浅谈乳品企业水平衡测试

高淑红

(齐齐尔市水资源中心，黑龙江 齐齐哈尔 161005)

0 前 言

本次测试采用现场水表计量及校核、现场测试与统计分析相结合，通过水量平衡测试，对该单位用水情况作全面的了解并进行分析，同时对该企业节水工作做了督促和指导，为明确乳品加工行业节水潜力，制定节水措施，实现科学管水、水资源综合利用奠定基础。

1 水平衡测试原理、原则、意义及目的

1.1 水平衡测试原理

水平衡测试是指一个用水单元或其他一个具有一定封闭特征的用水体系，在特定的研究周期内，利用水平衡理论和方法，通过水量、水质基础信息的准确化采集、规范化整编、系统化分析、资源化整合、合理性建议等环节，围绕水资源的取、用、耗、排进行的检测和分析的总称。

企业水平衡测试是以企业为考察对象的水量平衡测试，即对该企业用水单元和用水系统的输入水量、输出水量进行系统的测试、统计、分析，得出水量平衡关系的过程。

1.2 水平衡测试的原则

1)应选择在常规工况下进行水平衡测试，企业生产负荷为常规水平，保证测试结果具有代表性。

2)重点设备必测，生活用水必测，相同设备抽样测。

3)水表的精确度不应低于±2.5%，水表的记录要准确。

4)保证全厂水量测试结果的不平衡率б(即总水量与分支水量之和的误差)≤±5%。

1.3 水平衡测试意义和目的

水是自然界中一切生物赖以生存的物质之一，是人类生活不可替代的生命资源，也是社会发展的经济资源。随着社会经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，水资源供需矛盾日益突出，水资源短缺已成为社会经济发展的主要瓶颈。节水是缓解目前供需矛盾最快、最经济、最有效的一项措施，而水平衡测试正是企业节约用水、科学管水的一项基础工作和最基本的方法。水平衡测试是加强用水科学管理，最大限度地节约用水和合理用水的一项基础工作。它涉及到用水单位管理的各个方面，同时也表现出较强的综合性、技术性。通过水平衡测试应达到以下目的：

1)掌握单位用水现状。如水系管网分布情况，各类用水设备、设施、仪器、仪表分布及运转状态，用水总量和各用水单元之间的定量关系，获取准确的实测数据。

2)对单位用水现状进行合理化分析。依据掌握的资料和获取的数据进行计算、分析，评价有关用水技术经济指标，找出薄弱环节和节水潜力，制订出切实可行的技术、管理措施和规划。

3)找出企业用水管网和设施的泄漏点，并采取修复措施，堵塞、跑、冒、滴、漏。

4)健全企业用水三级计量仪表。既能保证水平衡测试量化指标的准确性，又为今后的用水计量和考核提供技术保障。

5)可以较准确地把用水指标层层分解下达到各用水单元，把计划用水纳入各级承包责任制或目标管理计划，定期考核，调动各方面的节水积极性。

6)建立用水档案，在水平衡测试工作中，把收集的有关资料、原始记录和实测数据，按照有关要求，进行处理、分析和计算，形成一套完整详实的包括有图、表、文字材料在内的用水档案。

7)通过水平衡测试提高测试单位管理人员的节水意识、单位节水管理水平和节水管理人员的业务技术素质。

8)为制定用水定额和计划用水量指标提供较准确的基础数据。

2 水平衡测试情况

2.1 企业用水基本情况调查

齐齐哈尔菲格瑞斯食品有限公司为自备水源井供水，本次实测企业自备井(FG2)取水量809.37m3/d，年生产天数360d，年取水量29.14×104m3/a；由于企业进行节水技术改造，努力提高水的重复利用率，所以年用水量将呈现下降趋势。

1)企业用水包括主要生产用水、辅助生产用水和生活用水。生产及主要用水工艺简介：原料奶液经杀菌、标准化后，与辅料溶液混合、均质，进入四效不断用蒸汽对奶液进行间接加热,使其浓缩。此过程中将由奶液产生大量二次蒸汽，预热物料的热能由上一效的二次蒸汽提供，二次蒸汽经四效使用后，由冷凝器冷凝并回收用于动力车间设备清洗、除尘。浓缩奶液经喷雾干燥器喷出，由塔内热蒸汽带走雾状奶液表面水分，使其干燥成粉。地下水通过输水管道输送到企业各用水环节，生活污水及设备清洗后的生产废水由企业专用下水管排放企业污水处理站。经污水处理站处理达标后排入厂区北400m自然泡泽中。依据《地表水环境质量标准》GB 3838，项目退水泡泽为Ⅴ类水体，其排污标准执行《污水综合排放标准》GB 8979—2012中二级标准，COD指标为100—120 mg/L，企业2015.04—2016.04污水排放检测数据显示，项目退水COD指标一般<100 mg/L，平均值为41.58mg/L。

2)企业取水水源情况。齐齐哈尔菲格瑞斯食品有限公司现有自备水源井2眼，原供水井(FG1)于2014年6月出现返砂现象后，至今处于报废状态。为解决生产用水问题，企业于2014年6月提出凿井申请并凿井(FG2)，企业现以FG2号井作为生产及生活供水水源。FG2号井井深230m，井径φ325mm，单井涌水量130m3/h。取水水源为第四系中、下更新统孔隙承压水及第三系孔隙承压水，HCO3-Ca·Na型水，水温5.0℃，水量丰富，水质较好，满足企业用水需求。

3)供水管网、排水管网及水表配备情况。企业在一级用水节点，即地下水取水口处安装流量计量仪表，用于全厂用水情况的统计，仪表运转正常，记录准确。企业一级水表配备率为100%。二级节点为制水车间、收奶间、一车间、二车间、生产设备冷却系统、间接冷却循环系统、保鲜冷却循环系统、化验室、洗衣间、动力车间、厕所、办公室、别墅区、污水处理站进出口共14处。企业在水处理车间出水管为生产区和生活区输水管配备了流量计量仪表。企业二级水表配备率14.3%，配备率较低，本次主要采用超声波流量仪完成测试。三级节点主要为设备用水，企业未在用水设备上安装仪表。由于企业工艺较为先进，注重节水管理，不断提高用水效率，但企业水表配备率较低。

2.2 测试步骤

测试程序主要包括组织落实、技术落实、测试内容和方法的确定、测试方案的制订、实测及数据汇总等步骤，详见图1。

2.3 水平衡测试项目、测试方法及测试设备

2.3.1 测试项目及内容

根据测试前的调研情况，按照齐齐哈尔菲格瑞斯食品有限公司实际的水系统划分水平衡测试体系，确定测试对象和范围。根据企业用水的实际情况，可以将全厂水系统划分水处理用水、生产车间用水、生产设备冷却用水、化验用水、动力车间用水、设备清洗用水和附属生产用水。根据测试大纲的要求，水平衡测试的测试内容如下：

1)企业水源的日供水量、水质。

2)各生产车间或水处理单元的日供水量、排水量。

3)企业供水干支线的漏溢水量。

4)水源地及主要用水设备的开机率。

5)各生产车间、工序及单台设备的不同种类用水日取水量、复用水量、日排水量、日耗水量。

6)各车间辅助或附属生产设施的日取水量、日复用水量、日排水量、日耗水量。

7)企业职工生活日取水量、日用水量、日排水量、日耗水量。

2.3.2 测试方法

企业本次水平衡测试采用逐级平衡法，其中各级取水量采用计量水表直读法；管道泄漏量测试采用动态平衡法；设备水平衡测试采用超声波流量计法、容积法实测及辅以调查数据；车间、工段、工序水平衡测试采用管道流量计直读法、超声波流量计法为主，调查定额核算为辅，某些数据无法在现场测试的(如蒸发、飞溅损失)需要进行分析计算。其小型排水应用容积法或小浮标法，大、中型排水采用流速仪法[1]。

测试小组通过分系统逐级平衡、选择合理的测试方法、增加平行测定次数等多条措施来减小测试的误差，以保证测试数据的准确性和代表性。

1)测试管道上的水量计量仪表的，由测试人员记录，同时查阅企业生产报表以供参考。

2)测试管道上无水量计量仪表的且能够满足超声波流量计测试条件的，可以采用便携式超声波流量计测定。

3)测试管道上无水量计量仪表、且不便使用超声波流量计测定的，可以测量或记录其相关系统管道的流量，通过计算得出该管道的流量数据。

2.3.3 测试仪器、设备

超声波流量计(DN15-100、DN50-700)；

卷尺、温度计；

砂纸、角磨机、耦合剂等。

3 测试期间设备运行状况说明

2019年6月下旬至8月上旬，在企业生产管理部门的积极配合下，水平衡项目测试组完成了齐齐哈尔菲格瑞斯食品有限公司的水平衡测试工作。水平衡测试期间，各车间设备正常运转，生产正常进行。

4 企业水平衡测试结果及分析

4.1 测试后评估

这次水平衡测试是在企业正常生产情况下进行的，测试的时段与生产周期一致。根据不同的测试断面采用不同的测试方法。水源地输水管安装了一级水表，经过用超声流量计校测，一级水表比较准确，所以水源地的新水量以水表的观测数据计算新水量。二级节点用水亦以水表读数为准。对于各种用水设备进出口水管都是封闭的管道，普遍采用超声波流量计进行测试，测试断面的布设根据管道的进出口长度而定。

4.1.1 水量计算方法

用水比较平稳的用水设备，用算术平均法计算各种用水量。对于间断性用水设备，采用计时观测，求得各时段的用水量，按时间加权平均计算出日用水量。对于冷却塔的蒸发损失水量和风吹散发损失量，一般实测补充新水量计算，采用经验公式的计算方法进行校核，经验公式中吹散损失系数 K，蒸发损失系数 S，气温按现状选取合适值，误差控制在合理范围内。

4.1.2 测试结果分析

经过对企业各类水量的现场测试，在数据整理分析阶段，对原始资料进行了综合整理、计算和分析。按照《节水型企业评价导则》(GB/T7119-2006)，对各项指标进行计算。通过分析计算，对计算结果进行了合理性检查和平衡计算，水量平衡误差符合规范要求[2]。

4.2 企业用水现状测试结果

通过对齐齐哈尔菲格瑞斯食品有限公司测试数据的整理、计算和合理性分析，企业用水现状测试结果如下：

1)企业日总取新水量809.37m3；

2)企业年总取新水量29.14万m3；

3)企业生产用水日用水量 4040.15m3；

4)企业生产用水年用水量 145.45万m3；

5)企业生产用水日重复用水量3230.78m3；

6)企业生产用水年重复用水量116.31万m3；

7)企业生产用水日排水量 505.86m3；

8)企业生产用水年排水量 18.21万m3；

9)企业生产用水日耗水量233.82m3；

10)企业生产用水年耗水量8.42万m3；

11)企业生产用水日漏失水量11.16m3；

12)企业生产用水年漏失水量0.40万m3。

根据测试数据，经整理分析，对齐齐哈尔菲格瑞斯食品有限公司所属生产用水范畴内的用水单元，分别编制了水平衡测试表，绘制了水平衡图，见图1。

图1 水平衡测试程序示意图

4.3 企业工业用水技术经济指标考核

依据《节水型企业评价导则》(GB/T7119-2006)，按照现状水平衡测试水量对各用水技术经济指标进行计算，结果如下：

单位产品新水量 24.62m3/t；

万元产值新水量5.86 m3/万元；

重复利用率 79.69%；

间接冷却水循环率96.99%；

保鲜冷却水循环率97.11%；

蒸汽冷凝水回用率90.46%；

用水综合漏失率1.36%；

达标排放率100%；

职工人均生活日取水量88L/人·d。

4.4 企业水平衡测试结果分析

根据现场测试及水平衡计算结果可知，测试期间齐齐哈尔菲格瑞斯食品有限公司全厂生产情况稳定，属于常规生产状态，测试时段选择合理。测试期间全厂总用水量为4040.15t/d，地下水取水量为809.37t/d，循环水量为3230.78t/d，奶粉产量为33.33t/d，平均用水24.62m3/t，低于《黑龙江省用水定额》(GB23/T 727-2010)规定的用水定额29m3/t的标准。全厂水循环利用率为79.68%，重复利用率高于《黑龙江省用水定额》(GB23/T727-2010)规定的重复利用率34%的标准。企业建有污水处理站，退水经污水处理站处理达标后排入厂区北部天然泡泽，天然泡泽面积大，受纳能力较强，依据《地表水环境质量标准》GB 3838，项目退水泡泽为Ⅴ类水体，其排污标准执行《污水综合排放标准》GB 8979—2012中二级标准，COD指标为100—120，本项目2015.04—2016.04污水排放检测数据显示，项目退水COD指标一般<100，平均值为41.58 mg/L，实现了污水的达标排放，避免了环境污染。从取水、用水及排水情况分析，齐齐哈尔菲格瑞斯食品有限公司的取用水较为合理。

5 结 论

通过水平衡现场测试和对测试结果评价分析，齐齐哈尔菲格瑞斯食品有限公司在同行业中处于中等偏上水平，乳制品行业高耗水、高排水性与其用水过程的安全性和一次利用性是密不可分的。但企业节水意识和环保意识仍需提高，企业节约用水还有潜力可挖，针对乳制品行业取排水特性，可以从企业自身节水潜力挖掘、小区域水资源综合利用和水资源管理三个方面采取方法措施进行趋利避害，从而提高行业用水水平和促进节水型社会建设。