水处理非标设备的设计及制造初探

在水资源短缺、污染问题不断加剧的背景下，水处理行业面临着复杂多样的需求，其中标准水处理设备虽然能够满足部分常规需求，但是在面对特殊水质、特定处理规模以及个性化工艺要求时，难免会出现很多问题。水处理非标设备的设计的出现至关重要，其具有独特的定制化特性，不仅能够为水质安全提供保证，而且还能够不断推动技术创新，以此来促进可持续发展。

水处理非标设备的设计的意义

1.1 满足多样化需求

不同行业、不同地区的水质存在明显的差异性，比如化工行业排放的废水中含有大量重金属离子和有机污染物，传统标准设备无法对其实现有效处理，而在一些地下水硬度较高的地区，居民生活用水要做好对应的软化处理。水处理非标设备设计能够根据这些特殊的水质条件来量身定制设备，对水质进行详细的检测与分析，设计出适配的预处理、深度处理等环节，促使设备能够精准去除水中的有害物质，以此来满足特定的用水标准 [1]。另外，由于处理规模也存在一定的差异性，所以对设备提出了不同要求，其中小型社区的饮用水处理需求与大型工业企业的废水处理规模不同，非标设备根据实际处理水量，合理设计设备的容量、处理效率等参数，有利于实现高效稳定的水处理过程。

1.2 优化处理工艺与提升效率

水处理非标设备设计并非简单的设备制造，而是深度结合先进的水处理工艺，设计人员会根据具体需求，将膜分离技术、高级氧化技术、生物处备结构有机融合。非标设备的设计过程中还注重对设备结构的优化，利用特殊材质、创新内部构造和流体力设计来减少水流阻力，不仅能够提高传质效率，而且还能够降低能耗，有利于提升水处理的整体效率，降低运行成本的同时，能够提高企业的经济效益。

.3 推动技术创新与行业发展

水处理非标设备的设计过程是技术创新的重要驱动力，为满足新需求，设计人员需要不断探索新的材料、工艺和设备形式。在材料方面，研发具有更强耐腐蚀性、更高过滤精度的新型滤材，而在工艺方面需要将多种处理技术进行集成创新，开发出更高效的组合工艺，这些创新成果不仅应用于非标设备本身，而且还会逐渐推广到整个水处理行业，以此来推动行业技术水平的提升。

2 水处理非标设备的设计

2.1 设计流程

2.2.1 前期规划与需求分析

对设计流程进行优化时，首先要做的一点就是要全面、精准的做好前期调研，设计人员要深入现场与客户充分沟通，了解项目背景、水质状况、处理规模、预算限制等需求。除了常规的书面问卷和访谈，利用实地水样采集分析、拍摄现场视频记录设备安装环境等方式，从中获取更直观的信息 [2]。其次，组建由工艺工程师、机械设计工程师、电气工程师、自动化控制工程师等构成的跨学科团队。在项目启动会上，各专业工程师共同探讨需求，从不同专业角度提出见解和建议，通过早期协同能够减少专业间的冲突和矛盾。

2.2.2 设计阶段优化

在设计过程中，设计人员维模型，并对设备的力学性能、流体流动状态等进行仿真分析结构，避免设计不合理导致的性能问题，不仅能够减择利用模块化设计的方式，将水处理非标设备分解为际需求快速组合模块，提高设计效率，为设备的安装、功和失败的设计案例，整理形成设计知识库，设计人员在开展新项目时直的经验，避免重复犯错。

2.2.3 制造与施工阶段协同

在设计阶段，设计人员与制造部门保持密切沟通，设计人员需要定期到制造车间，了解加工工艺和制造能力，根据实际情况调整设计细节，比如在设计复杂的非标罐体时，提前与焊工沟通焊接工艺要求，优化罐体的拼接方式和焊缝位置，强调制造的可行性，避免设计与制造脱节。

2.2.4 数字化制造与监控

设计时引入数字化制造技术，将设计模型直接转化为数控机床的加工指令，减少人为误差，并利用物联网技术在制造现场部署传感器，实时监控加工进度、质量参数（如图 1 所示）。一旦出现加工偏差或质量问题，系统能够及时预警，方便设计人员快速响应，提出解决方案后，最大限度保证制造过程的顺利进行。

2.2.5 设计评审与持续改进

对多轮次的设计评审机制进行织内部评审，邀请各专业工程师、项目管理人员参与，从整体方案的段除内部评审外，邀请客户代表、行业专家参与，重点审查设备性方式能够及时发现并解决设计问题，以此来提高设计质量意见以及实际运行数据，对设计流程进行复盘，分析设计过程中存在的和不足之处，制定改进措并及时更新设计规范和流程，为后续项目积累经验，以此来实现设计流程的持续优化。

2.2 完善设计标准规范

2.2.1 构建科学合理的标准规范体系

设计标准规范分为基础标准、通用标准和专用标准三个层次。首先，基础标准涵盖术语定义、符号表示、计量单位等，为整个标准体系奠定基础。其次，通用标准针对设备设计的材料选择、结构设计原则、安全防护要求等共性环节进行规范处理。最后专用标准则根据反应釜、过滤器、膜处理装置等不同类型的水处理设备，制定具体的设计参数和技术要求，逐渐形成层次分明、逻辑清晰的标准体系。

2.2.2 融合多学科知识与技术

水处理非标设备设计涉及机械工程、化学工程、环境工程、自动化控制等多学科知识。因此，在制定标准规范时要邀请各领域专家参与，保证标准能够充分融合多学科技术，尤其在制定设备自动化控制系统设计标准时，可以结合电气控制原理与水处理工艺要求，明确传感器选型、控制逻辑等规范，保证设备运行的稳定性，并提高其智能化水平。

2.2.3 细化标准规范内容

对设计流程的各个环节进行详细规定，从需求分析、方案设计、详细设计到设计评审都制定具体的操作指南和质量要求，并针对不同类型设备，明确流量、压力、处理效率、能耗等关键指标的计算方法和取值范围。还要制定严格的材料选用标准，明确不同水质、工况下适用的材料类型和性能指标，尤其对与水接触的部件，规定其卫生标准和耐腐蚀要求，对水泵、阀门等关键零部件制定规格、型号、性能参数以及质量认证要求等选型规范，以此来保证设备整体质量。

2.3 强调设备设计合理性与易用性

2.3.1 优化工艺流程设计

根据水质特点和处理目标，选择合理的水处理工艺，并将其高效集成到设备设计中，对 , 处理含有多种污染物的工业废水，根据实际情况和基本要求，直接选择利用“预处理 - 生物处理 - 深度处理” 的组合工艺 [5]。在设计反应器、沉淀池等核心部件时，通过流体力学计算和仿真分析，优化内部结构，保证水流分布均匀，不

仅能够提高处理效率，而且还能够体现设计的合理性。

2.3.2 人性化操作设计

在设备操作界面设计上，选择简洁直观的人机交互界面，利用图形化、可视化的显示方式，让操作人员能够快速了解设备运行状态和参数，比如利用不同颜色标识设备的正常、预警、故障状态，设置一键启停、自动模式切换等功能键。还要合理布局设备的操作面板和控制按钮，促使各操作符合人体工程学原理，降低操作人员劳动强度的同时，能够提升设备的易用性。

2.3.3 方便维护检修设计

设备设计时预留足够的检修空间和通道，方便维护人员接近设备内部部件进行检修和更换，将过滤器的滤元设计成模块化结构，通过快拆接口连接，并不需要复杂工具就能够快速拆卸更换。而对需要定期清洗的部件，提前设置便捷的清洗口和排污口，简化维护流程，不仅能够减少维护时间和成本，而且还能够体现出设计的易用性。

2.3.4 模拟实际运行测试

在设备制造完成后进行模拟实际工况的运行测试，模拟不同水质、水量条件下设备的运行情况，监测设备的处理效果、能耗、稳定性等指标，验证设计的合理性。一旦发现处理效率没有达到预期，需要对原因进行分析，以便及时调整优化。

3 水处理非标设备的制造要点

3.1 精准选材

材料的选择是水处理非标设备制造的基础，直接关系到设备的耐腐蚀性、强度和使用寿命，不同的水处理环境对材料有不同要求，选材时还要考虑材料的经济性，在满足使用要求的前提下，尽量降低成本。对于一些接触饮用水的设备部件，必须严格遵循卫生标准，选用食品级材料，确保水质安全。在采购材料时要严格审查供应商资质，对每一批次的材料进行材质证明、力学性能检测、化学成分分析等质量检验，从源头上保证材料质量。

3.2 精细加工

非标设备的加工工艺会直接影响设备的整体性能和精度，在机械加工方面，对泵体、罐体、管道等关键部件要严格控制加工尺寸精度和表面粗糙些复杂形状的部件可以选择利用激光切割、数控加工等先进的加工技术，以此来提高加工精度和效率。在设备组装过程中要严格按照设计图纸和装配工艺进行操作，确保各部件之间连接紧密，并按照准确的位置进行安装和处理，保证设备的运行稳定性。

3.3 严格质量检测

质量检测是保证水处理非标设备制造质量的重要手段，需要贯穿于整个制造过程。在原材料进场阶段，除了进行材料性能检测外，还要对材料的外观进行检查，确保无裂纹、砂眼等缺陷。在加工过程中要对关键工序进行中间检验，在针对焊接质量进行检验时选择利用超声波检测、射线检测等无损检测，以便及时发现焊接内部缺陷并进行修复，而在尺寸精度检测则要使用三坐标测量仪等专业的测量工具，对加工部件进行精确测量。设备组装完成后要进行压力测试、密封性测试、运行调试等整体性能测试，压力测试主要是检验设备在额定压力下的强度和密封性，保证设备在运行过程中不会出现泄漏和爆裂等问题，而运行调试则要模拟设备的实际运行工况，检测设备的各项性能指标是否达到设计要求。

3.4 强化工艺管理

在水处理非标设备制造过程中，其工艺管理水平直接影响设备的生产效率、制造成本与产品质量，因此强化工艺管理势在必行，需要对制造全流程进行精细化管控，从工艺文件的编制到生产现场的执行，从人员技能提升到质量监控体系完善，每一个环节都不容忽视（水处理非标设备制造，如图 2 所示）。基于此，首先要编制工艺文件，从原材料采购到成品组装的全流程细节都要涵盖其中，并结合企业实际生产设备与人员操作水平，制定合理的加工工时定额，为生产计划安排提供依据，避免工艺文件模糊引起生产混乱等问题。其次，根据水处理非标设备的生产工艺特点，科学规划生产车间布局，将原材料存放区、切割加工区、焊接组装区、涂装区、成品检验区等进行合理分区，减少物料搬运距离和时间。相关人员运用先进的生产计划管理系统，结合订单需求、设备产能、原材料库存等因素，制定科学的生产计划，并用甘特图等工具对生产进度进行可视化管理，以便实时监控各工序的完成情况。当出现设备故障、原材料供应延迟等突发情况时能够及时调整生产计划，合理调配资源的同时，能够保证生产任务按时完成[6]。最后在设备制造的各个环节设置质量控制点，对关键工序和重要部件进行重点监控，其中原材料进场时要严格检验其质量证明文件和性能指标，并在加工过程中对尺寸精度、表面质量等进行实时检测。设备组装完成后，利用在线检测与离线抽检结合的方式进行压力测试、密封性测试等整体性能检测，以便及时发现质量问题并采取纠正措施，促使产品质量符合设计要求。还要建立工艺改进激励机制，鼓励员工提出工艺优化建议，定期组织工艺评审会议，对生产过程中出现的质量问题、效率瓶颈进行分析讨论，运用PDCA 循环方法来制定改进措施并跟踪落实，以此来不断提升工艺管理水平和产品质量。

4 结语

水处理非标设备的设计与制造是保证水资源高效利用和可持续发展的重要基础，所以从设计阶段开始就要对多样化需求进行精准响应，对现有工艺进行创新优化，并对制造过程中的材料、工艺、质量等进行严格把控，促使每一个环节都得到合理管控。而随着技术的不断进步和行业标准的日益完善，水处理非标设备会朝着更加高效、更智能、更环保的方向发展，不仅能够保证水质安全，而且还能够推动产业升级，为水处理非标设备的设计、制造以及使用效果提供保证。

参考文献：

[1] 周鹏 . 项目管理在工业含盐废水处理中的应用 [J]. 中国井矿盐 ,2024,55(06):36-39.

[2] 韩毅 , 胡国庆 , 赵军 , 等 . 水处理工程中电控标准化工作实施总结分析 [J]. 城市建筑空间 ,2022,29(S2):715-716.

[3] 吴忠明 . 基于云平台的盾构泥水处理设备数据采集及应用 [J]. 信息与电脑 ( 理论版 ),2022,34(14):185-187+192.

[4] 王罕 , 许敏 , 耿震 . 太原循环经济环卫产业园固体废物污水处理厂工艺设计 [J]. 中国给水排水 ,2021,37(02):37-41.

[5] 李月美 , 蒋丽娜 , 杜本志 , 等 . 四川某黄磷厂废水处理应用案例 [J]. 山东化工 ,2017,46(20):179-180.