常規(guī)自來(lái)水供水廠綜合效能評(píng)估診斷方法研究

王萌+王倩

摘 要：以建立系統(tǒng)化、模式化的城市供水廠效能最優(yōu)為目標(biāo)，根據(jù)供水廠各工藝單元實(shí)際生產(chǎn)的藥耗、水耗及電耗以及同樣系統(tǒng)的下經(jīng)驗(yàn)性節(jié)水的藥耗、水耗及電耗，并對(duì)其進(jìn)行比較，完成節(jié)能降耗的潛力判斷。在確定建有回流系統(tǒng)的供水廠具備節(jié)能減排潛力的前提下，對(duì)工藝中的每個(gè)處理單元進(jìn)行逐個(gè)分析，確定城市供水廠每個(gè)處理單元的節(jié)能關(guān)鍵點(diǎn)，針對(duì)關(guān)鍵點(diǎn)實(shí)施改進(jìn)方案，最后進(jìn)行綜合效益分析，確保綜合節(jié)能減耗能產(chǎn)生實(shí)際的效益，達(dá)到效能最優(yōu)化的目標(biāo)。本方法對(duì)于評(píng)價(jià)常規(guī)供水廠的實(shí)際效能狀況有現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：自來(lái)水供水廠；運(yùn)營(yíng)效能評(píng)估及提升；技術(shù)改善咨詢

引言

水環(huán)境的不斷惡化和水資源的持續(xù)短缺是我國(guó)城市供水行業(yè)面臨的主要問(wèn)題。這無(wú)疑對(duì)城市凈水廠供水水質(zhì)的提高增加了難度，部分城市由于水資源短缺甚至影響了正常的生活用水，而供水水源的污染增加了凈水廠的供水處理難度。我國(guó)城市供水行業(yè)的遠(yuǎn)期規(guī)劃應(yīng)以提高供水質(zhì)量、改善供水服務(wù)、優(yōu)化供水成本和保障供水安全為總體目標(biāo)。因此部分水廠原有的混凝、沉淀、過(guò)濾、消毒等常規(guī)凈水處理工藝都面臨著升級(jí)改造的需要，我們需要對(duì)凈水廠水處理系統(tǒng)做出整體的生產(chǎn)效能評(píng)價(jià)，使其在水質(zhì)達(dá)標(biāo)的前提下盡量節(jié)省能耗控制生產(chǎn)運(yùn)行成本[1]。

目前，城市凈水廠效能診斷研究工作主要是針對(duì)電耗，藥耗以及單個(gè)工藝單元能耗診斷模式及技術(shù)。然而，這些研究成果缺乏系統(tǒng)性及關(guān)聯(lián)性，飲用水廠能耗狀況評(píng)價(jià)模式關(guān)鍵技術(shù)研究不足[2]。因此，通過(guò)常規(guī)供水廠效能診斷模式，在集成常規(guī)供水廠各工藝單元效能評(píng)價(jià)技術(shù)基礎(chǔ)上，運(yùn)用系統(tǒng)優(yōu)化手段，將水廠的水源水質(zhì)、處理規(guī)模、工藝流程和水質(zhì)安全性等因素與經(jīng)濟(jì)因素相結(jié)合，綜合分析常規(guī)供水廠效能狀況，系統(tǒng)、全面地研究工藝、設(shè)備和運(yùn)行方式控制的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)實(shí)施常規(guī)供水廠節(jié)能減排至關(guān)重要。

1 方法框架

為了解決現(xiàn)有的常規(guī)供水廠效能診斷模式存在的關(guān)聯(lián)性、系統(tǒng)性和效能診斷的關(guān)鍵技術(shù)缺乏系統(tǒng)理論研究的問(wèn)題，本文介紹了一種常規(guī)供水廠效能診斷方法，包括分析、診斷、改造、評(píng)估四個(gè)步驟，如下：

（1）分析：分析常規(guī)供水廠總體運(yùn)行現(xiàn)狀，通過(guò)收集常規(guī)供水廠設(shè)計(jì)運(yùn)行資料，對(duì)水量、原水水質(zhì)情況、出廠水水質(zhì)情況、藥劑消耗情況、水耗情況及電耗情況等現(xiàn)狀進(jìn)行分析，對(duì)水廠供水系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀進(jìn)行初步評(píng)價(jià)，初步確定常規(guī)供水廠效能是否正常以及是否具備節(jié)能減排的潛力。

（2）診斷：在常規(guī)供水廠具備節(jié)能潛力的條件下，分別對(duì)常規(guī)供水廠凈水工藝處理各個(gè)單元進(jìn)行效能診斷試驗(yàn)，確定各個(gè)處理單元效能提升的關(guān)鍵點(diǎn)，對(duì)的關(guān)鍵點(diǎn)實(shí)施提升效能改進(jìn)方案的控制技術(shù)。

（3）改造：在對(duì)常規(guī)供水廠關(guān)鍵點(diǎn)實(shí)施改造后，分別對(duì)改造前后給水處理全系統(tǒng)進(jìn)行水量分析、經(jīng)濟(jì)效益分析和系統(tǒng)效能分析。

（4）評(píng)估：在對(duì)常規(guī)供水廠各工藝單元改造完畢后，從水質(zhì)狀況、水量負(fù)荷狀況、能源狀況、排污狀況、制水成本狀況及主體工藝狀況等綜合評(píng)定常規(guī)供水廠效能結(jié)果，如若評(píng)估結(jié)果不合格則返回到步驟二重新對(duì)常規(guī)工藝各單元的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，直到滿足要求為止。

2 指標(biāo)說(shuō)明

（1）設(shè)計(jì)運(yùn)行資料指的是水廠的設(shè)計(jì)說(shuō)明書及該水廠近1年的生產(chǎn)報(bào)表，其中生產(chǎn)報(bào)表包括水源水質(zhì)情況報(bào)表、水質(zhì)統(tǒng)計(jì)報(bào)表、水廠用電情況報(bào)表、出廠水水質(zhì)情況報(bào)表及生產(chǎn)情況報(bào)表。從而得到水量變化情況、原水及出廠水水質(zhì)情況、藥劑消耗情況、電耗情況及水耗情況等數(shù)據(jù)。水量變化情況指的是近1年的日平均供水量和水廠24h逐時(shí)處理水量。分析評(píng)價(jià)原水的水質(zhì)情況具體指：根據(jù)近年來(lái)原水濁度、氨氮NH3-N、CODMn變化趨勢(shì)，確定原水類別。原水類別主要分為：Ⅰ類地表水質(zhì)、Ⅱ類地表水質(zhì)、Ⅲ類地表水水質(zhì)。藥劑消耗情況指的是混凝劑及助凝劑的消耗情況。電耗情況指的是供水廠所有生產(chǎn)設(shè)備消耗的電量。水耗情況指的是水廠自用水量，主要包括濾池反沖洗水、絮凝池排泥水、沉淀池排泥水、水廠綠化用水、生活用水、水射器用水及電機(jī)冷卻用水。

（2）對(duì)水廠供水系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)價(jià)是指：城市供水廠實(shí)際運(yùn)行的平均負(fù)荷率與確定的經(jīng)驗(yàn)節(jié)能范圍內(nèi)的平均負(fù)荷率進(jìn)行對(duì)比，確定城市供水廠的供水現(xiàn)狀，對(duì)城市供水廠處理系統(tǒng)的產(chǎn)能情況、節(jié)能潛力進(jìn)行評(píng)價(jià)。

平均負(fù)荷率根據(jù)平均供水量與設(shè)計(jì)供水能力計(jì)算，由以下公式表示：

平均負(fù)荷率=平均供水量/設(shè)計(jì)供水量

式中平均供水量是根據(jù)城市供水廠處理系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的平均凈產(chǎn)水量；設(shè)計(jì)供水量是指從城市規(guī)劃、工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)情況、居民生活條件和氣象條件所確定的對(duì)水廠設(shè)計(jì)和規(guī)劃有參照作用的供應(yīng)水量。

確定經(jīng)驗(yàn)節(jié)能平均負(fù)荷率的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為：將城市供水廠處理系統(tǒng)平均負(fù)荷率高于60%定義為經(jīng)驗(yàn)節(jié)能范圍，此時(shí)水廠供水系統(tǒng)產(chǎn)能效率正常；城市供水廠處理系統(tǒng)平均負(fù)荷率低于60%時(shí)，此時(shí)水廠供水系統(tǒng)產(chǎn)能過(guò)剩，必須對(duì)其進(jìn)行節(jié)能改造。

（3）常規(guī)供水廠能耗情況是否正常具體指：常規(guī)供水廠的藥耗、電耗、水耗與其他同規(guī)模的常規(guī)供水廠的藥耗、電耗、水耗經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，從而確定供水廠的效能狀況，對(duì)供水廠的處理系統(tǒng)能耗節(jié)約能力進(jìn)行評(píng)價(jià)。

（4）具備節(jié)能減排的潛力的條件指的是：常規(guī)供水廠能耗大、并且經(jīng)過(guò)改造后能大幅度降低自用水消耗的單元，調(diào)整運(yùn)行方式降低電耗和藥耗，自用水消耗單元指的是：混凝沉淀單元、過(guò)濾單元。

（5）常規(guī)供水廠凈水工藝指的是原水經(jīng)取水泵站后依次經(jīng)“混合-絮凝-沉淀-過(guò)濾-消毒”五道處理工序的供水廠。其中混合指的是使投入的藥劑迅速地?cái)U(kuò)散于被處理水中以創(chuàng)造良好反應(yīng)條件的過(guò)程；絮凝指的是通過(guò)向處理水中投加混凝劑，使其中的膠粒物質(zhì)發(fā)生凝聚和絮凝而分離出來(lái)，以凈化廢水的方法；沉淀指的是利用重力沉降作用去除水中雜質(zhì)的過(guò)程；過(guò)濾指的是借助粒狀材料或多孔介質(zhì)以去除水中雜質(zhì)的工程；消毒指的是包括液氯消毒法、二氧化氯消毒法、臭氧消毒法、紫外線消毒法等消毒方式。

（6）提升效能的關(guān)鍵點(diǎn)是指城市供水廠處理過(guò)程中的運(yùn)行操作點(diǎn)，運(yùn)行操作根據(jù)每個(gè)處理單元的不同具體為：混合單元的混合方式，絮凝單元的絮凝參數(shù)，絮凝單元的排泥設(shè)置，沉淀單元的排泥方式，過(guò)濾單元的運(yùn)行方式，過(guò)濾單元的反沖洗參數(shù)和消毒單元的消毒形式。

（7）對(duì)供水廠常規(guī)工藝單元效能診斷試驗(yàn)具體指的是：混合單元效能診斷、絮凝單元效能診斷、沉淀單元效能診斷、過(guò)濾單元效能診斷、消毒單元效能診斷。各單元效能診斷均包括運(yùn)行現(xiàn)狀分析，校核設(shè)計(jì)參數(shù)，水廠在低濁度期、中濁度期及高濁度期三種工況下的能耗對(duì)比和對(duì)水廠全系統(tǒng)各單元改進(jìn)措施。

3 結(jié)束語(yǔ)

從城市供水廠的水資源水質(zhì)、處理規(guī)模、工藝流程和水質(zhì)安全性等各個(gè)方面綜合分析，提出常規(guī)供水廠效能診斷模式。其中包括各常規(guī)工藝單元效能狀況診斷技術(shù)及系統(tǒng)優(yōu)化節(jié)水、節(jié)藥、節(jié)電技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)節(jié)水、節(jié)藥、節(jié)電的綜合平衡。在確保水質(zhì)、水量和經(jīng)濟(jì)因素與實(shí)際相符的條件下，該綜合效能評(píng)估診斷方法，對(duì)于評(píng)價(jià)常規(guī)供水廠的實(shí)際效能狀況有現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)

[1]胡博.廣東某水廠水處理系統(tǒng)生產(chǎn)效能診斷研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2014.

[2]李志鵬.水廠運(yùn)行管理策略[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（17）：272.

作者簡(jiǎn)介：王萌（1989，12-），女，漢族，江蘇高淳人，本科，助理工程師，從事水廠的計(jì)量與生產(chǎn)管理工作。