企业水平衡测试方法探讨

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。

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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V

f

、

重复利用水量V

r 、耗水量V

co

、排水量V

d

、漏溢水量V

1

。

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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