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智慧海水淡化厂建设指南研究

摘要：由于反渗透海水淡化厂泵组效率低、膜组件运维难度大，难

以对生产运营进行精细化管理，进而导致吨水成本较高等问题。

借助物联网、云计算、大数据、移动互联网等信息技术手段，接入底层的水

质、水量等生产数据，以及运营、业务流程数据，打通各个部门的数据融合，建

立建设信息化运营指南，是保证反渗透海水淡化体系经济运行的研究发展方向之

一。

通过现场调研分析反渗透海水淡化厂的功能结构和实际需求，将信息化运营

指南主要分为电耗管理系统、AI膜组分析系统、巡检管理和设备管理系统等方面，

可以实现电耗的分析，膜运行状态监管等，从而保证运行系统的高效。

关键词：水资源；海水淡化；智慧水厂；节能降耗

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我国人均水资源占有量只有2300m3，仅为世界平均水平的1/4，是世界上人

均水资源最短缺的国家之一。然而我国用水量巨大，近些年来国内年用水量稳定

在6000亿m，约占世界年取用量的13%，并且我国水资源分布存在时空分布不均

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和时程变化的特点，西部地区和北方沿海地区是我国主要缺水地区。在我国的水

资源利用中，生活用水约占12.1%，工业用水约占22.8%，农业用水约占63.4%，

环境生态补水约占1.7%，每年因缺水造成的经济损失达数千亿元，淡水资源短

缺是我国乃至全人类面临的严峻问题。海水淡化是减缓和解决淡水资源匮乏问题

的一种有效途径，几十年来海水淡化技术蓬勃发展，其中反渗透海水淡化技术由

于其技术成熟、稳定可靠、产水能耗低等优势，在海水淡化工程中得到了广泛的

应用，目前采用反渗透海水淡化技术的产水量已占全球海水淡化总产水量的65%

以上。

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我国经过多年的探索与发展后已掌握了中小规模反渗透海水淡化工程的核心

技术并在全国多个地区建立了日产千吨级反渗透海水淡化示范工程。但是随着淡

水需求量日益增加反渗透海水淡化装备的规模急需扩大,对单机组制水容量也提

出了更高的要求,目前单机日产淡水量已经突破万吨。2009年7月，国家科技支

撑计划“日产万吨级膜法海水淡化国产化关键技术开发与示范”项目正式通过国

家科技部立项并已在浙江省舟山市六横岛投建。“日产万吨级膜法海水淡化”采

用多机组联合制水。这种超大规模反渗透法海水淡化相对于千吨级的示范工程不

仅成本投入更大、操作更加复杂、其设备维护费用也呈直线上升。对于如此大规

模、多机组联合运行、多产水输出要求的混合作业的海水淡化工程而言，结合信

息化手段的建设运营指南，利用大数据、数据建模等手段，在一定程度上能实现

整个系统高效、可靠、经济的运行，也符合我国“节能降耗”的发展主体。

在智慧水务技术已经成熟且市场化情况下，海水淡化智慧化建设相对滞后且

相关标准文件严重缺失，建设智慧海水淡化厂是海水淡化行业转型与产业进步的

必由之路，在国内外环境管理政策及海水淡化智能化推进工作背景下，正是制定

相应标准的成熟时机。

1.建设内容及运行分析

1.1AI膜分析系统

AI膜组分析系统是一个针对海淡厂区的超滤膜/反渗透膜车间提供在线监控、

智能分析系统，本系统主要通过物联网、大数据、神经网络算法等技术，可实现

膜组件性能的实时监控，动态掌握膜性能状态，并进行智能分析展示。

1.2数字孪生系统

基于图纸数据进行海淡厂区设备和车间构筑物的三维模型搭建，精准还原实

际厂区周边环境、地形地貌。对接底层自控系统，整合静态数据、动态数据和生

产管理数据，以三维虚拟模型为基本呈现形式现实厂区的数字化镜像。通过三维

仿真模拟，将厂区过