常規(guī)自來水供水廠綜合效能評估診斷方法研究

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，根據(jù)供水廠各工藝單元實際生產(chǎn)的藥耗、水耗及電耗以及同樣系統(tǒng)的下經(jīng)驗性節(jié)水的藥耗、水耗及電耗，并對其進行比較，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，對工藝中的每個處理單元進行逐個分析，確定城市供水廠每個處理單元的節(jié)能關鍵點，針對關鍵點實施改進方案，最后進行綜合效益分析，確保綜合節(jié)能減耗能產(chǎn)生實際的效益，達到效能最優(yōu)化的目標。本方法對于評價常規(guī)供水廠的實際效能狀況有現(xiàn)實指導意義。

關鍵詞：自來水供水廠；運營效能評估及提升；技術改善咨詢

引言

水環(huán)境的不斷惡化和水資源的持續(xù)短缺是我國城市供水行業(yè)面臨的主要問題。這無疑對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。我國城市供水行業(yè)的遠期規(guī)劃應以提高供水質(zhì)量、改善供水服務、優(yōu)化供水成本和保障供水安全為總體目標。因此部分水廠原有的混凝、沉淀、過濾、消毒等常規(guī)凈水處理工藝都面臨著升級改造的需要，我們需要對凈水廠水處理系統(tǒng)做出整體的生產(chǎn)效能評價，使其在水質(zhì)達標的前提下盡量節(jié)省能耗控制生產(chǎn)運行成本[1]。

目前，城市凈水廠效能診斷研究工作主要是針對電耗，藥耗以及單個工藝單元能耗診斷模式及技術。然而，這些研究成果缺乏系統(tǒng)性及關聯(lián)性，飲用水廠能耗狀況評價模式關鍵技術研究不足[2]。因此，通過常規(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價技術基礎上，運用系統(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)濟因素相結合，綜合分析常規(guī)供水廠效能狀況，系統(tǒng)、全面地研究工藝、設備和運行方式控制的關鍵技術，對實施常規(guī)供水廠節(jié)能減排至關重要。

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聯(lián)性、系統(tǒng)性和效能診斷的關鍵技術缺乏系統(tǒng)理論研究的問題，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、評估四個步驟，如下：

（1）分析：分析常規(guī)供水廠總體運行現(xiàn)狀，通過收集常規(guī)供水廠設計運行資料，對水量、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)狀進行分析，對水廠供水系統(tǒng)運行現(xiàn)狀進行初步評價，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，分別對常規(guī)供水廠凈水工藝處理各個單元進行效能診斷試驗，確定各個處理單元效能提升的關鍵點，對的關鍵點實施提升效能改進方案的控制技術。

（3）改造：在對常規(guī)供水廠關鍵點實施改造后，分別對改造前后給水處理全系統(tǒng)進行水量分析、經(jīng)濟效益分析和系統(tǒng)效能分析。

（4）評估：在對常規(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定常規(guī)供水廠效能結果，如若評估結果不合格則返回到步驟二重新對常規(guī)工藝各單元的關鍵點進行調(diào)整，直到滿足要求為止。

2 指標說明

（1）設計運行資料指的是水廠的設計說明書及該水廠近1年的生產(chǎn)報表，其中生產(chǎn)報表包括水源水質(zhì)情況報表、水質(zhì)統(tǒng)計報表、水廠用電情況報表、出廠水水質(zhì)情況報表及生產(chǎn)情況報表。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逐時處理水量。分析評價原水的水質(zhì)情況具體指：根據(jù)近年來原水濁度、氨氮NH3-N、CODMn變化趨勢，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、水射器用水及電機冷卻用水。

（2）對水廠供水系統(tǒng)運行現(xiàn)狀進行評價是指：城市供水廠實際運行的平均負荷率與確定的經(jīng)驗節(jié)能范圍內(nèi)的平均負荷率進行對比，確定城市供水廠的供水現(xiàn)狀，對城市供水廠處理系統(tǒng)的產(chǎn)能情況、節(jié)能潛力進行評價。

平均負荷率根據(jù)平均供水量與設計供水能力計算，由以下公式表示：

平均負荷率=平均供水量/設計供水量

式中平均供水量是根據(jù)城市供水廠處理系統(tǒng)實際運行的平均凈產(chǎn)水量；設計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水廠設計和規(guī)劃有參照作用的供應水量。

確定經(jīng)驗節(jié)能平均負荷率的評價標準為：將城市供水廠處理系統(tǒng)平均負荷率高于60%定義為經(jīng)驗節(jié)能范圍，此時水廠供水系統(tǒng)產(chǎn)能效率正常；城市供水廠處理系統(tǒng)平均負荷率低于60%時，此時水廠供水系統(tǒng)產(chǎn)能過剩，必須對其進行節(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)驗數(shù)據(jù)進行比較，從而確定供水廠的效能狀況，對供水廠的處理系統(tǒng)能耗節(jié)約能力進行評價。

（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)過改造后能大幅度降低自用水消耗的單元，調(diào)整運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擴散于被處理水中以創(chuàng)造良好反應條件的過程；絮凝指的是通過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，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)的過程；過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）提升效能的關鍵點是指城市供水廠處理過程中的運行操作點，運行操作根據(jù)每個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)，絮凝單元的排泥設置，沉淀單元的排泥方式，過濾單元的運行方式，過濾單元的反沖洗參數(shù)和消毒單元的消毒形式。

（7）對供水廠常規(guī)工藝單元效能診斷試驗具體指的是：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行現(xiàn)狀分析，校核設計參數(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比和對水廠全系統(tǒng)各單元改進措施。

3 結束語

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及系統(tǒng)優(yōu)化節(jié)水、節(jié)藥、節(jié)電技術，以實現(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)濟因素與實際相符的條件下，該綜合效能評估診斷方法，對于評價常規(guī)供水廠的實際效能狀況有現(xiàn)實指導意義。

參考文獻

[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，2014.

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

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