收稿日期:2007-03-09作者简介:邹文安,男,吉林省水文水资源局,高级工程师。
《水资源研究》第28卷第3期(总第104期)2007年9月企业水平衡测试方法探讨邹文安1 辛玉琛1 赵晶东1 林晓平2(1.吉林省水文水资源局,吉林长春130021; 2.吉林省水土保持科学研究院,吉林长春130033)摘 要:讲述了企业取、用、耗、排各种水量的平衡关系,通过水平衡测试,分析企业用水工艺、用水水平、用水效率以及节水潜力等,进而提出企业节水措施。
关键词:水平衡测试;用水水平;节水措施 水是基础性的自然资源和战略性的经济资源。
我国水资源总量虽为28000亿m 3,居世界第6位,但人均水资源量仅为2300m 3,只相当于世界人均占有量的1Π4,列世界第123位。
我国城市现在每年缺水60亿m 3。
在600多座城市中有300座城市缺水,其中严重缺水的有108个,全国每年因缺水影响工业产值2000多亿元。
吉林省是水资源相对缺水省份,水资源在时空分布上又极不均衡,许多城市缺水问题越来越严重,水资源的短缺已成为制约经济发展的重要因素。
为了节约用水,合理调配水资源,增加水的重复利用率,减少废污水排放,使企业的用水更加合理,必须摸清企业的用水现状,挖掘企业节水潜力。
因此,企业开展水平衡测试势在必行。
1 企业水平衡测试的目的和意义水平衡测试是指对一个工厂的用水体系,在特定的研究周期内,利用水平衡理论和方法,通过水量、水质基础信息的准确化采集、规范化整编、系统化分析、资源化整合、合理化建议等环节,围绕水资源的取、用、耗、排所进行的监测和分析的总称。
通过水平衡测试,可以确定企业的用水水平及单位产品的用水量,从而进一步确定企业的用水定额,并作为区域、流域内计划用水、节约用水、合理分配水资源的一项重要科学依据。
2 水平衡测试依据、基本原理2.1 测试依据《中华人民共和国水法》、《取水许可技术考核与管理通则》,水利部、国家发展计划委员会及国家经贸委[1999]11号文件,《企业水平衡与测试通则》(G B ΠT 12452-90)、《评价企业合理用水技术通则》(G B ΠT 7119-93)、《河流流量测验规范》(G B Π50179-94)。
2.2 企业水平衡图与平衡方程式2.2.1 水平衡测试的基本图示由于企业的性质、规模不同,其用水、用水单元及分布、用水的复杂程度均有很大区别,有的相对简单,有的十分复杂。
对于一个企业来说,一般采用区域平衡与逐级平衡法进行水平衡测试与计算。
即首先对整个企业用水系统进行平衡,然后对各用水子系统进行平衡,但平衡原理是相同的,见图1。
图1 企业水平衡示意图1表明,企业用水组成可分为输入水量和输出水量两部分。
其中,输入水量为新水量V f 、循环用水量V cy 、串联用水量V s 之和,输出水量为循环用水量V cy 、漏溢水量V 1、耗水量V co 和排水量V d 之和。
新水量V f 、循环用水量V cy 、串联用水量V s 和排水量V d 可通过布设监测断面实测,而漏溢水量V 1和耗水量V co 则要通过水量平衡法计算得出。
2.2.2 基本表达式(1)水平衡计算公式:V t =V co +V d +V 1 (2)输入表达式:V cy +V f +V s =V t (3)输出表达式:V t =V cy +V co +V d +V 1 (4)输入输出平衡方程式:V cy +V f +V s =V cy +V co +V d +V 1式中V cy 为系统中循环用水量;V f 为系统中新水量;V s 为系统中串联用水量;V t 为系统中总用水量;V co 为系统中耗水量;V d 为系统中排水量;V 1为系统中漏溢水量。
・64・3 水平衡测试的基本参数水量参数:需要测试和分析计算的水量参数有新水量Vf、重复利用水量Vr 、耗水量Vco、排水量Vd、漏溢水量V1。
水质参数:企业主要用水点和排水点的水质测试,应根据本地区和企业具体情况确定。
水温参数:应测定循环用水进出口及对水温有要求的串联用水的控制点的水温。
如新鲜水、循环水、蒸汽凝结水的水温均要进行测定。
4 水平衡测试的工作流程及测试方法水平衡测试工作流程分为准备阶段(测试对象详勘、测试方案制定、技术储备、设备配置)、测试阶段(信息采集及初审、实时分析成果反馈)、汇总分析阶段(资料整编、计算分析、基本结论、问题建议)3部分。
根据断面具体情况,一般采用超声波法、流速仪法、容积法、浮标法、读表法及调查法等6种测试方法。
5 水平衡测试评价指标按G BΠT7119-93的有关规定,应计算与评价企业合理用水的技术经济指标,分析企业节水潜力,制订节水措施,提高企业用水的利用效率。
评价企业用水水平的主要评价指标及标准见表1。
表1 企业用水水平主要评价指标及标准项目间接冷却水循环率Π%重复利用率Π%锅炉蒸汽冷凝水回用率Π%企业职工人均日新水量Π(L・人-1)万元产值取水量递减率Π%标准水平≥95≥92≥50≤200≤5评价企业用水水平还有循环水的浓缩倍数、水表计量率、万元产值新水量、新水利用系数和工艺水回用率等,由于不同行业用水性质的不同,评价企业用水水平的标准因行业的不同而存在着一定的差异。
6 水平衡测试实例6.1 企业概况吉林市有机合成厂是以生产乙烯、橡胶产品为主的大型有机化工企业,是中国石油吉林化学工业股份有限公司主体厂。
该厂以生产乙烯的轻柴油裂解装置为主导,乙烯年产量15万t,苯乙烯年产量14万t,丁苯橡胶年产量14万t,工厂年总产值约为22亿元。
6.2 供排水及循环水有机合成厂用水全部取自吉化公司动力厂净水车间。
有3条管线,分别是1、2a号和2b号管线,为生活和生产供水;生活取水量50～70m3Πh,沉淀水取水量200～300m3Πh,过滤水取水量400～600m3Πh,工业取用新水量为642m3Πh,月取水量约46.2万m3;循环水作为有机合成厂的主要用水之一,循环水流量约3.3万m3Πh,主要集中在乙烯、橡胶、丁二烯、乙丙烯、丁烯等车间;生活污水(9号线)及工业污水(11号线)分别送到公司污水厂进行处理,工业净下水及雨水排放至动力厂10号线主干线。
日排水量为1.7万m3,污水达标率100%,万元产值污水排放量2.3m3。
6.3 水温水质(1)新鲜水:常温;循环水:<31℃;蒸汽凝结水:60～100℃。
(2)生活水水质:执行国家标准;生产水、循环水水质略。
(3)工业净下水及雨排水(10号):C OD<60mgΠL;油<10 ppm;pH:6～9。
(4)工业污水:C OD<560mgΠL;pH:6～9。
6.4 综合分析6.4.1 测试结果按照G BΠT12452-90、G BΠT7119-93和G BΠ50179-94的要求,有机合成厂共布设了86处测试断面,其中超声波智能流量计测试断面82处,容积法测试断面2处,流速仪法测试断面2处。
具体测试结果见表2。
表2 有机合成厂水平衡测试成果项目日取生活水Π万m3日转供生活水Π万m3日取沉淀水新水量Π万m3日取过滤水新水量Π万m3日取新水量Π万m3日循环水量Π万m3工厂日用水量Π万m3新水利用系数测试结果1440480504010656171367090647262000.47测试结果显示,该厂间接冷却水循环率为92.2%,低于国家标准规定的石油化工行业应达到97%的标准;重复利用率为96.9%,高于国家标准规定的石油化工行业应达到92%的标准;锅炉蒸汽冷凝水回用率为45%左右,低于国家标准规定的石油化工行业应达到50%的标准(国际标准为60%);企业职工人均日新水量为182LΠ人,低于国内同行业200LΠ人的标准。
6.4.2 节水潜力分析测试数据显示,有机合成厂取用生活水约1440m3Πd,转供生活水480m3Πd,本厂消耗生活水960m3Πd。
而用于职工生活用水只需696m3Πd,另有264m3Πd的生活水使用不合理,增加了新水取水量,加大了企业生产的成本。
目前,有机合成厂消防水(过滤水)使用不合理,且用水量较大,每小时约120m3。
原因是一些车间利用消防水冲洗设备、清洁地面或用于其它方面,浪费了大量水资源,建议控制该部分水量的使用,同时采用干除尘代替湿除尘以节约用水。
凝结水的回收率为45%左右,低于国家标准(50%),仍有节水潜力。
如果该厂凝结水的回收率达到50%,则每年增加重复用水量13.3万m3,附加回收效益79.8万元;如果该厂凝结水的回收率提高到60%,那么,每年增加重复用水量26.6万m3,附加回收效益达160万元。
乙烯单位产品取水量为14m3Πt,高于国家同类行业用水标准。
如果改进工艺,降低单位产品取水量,达到国家12m3Πt用水标准计算,则全年可节水29万m3,附加回收效益58万元(乙烯年产量14.5万t)。
6.4.3 节水措施改进高耗水工艺,更换高耗水设备,加快节水技术和节水设备、器具及污水处理设备的研究开发。
大力推广工业节水新技术、新工艺、新设备。
下大力气改造落后的生产工艺和设备,增加节水技术改造资金的投入;循环水浓缩倍数偏低,建议采取有效措施提高循环水浓缩倍数,进一步提高水的重复利用率。
7 结语通过对一个企业的水平衡测试,可以基本摸清工厂企业用水现状、工业用水基本参数之间的定量关系,找出泄漏水量,解决长年漏水问题;为企业制定合理用水规划提供可靠的依据;为工厂治理废水,提供基础水量情况;为城市水资源的系统分析、供需平衡研究、城市用水规划、未来经济发展的需水量预测以及城市水污染防治、制定不断提高工业用水水平的科技发展规划等,提供较可靠的基础数据。
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