金東紙業(yè)水資源補(bǔ)充論證取用水合理性分析

王 翔，賈冬冬，朱田康，薛 晶

（鎮(zhèn)江市工程勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212000）

1 項(xiàng)目概況

金東紙業(yè)（江蘇）股份有限公司（以下簡稱金東紙業(yè)）是由金光集團(tuán)投資興建的一家大型紙業(yè)公司。1996年金東紙業(yè)135萬t造紙建設(shè)項(xiàng)目獲批立項(xiàng)，1997年金東紙業(yè)取得了水利主管部門頒發(fā)的取水許可證，審批年取水量3632萬m3，通過新建取水工程從長江取水，經(jīng)自備水廠、自備電廠生產(chǎn)出清水、蒸汽供企業(yè)生產(chǎn)和生活使用。近幾年，金東紙業(yè)的用水結(jié)構(gòu)、取水量已發(fā)生很大改變，用水組成較為復(fù)雜。首先，金東紙業(yè)通過工藝設(shè)備改造提升，引進(jìn)節(jié)水技術(shù)，自備水廠的供水能力略有余量；在新區(qū)政府的協(xié)調(diào)下，金東紙業(yè)利用其取水余量將生產(chǎn)的清水、工業(yè)蒸汽供應(yīng)給奇美化工，之后又向巴斯夫等公司小規(guī)模供應(yīng)工業(yè)蒸汽。其次，金東紙業(yè)中、遠(yuǎn)期規(guī)劃企業(yè)產(chǎn)能提升約100萬t/a。同時(shí)，根據(jù)《鎮(zhèn)江市區(qū)熱電聯(lián)產(chǎn)規(guī)劃（2018—2020）》，規(guī)劃新建鎮(zhèn)江東部能源中心熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目，擬由金東紙業(yè)提供水源。

2 取用水合理性分析

2.1 用水環(huán)節(jié)與用水過程分析

2.1.1 用水環(huán)節(jié)

本項(xiàng)目用水取自長江鎮(zhèn)揚(yáng)河段，長江水經(jīng)自備清水處理廠處理后一部分供金東紙業(yè)生產(chǎn)和生活使用；一部分供東部能源中心產(chǎn)能向金東紙業(yè)、大東紙業(yè)以及金東紙業(yè)自備熱電廠供熱用戶巴斯夫、奇美化工等供熱；其余部分用于向奇美化工供水。

2.1.2 用水過程

（1）現(xiàn)狀用水。本項(xiàng)目現(xiàn)狀用水包括金東紙業(yè)自身生產(chǎn)與生活用水、向奇美化工供應(yīng)工業(yè)用水和工業(yè)蒸汽、向巴斯夫供應(yīng)工業(yè)蒸汽。

金東紙業(yè)生產(chǎn)用水主要用于PM1產(chǎn)線、PM2產(chǎn)線、PM3產(chǎn)線、涂布車間、整理車間、自備熱電廠、輕質(zhì)碳酸鈣廠PCC、輕質(zhì)碳酸鈣廠PCC3、重質(zhì)碳酸鈣廠、涂料車間、碼頭、化機(jī)漿等。

奇美化工用水包括生產(chǎn)用水和生活用水，其中生產(chǎn)用水通過管輸取用金東紙業(yè)工業(yè)水，主要供給冷卻用水、洗滌用水、水封槽用水、生產(chǎn)純水用水等；生活用水通過管輸取用市政自來水。

巴斯夫用水包括生產(chǎn)用水和生活用水，其中工業(yè)蒸汽向金東紙業(yè)購買，其余用水均取用市政自來水。生產(chǎn)用水主要供給產(chǎn)品工藝用水、冷卻用水、公用工程用水等。

（2）規(guī)劃用水。按金東紙業(yè)中、遠(yuǎn)期發(fā)展規(guī)劃，目前在建工程有年產(chǎn)12.96萬t A4靜電復(fù)印紙加工生產(chǎn)線技術(shù)改造項(xiàng)目和年產(chǎn)10萬t整理車間加工生產(chǎn)線技術(shù)改造項(xiàng)目。2020年8月已備案待建工程有年產(chǎn)10萬t特種紙項(xiàng)目。2020年12月前計(jì)劃完成PM5、PM6紙機(jī)項(xiàng)目備案，建成后具備年產(chǎn)30萬t特種雙膠紙生產(chǎn)能力。二期高級特種紙項(xiàng)目PM7、PM8兩臺(tái)紙機(jī)含配套工程將在一期建成投產(chǎn)后相繼實(shí)施，現(xiàn)已列入公司的遠(yuǎn)期發(fā)展規(guī)劃，預(yù)計(jì)再增加產(chǎn)能40萬t。上述項(xiàng)目全部建成后，金東紙業(yè)產(chǎn)能將提升約100萬t/a。

根據(jù)《鎮(zhèn)江市區(qū)熱電聯(lián)產(chǎn)規(guī)劃（2018—2020）》，對金東紙業(yè)熱電廠、大東紙業(yè)熱電廠實(shí)施關(guān)停整合，在充分利用現(xiàn)有熱電資源的基礎(chǔ)上，規(guī)劃新建鎮(zhèn)江東部能源中心熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目，作為區(qū)域公共熱源點(diǎn)，以滿足現(xiàn)有熱源點(diǎn)關(guān)停后接續(xù)供熱需求。根據(jù)《鎮(zhèn)江新區(qū)東部能源中心項(xiàng)目裝機(jī)方案》，其建設(shè)規(guī)模為3爐4機(jī)，即3×400 t/高溫超高壓燃煤鍋爐+3×CB40MW-12.5/1.7/0.7抽背機(jī)+1×CB11MW-12.5/2.7/0.98背壓機(jī)，共有4種熱負(fù)荷參數(shù)，分采暖期和非采暖期，采暖期平均熱負(fù)荷632 t/h，利用小時(shí)數(shù)為3200 h；非采暖期平均熱負(fù)荷468 t/h，利用小時(shí)數(shù)為4500 h。該供熱中心清水由金東紙業(yè)現(xiàn)有自備水廠提供，取水位置和方式不變。

2.1.3 水量平衡分析

（1）現(xiàn)狀水量平衡分析。金東紙業(yè)于2018年開展了最近一次水平衡測試，測試結(jié)果如下：公司新水量62945 m3/d（包括外供奇美化工與巴斯夫），即2297萬m3/a；總用水量1195172 m3/d；蒸汽冷凝水回用量18986 m3/d；廢水回用水量168363 m3/d；間接冷卻水循環(huán)水量951134 m3/d；耗水量14412 m3/d；排水量41198 m3/d。

奇美化工于2018年6月進(jìn)行了最近一次水平衡測試，測試結(jié)果如下：公司日均用水量7786.4 m3，循環(huán)用水量429869 m3，重復(fù)利用率達(dá)98.22%。奇美化工日用7786.4 m3新水量中，生產(chǎn)用水3961.4 m3，輔助生產(chǎn)用水（主要是生產(chǎn)純水和軟水供生產(chǎn)使用）3605.1 m3，其他用水220 m3（包括生活用水100 m3和食堂用水120 m3）；耗水量6361.7 m3。

巴斯夫于2020年6月進(jìn)行了最近一次水平衡測試，測試結(jié)果如下：公司日均總用水量48918.00 m3，其中新水用水量841.00 m3；重復(fù)利用水量48077.00 m3，重復(fù)利用率98.28%。測試期間，該企業(yè)日取用新水量841.00 m3（含外購蒸汽量114 t）；耗水量291 m3；排水量332 m3（扣除雨水3746 m3）。

（2）規(guī)劃水量平衡分析。金東紙業(yè)取水量：根據(jù)2018年水平衡測試，全廠取水量62945 m3/d，外供水量6256 m3/d，電廠取水12525 m3/d。經(jīng)計(jì)算，金東紙業(yè)生產(chǎn)取水為16119860 m3/a。根據(jù)金東紙業(yè)中、遠(yuǎn)期發(fā)展規(guī)劃，金東紙業(yè)特種紙產(chǎn)量增加100萬t/a，按照蘇水節(jié)〔2020〕5號文《江蘇省林牧漁業(yè)、工業(yè)、服務(wù)業(yè)和生活用水定額（2019年修訂）》（以下簡稱《用水定額》）中印刷書寫紙Ⅰ級定額13 m3/t測算，增產(chǎn)將增加取用新水1300萬m3/a，合計(jì)金東紙業(yè)取水量為29119860 m3/a。

東部能源中心取水量：根據(jù)《鎮(zhèn)江新區(qū)東部能源中心項(xiàng)目裝機(jī)方案》，東部能源中心替代金東紙業(yè)自備熱電廠和大東紙業(yè)自備熱電廠熱負(fù)荷，設(shè)計(jì)采暖期平均熱負(fù)荷632 t/h，非采暖期平均熱負(fù)荷468 t/h。根據(jù)裝機(jī)方案，經(jīng)計(jì)算，采暖期熱負(fù)荷為202.24萬t，非采暖期熱負(fù)荷為210.6萬t，兩者合計(jì)年熱負(fù)荷為412.84萬t，綜合補(bǔ)水率取0.6，取水量約為247.7萬m3；冷卻水塔補(bǔ)水約為200萬m3。綜上，東部能源中心年取水量約為447.7萬m3。

奇美化工取水量：金東紙業(yè)水平衡測試中，外供奇美化工水量為6256 m3/d，即2283440 m3/a；奇美化工水平衡測試中生產(chǎn)用水為7566.4 m3/d，即2761736 m3/a。根據(jù)2016—2018年奇美化工逐月工業(yè)用水量對比，發(fā)現(xiàn)奇美化工水平衡測試月份6月用水量均大于金東紙業(yè)水平衡測試月份3月，2次水平衡測試的結(jié)果不一樣應(yīng)該是由于測試時(shí)間不一致造成的。2016—2018年奇美化工年工業(yè)用水量分別為2659314、2485732、2564893 m3，與奇美化工水平衡測試中數(shù)據(jù)較為接近，因此采用奇美化工水平衡測試中數(shù)據(jù)即2761736 m3/a。

項(xiàng)目規(guī)劃水量平衡成果，詳見表1。

表1 項(xiàng)目規(guī)劃水量平衡成果m3/a

2.2 節(jié)水指標(biāo)分析

2.2.1 重復(fù)使用率

水量重復(fù)使用率計(jì)算公式為：

式中：Qf，s為重復(fù)利用水量（m3）；Q Z，s為總用水量（m3）。

經(jīng)計(jì)算，金東紙業(yè)Φs=[(18986+168363+951134)/1195172]×100%=95.26%，奇美化工Φs=[429869/(429869+7786.4)]×100%=98.22%,巴斯夫Φs=(48077/48918)×100%=98.28%。

2.2.2 單位產(chǎn)品新水量

單位產(chǎn)品新水量計(jì)算公式為：

式中：V yf為年新水量（m3）；Q為年產(chǎn)量（t）。

（1）金東紙業(yè)。水平衡測試期間金東紙業(yè)的日均新水量為56689 m3，日均生產(chǎn)新水量44164 m3，日 均 產(chǎn) 量5479 t，單 位 產(chǎn) 品 新 水 量8.06 m3/t。2018年，金東紙業(yè)年產(chǎn)量1910279 t，全廠新水量21621281 m3，生產(chǎn)新水量14740121 m3，單位產(chǎn)品新水量7.71 m3/t。規(guī)劃遠(yuǎn)期年紙產(chǎn)品產(chǎn)量3000000 t，全廠生產(chǎn)新水量29119860 m3，單位產(chǎn)品新水量9.71 m3/t。

（2）奇美化工。水平衡測試期間奇美化工的日均新水量為7645 m3，日均生產(chǎn)新水量7365 m3，日均產(chǎn)量3281 t，單位產(chǎn)品新水量2.25 m3/t。2018年度該公司新水量2564893 m3，聚苯乙烯產(chǎn)量185.5萬t，單位產(chǎn)品新水量1.38 m3/t。

（3）巴斯夫。水平衡測試期間巴斯夫的日均新水量為841 m3，日均丁苯膠乳產(chǎn)量385 t，單位產(chǎn)品新水量2.18 m3/t。2018年度該公司新水量27.04萬m3，丁苯膠乳產(chǎn)量11.45萬t，單位產(chǎn)品新水量2.36 m3/t。

2.2.3 新水利用系數(shù)

新水利用系數(shù)是耗水量與取水量之比。

經(jīng)計(jì)算，金東紙業(yè)K f=(14412/56689)×100%=25%，奇 美 化 工K f=(6361.7/7786.4)×100%=81.7%，巴斯夫K f=(291/841)×100%=35%。

2.2.4 綜合生活用水定額

金東紙業(yè)全廠定員為2800人，生活用水量為307 m3/d，職工人均生活用水量為109.6 L/（人·d）。根據(jù)《用水定額》，城鎮(zhèn)居民生活用水定額為150 L/（人·d），本項(xiàng)目設(shè)計(jì)生活用水量滿足該定額要求。

2.3 取用水合理性分析成果

金東紙業(yè)主要產(chǎn)品為涂布紙，《用水定額》中涂布紙Ⅰ級用水定額為14 m3/t，經(jīng)計(jì)算，金東紙業(yè)中、遠(yuǎn)期規(guī)劃單位產(chǎn)品新水量為9.71 m3/t，低于該用水定額要求，用水基本合理。

奇美化工主要產(chǎn)品為聚苯乙烯，《用水定額》中聚苯乙烯用水定額為15 m3/t，經(jīng)計(jì)算，奇美化工單位產(chǎn)品新水量為2.25 m3/t，低于該用水定額要求，用水基本合理。

巴斯夫主要產(chǎn)品為丁苯膠乳，屬于專項(xiàng)化學(xué)用品制造行業(yè)，行業(yè)代碼2662。經(jīng)查《用水定額》無相關(guān)行業(yè)定額，參照廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)《廣東省用水定額》（DB44/T1461.2-2021）類似行業(yè)“合成乳膠”定額的3.2 m3/t，經(jīng)計(jì)算，巴斯夫單位產(chǎn)品新水量為2.18 m3/t，低于該用水定額要求，用水基本合理。

3 取水水源論證[1]

3.1 取水工程

取水口位于長江大港馬鞍嘰上游200 m，地理位置坐標(biāo)為東經(jīng)119°40'16″、北緯32°12'40″。取水泵站位于自備碼頭上，有取水泵8臺(tái)，每臺(tái)額定流量825 m3/h，功率110 kW，揚(yáng)程35 m，設(shè)有1條管徑為DN900的進(jìn)水管路。

3.2 可供水量分析

本工程用水年取水總量為3636萬m3，平均日取水量為9.96萬m3。

根據(jù)長江下游大通水文站1950—2002年連續(xù)系列資料統(tǒng)計(jì)，大通站多年平均徑流量為9052億m3，多年平均徑流量為28680 m3/s，根據(jù)頻率計(jì)算，大通站P=97%時(shí)相應(yīng)的年徑流量為6990億m3、P=97%時(shí)設(shè)計(jì)年最小流量為5560 m3/s。大通站至本工程取水?dāng)嗝鎱^(qū)間多年平均匯入流量為1320 m3/s。根據(jù)區(qū)域水資源開發(fā)利用分析，大通站至本工程取水口斷面區(qū)間的現(xiàn)狀水平年平均用水量為346 m3/s，平均耗水量為145 m3/s。由以上分析可以看出，大通站至本工程取水口斷面區(qū)間的來水量大大超過區(qū)間現(xiàn)狀耗水量，經(jīng)保守考慮，采用大通站設(shè)計(jì)徑流作為長江鎮(zhèn)揚(yáng)河段的設(shè)計(jì)徑流，即97%條件下設(shè)計(jì)徑流量為6990億m3、設(shè)計(jì)年最小流量為5560 m3/s。

將本工程取水量與取水口斷面來水量進(jìn)行比較，在設(shè)計(jì)頻率P=97%條件下，本工程取水量約占取水?dāng)嗝婺陱搅髁康?.0052%，詳見表2。因此，長江來水可以滿足本工程取水水量的要求，本工程從取水水量方面而言是可靠的。

表2 工程取水量占取水河段來水量的比例

3.3 取水水資源質(zhì)量分析

通過大港碼頭水質(zhì)斷面監(jiān)測資料的評價(jià)分析，該斷面2017—2018年水質(zhì)綜合評價(jià)為Ⅱ類，達(dá)到水功能區(qū)2020年水質(zhì)目標(biāo)。本項(xiàng)目用水對水質(zhì)的要求不高，長江地表水能滿足項(xiàng)目對水質(zhì)的要求。

3.4 取水口位置合理性分析

本工程取水口與諫壁閘水文站相距10 km左右，且同在南岸，因此采用諫壁閘水文站設(shè)計(jì)低潮位代表本工程取水口處設(shè)計(jì)低水位。根據(jù)諫壁閘水文站1966—2018年共53 a水位觀測資料統(tǒng)計(jì)，歷史最低潮位為-0.43 m（1985國家高程基準(zhǔn)，1979年1月30日）。根據(jù)上述歷史最低水位資料系列進(jìn)行頻率分析，應(yīng)用皮爾遜Ⅲ型曲線適線計(jì)算得出本工程取水口處P=97%設(shè)計(jì)低水位為-0.41 m，本工程取水口高程為-3 m，在P=97%設(shè)計(jì)水位下取水水深為2.59 m。本工程取水口高程能夠滿足本工程正常取水要求。

綜上分析，本工程以長江為取水水源，長江水位、水質(zhì)均能滿足項(xiàng)目取水對水深和水質(zhì)的要求，因此取水水源是可靠的。

4 結(jié)語

通過對金東紙業(yè)現(xiàn)狀及規(guī)劃各用水組成進(jìn)行分析后認(rèn)為其用水結(jié)構(gòu)變化后的用水工藝合理，節(jié)水效果較好，項(xiàng)目的用水是合理的。本項(xiàng)目全面取水后，未超出總量控制指標(biāo)，取水符合當(dāng)?shù)赜盟偭靠刂浦笜?biāo)要求。