黃東海

大同市節(jié)約用水管理中心

1 引言

水平衡測(cè)試是指使用水表、檢測(cè)儀對(duì)某一生產(chǎn)周期內(nèi)的水系統(tǒng)或機(jī)組的水量數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和收集，根據(jù)水量平衡原理，對(duì)水量數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，并針對(duì)取水過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，提出有效地節(jié)水措施和建議等。水平衡測(cè)試的目標(biāo)可以大到一個(gè)工廠或企業(yè)、社區(qū)，小到一個(gè)用水點(diǎn)。例如：空氣壓縮機(jī)、鍋爐等，在日常工作過(guò)程中可以根據(jù)不同部門(mén)的需要，分階段的開(kāi)展企業(yè)水平衡測(cè)試。水平衡測(cè)試是強(qiáng)化用水過(guò)程科學(xué)管理，實(shí)現(xiàn)節(jié)水的基礎(chǔ)性工作。

2 工業(yè)節(jié)水的重要作用

2.1 工業(yè)節(jié)水能夠?yàn)閷?shí)現(xiàn)社會(huì)用水總量控制提供基礎(chǔ)

中國(guó)是一個(gè)水資源短缺、萬(wàn)元產(chǎn)值用水量大的國(guó)家，并且也是水資源極為匱乏的一個(gè)國(guó)家。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市工業(yè)用水量也在日益增加，水污染和水資源浪費(fèi)極為嚴(yán)重且和有限的水資源產(chǎn)生沖突。對(duì)于工業(yè)企業(yè)來(lái)說(shuō)，水資源不但是生產(chǎn)過(guò)程中必不可少的生產(chǎn)原料，而且是最便宜、最廣泛的冷卻源。與此同時(shí)，它還是保證安全生產(chǎn)、正常生產(chǎn)的重要材料。工業(yè)企業(yè)用水量占全社會(huì)的比重大，節(jié)水潛力巨大。而不同的工業(yè)企業(yè)在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中的水資源的消耗情況不同，只有經(jīng)過(guò)實(shí)行以節(jié)水為目的的水平衡測(cè)試，才能發(fā)現(xiàn)水在使用中存在的問(wèn)題，才能采取必要的措施加強(qiáng)用水管理，完成節(jié)水[1]。

2.2 工業(yè)節(jié)水能夠?yàn)樘岣咚Y源利用效率推動(dòng)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展提供保障

眾所周知展開(kāi)工業(yè)節(jié)水不僅僅是指從總量上減少水資源消耗，更是從水質(zhì)上提高水資源的安全性，為社會(huì)生產(chǎn)生活提供保障。一直以來(lái)，工業(yè)用水都是造成水資源污染的重要來(lái)源，做好工業(yè)節(jié)水還要求能夠減少工業(yè)水的污染性。當(dāng)前完成對(duì)工業(yè)節(jié)水研究，其能夠展開(kāi)對(duì)工業(yè)水質(zhì)的分析，對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)中的水排放進(jìn)行有效地處理，由此提高工業(yè)用水的回收率，減少工業(yè)亂排放污水對(duì)于整個(gè)區(qū)域水資源的影響。

3 企業(yè)水平衡測(cè)試

3.1 水平衡測(cè)試的概念和水平衡測(cè)試的依據(jù)

水平衡主要是指“水量”平衡而言，水平衡是研究用水體系在用水過(guò)程中，水的供入、消耗、漏失、排放等環(huán)節(jié)在量上的平衡關(guān)系[2]。因此，對(duì)企業(yè)的水平衡則是以企業(yè)為考核對(duì)象的水量平衡，亦即該企業(yè)各用水系統(tǒng)的輸入水量之和應(yīng)等于其消耗輸出水量之和。通過(guò)水平衡研究水的各項(xiàng)環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的問(wèn)題，并建立一個(gè)有針對(duì)性的改進(jìn)方案，提出科學(xué)合理的用水策略，挖掘節(jié)約用水的潛能，提高水資源的使用效率，以此來(lái)落實(shí)節(jié)約用水的目的。在進(jìn)行水平衡測(cè)試的過(guò)程中，主要應(yīng)用的依據(jù)有：《企業(yè)水平衡測(cè)試通則》、《節(jié)水型企業(yè)評(píng)價(jià)導(dǎo)則》、《工業(yè)企業(yè)產(chǎn)品取水定額編制通則》、《用能單位能源計(jì)量器具配備和管理通則》等[3]。

3.2 水平衡測(cè)試的主要內(nèi)容和目的

水平衡測(cè)試的主要目的是為了通過(guò)水平衡測(cè)試來(lái)強(qiáng)化企業(yè)對(duì)水資源使用的管理，提高水的利用效率，用有限的水量創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，使企業(yè)用水更加合理，水的利用效率更高，創(chuàng)造更好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。在水平衡測(cè)試中的主要內(nèi)容有以下幾個(gè)部分：（1）明確給排水管網(wǎng)，優(yōu)化給排水管網(wǎng)布置圖；（2）確定不同的用水系統(tǒng)，并確定測(cè)試周期；（3）收集有關(guān)的參數(shù)及耗水量信息；（4）測(cè)試各種水量；（5）總結(jié)測(cè)試數(shù)據(jù)；（6）全面均衡、合理用水分析和整改。

3.3 水平衡測(cè)試方法

在現(xiàn)代企業(yè)水資源優(yōu)化配置中，企業(yè)水平衡測(cè)試主要采用的方式有管道泄露量測(cè)試方式和水平衡測(cè)試方式。①管道泄露量測(cè)試方式是通過(guò)企業(yè)用水的靜態(tài)測(cè)試，關(guān)閉企業(yè)所有分水表閥門(mén)，打開(kāi)總供水閥門(mén)，靜止2h后觀察總水表的運(yùn)行情況。若是總水表不運(yùn)行則表示企業(yè)的水管理的泄露量為零。若是總水表運(yùn)行，則需要溯洄查找出泄漏管線或是泄漏點(diǎn)，并且采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施，確保管道不泄漏。管道泄漏量的另一種動(dòng)態(tài)測(cè)試法，是為了滿足連續(xù)生產(chǎn)的企業(yè)的水平衡測(cè)試需求所展開(kāi)的方式，其是讓企業(yè)總水表和所有分水表都處于運(yùn)行狀態(tài)，經(jīng)過(guò)2h的數(shù)用水累積之后，分別讀取總水表和各個(gè)分水表上的數(shù)值，所有分水表的變化數(shù)值要能夠等于總水表數(shù)值，若是不想等，則考慮分表本身的誤差以及管道的泄漏量情況[4]。②水平衡測(cè)試方法。企業(yè)生產(chǎn)性質(zhì)不同、規(guī)模大小不同，其所采用的測(cè)試方式是不同的，所花費(fèi)的時(shí)間也不同。當(dāng)前從原理上講，無(wú)論采用何種測(cè)試方式，其都要在測(cè)試管道泄漏量基礎(chǔ)上，將測(cè)試計(jì)算結(jié)果與數(shù)理統(tǒng)計(jì)計(jì)算進(jìn)行有效地結(jié)合，全面分析企業(yè)的水平衡。當(dāng)前有一級(jí)平衡法、逐級(jí)平衡法和綜合平衡法。一級(jí)平衡法是完成對(duì)企業(yè)所有用水系統(tǒng)的瞬間測(cè)試，這種測(cè)試方式僅僅滿足對(duì)用水形式較為簡(jiǎn)單，用水總量較為穩(wěn)定的企業(yè)。逐級(jí)平衡測(cè)試法是完成對(duì)企業(yè)各個(gè)不同用水設(shè)施的用水情況的測(cè)試，該種測(cè)試方法的應(yīng)用可以減少參與測(cè)試的人力資源，優(yōu)化測(cè)試組織活動(dòng)。綜合平衡測(cè)試法一般以直接冷卻水、間接冷卻水、生產(chǎn)用水、生活用水、補(bǔ)充用水、回用水為線索，按生產(chǎn)用水系統(tǒng)、輔助生產(chǎn)用水系統(tǒng)、附屬生產(chǎn)用水系統(tǒng)等用水單元進(jìn)行平衡。水平衡測(cè)試涉及范圍廣、技術(shù)含量較高、知識(shí)豐富，是一個(gè)多層次、多視點(diǎn)的復(fù)雜系統(tǒng)的綜合平衡。

4 水平衡測(cè)試在企業(yè)中的使用

4.1 掌握企業(yè)用水的實(shí)際情況

通過(guò)梳理了企業(yè)水網(wǎng)布局、各類(lèi)水設(shè)備設(shè)施的分布和運(yùn)行狀況，還有水表的安裝，了解了企業(yè)生產(chǎn)用水技術(shù)、用水性質(zhì)與用水點(diǎn)之間的定量關(guān)系[5]。同時(shí)還可以對(duì)企業(yè)的各個(gè)用水設(shè)施、在不同時(shí)空條件下的用水實(shí)際情況。如，在鋼鐵企業(yè)水平衡測(cè)試中，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試以及自有計(jì)算數(shù)據(jù)繪制出企業(yè)用水量的變化數(shù)據(jù)圖，通過(guò)測(cè)試分析x 鋼鐵廠總?cè)∷窟_(dá)到4000m3/h，取水主要有市政供水、中水回用以及當(dāng)?shù)睾恿魉慈?。根?jù)既有的水平衡計(jì)算算法，推斷該剛忒企業(yè)的管道泄漏量為50m3/h。同時(shí)還完成對(duì)該鋼鐵廠的重復(fù)率用水、排放水、消耗水、供出水等的測(cè)試、計(jì)算出排放率、消耗率以及供出率。

4.2 企業(yè)節(jié)水潛力分析

在測(cè)試計(jì)算得到企業(yè)用水的基本水平參數(shù)，繼而需要完成對(duì)用水水平評(píng)價(jià)，展開(kāi)企業(yè)節(jié)水潛力分析。首先是根據(jù)企業(yè)的水平衡測(cè)試數(shù)據(jù)分析得知，企業(yè)工業(yè)用水的重復(fù)利用率情況，通過(guò)對(duì)比企業(yè)所在行業(yè)的生產(chǎn)用水指標(biāo)規(guī)定要求，得出該企業(yè)在用水管理、節(jié)水以及水環(huán)保方面所做出的努力。其次是基于企業(yè)用水?dāng)?shù)據(jù)信息和水平衡關(guān)系，按照相關(guān)地區(qū)和行業(yè)的節(jié)水要求，對(duì)企業(yè)用水的效率和效益等各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行分析，以此來(lái)找出各個(gè)用水階段的節(jié)約用水的潛能，制定出具有可靠性的管理機(jī)制和工藝手段。

4.3 構(gòu)建企業(yè)用水檔案

為企業(yè)開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試之前，要從企業(yè)生產(chǎn)和用水情況調(diào)查這兩個(gè)方面來(lái)進(jìn)行，并開(kāi)展查詢(xún)和訪問(wèn)，收集生產(chǎn)和使用水的有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，根據(jù)規(guī)范的要求開(kāi)展歸檔和分類(lèi)、分析，形成一套具有完整性、細(xì)致的圖、表，并對(duì)水平衡測(cè)試的數(shù)據(jù)、文字進(jìn)行相應(yīng)的記錄。

4.4 出現(xiàn)的問(wèn)題以及節(jié)約用水的建議

經(jīng)過(guò)水平衡測(cè)試和測(cè)試結(jié)果的評(píng)價(jià)分析，發(fā)現(xiàn)企業(yè)仍具有一定的節(jié)水潛力[6]。當(dāng)前大多數(shù)企業(yè)水平衡測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)果都呈現(xiàn)出以下的問(wèn)題：如，（1）企業(yè)在排放水的平衡管理中，存在著相關(guān)水處理設(shè)備不齊全的情況。（2）在工業(yè)生產(chǎn)對(duì)于水資源的重復(fù)利用率不夠高，存在采用超標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)水處理，因此產(chǎn)生水資源利用率不高的情況。（3）還存在用水指標(biāo)偏高的情況。在企業(yè)生產(chǎn)用水中，存在相關(guān)指標(biāo)偏高的情況，這直接導(dǎo)致在企業(yè)水平衡測(cè)試中雖然指標(biāo)系數(shù)是符合要求的，但是整體上還是存在水資源浪費(fèi)的情況?；谏鲜銎毡榇嬖诘膯?wèn)題，要求能夠采用相應(yīng)的節(jié)水措施。因此對(duì)于對(duì)企業(yè)的工業(yè)用水的實(shí)際情況，由此對(duì)癥下藥提出以下幾點(diǎn)節(jié)水建議：（1）有關(guān)循環(huán)水系統(tǒng)的意見(jiàn)。根據(jù)工藝要求，對(duì)循環(huán)水供應(yīng)系統(tǒng)的進(jìn)出口管進(jìn)行擴(kuò)管，以此來(lái)增加水量。改造完成以后，生產(chǎn)過(guò)程中只需打開(kāi)兩臺(tái)泵中的一臺(tái)，即可滿足冷卻循環(huán)用水的需要。此外，變頻調(diào)速技術(shù)可以用來(lái)控制和調(diào)節(jié)水壓和水量，讓電機(jī)以便在恒壓供水系統(tǒng)總是處于穩(wěn)定和平衡狀態(tài)的操作。（2）蒸汽管道相關(guān)的建議。蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)的容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于吸收的蒸汽量，造成系統(tǒng)中的蒸汽產(chǎn)生冷凝水并排出，因?yàn)槟Y(jié)水設(shè)施布置在第一層的表后，站在企業(yè)的角度來(lái)講，無(wú)形之中提升了蒸汽的使用成本。策略：在蒸汽輸送的主要方向的一部分串聯(lián)，串聯(lián)的應(yīng)用蒸汽管道不去除，可以添加一個(gè)閥門(mén)或添加法蘭盲板進(jìn)行切斷，如果企業(yè)的產(chǎn)能得到了擴(kuò)展，蒸汽的消耗則可以恢復(fù)使用。此外，還安裝了二級(jí)蒸汽流量計(jì)（渦街流量計(jì)）來(lái)詳細(xì)計(jì)算蒸汽用量。（3）對(duì)于蒸汽冷凝液再利用的建議。在測(cè)試過(guò)程中可以發(fā)現(xiàn)，一些設(shè)備應(yīng)用蒸汽以后產(chǎn)生的凝結(jié)水沒(méi)有得到回收以及使用。建議：應(yīng)該考慮排放蒸汽冷凝水的噴水冷卻裝置回收后，不僅重復(fù)利用，而且可以產(chǎn)生更多的蒸汽能量，同時(shí)可以減少使用或不使用軟水，這樣能夠有效降低使用自來(lái)水的成本效益。

4.5 節(jié)水評(píng)價(jià)指標(biāo)的具體分析

水平衡測(cè)試結(jié)果分析的評(píng)價(jià)指標(biāo)往往包含了企業(yè)產(chǎn)品的取水量、水重復(fù)利用率、冷卻水循環(huán)率、鍋爐水回用率、排水量、消耗水量等，在此其中，單位產(chǎn)品企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品取水量，水重復(fù)利用率，冷卻水循環(huán)率和鍋爐冷凝水回用率表[7]。

單位產(chǎn)品取水量（V）：V=生產(chǎn)取水量/產(chǎn)量×100%

水重復(fù)利用率（Q）：Q=C/Y×100%=C/（Q+C）×100%

冷卻水循環(huán)率（R冷）：R冷=Vcr/Vct×100%

鍋爐水回用率（R凝）:R凝=C凝/Z×100%

式中：

Vcr——冷卻水循環(huán)使用的量；

Vct——冷卻水的總量，即為：循環(huán)水的總量以及補(bǔ)充水的總量之和；

C——重復(fù)利用水量；

Y——總用水量；

C凝——蒸汽冷凝水回用水量；

Z——鍋爐蒸汽發(fā)氣量。

可以說(shuō)，在企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)用水中，這些水平衡測(cè)試指標(biāo)能夠?yàn)楣I(yè)節(jié)水提供更加直接有效地節(jié)水支持。

5 結(jié)論

企業(yè)水平衡測(cè)試是企業(yè)節(jié)水的基礎(chǔ)和切實(shí)可行的策略。掌握大量城市或地區(qū)的基礎(chǔ)使用水?dāng)?shù)據(jù)，對(duì)各地用水基數(shù)不明確、重點(diǎn)不清晰、發(fā)展方向模糊的現(xiàn)狀進(jìn)行分析。它可以使各級(jí)政府和主管單位制定更加科學(xué)、合理的節(jié)約用水規(guī)劃、用水量預(yù)測(cè)和用水配額，并且還能根據(jù)區(qū)域狀況具有針對(duì)性的制定用水規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，以此來(lái)確定區(qū)域取用水的科學(xué)和高效。只有以節(jié)約用水為目的進(jìn)行水平衡測(cè)試，才能發(fā)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)用水過(guò)程中存在的問(wèn)題，并使用必需的策略來(lái)強(qiáng)化用水的管理，達(dá)到節(jié)約用水的目的。