜系统的占地面积减少也会使运行费用有所降低，因为同样的曝气条件下，膜系统的面积越小，所需要的总的曝气量也会越少，对风机的运行能耗也会越少，节省了运行费用。

由EUG TECH自主研发并产业化生产的一体化超滤膜净水设备，其生产及检测标准主要依据国家标准和行业标准，具体如下：

①膜组件及装置型号命名(GB/T 20502-2006)；

  超滤膜测试方法 （GB/T 32360-2015）

②行业标准：超滤水处理设备(CJ/T 170-2002)；

  超滤膜及其组件 （HY/T 112-2008）