淺談乳品企業(yè)水平衡測(cè)試

高淑紅

(齊齊爾市水資源中心，黑龍江 齊齊哈爾 161005)

0 前 言

本次測(cè)試采用現(xiàn)場(chǎng)水表計(jì)量及校核、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試與統(tǒng)計(jì)分析相結(jié)合，通過(guò)水量平衡測(cè)試，對(duì)該單位用水情況作全面的了解并進(jìn)行分析，同時(shí)對(duì)該企業(yè)節(jié)水工作做了督促和指導(dǎo)，為明確乳品加工行業(yè)節(jié)水潛力，制定節(jié)水措施，實(shí)現(xiàn)科學(xué)管水、水資源綜合利用奠定基礎(chǔ)。

1 水平衡測(cè)試原理、原則、意義及目的

1.1 水平衡測(cè)試原理

水平衡測(cè)試是指一個(gè)用水單元或其他一個(gè)具有一定封閉特征的用水體系，在特定的研究周期內(nèi)，利用水平衡理論和方法，通過(guò)水量、水質(zhì)基礎(chǔ)信息的準(zhǔn)確化采集、規(guī)范化整編、系統(tǒng)化分析、資源化整合、合理性建議等環(huán)節(jié)，圍繞水資源的取、用、耗、排進(jìn)行的檢測(cè)和分析的總稱。

企業(yè)水平衡測(cè)試是以企業(yè)為考察對(duì)象的水量平衡測(cè)試，即對(duì)該企業(yè)用水單元和用水系統(tǒng)的輸入水量、輸出水量進(jìn)行系統(tǒng)的測(cè)試、統(tǒng)計(jì)、分析，得出水量平衡關(guān)系的過(guò)程。

1.2 水平衡測(cè)試的原則

1)應(yīng)選擇在常規(guī)工況下進(jìn)行水平衡測(cè)試，企業(yè)生產(chǎn)負(fù)荷為常規(guī)水平，保證測(cè)試結(jié)果具有代表性。

2)重點(diǎn)設(shè)備必測(cè)，生活用水必測(cè)，相同設(shè)備抽樣測(cè)。

3)水表的精確度不應(yīng)低于±2.5%，水表的記錄要準(zhǔn)確。

4)保證全廠水量測(cè)試結(jié)果的不平衡率б(即總水量與分支水量之和的誤差)≤±5%。

1.3 水平衡測(cè)試意義和目的

水是自然界中一切生物賴以生存的物質(zhì)之一，是人類生活不可替代的生命資源，也是社會(huì)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)資源。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，水資源供需矛盾日益突出，水資源短缺已成為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要瓶頸。節(jié)水是緩解目前供需矛盾最快、最經(jīng)濟(jì)、最有效的一項(xiàng)措施，而水平衡測(cè)試正是企業(yè)節(jié)約用水、科學(xué)管水的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作和最基本的方法。水平衡測(cè)試是加強(qiáng)用水科學(xué)管理，最大限度地節(jié)約用水和合理用水的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作。它涉及到用水單位管理的各個(gè)方面，同時(shí)也表現(xiàn)出較強(qiáng)的綜合性、技術(shù)性。通過(guò)水平衡測(cè)試應(yīng)達(dá)到以下目的：

1)掌握單位用水現(xiàn)狀。如水系管網(wǎng)分布情況，各類用水設(shè)備、設(shè)施、儀器、儀表分布及運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，用水總量和各用水單元之間的定量關(guān)系，獲取準(zhǔn)確的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。

2)對(duì)單位用水現(xiàn)狀進(jìn)行合理化分析。依據(jù)掌握的資料和獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、分析，評(píng)價(jià)有關(guān)用水技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，找出薄弱環(huán)節(jié)和節(jié)水潛力，制訂出切實(shí)可行的技術(shù)、管理措施和規(guī)劃。

3)找出企業(yè)用水管網(wǎng)和設(shè)施的泄漏點(diǎn)，并采取修復(fù)措施，堵塞、跑、冒、滴、漏。

4)健全企業(yè)用水三級(jí)計(jì)量?jī)x表。既能保證水平衡測(cè)試量化指標(biāo)的準(zhǔn)確性，又為今后的用水計(jì)量和考核提供技術(shù)保障。

5)可以較準(zhǔn)確地把用水指標(biāo)層層分解下達(dá)到各用水單元，把計(jì)劃用水納入各級(jí)承包責(zé)任制或目標(biāo)管理計(jì)劃，定期考核，調(diào)動(dòng)各方面的節(jié)水積極性。

6)建立用水檔案，在水平衡測(cè)試工作中，把收集的有關(guān)資料、原始記錄和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，按照有關(guān)要求，進(jìn)行處理、分析和計(jì)算，形成一套完整詳實(shí)的包括有圖、表、文字材料在內(nèi)的用水檔案。

7)通過(guò)水平衡測(cè)試提高測(cè)試單位管理人員的節(jié)水意識(shí)、單位節(jié)水管理水平和節(jié)水管理人員的業(yè)務(wù)技術(shù)素質(zhì)。

8)為制定用水定額和計(jì)劃用水量指標(biāo)提供較準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2 水平衡測(cè)試情況

2.1 企業(yè)用水基本情況調(diào)查

齊齊哈爾菲格瑞斯食品有限公司為自備水源井供水，本次實(shí)測(cè)企業(yè)自備井(FG2)取水量809.37m3/d，年生產(chǎn)天數(shù)360d，年取水量29.14×104m3/a；由于企業(yè)進(jìn)行節(jié)水技術(shù)改造，努力提高水的重復(fù)利用率，所以年用水量將呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。

1)企業(yè)用水包括主要生產(chǎn)用水、輔助生產(chǎn)用水和生活用水。生產(chǎn)及主要用水工藝簡(jiǎn)介：原料奶液經(jīng)殺菌、標(biāo)準(zhǔn)化后，與輔料溶液混合、均質(zhì)，進(jìn)入四效不斷用蒸汽對(duì)奶液進(jìn)行間接加熱,使其濃縮。此過(guò)程中將由奶液產(chǎn)生大量二次蒸汽，預(yù)熱物料的熱能由上一效的二次蒸汽提供，二次蒸汽經(jīng)四效使用后，由冷凝器冷凝并回收用于動(dòng)力車(chē)間設(shè)備清洗、除塵。濃縮奶液經(jīng)噴霧干燥器噴出，由塔內(nèi)熱蒸汽帶走霧狀奶液表面水分，使其干燥成粉。地下水通過(guò)輸水管道輸送到企業(yè)各用水環(huán)節(jié)，生活污水及設(shè)備清洗后的生產(chǎn)廢水由企業(yè)專用下水管排放企業(yè)污水處理站。經(jīng)污水處理站處理達(dá)標(biāo)后排入廠區(qū)北400m自然泡澤中。依據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB 3838，項(xiàng)目退水泡澤為Ⅴ類水體，其排污標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB 8979—2012中二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，COD指標(biāo)為100—120 mg/L，企業(yè)2015.04—2016.04污水排放檢測(cè)數(shù)據(jù)顯示，項(xiàng)目退水COD指標(biāo)一般<100 mg/L，平均值為41.58mg/L。

2)企業(yè)取水水源情況。齊齊哈爾菲格瑞斯食品有限公司現(xiàn)有自備水源井2眼，原供水井(FG1)于2014年6月出現(xiàn)返砂現(xiàn)象后，至今處于報(bào)廢狀態(tài)。為解決生產(chǎn)用水問(wèn)題，企業(yè)于2014年6月提出鑿井申請(qǐng)并鑿井(FG2)，企業(yè)現(xiàn)以FG2號(hào)井作為生產(chǎn)及生活供水水源。FG2號(hào)井井深230m，井徑φ325mm，單井涌水量130m3/h。取水水源為第四系中、下更新統(tǒng)孔隙承壓水及第三系孔隙承壓水，HCO3-Ca·Na型水，水溫5.0℃，水量豐富，水質(zhì)較好，滿足企業(yè)用水需求。

3)供水管網(wǎng)、排水管網(wǎng)及水表配備情況。企業(yè)在一級(jí)用水節(jié)點(diǎn)，即地下水取水口處安裝流量計(jì)量?jī)x表，用于全廠用水情況的統(tǒng)計(jì)，儀表運(yùn)轉(zhuǎn)正常，記錄準(zhǔn)確。企業(yè)一級(jí)水表配備率為100%。二級(jí)節(jié)點(diǎn)為制水車(chē)間、收奶間、一車(chē)間、二車(chē)間、生產(chǎn)設(shè)備冷卻系統(tǒng)、間接冷卻循環(huán)系統(tǒng)、保鮮冷卻循環(huán)系統(tǒng)、化驗(yàn)室、洗衣間、動(dòng)力車(chē)間、廁所、辦公室、別墅區(qū)、污水處理站進(jìn)出口共14處。企業(yè)在水處理車(chē)間出水管為生產(chǎn)區(qū)和生活區(qū)輸水管配備了流量計(jì)量?jī)x表。企業(yè)二級(jí)水表配備率14.3%，配備率較低，本次主要采用超聲波流量?jī)x完成測(cè)試。三級(jí)節(jié)點(diǎn)主要為設(shè)備用水，企業(yè)未在用水設(shè)備上安裝儀表。由于企業(yè)工藝較為先進(jìn)，注重節(jié)水管理，不斷提高用水效率，但企業(yè)水表配備率較低。

2.2 測(cè)試步驟

測(cè)試程序主要包括組織落實(shí)、技術(shù)落實(shí)、測(cè)試內(nèi)容和方法的確定、測(cè)試方案的制訂、實(shí)測(cè)及數(shù)據(jù)匯總等步驟，詳見(jiàn)圖1。

2.3 水平衡測(cè)試項(xiàng)目、測(cè)試方法及測(cè)試設(shè)備

2.3.1 測(cè)試項(xiàng)目及內(nèi)容

根據(jù)測(cè)試前的調(diào)研情況，按照齊齊哈爾菲格瑞斯食品有限公司實(shí)際的水系統(tǒng)劃分水平衡測(cè)試體系，確定測(cè)試對(duì)象和范圍。根據(jù)企業(yè)用水的實(shí)際情況，可以將全廠水系統(tǒng)劃分水處理用水、生產(chǎn)車(chē)間用水、生產(chǎn)設(shè)備冷卻用水、化驗(yàn)用水、動(dòng)力車(chē)間用水、設(shè)備清洗用水和附屬生產(chǎn)用水。根據(jù)測(cè)試大綱的要求，水平衡測(cè)試的測(cè)試內(nèi)容如下：

1)企業(yè)水源的日供水量、水質(zhì)。

2)各生產(chǎn)車(chē)間或水處理單元的日供水量、排水量。

3)企業(yè)供水干支線的漏溢水量。

4)水源地及主要用水設(shè)備的開(kāi)機(jī)率。

5)各生產(chǎn)車(chē)間、工序及單臺(tái)設(shè)備的不同種類用水日取水量、復(fù)用水量、日排水量、日耗水量。

6)各車(chē)間輔助或附屬生產(chǎn)設(shè)施的日取水量、日復(fù)用水量、日排水量、日耗水量。

7)企業(yè)職工生活日取水量、日用水量、日排水量、日耗水量。

2.3.2 測(cè)試方法

企業(yè)本次水平衡測(cè)試采用逐級(jí)平衡法，其中各級(jí)取水量采用計(jì)量水表直讀法；管道泄漏量測(cè)試采用動(dòng)態(tài)平衡法；設(shè)備水平衡測(cè)試采用超聲波流量計(jì)法、容積法實(shí)測(cè)及輔以調(diào)查數(shù)據(jù)；車(chē)間、工段、工序水平衡測(cè)試采用管道流量計(jì)直讀法、超聲波流量計(jì)法為主，調(diào)查定額核算為輔，某些數(shù)據(jù)無(wú)法在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的(如蒸發(fā)、飛濺損失)需要進(jìn)行分析計(jì)算。其小型排水應(yīng)用容積法或小浮標(biāo)法，大、中型排水采用流速儀法[1]。

測(cè)試小組通過(guò)分系統(tǒng)逐級(jí)平衡、選擇合理的測(cè)試方法、增加平行測(cè)定次數(shù)等多條措施來(lái)減小測(cè)試的誤差，以保證測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和代表性。

1)測(cè)試管道上的水量計(jì)量?jī)x表的，由測(cè)試人員記錄，同時(shí)查閱企業(yè)生產(chǎn)報(bào)表以供參考。

2)測(cè)試管道上無(wú)水量計(jì)量?jī)x表的且能夠滿足超聲波流量計(jì)測(cè)試條件的，可以采用便攜式超聲波流量計(jì)測(cè)定。

3)測(cè)試管道上無(wú)水量計(jì)量?jī)x表、且不便使用超聲波流量計(jì)測(cè)定的，可以測(cè)量或記錄其相關(guān)系統(tǒng)管道的流量，通過(guò)計(jì)算得出該管道的流量數(shù)據(jù)。

2.3.3 測(cè)試儀器、設(shè)備

超聲波流量計(jì)(DN15-100、DN50-700)；

卷尺、溫度計(jì)；

砂紙、角磨機(jī)、耦合劑等。

3 測(cè)試期間設(shè)備運(yùn)行狀況說(shuō)明

2019年6月下旬至8月上旬，在企業(yè)生產(chǎn)管理部門(mén)的積極配合下，水平衡項(xiàng)目測(cè)試組完成了齊齊哈爾菲格瑞斯食品有限公司的水平衡測(cè)試工作。水平衡測(cè)試期間，各車(chē)間設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，生產(chǎn)正常進(jìn)行。

4 企業(yè)水平衡測(cè)試結(jié)果及分析

4.1 測(cè)試后評(píng)估

這次水平衡測(cè)試是在企業(yè)正常生產(chǎn)情況下進(jìn)行的，測(cè)試的時(shí)段與生產(chǎn)周期一致。根據(jù)不同的測(cè)試斷面采用不同的測(cè)試方法。水源地輸水管安裝了一級(jí)水表，經(jīng)過(guò)用超聲流量計(jì)校測(cè)，一級(jí)水表比較準(zhǔn)確，所以水源地的新水量以水表的觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算新水量。二級(jí)節(jié)點(diǎn)用水亦以水表讀數(shù)為準(zhǔn)。對(duì)于各種用水設(shè)備進(jìn)出口水管都是封閉的管道，普遍采用超聲波流量計(jì)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試斷面的布設(shè)根據(jù)管道的進(jìn)出口長(zhǎng)度而定。

4.1.1 水量計(jì)算方法

用水比較平穩(wěn)的用水設(shè)備，用算術(shù)平均法計(jì)算各種用水量。對(duì)于間斷性用水設(shè)備，采用計(jì)時(shí)觀測(cè)，求得各時(shí)段的用水量，按時(shí)間加權(quán)平均計(jì)算出日用水量。對(duì)于冷卻塔的蒸發(fā)損失水量和風(fēng)吹散發(fā)損失量，一般實(shí)測(cè)補(bǔ)充新水量計(jì)算，采用經(jīng)驗(yàn)公式的計(jì)算方法進(jìn)行校核，經(jīng)驗(yàn)公式中吹散損失系數(shù) K，蒸發(fā)損失系數(shù) S，氣溫按現(xiàn)狀選取合適值，誤差控制在合理范圍內(nèi)。

4.1.2 測(cè)試結(jié)果分析

經(jīng)過(guò)對(duì)企業(yè)各類水量的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，在數(shù)據(jù)整理分析階段，對(duì)原始資料進(jìn)行了綜合整理、計(jì)算和分析。按照《節(jié)水型企業(yè)評(píng)價(jià)導(dǎo)則》(GB/T7119-2006)，對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算。通過(guò)分析計(jì)算，對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了合理性檢查和平衡計(jì)算，水量平衡誤差符合規(guī)范要求[2]。

4.2 企業(yè)用水現(xiàn)狀測(cè)試結(jié)果

通過(guò)對(duì)齊齊哈爾菲格瑞斯食品有限公司測(cè)試數(shù)據(jù)的整理、計(jì)算和合理性分析，企業(yè)用水現(xiàn)狀測(cè)試結(jié)果如下：

1)企業(yè)日總?cè)⌒滤?09.37m3；

2)企業(yè)年總?cè)⌒滤?9.14萬(wàn)m3；

3)企業(yè)生產(chǎn)用水日用水量 4040.15m3；

4)企業(yè)生產(chǎn)用水年用水量 145.45萬(wàn)m3；

5)企業(yè)生產(chǎn)用水日重復(fù)用水量3230.78m3；

6)企業(yè)生產(chǎn)用水年重復(fù)用水量116.31萬(wàn)m3；

7)企業(yè)生產(chǎn)用水日排水量 505.86m3；

8)企業(yè)生產(chǎn)用水年排水量 18.21萬(wàn)m3；

9)企業(yè)生產(chǎn)用水日耗水量233.82m3；

10)企業(yè)生產(chǎn)用水年耗水量8.42萬(wàn)m3；

11)企業(yè)生產(chǎn)用水日漏失水量11.16m3；

12)企業(yè)生產(chǎn)用水年漏失水量0.40萬(wàn)m3。

根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)，經(jīng)整理分析，對(duì)齊齊哈爾菲格瑞斯食品有限公司所屬生產(chǎn)用水范疇內(nèi)的用水單元，分別編制了水平衡測(cè)試表，繪制了水平衡圖，見(jiàn)圖1。

圖1 水平衡測(cè)試程序示意圖

4.3 企業(yè)工業(yè)用水技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)考核

依據(jù)《節(jié)水型企業(yè)評(píng)價(jià)導(dǎo)則》(GB/T7119-2006)，按照現(xiàn)狀水平衡測(cè)試水量對(duì)各用水技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如下：

單位產(chǎn)品新水量 24.62m3/t；

萬(wàn)元產(chǎn)值新水量5.86 m3/萬(wàn)元；

重復(fù)利用率 79.69%；

間接冷卻水循環(huán)率96.99%；

保鮮冷卻水循環(huán)率97.11%；

蒸汽冷凝水回用率90.46%；

用水綜合漏失率1.36%；

達(dá)標(biāo)排放率100%；

職工人均生活日取水量88L/人·d。

4.4 企業(yè)水平衡測(cè)試結(jié)果分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試及水平衡計(jì)算結(jié)果可知，測(cè)試期間齊齊哈爾菲格瑞斯食品有限公司全廠生產(chǎn)情況穩(wěn)定，屬于常規(guī)生產(chǎn)狀態(tài)，測(cè)試時(shí)段選擇合理。測(cè)試期間全廠總用水量為4040.15t/d，地下水取水量為809.37t/d，循環(huán)水量為3230.78t/d，奶粉產(chǎn)量為33.33t/d，平均用水24.62m3/t，低于《黑龍江省用水定額》(GB23/T 727-2010)規(guī)定的用水定額29m3/t的標(biāo)準(zhǔn)。全廠水循環(huán)利用率為79.68%，重復(fù)利用率高于《黑龍江省用水定額》(GB23/T727-2010)規(guī)定的重復(fù)利用率34%的標(biāo)準(zhǔn)。企業(yè)建有污水處理站，退水經(jīng)污水處理站處理達(dá)標(biāo)后排入廠區(qū)北部天然泡澤，天然泡澤面積大，受納能力較強(qiáng)，依據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB 3838，項(xiàng)目退水泡澤為Ⅴ類水體，其排污標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB 8979—2012中二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，COD指標(biāo)為100—120，本項(xiàng)目2015.04—2016.04污水排放檢測(cè)數(shù)據(jù)顯示，項(xiàng)目退水COD指標(biāo)一般<100，平均值為41.58 mg/L，實(shí)現(xiàn)了污水的達(dá)標(biāo)排放，避免了環(huán)境污染。從取水、用水及排水情況分析，齊齊哈爾菲格瑞斯食品有限公司的取用水較為合理。

5 結(jié) 論

通過(guò)水平衡現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和對(duì)測(cè)試結(jié)果評(píng)價(jià)分析，齊齊哈爾菲格瑞斯食品有限公司在同行業(yè)中處于中等偏上水平，乳制品行業(yè)高耗水、高排水性與其用水過(guò)程的安全性和一次利用性是密不可分的。但企業(yè)節(jié)水意識(shí)和環(huán)保意識(shí)仍需提高，企業(yè)節(jié)約用水還有潛力可挖，針對(duì)乳制品行業(yè)取排水特性，可以從企業(yè)自身節(jié)水潛力挖掘、小區(qū)域水資源綜合利用和水資源管理三個(gè)方面采取方法措施進(jìn)行趨利避害，從而提高行業(yè)用水水平和促進(jìn)節(jié)水型社會(huì)建設(shè)。