某铝业水平衡测试分析

宋铁柱

(河南省南水北调中线防洪影响处理工程建设管理局，河南 郑州 450003)

1 项目概况

某铝业有限公司位于河南西部三门峡市陕州区城乡一体化示范区内。陕州区铝土矿储量大，与山西近邻，河南、山西均为中国铝土矿资源大省。某铝业有限公司是河南省和三门峡市2003年重点招商引资项目，主要生产、销售冶金级氧化铝，2008年4条生产线全部建成投产。年产值210万t冶金级砂状氧化铝。供水水源有地表水和自来水。

2 水平衡测试范围

某铝业有限公司厂区总占地面积85 hm2，厂区的绿化面积为14.39 hm2。测试范围为铝业有限公司的全部用水单元，主要包括生产区和生活区。根据用水单位测试范围大、测点多、分布广等特点，按生产工艺及各个部分的用水情况，划分水平衡测试的用水单元。生产区主要用水系统划分为包括原料车间、溶出车间、沉降车间、分解车间、蒸发车间、焙烧车间、赤泥车间等主要生产车间等主要生产车间。

3 水平测试用水指标分析

3.1 单位产品取水量分析

单位产品取水量按照如式(1)计算：

(1)

式中：Vvi—单位产品用水指标(m3/t)；Vi—在一定计量时间内，企业取水量，单位为m3；Q—在一定计量时间内的产品产量(t)。

水平衡测试期间，公司日平均生产取水量8 493 m3/d，平均氧化铝产量5 827.30 t/d，氧化铝用水指标1.46 m3/t。根据某铝业有限公司2018—2020年资料统计，单位产品取水量基本稳定。2018—2020年单位产品取水量见表1。

表1 2018—2020年取水量统计表

3.2 水计量率

根据水计量率的定义，水计量率的计算方法见式(2)：

(2)

用水单位一级水表计量率为100%；二级水表计量率为97.20%。单位一级水表的计量率满足节水型单位节水技术标准验收指标中规定的100%的标准值；二级用水单位水计量率为97.20%，满足节水型单位节水技术标准验收指标中规定的95%的标准值。

3.3 公共用水设施完好率分析

根据公共用水设施完好率的定义，公共用水设施完好率的计算方法见式(3)：

(3)

用水单位共有用水设施645个，测试期间全部正常使用。经计算，用水单位的公共用水设施完好率为100%。

3.4 节水器具普及率分析

节水器具普及率的计算方法用式(4)：

(4)

单位共有生活用水器具645个，全部为节水器具，经计算用水单位的节水器具普及率为：645/645×100%=100%，节水型单位节水技术标准验收指标中规定此项技术指标应≥96%，故该单位满足要求。

3.5 水平衡不平衡率分析

水平衡不平衡的计算方法见式(5)：

(5)

经计算，用水单位总用水量为8 734 m3/d，各用水单元用水之和为8 604 m3/d，因此水平衡不平衡率为：8 734-8 604/8 734×100%=1.50%。

3.6 重复利用率分析

重复利用率按如下式子计算见式(6)：

(6)

式中:R—重复利用率，%；Vr—在一定计量时间内，企业重复利用水量，单位m3；Vi—在一定计量时间内，企业的取水量，单位m3。

根据铝业有限公司用水平衡表可知，测试期间公司总取新水量8 734 m3/d,总复用水量751 836 m3/d，总用水量：760 440 m3/d，工业用水重复利用率98.80%。蒸汽冷凝水回收率。根据现场测试，铝业有限公司用水不涉及蒸汽冷凝水回用。

3.7 达标排放率分析

达标排放率用如式计算见式(7)：

(7)

根据水平衡测试结果，铝业有限公司日平均取水总量为8 734 m3/d，经回收处理后全部回用，无废水外排。

3.8 全厂废水回用率分析

全厂废水回用率按下式计算见式(8)：

(8)

式中：Kw—全厂废水回用率；Vw—在一定计量时间内，企业外排废水处理后的回用水量，单位m3；Vd—在一定计量时间内，企业向外排放的废水量，单位m3。

通过水平衡测试和用水调查可知，为了水资源的合理利用，厂区废水排放至厂区的污水处理站，除消耗量外，经过处理后的废水回用于溶出车间、厂区绿化、道路喷洒及厂区除尘等；沉降车间产生的赤泥运至赤泥车间，经赤泥车间压缩后产生的水回用于溶出车间；厂内废水全部回用，没有外排水量。

4 测试后评估

4.1 测试过程评估

测试的现场测试阶段在某铝业有限公司办公室领导和各选矿车间负责人的积极配合下历时15 d，测试过程中项目单位委派专职工作人员配合现场测试工作，并积极提供相关数据、图纸，提供水平衡测试现场所需条件；测试单位人员严格按照相关水平衡技术规范要求测试，科学合理的进行数据分析，同时遵守铝业有限公司内部的各项规章制度，保证了单位的工作、生活正常秩序，无干扰、无纠纷。

在整个测试过程中，某铝业有限公司供水、用水、排水情况正常，测试期间用水单位工作人员正常上下班，公司正常运转。

铝业有限公司供水方式为联合供水，即生产用水取用地表水；生活用水取用某自来水厂自来水；同时做到分质供水的要求，绿化用水采用污水处理站处理后的中水。某铝业有限公司各用水单元一级水表基本安装到位，水表安装精确，企业节水意识浓厚，为水平衡测试提供了可靠的参考依据。

4.2 测试方法评估

根据测试单位用水单元的现场实际情况，结合测试方案及实际测试中采取的测试方法(水表计量法、超声波仪器计量法、分析估算法等)，相关水平衡测试技术规范要求，水平衡测试方法较为科学，监测计量点位布设合理，测试数据真实准确，测试结果符合用水单位实际情况；测试期间各项工作均按测试方案逐项、逐步开展，各项步骤操作准确无误，整体测试结果有效。

4.3 测试成果评估

铝业有限公司水平衡测试期间，经统计测算，总取水量为：8 734 m3/d，其中：取某热电厂清水池水量8 278 m3/d，输水总管215 m3/d，生活用水取用自来水为241 m3/d。用水计量误差值约为：130 m3/d(水平衡不平衡率1.50%，属于5%正常值范围内)。

测试过程测试系统及单元划分合理，测试精度及测次满足要求，资料收集翔实、准确、可靠，测试过程中随时进行合理性检查现场测试阶段历时15 d。实测数据分析及各项指标计算成果与铝业有限公司历史记录数据进行比照，测试成果比较准确，体现用水单位在正常生产情况下的用水水平。

5 结语

水平衡测试是以合理开发、节约使用和有效保护水资源为原则，依照相关的法律、法规及行业标准，通过查清企业用水现状，发现用水中存在的问题和明确企业用水量，健全企业的用水计量设施，挖掘节水潜力，制定切实可行的用水、节水整改方案和合理化用水规划、加强用水管理，提高工业用水水平，为满足工业用水要求，调整用水结构，优化水资源配置，为水资源的可持续开发利用和当地经济社会可持续发展供技术依据。