采用创新PIPP“以水养水”商业模式！看金科环境这一再生水厂资源化利用

2022年11月，双百联盟在“2022（第十四届）水业热点论坛”发布了第二期“双百跨越”污水处理标杆比选活动结果。本次标杆比选活动历时4个月，来自32家水务企业的73座污水处理厂进入区域评审环节，最终25家水务企业的33座污水厂上榜（33座污水厂上榜，第二期“双百跨越”标杆污水厂榜单发布）。

为传播标杆厂优秀建设和运营管理经验，双百联盟将以“精细化-智慧化-资源化-低碳化-生态化-社会化”评选维度，系统展示第二期标杆厂风采。本文以资源化标杆厂——金科环境无锡高品质再生水厂为案例，向行业同仁展示该厂的资源化特征优势，为污水处理厂资源化建设提供案例支持。

金科环境无锡高品质再生水厂在本次标杆比选中，荣获“资源化—再生水利用污水厂”称号。“双百跨越”污水处理标杆联盟顾问专家，上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司总工程师张辰点评道：该水厂采用数字化运营管理的数据双胞胎技术，实现了无人值守、数字巡检等功能，并且采用超滤＋反渗透处理工艺，出水供给周边电子工厂以替代自来水，实现水资源再生的同时产生经济效益。“双百跨越”污水处理标杆联盟特聘运营评估专员，北京密云新城再生水厂厂长傅长明点评道：再生水回用的典范，处理后出水经过深度处理100%工业回用，自动化管理程度较高，实现少人值守。

01基本情况

金科环境无锡高品质再生水厂（江苏无锡锡山再生水厂）是金科环境股份有限公司和锡山环保能源集团共同建设运营的，公司成立于2020年12月，坐落在无锡市锡山经济技术开发区万安路61号，主营污废水深度处理及资源化再生利用、区域环境容量置换及工业水处理配套、区域地表水、河道水提标等环保业务。

秉承构筑绿色循环生态的环保理念，金科环境无锡高品质再生水厂运用金科环境膜技术水深度处理及污废水资源化的雄厚技术背景及建设、运营经验，利用锡山水务环保产业平台，以无锡为示范点，同步辐射苏、浙、皖等区域开展污废水资源循环再生及非常规水资源利用、污废水零排放等业务，致力于打造为苏浙皖地区新生水及环保业务区域投资、运营、咨询中心。

金科环境无锡高品质再生水厂总设计规模4万吨/日，一期建设规模2万吨/日。项目总占地面积14358平方米，一期建筑面积约2670平方米，包含模块化膜品间、辅助水池、办公楼、门卫及其他辅助设施，一期总投资约1亿元人民币。项目于2021年8月开工建设，同年11月底通水运营。项目以锡山水务有限公司云林污水厂准四类品质出水为水源，采用超滤＋反渗透处理工艺，产水品质远优于自来水标准，主要供应健鼎电子、高德电子、统盟电子、能达热电及周边高品质水用户。

图 1 金科环境无锡高品质再生水厂

02特征优势

金科环境无锡高品质再生水厂采用金科创新的PIPP（即Public-industry-Private-Partership）“以水养水”商业模式，利用污废水生产高品质、高附加值的再生水，出售给工业企业，以水（再生水/新生水）养水（污水处理）。可以同时实现污废水处理提标、再生利用、污染物资源化三大目标，全面解决水污染、水短缺和水安全问题，具有显著的生态效益、社会效益和经济效益，是对“环保+循环经济”的开拓性探索。在PIPPTM模式的基础上，公司于2017年推出“蓝色生态园/工厂模式”，利用核心技术将生产出的再生水出售给工业企业，同时把水中其他的污染物转化为具有商业价值的产品，将污水“吃干榨净”。

图 2 PIPP创新模式

金科环境无锡高品质再生水厂是金科环境第一个落地的产品化（第二代）水厂，采用金科环境自主研发的装配式模块化膜法水处理单元，首次将金科拥有自主知识产权的膜通用平台、卧式经典风超滤系统、膜污染控制系统、精确加药体系、数字化建设管理平台、数字化运营管理平台、无人值守系统等与装配式厂房进行系统性整合，打造由超滤模块、反渗透模块、辅助配套模块三大产品化模块拼装组合的无人值守膜品间。具有建设周期短、投资风险小、全生命周期成本低、产品质量高、数字化管理平台实现“无人”值守、可快速实现改/扩建等优势。

1. 膜通用平台技术

金科环境自主研发的全球专利——膜通用平台装备技术，可以实现多个品牌膜元件的通用互换，以及系统运行工况和条件的软件兼容，实现了真正意义上的功能性通用互换，在水厂全生命周期内，给客户提供膜品牌的自主选择权。同时，通用技术拥有单体装备大型化的优势，节省占地面积，有效减少膜系统的复杂程度，降低系统投资和运营成本。

图 3 PIPP创新模式

2、数字双胞胎系统

采用金科环境研发的“水厂双胞胎-建设管理平台”和“水厂双胞胎-运营管理平台”，实现了水厂设计、建设、运营各个阶段实体厂/数字厂同步数字化实施-所见即所得。运营管理平台包括实时监控、生产经营、信息中心、少人值守、配置中心五大模块。

（1）实时监控

水厂运行态势实时数据驾驶舱，时刻关注工艺安全、设备安全以及人防安全。水厂运营综合数据驾驶舱，水厂运营综合数据看板，将运营相关数据集成到数据大屏，可定制数据指标模块和动态配置模块布局。水厂运行全面安全监控。工况异常报警；视频监控、烟感门禁异常报警；维修保养预期报警。便捷情景操控模式，一键完成若干工艺指令执行和参数数值切换，按模式管理水厂运行。

图 4 智能水厂双胞胎管理平台

动态驾驶舱：平台所提供的数据驾驶舱，数据项、数据呈现形式、数据呈现模块布局，均可在线配置，并保存多个版本。驾驶舱同时支持文件管理、报警中心、三维可视化、项目概况等预制模块，可有选择的进行添加和布局调整。同一个水厂内，可根据车间不同，使用场景不同，设置多个驾驶舱数据项组合和布局，灵活适配各种应用场景。

报警中心：平台提供多种类型的报警，包括巡检异常、故障上报、工艺诊断异常、维修保养逾期等等。报警信息通过微信或钉钉群发，可推送至相关负责人，驱动责任人第一时间采取相应措施。报警信息集中记录，可作为水厂运营工作复盘分析的数据来源，是水厂运行工作中可以积累的重要数据资产。

图 5 报警中心

数字安防：系统可快速集成视频监控系统，并集成智能监控设备具有的智能功能，可根据业务需求实现多系统联动。三维场景与视频画面联动，高效定位视频画面空间位置，提高应急时间处理效率。智能视频监控设备可提供水厂部分环境感知识别功能，例如跑水漏水等。

图 6 视频监控系统

（2）生产经营

数字化维修保养作业管理与记录，数据驱动水厂运营决策优化，如备品备件统筹采购仓储计划等。智能巡检驱动维修保养工单，系统智能巡检给出工况评估后，需要维修保养的设备可直接派发工单，到相关工作人员。移动端现场规范运维操作，工作人员完成维修保养工作后，移动端提交工作记录。可上传资料、图片、视频等，提交表单格式可在线编辑。维修保养计划精细到位号，系统可录入精确的运维保养计划，提供计划逾期预警。精细化管理备品备件，统筹规划采购与仓储。

图 7 数字化维修保养作业管理与记录

智慧运维系统：平台提供精细到设备的维修保养计划功能，可按照计划精细化的推送作业清单，确保维修保养工作如期进行。系统对逾期未执行的维修保养计划，将给出预警报警，并派发工单到指定人员，数字化驱动运维工作执行。维修保养操作可通过移动端完成作业数据记录，可通过拍照或录视频的方式记录关键动作和结果。

设备管理：精确到位号的设备管理，实时采集平记录水厂设备全生命周期数据资产，包括设计、采购、建设和运行期数据。精细化管理设备备品备件数据，统筹规划备品备件采购和存储的时机和时长，合理规划仓储。平台可提供数据中台服务，以设备为核心组织其相关数据，并提供统一的数据访问与可视化管理。

（3）信息中心

水厂运营数据中台服务，数据治理中心，搭建数字化转型技术底座。水厂数据与信息综合管理，水厂全生命周期资料数据，综合记录管理。记录水厂设计、采购、施工和运行各阶段相关数据以设备为数据组织核心基于BIM数据，组织索引相关数据和资料，实现数据与BIM的交互联动，双向查询。便捷直观的系统交互体验基于BIM的优良可视属性，建立直观、高效的人-机、人-数据连接通道。提高数据及数据分析结果的使用效率。

（4）少人值守

系统感知与分析水厂实时工况，逐步减少对人员经验和体力的依赖，保障设备运行。全量全要素感知水厂工况，通过采集PLC数据，加装工业传感器等技术手段，采集水厂工况分析需要的全量数据要素。智能巡检定时推送工况评估报告，系统基于全要素数据，定时进行分析判断，给出巡检报告，包括工艺工况评价和操作建议。逐步减少人员巡检，保留部分人工巡检功能，减少因人员疏忽造成的设备损耗或故障。

智能巡检系统：数据驾驶舱主控画面中，可按指定智能巡检间隔，生成智能巡检报告，以“横幅”形式滚动播报巡检结果。数字代理“员工”在三维场景内完成虚拟巡检，按照指定路线对水厂数据进行轮巡，输入给分析模块。生成智能报告，包括工艺数据工况情况评估，专家系统工艺诊断分析结果和动态环境感知数据分析结果，以及水厂运行工况综合评价及处理建议。

智能专家系统：平台提供图形化界面，供专家团队将水厂工况判断规则输入到平台系统内，作为工艺诊断分析的算法依据。平台提供灵活可在线配置的数据图表呈现模块，可以在线配置相关数据可视化形式，辅助人工工艺优化决策。工艺诊断模块按照规则库对水厂运行相关数据进行综合分析判断，并给出综合评价及优化建议。

（5）配置中心

在线化平台部署方案，便捷上线基础版本。存量水厂高效部署上线，轻量化与感知系统服务支撑。工业模型轻量化处理，支持P3D、Revite等模型输入，输出系统可用的轻量化BIM模型，并包含设备设计属性数据。在线化数据集成配置。高效集成Scada系统或直连PLC系统，快捷集成数据，动态关联数据项到设备对象。动态适配实际运维业务流程。动态可配置数据驾驶舱，丰富的数据图表库，智能巡检路径与数据项配置，数据提交表单与数据项配置。

3、直联耦合系统（IMS）

公司的IMS技术，实现了反渗透膜系统与GTFOST超滤系统直联耦合，省去了传统超滤-反渗透工艺的中间水池和二次提升，节省了工艺占地面积及建设投资，减少能源消耗。直连的同时避免了中间水池可能产生的二次污染，降低了反渗透化学清洗频率，可提升反渗透膜使用寿命。

03企业荣誉

金科环境无锡高品质再生水厂的建成实现了锡山经济技术开发区污废水再生利用率的提高，为企业及政府提供了环境容量，利于产能提升及招商落地。污水再生处理后用于下游PCB及热电企业，不仅取得了商业收入，同时减少了企业原来纯水制作工艺和成本，商业模式创新，工程产品化创新，具有示范和推广意义。

水厂运用自主研发的数字孪生技术，通过采用先进的管理思维和技术手段，提供一套应用于水厂的智能化控制、物联网接入采集、一体化中央监控、移动化管控平台、大数据分析和科学化决策于一体的自动化、数字化、智能化水厂整体解决方案，实现水厂的少人/无人化生产运营管理。目前已实现设备故障停产时长减少5%、线下人工巡检减少50%以上、库存有效率提高10%、膜清洗操作准确率提升5%。

自运营以来水厂产水品质远优于用户要求水质，平均产水电导率低于50μS/cm，水质水量稳定。水厂凭借高质量产品和优质服务得到了用户的高度认可，用户满意度均满分。

金科环境无锡高品质再生水厂取得的成果获得了同行专家的一致肯定。在2021—2022年间接待各类参观交流50余次，累计接待参观者400余人。在2022(第二十届)水业战略论坛上荣获“2022再生水回用优秀案例”殊荣。此外，本项目在《2022年江苏省长江流域生态保护和修复工程项目》申报中专家评分80分，获得专项补助资金2019万元。

金科环境无锡高品质再生水厂是响应长江生态环境保护的一项重要工作，亦是金科环境第二代工程产品化水厂的典型示范案例，也为我国污水资源化利用提供宝贵的技术和管理经验，对长三角乃至全国的污水资源化利用都具有领先的示范意义，同时将为今后更大规模的再生水回用工程的实施和管理积累经验，提供有益的参考和借鉴。

04发展前景

随着国家“双碳”战略部署的不断深入，国家十部委及江苏省陆续发布了《关于推进污水资源化利用的指导意见》（发改环资〔2021〕13号）、《区域再生水循环利用试点实施方案》（环办水体〔2021〕28号）、《江苏省推进污水资源化利用的实施方案》（苏发改资环发〔2021〕1047号）等推进污水资源化利用的政策文件，将污水资源化利用摆在了更加突出位置。2020年12月，国家生态环境部印发了《关于进一步规范城镇（园区）污水处理环境管理的通知》，要求各地编制城镇污水处理及再生利用设施建设规划，落实污水处理、再生水利用等相关工作。《产业园区规划环评审查最新相关要求》明确园区/集中区近期中水回用30%-40%，化工园区40%-50%。污水再生和回用可缓解城市水荒、提高水资源的综合开发利用程度，开发利用城市污水为拓宽供水来源提供了新的思路，是提高供水可靠性的重要手段。通过企业污废水的再生回用，实现了在工业企业内将自来水作为第二备用水源的可能性。

随着区域工业经济总量在不断扩大，工业用水量需求也呈逐年递增趋势，但环境容量指标日趋缩紧，严重制约地方工业企业落地，本项目的建设不仅符合园区招引外资的政策，还可以解决服务区的环境容量问题、水污染问题、改善园区的环境、促进园区发展。同时，污水深度处理后回用亦可以取得一定的经济效益和环境效益，利于水资源的节约和合理规划，大大提升城市的对外形象，从而进一步改善当地的投资环境。

编辑：李丹