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建设部文件
建城[1992]837号
关于印发《城市供水行业2000年技术进步发展规划》的通知
各省、自治区、直辖市建委(建设厅),计划单列市建委,北京市市政管理委员会,深圳市城市管理办公室:
为贯彻落实《国务院关于当前产业政策要点的决定》,促进城市供水行业技术进步的发展,推广应用国内外供水先进技术成果,指导企业进行技术改造,以适应国民经济不断发展的需要。现将我部城建司组织中国城镇供水协会编制的《城市供水行业2000年技术进行发展规划》印发给你们,请结合当地城市供水设施建设和改造工作,立即着手组织编制城市供水行业技术进步实施计划加以贯彻落实。
要充分发挥中国城镇供水协会和有关大专院校的作用,加强科研培训和咨询服务工作,同时要加强城市供水行业专用设备仪表的管理,有计划、有目标地研制及引进消化吸收国外新成果,为实现《规划》目标,不断提高技术水平和提供先进的技术装备。
请各地将贯彻《城市供水行业2000年技术进步发展规划》的实施计划,于1993年6月底前报送建设部城建司备案。
联系人:肖绍雍、 宋序彤
电话:8393160
邮政编码:100835
附件:《城市供水行业2000年技术进步发展规划》
中华人民共和国建设部
1992年11月24日
前言
城市要发展,水是不可缺少的物质条件,它的不可替代性,牵动着城市各行各业、千家万户,故城市供水是保障城市经济发展和人民生活的重要基础设施。
水对城市的重要性,各级政府越来越重视,采取了各种扶植政策,使城市供水行业处于“大发展、大提高”的好势头,为保障城市经济的发展和人民生活的提高起到了积极作用。但是,总的看来,城市供水行业还远跟不上经济发展的需要;况且现有城市供水设施还普遍存在着设施老化,净水工艺落后,设备器材简陋,单位产品的能耗、药耗量大,管网漏失严重,在运行管理上缺乏科学手段,运行成本高,人均产值偏低等问题,迫切需要通过技术改造,加速城市供水行业的技术进步。为此,我们委托中国城镇供水协会编制了《城市供水行业2000年技术进步发展规划》(以下简称规划)。
本《规划》依靠全国城市供水企业和长期工作在生产第一线的高级技术人员,总结国内生产实践的经验,广泛搜集国内外大量资料,考证核实,对照当代供水事业的国际水平和国内现状,经过深入而系统的分析研究,以提高城市供水,提高供水安全可靠性,降低能耗,降低漏耗,降低药耗等5个主攻方向,在技术管理、工艺设备、技术改造以及设置必要的自动化设备等方面需要采取的技术措施和管理手段,提出了我国城市各类供水企业技术进步的奋斗目标和要求。本《规划》由总课题和27个子课题组成,得到了各有关方面著名专家的技术审查和指导,使课题研究更趋完善,具有较强的科学性和可操作性,是我国城市供水行业技术发展的一项重大的、开创性的研究成果,国内尚属首次,对促进我国城市供水事业的发展具有十分重要的战略意义。
本《规划》是一部旨在指导我国城市供水行业技术发展的导向性著作,对我国城市供水设施建设与技术改造、供水的科研设计以及供水专用设备仪表制造等方面都具有指导作用;也可作为大专院给水排水专业教学的参考用书。因此,推荐给读者,并热诚希望广大读者对本书提出宝贵意见。
本书编写过程中,得到全国100多个城市供水企业和有关领导部门的支持,发扬了协作精神,主编和编委会成员以及为本书提供资料、实测数据的人员,付出了辛勤的劳动,在此,向他们表示衷心的感谢。
储传亨
1993年2月23日
总课题目录
摘要
第一章 总论
1.1 城市供水行业的地位和面临的任务
1.2 编制规划的目的
1.3 从我国供水行业的特点出发确定规划的主攻方向
1.3.1 提高供水水质
1.3.2 提高供水安全可靠性
1.3.3 降低能耗
1.3.4 降低漏耗
1.3.5 降低药耗
1.4 规划的奋斗目标
第二章 对90年代初我国供水行业技术状况的基本估计
2.1 供水水质、净水技术和药剂加注
2.2 供水安全可靠性状况
2.3 电能消耗状况
2.4 漏耗情况
第三章 技术进步规划的内容
3.1 提高供水水质、合理降低药耗
3.1.1 2000年要求达到的水质目标
3.1.2 加强中心化验室工作
3.1.3 合理使用混凝剂和助凝剂
3.1.4 合理加氯
3.1.5 净水设备技术改造
3.1.6 净水过程全面质量控制
3.1.7 改善管网水质
3.2 提高供水安全可靠性
3.2.1 加强水厂的巡回检测工作
3.2.2 设备科学检修
3.2.3 爆管的原因和对策
3.2.4 新敷管道的材质、接口及防腐选择
3.2.5 现有管道的更新改造
3.2.6 供水系统可靠性分析
3.3 合理降低能耗
3.3.1 能耗指标
3.3.2 提高机泵设备的运行效率
3.3.3 加强经济调度工作
3.3.4 管网合理化
3.3.5 管道刮管涂衬
3.4 加强漏损的指标体系
3.4.1 衡量漏损的指标体系
3.4.2 加强出厂计量工作
3.4.3 在装用户水表精度调查
3.4.4 加强检漏工作
第四章 为实现《规则》建议采取的对策
4.1 各地政府应依据《规划》要求编制年度计划和规划
4.2 城市供水行业的技术进步,必须有稳定的奖金渠道
4.3 建立合理完善的产品价格,是城市供水行业发展的关键
4.4 要加强城市供水行业专用设备仪表的生产管理
4.5 建议大专院校增设有关课程,培养更多科技人才
4.6 要充分发挥中国城镇供水协会的作用,为实现《规划》作出贡献
4.7 要开展科学技术研究工作
摘要
本文叙述了编制规划的背景、主导思想和基本原则,分析了我国供水企业的特点,提出以提高供水水质,提高供水安全可能性,降低能耗,降低漏耗和降低药耗等五个方面作为“规划”的主攻方向,并按企业不同条件,把水司分为四类,对其分别提出技术进步的要求。
环绕“二提高三降低”,对90年代初我国供水企业的技术状况作了基本评估,也和国外情况作了对比。解放以来尤其是改革开放以来,我国供水技术有了很大提高,个别领域已接近国际先进水平,但总的讲尚有相当差距,各城市水司发展也很不平衡。总之潜力较大,尚有很多工作要做。
本文在5个主攻方面提出了2000年的奋斗目标和要求,同时也提出了为完成这些目标和要求,在技术管理上、工艺设备技术改造上和设置必要的自动化设备等方面需要采取的技术进步措施。总课题分解为27个子课题分别进行研究,本文把它归纳为22节加以叙述。
为更好地实施“规划”,本文提出了采取行政措施引导,充分发挥中国城镇供水协会作用等必要措施。
城市供水行业2000年技术进步规划
第一章 总论
1.1 城市供水行业的地位和面临的任务
1990年我国共有城市467个,它们集中国家大量社会财富,对我国国民经济的发展起着主导作用。城市供水是城市的命脉,是保障人民生活,发展生产建设不可缺少的物质基础,已成为我国城市开发建设的中心问题和经济发展的制约因素,而且关系到社会的安定。由于水的不可替代性,所以城市供水是城市的重要基础设施。
自1879年旅顺建成供水设施开始到1949年,全国只有60个城市有供水设施,日供水能力186.7万m3。到1978年,日供水能力发展到2530万m3。到1990年,467个城市有水厂1220座,日供水能力达6382.5万m3。“七五”期间,全国城市平均每年虽节约用水约10亿m3。但全国仍有300个城市缺水,其中50个城市严重缺水,每日共缺水达1000多万m3,按建设部计划“八五”期间平均每年供水量将递增515万m3/d,“九五”规划平均每年将递增710万m3/d。
现有供水设施是近期供水主要设施,面临的主要问题是:相当部分的设施已老化或存在一定缺陷;部分工艺和设备落后;总的讲运行管理不够科学,科学运行的手段也不足;不少地区原水污染日趋严重;有的水源不足,因而城市供水的重要问题是供水标准偏低,水质稳定性不够;供水安全可靠性差;管网漏水较严重,运行成本较高。
在“八五”、“九五”期间,我国供水事业是处于“大发展和大提高”的阶段,既要大规模建设新的供水设施,又要通过技术改造以巩固和提高原有供水设施,以适应国民经济大发展的需要,我们面临的任务是要很好总结现有供水行业运行和建设经验,运用国内外先进技术,通过技术改造,巩固和提高现有供水设施并把耗资巨大的新建工种建设得更好。
1.2 编制规划的目的
编制本规划是为了使我国供水行业的技术提高到一个新的水平,形成一个新的生产力。
解放以来,特别是实施改革开放方针以来,我国供水事业有了很大发展。自行设计、施工和管理了一大批供水设施;涌现了大批科研和革新成果;有一大批技术人员掌握了现代先进的供水技术,有的已用于生产运行和设备技术改造,取得了明显的社会效益和经济效益;国际上各种先进净水工艺和构筑物均已在国内应用,其中某些净水工艺和构筑物还具有我国独特之处;近年来有的城市水司引进了先进的化验、检测和检漏等仪表设备;有的引进了机电设备、新型净水构筑物和管道闸门等输水设备;有的引进水厂运行的全套控制设备。因而使我国的综合供水技术水平有了很大的提高,其中某些主要供水技术方面在个别水司已达到了80年代国际先进水平。
我国供水事业已有113年历史,比日本尚早7年,在技术管理上积累了丰富经验,有管理大型水司的能力,也出现了一批基础工作好、技术管理工作强的、以国家二级先进企业为代表的水司。有的水司安装了一定数量的的连续监测仪表自动控制系统并应用计算机后,使运行管理更为科学合理。
然而我国供水行业发展相当不平衡。不少水司因技术力量不足等原因尚不能满足国家规定的水质标准检验要求;净水设备存在不同程度的缺陷需要改造;净水管理基本上靠人勤跑勤看,凭经验进行控制,以致水质的稳定性差,不能充分发挥现有设备的效能;没有中心调度室或虽有设备但未进行经济调度,因而能源大量浪费;多数水司不主动去检查地下管道漏水或仅用简单的设备不能有效地查出漏水,使实际漏水量较大而未得到有效控制。
现在基本情况是:一方面有很多国内先进技术的成果未能转化为生产力,大量存在问题和造成的损失虽在某公司本身技术上难以解决,但只要组织一下,技术上是可以解决,所需资金往往也是有限的,而投资效益比却是很高的;另一方面有些引进的有明显效益的技术和设备尚未很好消化吸收和开发应用。因此迫切需要总结经验,规划未来,组织引导,把国内外适用的先进技术和经验因地制宜地转化为我国供水行业的普遍的生产力。
邓小平同志提出“科技是第一生产力”,江泽民同志指出“把经济建设真正转移到依靠科技进步和提高劳动者素质的轨道上来是十一届三中全会决定工作重点转移的进一步深化”,为了推动城市供水行业的技术进步,建设部特制订此规划以促进技术管理水平的提高,对设备进行合理的技术改造,对新技术、新设备组织必要的开发,对新建供水设备提出技术要求并组织实施。使我国供水技术到2000年能提高到一个新的水平,先进技术能转化为新的生产力,以适应我国国民经济不断发展的需要。
1.3从我国供水行业的特点出发确定规划的方向
城市供水行业技术进步涉及的方面很多,按“经济建设必须依靠科学技术,科技工作必须面向经济建设”的方针,规划不仅要考虑缩小与国际的技术差距,而且必须分析供水行业的现状、特点和发展趋势,研究怎样依靠技术进步取得更大的社会效益和企业经济效益,为此确定规划的主攻方向如下:
1.3.1提高供水水质
供水水质关系到广大居民的身体健康和产品质量,而且还会直接影响对外开放政策的顺利实施。随着毒理研究和检测水平的提高,已在供水系统鉴定出2000多种有机物,其中有的是致癌和可疑致癌的。据统计,如每日饮1ug/L四氯化碳,一生中可能致癌机率为1.5X10-7,聚氯联苯为3.1X10-6,很多品种加起来,而且含量高的话,则致癌机率就更高了。要求供给高品质的生活用水已成为人们普遍关注的中心。
水质不好也影响部分产品质量,有些城市曾发生过由于水质原因造成出品罐头食品退货,印染的织品质量降级等事件。随着产品质量要求提高,产品向高精尖方向发展,必然对水质要求也越高。
经济发达国家对供水水质要求比较严格,他们习惯于喝生水,饮用我们有些城市的自来水往往感到不放心。我国重点对外开放城市还得考虑适应形势发展的需要。
我国现行水质标准的项目数和指标值,总的讲低于发达国家和世界卫生组织规定的要求,而且有的城市完成国家水质标准的合格率不高,因此提高供水水质将作为规划的重点要求。
1.3.2 提高供水安全可靠性
缺水会给居民生活带来很大不便,也影响工业生产的正常进行。不少城市为了保证生活用水需要,宁可多停工业用水,但这样带来的经济损失也不小。据1989年上海市经委统计,由于缺水影响工业产值平均为102元/m3水。按供水行业的特点,应该强调安全不间断地供应质量良好的水。但考察到2000年由于投资等因素,可能在高峰供水时仍存在供求矛盾,故这次规划中未提出不间断供水的要求,而是强调现有供水设备供水的安全可靠性,最大限度地降低缺水带来的影响。
1.3.3 降低能耗
水司是耗能大户,1990年413个城市水司总耗电量为57.5亿kW.h,平均每千立方米水耗电328.69kw.h。在极大多数水司的自来水成本中电费是占比重最大的项目,一般占30-40%,因此降低能耗是贯彻节能方针、提高企业经济效益的重要环节。
1.3.4 降低漏耗
我国城市水司平均损失率历年来均为7-8%。单从这个指标看是相当先进的,但据10个城市典型调查,用户水表平均偏快5%左右,实际损失率应为12-13%。如果按单位管道长度或单位管道表面积在单位时间的漏水量统计,则我国的漏水量远大于经济发达国家。我国多数城市采用被动检漏法(待水漏到地面并发现后才去检修)或以此法为主,而地下管道漏水的规律是由暗漏到明漏,有时暗漏的水流入河道、下水道或电缆沟后则始终是经过处理加工的水,一方面由于水资源紧张和供水能力不足已造成很大损失,而另一方面大量的水却白白漏掉,为此把降低漏耗列为规划重点之一。
1.3.5 降低药耗
水厂需用消毒剂,地面水厂还要用混凝剂,有的还要用助凝剂和石灰等药剂。降低药耗是在保证水质前提下,通过技术和管理措施,合理降低药耗。一般地面水厂药剂费用占总成本的10%或略低,是成本的可变因素中仅次于能耗的较大一项,也有相当节约潜力,故也作为重点之一。
1.4 规划的奋斗目标
考虑到我国城市水司有400多个,而生产规模、技术条件、经济条件等因素差异相当大,提出统一的目标是不切实际的,我们根据以上差异,把城市水司分为4类,对它们分别提出2000年奋斗目标。
第一类为最高日供水量超100万m3,同时是直辖市、对外开放城市、重点旅游城市或国家一级企业的水司。这些水司约占全国水司总数的2%,他们对城市经济发展和对外开放的影响最大,条件也最好,是全国性技术上起带头作用的水司。
第二类为最高晶供水量超50万m3的其他城市、省会城市和国家二级企业的水司。这些水司影响较大,条件也较好,约占10%,是地区性技术进步带头城市。
第三类为最高日供水量超10万m3的其他水司。
第四类为最高日供水量小于10万m3的水司。
到2000年要求第一类水司在主要技术方面多数达到或接近80年代国际先进水平;第二类水司在主要技术方面多数达到或接近80年代国际水平;第三类水司在主要技术方面多数达到或接近80年代国内先进水平;第四类水司在主要技术方面多数达到或接近80年代国内大型水厂(30万m3/d以上)一般水平。这里“主要技术方面”是指上述5个重点方面,不是所有方面;“多数”系指水司中的多数,不是全部;用80年代水平作为规划目标是因为能收集的资料基本上是80年代,多数是后期,当然这不妨碍在实践中学习使用90年代新技术。
提出这样分类和规划奋斗目标希望在全国、全省范围内形成以点带面、逐步展开、共同发展的局面。有些较贵重仪器的配备,有些技术性较强的工作的展开,可分别考虑实施全国性或区域性服务,以减少投资,提高专业技术水平,加快实施规划的进度。
第二章 对90年代初我国供水行业技术状况的基本估计
给水工程是多学科的综合技术工程,现从规划主攻目标方面的技术状况分别估计如下:
2.1 供水水质、净水技术和药剂加注
我国国际GB5749-85《生活饮用水卫生标准》中水质检测项目共35项,其中5项系属试行标准,2项为放射性标准。为了更好地达到水质标准要求,建设部采取了多项措施并加以引导。总的讲,多数城市特别是大中型城市完成水质标准,尤其是浊度、余氯、细菌、大肠菌等重点指标的情况是好的和比较好的,但发展相当不平衡。据1989年390个城市水司的统计,上述4项重点指标完成好的全年综合合格率为100%,最低的仅9%,平均为96.9%。其中细菌总数平均合格率为97.87%,大砀菌群为77.95%,余氯为93.36%,浊度为97.46%。总的来说,我国城市供水水质基本上适应人体健康的要求,但发展不平衡,存在着相当多的薄弱环节。
我国饮用水水质标准和世界卫生组织及发达国家相比,总的讲是项目较少些;部分项目指标值要求低些。欧共体饮用水水质指令规定共66项,美国安全用水法规定共47项,世界卫生组织饮用水水质准则规定共47项。与我国标准相比,增国的主要为微量有机物方面的项目。这些微量物质属用毒物质,其中有的可能是三致物质。
国外有的项目规定有最大允许值和指导值,美国自来水协会还提出推荐值。他们要求供水水质尽可能达到指导值或推荐值。如我国浊度标准为3度;欧共体的最大允许值为10NTU或4JTU,指导值为1NTU或0.4JTU;美国规定95%的水样小于0.5NTU。实际上欧美、日本主要城市的出水浊度全年平均值接近于零度。我国浊度允许硅藻土和甲两种标准液同时使用,实际上同一水样用两种标准液和用不同原理的仪器会测得不同的数值,如果使用国际通常采用的甲标准液,则我国上述浊度的合格率还会有相当程度的降低。因此从水质标准规定的项目数、指标值和实际完成的情况看,我国供水水质和国外尚有一定差距。
我国城市水司均有化验,京、津、沪等主要大城市的化验室设备的装备已接近发达国家的大城市水平,但其它多数城市则配备不足,尚不能检测国家对水质标准规定的全部项目。据典型调查,规模大于100万m3/d的水司,100%的水司能检验28项指标,仅71.4%的水司能完成35项指标检验;第二类水司100%能检验28项,仅10%能检验35项;第三、四类水司能检验28项的分别为50%及31%。它们都不能完成35项指标的检验。有相当一部分水司有的项目自己不能检验,又未委托其他单位检验,因此也可能掩盖了部分水质方面存在的问题。
1990年我国城市供水能力为6382.5万m3,其中76%取自地面水。大多数地面水厂均采用混凝、沉淀、过滤、消毒的处理工艺,个别水厂已进一步采用臭氧、活性炭深度处理工艺。我国已有一批科技人员掌握先进净水工艺的理论,并用于水厂的管理、改造和设计。如上海市自来水公司仅通过改善原有净水设备的混合及絮凝条件、降低沉淀池出水浊度等措施,在提高出水水质和不增加混凝单耗的条件下,稍加改造,使原有净水设备能力提高3倍左右。国际上各种形式的净水构筑物可以说均在我国得到采用,有的结合国情还有所发展,如高浊度水的净水工艺、虹吸滤池、移动罩滤池、网格絮凝池等。但同样工艺或净水构筑物的实际处理效果一般低于发达国家城市的水厂,主要原因为:
(1)出厂水水质要求不同。国外以达到出厂水浊度最低作为混凝剂的合理加注量,而我国则以达到一定浊度幅度作为合理的加注量。
(2)净水设备负荷重于日本等国家,但美国、法国等新设计的负荷也和我国差不多,然而他们在滤料级配或助凝剂、助滤剂等方面采取了措施,而我们多数未采取这类相应措施。
(3)相当一部分净水构筑物存在不同程度的缺陷,影响净水效果。
(4)我国在净水设备管理方面已积累了丰富的经验,但除少数水厂采用了必要的连续检测仪表,个别水厂采用了加药自动控制设备外,多数水厂靠“勤跑、勤看、勤调节”和凭经验来管理水厂,因此发现总是和采取措施不够及时,而发达国家的水厂已基本实现了检测控制自动化。
在主导思想上均是在保证水质前提下节约混凝剂,由于发达国家出水水质要求较我们高,因而加注量亦比我们高。但由于采用自动加注措施,加注量比我们合理,水质更稳定。氯的加注,发达国家在保证消毒效果的前提下,在加注量、加注点或替代品方面采取不少措施以降低其副作用,我国多数水司则相对注意不够。和发达国家相比,总的可以这样说,净水技术差距不大,管理上差距大一些,而仪表设备方面的差距则较大。
出厂水需经过较长的输配水管道才送到用户。据34个主要城市统计,地面水水厂出厂水水质基本稳定的占21%,腐蚀性的占50%,轻微腐蚀的占29%;地下水水厂出厂水基本稳定的约占50%,有腐蚀性的占30%,轻微腐蚀性的占20%。据总供水量为全国42.44%的36个城市的调查,出厂水平均浊度为1.3度,而管网水浊度增到1.6度,色度由5.2度增到6.7度,铁由0.09mg/L增到0.11mg/L。细菌数由6.6个/L增到29.2个/L。
据上海、天津等定期测定管网粗糙系数统计,过去无完善防腐措施的管道,其输水能力已降低1/3以上。管道结垢使输水水质恶化,输水能力下降,已成为一个比较严重的问题。有的城市对新敷管道已采取有效的内防腐措施,对部分结垢严重的管道已采取刮管涂衬措施,并取得明显的效益,但多数水司还注意不够。发达国家对新敷管道早已注意防护措施,为改善管网水质(同时提高管道输水能力和降低电耗)下大功夫对管网进行技术改造,有的还对出厂水采取稳定性措施。
2.2 供水安全可靠性状况
由于断水给人民生活、工业生产和社会安定都会带来较大影响,从事供水事业的职工都很重视安全供水。安全供水在设计上也分别作出规定,如主要输水管、变压器停役要能供应70%以上的供水量。供水企业在技术管理上,职工在经常运行上都要牢固树立安全供水思想,力争保证水质良好的水不间断地供应给用户。我国大多数城市除了供水设备能力不足因素外,安全供水还存在一定的薄弱环节,主要是管网漏水和爆管机率过大,闸门等设备质量不够好以及停电等外来事故影响正常供水。
我国多数城市管网漏水和爆管频率较高,一般爆管需要断水修理,少数漏水也需断水修理。爆管影响供水,既造成较大社会损失,同时也带来企业经济损失,有时还带来水淹、锅炉爆炸等次生灾害。据上海、天津、广州等17个城市调查,1991年75mm以上管道,长度共15840km,修漏11852次,平均为0.73次/km,这个数字是偏高的。日本国横滨市平均仅为0.2次/km。
据调查,1991年上海共爆管543次,平均频率为0.177次/km;天津为532次,平均为0.243次/km;成都为87次,平均为0.161次/km。而横滨则为0.08次/km。
爆管原因是多方面的,主要为管道材质差、接吕刚性太强、施工质量欠佳以及其它管道施工等外来破坏因素。
阀门等质量较差也影响安全供水。闸门损坏有时导致某供水设备不能正常供水,有时检修停役范围因而扩大,造成较大损失,这是各水司普遍感到头痛的事。成都市水司为加强闸门的进厂验收工作,1989年9-12月检验阀门145个,验收合格率为72.52%,1990年检验阀门917个,合格率为88.66%。由于受检验手段的限制,如完全按国家标准验收,合格率低于上数。检验发现闸阀的主要问题是密封性差;蝶阀的主要问题是传动机构可靠性差,另外阀门的材质有待进一步改进。我国阀门质量和发达国家产品相比有相当差距。
断电等外来因素也是影响安全供水的原因之一。断电有的是供电能力不足,有的是供电设施故障。停电情况各城市有相当差别,但有的城市则比较频繁。如南昌市水司下有6个水厂,据1991年调查,停电最少的为朝阳水厂共41次,停电时间共46小时33分钟;最多的东郊水厂停电196次,停电时间共769小时35分;6个厂共停电659次,停电时间共2008小时30分钟。停电不仅使大面积停水或降压,有时也使管网产生水锤和锅炉用水事故等次生灾害。
进一步采取措施提高供水安全可靠性以降低由此带来的重大损失是很必要的。80年代我国科技人员已开始进行供水系统可靠性分析的理论研究,但尚属于探索性阶段。70年代美国、前苏联发表了一些这方面研究论文,在实践上也仅是开始不久,看来从进一步分析具体情况出发,研究以最少代价取得最大的可靠性效果是很必要的,这比单纯作几规定在技术经济上更合理,效果也更显著。
2.3 电能消耗状况
水司耗电的90%以上用于电动机拖动水泵以提升水位。由于世界或全国各地情况不同,很难以简单的某个数据,如单位水量耗电多少来衡量电耗是否合理。电耗是否合理主要决定于3方面因素:水泵提升的扬程是否合适;机泵(包括电器设备)是否高效;运行调度是否合理或优化。
提升的扬程,包括3部分:地形高程差;服务压力的合理确定;管网的合理化或优化。克服地形高程差,是客观的需要。我国服务压力因地制宜选用两种类型,一类是供水压力满足主要房屋的层次(5或6楼)的需要;一类是仅满足3楼(或2、4楼)的需要;再高层次则采用高位水箱及局部加压措施。因地制宜地选用这两种方式基本上是合理的,发达国家主要城市也分别选用这两种方式。
管网造价占水司总投资的比重较大,而为克服管网水头损失的耗电所占比重比较大。管网优化对合理降低投资和电能消耗关系甚大。我国科技人员对管网优化作了较多的理论研究,这方面和发达国家差距不大,但软件方面没有他们完善。有的水司很重视管网优化工作,通过定期测压、测流、进行管网分析逐步优化管网。但较多的公司是结合重大扩建工程对管网仅进行几个方案的水力计算。运用优化理论因地制宜地逐步地优化管多还有较多工作要做,对降低投资和电耗,也还不相当潜力。
我国主要工厂生产的电动机、变压器等电气设备的效率和发达国家产品差不我。从铭牌性能看,我国大中型水泵的效率和发达国家产品也相差不多,一般差1-3%,但实际情况则相差更大些,一般差3-5%,有的甚至更高。这对节能讲是一个薄弱环节和主要潜力。用水量在不同季节和日夜有较大变化,而管网的水头损失则变化更大,因而水泵实际运行扬程变化较大,为了提高水泵在不同扬程运行条件下的效率,我国不少水司已采用多种形式的调速装置,串级调速使用较普遍些,调频调速已在少数水厂应用。但串级调速装置的产品质量尚劣于发达国家产品,调频装置只能生产容量较小的。从装备调速装置能取得明显的效益角度看,尚有相当部分水泵是应该装而尚未装。调速装置产品质量的提高和推广应用是节电工作重要内容之一。
在满足管网规定的服务压力前提下,泵站可以有多种运行方案,如何运行耗电量最少?特别是多个水厂供水管网中又有加压设施的情况下,优化调度更显得重要。我国一、二类水司和少数三类水司均设有调度室,能够把管网中若干点的压力和水厂主要运行参数即时传送到调度室,有的还能对机泵或阀门进行遥控,个别水厂的调度室的装备和功能已接近发达国家主要城市的水平。但多数水司还不知道即时的管网服务压力情况,只凭经验规定不同时期泵站出水压力幅度。这样容易导致有时服务压力不能保证,有时压力过高浪费电耗。发达国家城市水司均有调度室,较大城市水司一般能传输管网中水压、水量、水质方面参数和净水厂有关参数并能遥控泵站的运行。
上海等城市水司建立调度室,有的已30多年,在调度方面也积累一定经验,但基本上是从不同调度方案比较中,逐步优化积累调度经验。我国对优化调度的理论也作过一些研究,但要能实际用于较复杂的管网,尚有不少工作要做。发达国家供水成本中,电耗比重远比我们少,但他们在调度手段和优化调度方面,也采取了较多因地制宜的措施以节约电耗。看来设置必要的装置以逐步进行优化调度是进一步节能的一个重要方面。
总之节能工作尚有相当潜力。欲降低占成本中比重较大的电耗还有不少工作要做。
2.4 漏耗情况
1990年我国413个城市平均损失率(漏失率)为7.08%,从这个数字讲,可以说是国际先进水平。但据1991年10个城市1432只用户水表典型调查,发现仅60.9%的水表精度符合标准,33.4%水表偏快,全部水表平均偏快4.3%。这样实际损失率约为12%。1986年日本全国平均漏失率为13%,1985年丹麦12个主要城市平均为11.1%,瑞典28个城市平均为20%,意大利90个城市平均为25%,因而12%仍可以说是先进的。但我国城市供水的特点是:工业用水比重大(一般约占据1/2),人口密度高(单位面积内用水量大),因此同样供水量的城市,我国城市的配水管道长度远比发达国家短,即漏水机率远比他们低。如上海1987年最大日供水量为446万m3,管网长度为3663km,而1982年日本横滨市最大日供水量仅为133万m3,管网长度却为4413km。上海市供水量为横滨的3.35倍,而管网长度仅为70%,在这种情况下,用损失率来比较,在统计上我国显然占了便宜,掩盖了某些问题。如以单位管长(或单位管道表面积)单位时间内的损失率统计,1987年我国336个城市平均2.865m3/km/h,而1986年日本1931个供水企业平均为0.62,丹麦12个主要城市平均为0.245。从这个指标讲,我国损失率大于某些发达国家。
降低漏耗靠工作,首先是选择经济合理的控制方法。我国大多数城市采取被动检漏法,少数以音听法为主,而据英国水研究中心调查,英国80年代初采用被动检漏法的占25%,音听法的为10%,区域装表、区域检漏法和两种方法结合使用的占62%。他们认为被动检漏法不能漏水量控制到较好水平,预计采用该方法的将降到2%;音听法检漏效率也不够满意,将来也将降到2%;而采用经济有效的区域装表法,区域检漏法和两者结合的方法的将发展到96%。
其次从使用仪器看,据1991年31个水司(其中一类3个,二类6个,三类8个,四类14个)统计,配有听漏棒的有15个,检漏饼的2个,电子检漏放大仪的12个,相关检漏仪的5个,而发达国家城市水司一般以电子放大检漏仪和相关检漏仪为主,而大城市则配备水传声相关检漏仪和雷达检漏仪。从配备的仪器设备看,我国是还有一定差距的。从力量配备看,我国相对讲检漏工配备较少,如上海市检查约3000km管道,配备检漏工27人,仅占职工总数0.3%,而横滨市检查4400km管道,配备检漏职工74人,占职工总数的3%。他们虽然职工工资高,千方百计注意提高效率,精简职工,但在检漏方面仍舍得花相当力量。
从以上的分析,虽然从漏失率指标表面看,似乎比较先进,实际上我国漏耗控制工作还存在一定差距,降低漏水量尚有较大潜力,还有不少工作要做。
第三章 技术进步规划的内容
按我国供水企业当前的技术状况和差距,有很多工作要做。分析我国供水行业的矛盾和问题,为取得更大的社会效益,故重点放在“二提高、三降低”方面。技术进步规划既强调提高技术水平,缩小与先进水平的差距,更强调要取得社会效益和企业经济效益,不搞全面赶超。要在“二提高、三降低”方面取得明显效果需要进行各方面的工作。这里提出需要进行的主要技术进步工作如下: 3.1 提高供水水质、合理降低药耗
供水水质不仅关系到广大居民的身体健康,也影响部分产品的质量和适应对外开放的需要,故把提高供水水质作为技术进步规划的首要目标。药耗则是在提高供水水质的基础上依靠技术进步和科学管理而尽量降低。
3.1.1 2000年要求达到的水质目标
(1)水质目标
国家饮用水水质标准是各类水司都要执行的法规。考虑某些城市的地位和影响,这里对一、二类水司提出一部分比国家水质标准更高的要求作为2000年奋斗目标。
一般认为:欧洲共同体饮用水水质指令及美国安全用水法可以作为国际先进水平;而世界卫生组织执行的水质准则可以理解为国际水平。故对各类水司提出如下要求:四类水司2000年水质目标仍为现行的国家规定的水质标准,而且其中8项仍允许由外单位代为测定;三类水司要求执行全部35项指标;二类水司参考世界卫生组织拟订的水质准则和我国国家环保局确定的“水中优先控制污染物黑名单”(14类68种),根据需要和可能增加16项水质目标;一类水司参考欧共体水质指令,并根据1991年底参加欧共体经济自由贸易协会国家的供水联合体提出的对欧共体水质标准修改的“建议书”以及我国“水中优先控制污染物黑名单”,按需要和可能增加水质目标38项。三、四类水司浊度仍按“水质标准”,即指标值为3NTU,最大允许值为5NTU;二类水司指标值为2NTU,最大允许值为3NTU,一类水司指标值为1NUT,最大允许值为2NTU。一、二类水司余增加的水质项目尽量以欧共体和世界卫生组织的最大允许值作为其指标值。
这样各类水司暂行的水质目标如表3-1。
各类水司暂行水质目标 表3-1
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第四类水司
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第三类水司较第四类水司增加的项目
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第二类水司较第三类水司增加的项目
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第一类水司较第二类水司增加的项目
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项目
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指标值
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项目
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指标值
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项目
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指标值
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项目
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指标值
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色度
浊度
臭和味
肉眼可见物
PH
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1.5Pt-Co mg/L
无
无
6.5~8.5
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(各类水司浊度指标值见附录(1-1-1)表4
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铝
钠
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0.2mg/L
200mg/L
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电导率
钙
镁
硅
溶解氧
碱度
亚硝酸盐
氨
耗氧量
总有机碳
矿物油
钡
硼
酚类:(总量)
苯酚
间甲酚
2,4-二氯酚对硝基酚
有机氯:(总量)
二氯甲烷
对二氯苯
六氯苯
铍
镍
锑
钒
钴
多环芳烃(总量)
萘
萤蒽
苯并(b)萤蒽
苯并(k)萤蒽
苯并(1,2,3,4d)芘
苯并(ghi) 芘
粪型链球菌
亚硫酸还原菌
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400(2°)us/cm
100mg/L
50mg/L
>30mgCaCO3/L
0.1mgNo2/L
0.5mgNH3/L
5mg/L
0.01mg/L
0.1mg/L
1mg/L
- 002mg/L
1ug/L
0.01ug/L
0.0002mg/L
0.05mg/L
0.01mg/L
1.0mg/L
- 2ug/L
MPN<1/100mL膜法0/100
MPN<1/100mL
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总硬度
氯化物
硫酸盐
溶解性固体
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450mgCaCO3/L
250mg/L
250mg/L
1000mg/L
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硝酸盐
氟化物
阴离子洗涤剂
剩余氯
挥发酚
铁
锰
铜
锌
(银)
(氯仿)
(四氯化碳)
氰化物
砷
镉
铬
汞
铅
硒
(DDT)
(666)
(苯并(a)芘)
细菌总数37℃
大肠杆菌群
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20mgN/L
1.0mg/L
0.3mg/L
0.3,末0.05mg/L
0.002mg/L
0.3mg/L
0.1mg/L
1.0mg/L
1.0mg/L
0.05mg/L
60ug/L
3ug/L
0.05mg/L
0.05mg/L
0.01mg/L
0.05mg/L
0.001mg/L
0.05mg/L
0.01mg/L
1ug/L
5ug/L
0.01ug/L
100个/mL
3个/mL
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银
氯仿
四氯化碳
DDT
666
苯并(a)芘
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0.05mg/L
60ug/L
3ug/L
1ug/L
5ug/L
0.01ug/L
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2,4,6-三氯酚
1,2,-二氯乙烷
1,1-二氯乙烯
四氯乙烯
三氯乙烯
五氯酚
苯
农药(总)
敌敌畏
乐果
对硫磷
甲基对硫磷
除草醚
敌百虫
粪型大肠杆菌
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10ug/L
10ug/L
0.3ug/L
10ug/L
30ug/L
10ug/L
10ug/L
0.5ug/L
0.1ug/L
0.1ug/L
0.1ug/L
0.1ug/L
0.1ug/L
0.1ug/L
MPN<1/100mL膜法0/100mL
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放射性
(总α)
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0.1Bq/L
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(总β)
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1Bq/L
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共35项
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共35项
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共16项
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共38项
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[注]:(1)有括号()的项目委托外单位测定
(2)指标值为国标GB5749-85的数值
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[注]:指标值取自国标GB5749-85
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[注]:(1)指标值取自WHO
(2)农药总量中包括DDT和666
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[注]:(1)指标值取自EC
(2)酚类总量中包括2,4,6-三氯酚,五氯酚
(3)有机氯总量中包括1,2-二氯乙烷,1,1-二氯乙烯四氯乙烯,三氯乙烯,不包括三溴甲烷及氯苯类
(4)多环芳烃总量中包括苯并(a)芘
(5)无指标值的项目作测定和记录,不作考核
|
(2)检测方法及检测频率
检测方法:国家规定的35项仍按国标的测定方法,其中浊度测定将在下面进一步说明,其余项目可用美国“水和废水的标准检验法”15版或17版或美国环保局“水中优先控制污染物”的检测方法。
检测频率:国家规定的35项仍按原规定,新增项目暂定地下水每年测定一次,地面水每年测定两次。
第一类水司每年进行Ames致突变试验1-2次作为考核指标,采用平皿掺入法测定,评估结果用最小致突变剂量(MADM),以L/皿表示。
(3)各类水司要求水质合格率
要求的水质合格率(%) 表3-2
检验项目 一类水司 二类水司 三类水司 四类水司
管网:浊度、细菌、余氯、大肠菌 98.75 98.25 95.00 95.00
出厂水:其余26项 98.00 95.00 90.00 90.00
35项指标 95.94 92.37 85.00 85.00
其他新增项目 80.00 80.00
(4)浊度的标准
我国现行水质标准允许甲和硅藻土两种浊度标准液均可使用,但测试同一水样用两种标准液将得到两种相差较大的结果。经大量试验比较,并参考国外标准,《规划》要求城市水厂逐步采用甲标准液和散射光原理的浊度仪。因此要求:1994年1月1日起均以甲液作为浊度标准液。
1995年1月1日起一、二类水司以散射式浊度仪测定的数据作为依据,此后透射光浊度仪测得的数据要折算为散射光浊度仪数据(折算方法见附件);三类及四类水司分别于1996年1月1日和1997年1月1日起实施散射式浊度仪计量。进度上所以如此安排,主要是考虑了攻克质量高价格合理的散射式浊度仪的技术问题和其他准备工作的需要。
3.1.2 加强中心化验室工作
要使供水水质真正达到指标要求,必须能正确分析规定的水质项目并进行确切的评价,找出供水水质存在的薄弱环节,从而提出对策。为此必须加强中心化验室工作,以适应提高供水水质的需要。
(1)中心化验室的基本任务
一、二类水司的中心化验室不仅是本公司的职能部门,而且在技术上也分别是从大区和省的化验中心,要指导和帮助本地区,本省内水质分析、水质改善和专业技术水平的提高。一、二、三类水司要求能分析水质指标规定的全部项目,四类水司可允许部分项目委托其他单位进行。
中心化验室的基本任务是:对原水、出厂水和管网水规定的检验项目进行检验,并定期作出统计、分析和评价;针对水质问题进行分析和评价;针对水质问题进行分析,研究并提出解决的方法或途径;协助有关部门对水质污染事故进行调查并提出控制和清理污染的建议和对策;监督给水设备所用原材料及净水药剂不得污染水质;监督净水构筑物及输配水管道的清洗;针对本公司或本大区、本省存在的水质问题,积极开展这方面的科研工作。化验室内部要加强质量控制,积极开展技术培训及继续教育工作。
中心化验室内部各项工作要达到国家计量局规定的JJG1021-90《产品质量检验机构计量认证技术参考规范》的各项要求,以取得认证资格。
为定期检查水司水质分析状况,建设部委托中国城镇供水协会进行水质分析质量控制工作,该项工作将逐步分层次普及到各城市水司。
(2)中心化验室的仪表配备
为了保证水质分析工作达到规定的项目,中心化验室需要配备相应的仪器设备。其中大型分析仪器如表3-3,基本设备及预处理设备参见附件。根据水质分析的任务配备的主要专业技术人员如表3-4。
各类水司中心化验室大型分析仪器配备 表3-3
设备名称\配备数量(台)\公司类别 一类 二类 三类
四类
原子吸收分光光度计 2 1~2 1
相色谱仪 1~4 1~2
1
气相色谱-质谱联机 1
液相色谱仪(1) 1
离子色谱仪 1
莹光分光光度计 1 1 1
紫外分光光度计 1 1 1
总有机炭测定仪 1 1
总有机卤测定仪 1
低本底a、b放射线测定仪 1 1 1
生物显微镜 1 1 1 1
实体显微镜(2) 1
颗粒计数器 1
极谱仪(3)
电感耦合等离子体发射光谱(3)
(1)二类水司可根据需要选择配备。
(2)其他水司可根据本地水质检测需要选择。
(3)各公司可根据自己需要选择。
各类水司中心化验室专业人员配备 表3-4
公司类别\配备人数(名)\专业 化学工程师 生物工程师 给水排水工程师 其他人员
高级 中级 高级 中级
一类 不少于2人 若干 1~2名 1~3名 1~2名 不低于中专水平
(每台大型
仪器或专业
室至少1名)
二类 不少于1人 若干(同上)
1~2名 1~2名 不低于中专水平
三类 1~2名 1~2名 不低于中专水平
四类 1名 1名 高中毕业或同等学历
3.1.3 合理使用混凝剂和助凝剂
地面水净水厂有两个重要任务:降低水的浊度和消毒。浊度不仅是外观性指标,随着浊度降低,水中细菌、大肠菌、病毒、三价铁、四价锰、有机硅、色度以及有些本身溶解度低而附着在其他杂质上如钴、钒和大多数多环芳烃等也都能相应降低。产生氯仿的腐殖酸和富里酸为阴离子聚合电解质,加注混凝剂后将脱稳为微小颗粒,也可随浊度降低而降低。消毒则进一步杀灭细菌和大肠菌、灭活病毒,保证饮水质量与安全。
(1)合理确定沉淀水浊度要求
在一定的原水水质和工艺条件下,要保证出水浊度达到一定要求,首先应保证沉淀池出水浊度达到一定幅度要求。当一定的原水、预处理条件和滤层结构的情况下,出水浊度C(NTU)为
C=KC0αVβ (3-1)
这里C0为沉淀水浊度(NTU);V为滤速(m/h);为常数。K、α、β值可从生产运行资料中统计出来或从模型滤池中试验取得。
(2)检查现用混凝剂和助凝剂的合理性
在一定混合、絮凝的沉淀条件下,要使用沉淀水达到出水浊度的幅度内,主要的手段是加好混凝剂(或包括加助凝剂)。这需要勤跑、勤看(观察絮池中絮体凝结情况和沉淀池浊度情况),根据水质、水量变化,勤调节加注量;或用仪表监视,甚至自动控制混凝剂以保证沉淀水的浊度要求。
净水工艺及其参数以及合理使用药剂(混凝剂、助凝剂 和助滤剂)是保证和改善水质的两大重要方面,而且两者之间可以相互补充。在现有水厂工艺已经确定,大幅度降低运行参数也很困难的情况下,合理使用药剂就更显得重要。
混凝剂品种很多,合理使用有时会使水质带来较大改善,因此要检验有混凝剂的使用是否处于合理状态。方法是用搅拌试验对各种合格可用的无毒混凝剂与现用混凝剂进行对比试验,以求得哪种混凝剂最为适合,或不同季节使用的合格混凝剂。特别要注意对高浊度水、低温低浊水及受污染水使用助凝剂的合理性。
判断合理性要首要先看水质效果,主要是浊度去除率。作为全面衡量还要包括色度去除率、PH与碱度变化率、COD或TOC去除率、滤后水的余铝或余铁含量;其次是经济性;再次是药剂的运输、有效成分、溶解和投放的方便性、沉淀后的污泥体积以及污染对环境的影响。
合理使用混凝剂还应检验选用药剂是否需要作PH或碱度的调整及其合理性。药剂的存放度和加注浓度。一般存放度较高,加注浓度要注意净水效果。有的试验在同样原水和混凝剂加注条件下,加注浓度矾液自学14.7%分6组降到时候1.5%(即AL2O3浓度自变量。5降到底0.05%)结果絮沉淀后浊度去除率自78.6提高到会88.6%。
(3)合理选择混凝剂自动加注的方式和使用范围
进一步稳定水质、降低药耗的措施是采取合适的方式实施混凝剂加注自动化。规模越大,原来水质稳定性较差的,实施加注自动化的效果越显著。一般10万m3/d规模以上的沉淀池要创造条件实施加注自动化;该规模以下的可根据效果和条件选用。
自动加注药剂有多种方式,各有其优缺点和适用条件,详见附件。首先是因地制宜选择适宜的自动加注方法。一般考虑为:
1)如果水质变化很慢(1、2天内不调整药剂加率,仍能使沉淀水浊度维持在幅度内),可每天或每班做搅拌试验确定加注率,然后根据水量确定加药量。
2)如水质变化稍些(3-5h以上的变化量,沉淀水浊度仍能维持幅度内),可用沉淀水浊度是否符合中心要求反馈调整加注率。
3)如水质变化更快些,使用水平沉淀池的可在絮凝池出口设斜管模拟沉淀池或在沉淀池出水口设模型滤池,按出水浊度是否符合中心要求调整加注率。
4)如水质变化较快,特别是受污染的原水,或沉淀采用斜管沉淀池的,宜用电动电流法确定加注率。
5)如水质变化较快,水质变化较快,水质基本上未受污染也可以用按浊度、温度等参数建立水质参数和加注率间的数学模式,按参数确定加注率。
6)为了提高控制的可靠性特别是规模较大的水池,用方法郎(1)的改用方法(2),用方法(3)、(4)、(5)的宜再加沉淀水浊度后反溃作为加注率的微调。
实施加注自动化要选用质量可靠的水质测试仪表、药剂加注设备和计算机以保证工作可靠性。还要注意提高管理和维护人员的技术素质。
3.1.4 合理加氯
细菌、大肠菌是指示其他肠道传染病危险性的间接指标,考虑到某些病毒的灭活比杀灭细菌、大肠菌更困难,因此在消毒指导思想上尽可能使出厂水中细菌、大肠数值低些。
(1)加氯的基本原则
一、二类水司细菌数宜掌握在30/ML以下并尽量向零靠拢。各种消磨剂,各有其优点。我国到2000年氯仍是基本的消毒剂。其他如臭氧、二氧化氯等可因地制宜试用或选用。氯是一强的消毒剂
,但氯也是有其副作用。当水中有腐殖酸、富里酸等有机物时,加氯后会产生卤代烃类有机物。其中有的是致癌或可疑致癌的。氯的加注量越高,加注点越在前面(尤其是沉淀前加氯),等别是采用活性氯性时,产生的卤代烃也越多,副作用也越大。因此加氯的基本原则应是在管网余氯达到规定标准(有时可用管网补充加氯维持管网余氯)并使用细菌、大肠菌数值达到目标的前提下,加氯量尽量减少,加氯点量往后道工序挪移,以减少卤代烃的浓度。为了有利于保管网水余氯,也可以使出厂后余氯是氯胺状态。
试验表明:加注量越高,接触时间越长,特别是活性氯,消毒效果越好。美国为加强消毒效果,加强清水池中有较长的接触时间。如活性氯消毒,在水温5摄氏度,PH为7时,CT值要等于50。其中C为余氯浓度(MG/L),T为接触时间(MIN);用氯胺时CT=737。
为了加强消毒效果,减少副作用,降低加氯量,要注意消毒剂和水充分混合。充分混合对杀灭细菌和灭活细菌和灭活细菌的效果远比未充分混合的好。为了达到充分混合,需要可靠的混合装置。
(2)加氯自动化的基本方式和使用范围
为了使出厂水的氯更稳定,并适合降低氯的副作用和消耗并考虑效益和投资因素,一、二类水司除其中个别小水厂外要逐步实施消毒剂加注自动化。三、四类水司可按效果和实施条件选用。
自动加注的方式,基本上是按一定接触时间后内,余氯量反馈控制加氯率,按水量及加氯率确定加氯量。
实施加氯自动化要选用质量可靠的余氯仪、药剂加注设备和计算机,以保证工作可靠性。还要注意提高管理和维护人员的技术素质。
安全用氯是水厂安全工作中一个重要环节,水厂加氯车间要逐步安半装漏氯报警仪,监测氯气气源及其他送气部位,以便及时采取安全措施。一、二类水司的主要水厂和市区水厂要积极创造条件装置行动喷淋碱液的中和除气设备,以确保人员安全和避免污染环境。
3.15净水设备技术改造
净水设备是把原水净化为符合水质目标的重要基础条件。日常运行工作主要任务之一是用好和维护好净水设备,充分发挥其净水功能。净水设备存在不同程度的缺陷均会给净水水质、水质稳定性和运行成本带来不同程度的损失。因而需要用国内处先进技术对现有净水设备作必要的改造。这里重点提出如何检验现有设备、是否需要进行技术改造以及改造的基本途径。
(1)混合设备的技术改造
混合是否分对净水效果和混凝剂加注量有重要影响。判断混合是否分有两个基本方法。一个是实测经混合条件后管道或出口处各部位水样的铝或铁含量的均匀度;另一个是进行其他条件相同仅混合条件不同的搅拌试验。如均匀度低于95%的部分或搅拌试验出水浊度的差值都能大致表示改造的可能潜力。改造的基本方法可因地制宜选用静态混合器、利用水泵和加装机搅拌混合器等。
(2)絮凝设备的技术改造
在沉淀池中沉淀的是絮凝后的絮体,因此形成好的絮体是保证沉水、过滤水浊度的重要环节。衡量絮凝设备是否完善的基本方法是搅拌试验。搅拌试验可先以生产池的GT值与生产池实际效果值相比,再以搅拌试验试验求得的最佳GT组合值与生产池相比(具体方法见附件)搅拌试验和生产絮凝池同样沉淀后的两者浊度差值大体上就是改造可能效益。改造的基本原则是使絮凝的各段过程中尽量接近最佳GT组合值。对打碎絮体的部位需扩大断面积,对G值过小的部位加装网络或阻流装置。如要适当加絮凝时间则可适当地占用一些沉淀池空间来解决。
(3)沉淀池、澄清池的技术改造
沉淀池、澄清排泥要正常。澄清泥渣5MIN的沉降经一般维持在10-15%之间。进水穿孔墙可使沉淀池水流较均匀,但须使絮体流经穿孔墙既均匀布水又水致打碎。如果这些设备和运行条件正常,判断要否改造主要两个因素,一个是混合、絮凝完善或基本完善的情况下,沉淀池水质能否满足需要或即使能满足需要;二是改造取得的经济效益是否合算?(具体方法见附件)如果出水不能满足需要或即使能满足需要但改造后更经济合理的就应改造。改造的基本方法是加装斜管或斜板。
(4)过滤设备的技术改造
过滤是净水过程中使浊度等指标到达水质要求的精加工步骤。滤层是过滤的核心,其他装置是使滤层能正常发挥有物必要手段。反冲洗后滤料含泥量超过30%和滤层比原来减薄10%以上,说明反冲洗不完善已影响过滤效果。这就需要分析原因寻求对策(参考附件)。另外反冲洗开始时大面积冒气泡可能是运行不当,滤层中已产生负水压。采取对策使现有滤层能正常发挥作用。
进一步改善过滤效果的关键是改变滤层结构和使用助滤剂以及改进反冲洗技术。从过滤效能讲,滤料越粗,含污能力越大;为保证水质滤层深度与粒径比应大于800,最好更大些,从粒径分布讲,最好上粗下细,其次是粗细保持均匀,上细下粗则效果较差。但原有滤池改造受到滤层允许深度的限制,同时也受到反冲洗条件的制约。原有由下而上的反冲洗系统欲加装表面冲洗尚比较容易,欲改为气水冲洗条件则费用甚大。因此较可能的3个方案是:改造为煤和砂的双层滤料滤池;按滤层深度和反冲条件可能选择合适的一定粒径的均粒砂滤层;如滤层允许相当深,但冲洗条件受制
约,可考虑轻质(煤或陶粒滤料)粒径较粗,滤层较厚的均粒滤料。具体方案须经模型滤池比较。选用的新层与原有滤层的效果之差,大致是改造可能取得的效果。
(5)助滤剂的应用
在进滤池的水中再加注少量(一般1-3mg/L)混凝剂或微量(一般几十ug./L)高分子混凝剂能明显改善水的过滤特性,显著提高去除率。这是改善过滤水水质的另一个重要措施。投加助滤剂后,出水浊度明显降低,但运行周期则相应缩短。经试验,采用助滤剂方案时,如运行周期尚长,可不改变滤层,否则要同时把滤层改为双层滤料或均粒滤层并加装表面冲洗以改善冲洗效果。
3.1.6 净水过程全面质量控制
在本章中已提出了2000年的供水水质目标。其他章节如“加强化验工作”为实施目标创造了水质分析的必要条件;“混凝剂的合理使用”和“合理加氯”明确了日常运行中保证水质的两个重要环节以适应水质提高的需要;“净水设备的技术改造”是从合理改造设备着手改善水质;“设备科学检修”是使设备经常保持完好状态。这些都将为净水过程全面质量控制创造了重要的物质基础。但保证供水水质还要实施净水过程全面质量控制,抓住影响水质的各项因素,发动全员,依靠科学管理,使净水的全过程都处于受控状态以保证“水质目标”的实现。
(1)净水过程全面质控的基本工作
开展全面质量控制首先应做好各项基础工作,它包括质量教育、标准化、计量测试、质量信息、原始纪录及质量责任制等有关工作。
(2)要做好现场控制工作
现场控制的任务是控制影响质量的5大因素(人、设备、原材料、工艺、环境),建立稳定水质的生产系统,抓好每个生产环节,严格执行标准,保证供水水质全面达到目标要求。这包括:严格工艺纪律,掌握质量动态,抓好质量检验工作,加强净水工艺薄弱环节的管理和改进,建立质量控制点。
(3)质量检验
质量检验对水厂生产有重大作用,即使有的检验结果报出时水已出厂,但对后续供水都起到把关、预防和反馈作用。质量检验要明确公司或厂水质部门(化验室)的任务并实行三级化验制。
(4)开展质量控制小组活动
质量控制小组是企业中广大职工参与全面质量控制活动的一种群众性组织,是依靠群众分析质量存在问题并寻找对策的一种方式,也是发动群众用PDCA(计划、执行、检查、处理)循环的4个阶段分析水质改进水质的有效途径。
3.1.7 改善管网水质
用户用到的水实际上是管网水。由于金属管道内壁腐蚀常使管网水的浊度、色度、含铁量、含锰量等持续劣于出厂水;有时管网内余氯消失又使细菌等指标明显恶化;水质事故更会使水质恶化,甚至造成危害健康的现象,因此改善管网水质也是改善水质的重要环节之一,特别当出厂水水质提高后,管网的水质的影响仍将是个重要的因素。日本主要城市在70年代初已基本解决供求矛盾并供应较好的出厂水,但为改善“赤水”到整个80年代还在继续进行管网改造。
(1)影响管网水质的主要因素
管道内壁腐蚀将是影响管网水质的首要因素,判断管网是否有腐蚀问题,一是计算水的饱和指数和稳定指数来鉴定水的稳定性(具体方法见附件);二是测定管道内壁的粗糙系数;三是在检修时观察是否有腐蚀。如计算结果水带腐蚀性,较多金属管道的n值偏离0.012(新管值)。检修时发现金属管道内壁有大片锈蚀块,则说明管道内壁有腐蚀,而且从这些数据和现象可以判断腐蚀的严重程度。统计一段时间(如1年)出厂水的浊度、色度、含铁量、含锰量、细菌数等指标与管网水的差异,也可以评价管网对水质的影响程度。
除了管道内壁腐蚀造成经常性的水质下降外,还可能由于管道与工厂水池连接不合理;管道漏水、排水管或排气阀损坏,当管道降压或失压时,水池废水,下水道或污水均有可能倒流管道,侍管道升压后就送到用户;用户蓄水的屋顶水箱或其他地下水池未定期清洗,特别是人孔未盖严致使其他污物进入水池;管道错接,管道改变流向或流速变动过快等原因也可引起局部或短期水质恶化或严重恶化。
(2)改善管网水质的主要措施
1)新敷金属管道除非能肯定供水水质是稳定者外,内壁应涂衬水泥砂浆等可靠涂料;冲洗消毒后浊度和细菌数须达到饮用水标准;在装置上应设置能防止其他水倒流入管网的措施。
2)在运行管理上利用冲洗排水口和消火栓对管网进行定期冲洗;配合有关部门严格执行用户屋顶水箱、水池的定期清冲;昼降低管网停水机率。
3)结合管道扩大和更新改造,对地下管道进行刮管涂衬等技术改造措施。
4)选择一类水司检验出厂不采取水质稳定措施的效果和技术经济的合理性。
3.2 提高供水安全可靠性
保证不间断地供应质量良好的水是供水企业的根本任务。鉴于不论供水水量不足或水质不好均会给工业生产、人民生活和社会安定带来严重影响,因而供水企业保证根本任务的完成显得更为重要。供水安全可靠性应该包括供水水量和供水水质两方面。因供水水质在前节已经叙述,故本节只重点研究供水水量方面的可靠性。供水不足可能是共水能力不足或外界断电等客观因素造成。提高安全可靠性也涉及到各个方面的工作,包括企业机制和政治思想工作等。本节着重研究如何从科学管理和技术进步,抓住主要环节,提高现有供水设备的安全可靠性。
3.2.1 加强水厂的巡回检测工作
对水厂内必要的参数进行巡回检测是及时反应情况、及时处理问题,尽量避免事故发生,或事故发生后尽量把影响降低到最低限度,是水厂管理科学化的一项重要手段。
巡回检测的参数应选择安全生产和科学管理上有关的重要参数,一般有:水质的参数(包括原水、沉淀水、过滤水及出厂水的水质);水位、液位与压力方面等方面的参数(包括原水、清水池水位和某些部位的水位以及进水泵站和出水泵站的压力等参数);电气方面的参数(包括电压、电流、频率、功率等)和流量方面的参数。(详见附件)。
哪些参数要检测,采用何种系统进行检测,要根据投资效益作具体分析后确定。因为规模越大,影响越大,检测要求更完善,但检测数字不是越多越好。
一般对一类水司要求采用国际上比较成熟并先进的集散系统,它能准确地采集较完整的工艺参数和状态信息,有进行生产过程的自控功能与信息管理功能,以便为安全生产和运行创造最佳效益。系统可用率要求高(如99.8%以上)。
二类水司要求采用常规的水厂计算机监控系统,它能采集必要的工艺参数及信息,具有对生产过程监控调度的功能,系统可用率有一定要求(如95%以上);
三类水司要求用计算机集中监测水厂工艺主要参数及主要设备运行状态;
四类水司要求水厂连续监测出厂水质、流量、浊度及余氯。
新建的具有一定规模的水厂要基本达到上述标准。老厂可分期改造,逐步达到上述要求;步骤上可先改造规模大、影响大、投资效益高的;改造可采用开放式系统以利于今后的升级或扩充;监测的参数要分析其作用和效益,不必面面俱到;个别具有优越条件的也可超过上述标准。
3.2.2 设备科学检修
每个城市水司拥有数量众多的各类供水设备,使这些设备能经常处于良好状态,或不出现大的故障是保证安全供水的重要环节,也是企业节能降耗、提高企业经济效益的关键。
供水设备种类繁多,考虑到维修工作较多、对供水影响较大的下列4类设备作为重点:
机械类(以搅拌、机械排泥机及移动罩滤池机械部分为主),泵类(以离心水泵为主);电气类(以电动机、变压器、高低压开关柜为主),闸门类(以闸阀、蝶阀、止回阀、排气阀为主)。
我国对上述设备一般实行一级、二级保养和设备大修。这种单纯按时间为基础的检修,不是维修不足就是维修过剩,有必要借鉴国外经验运用先进测试手段测定设备损坏程度,有目的、有针对性地进行修理。目前已有少数水司在部分设备上应用,取得较好效果,有必要用目前的预防维修和计划维修方式逐步向预知维修方式过渡。
为了设备检修更为了科学合理,要求:
(1)提高设备的检测和维护检修水平
一、二类水司要逐步配备先进的检测仪表对设备进行检测诊断,这些仪器,如机械方面有测振仪、轴承故障检查仪、油质分析仪和机械故障异常声响分析仪等;电气方面有耐压测试、绝缘油酸度测试、电缆故障测试、继电器试验装置、各式电桥和示波器等。
在维护检修方面首先逐步贯彻设施设备的类检制,在“八五”期间选择部分主要设备试行以状态为基础的检修方式,随着检测手段的完善和经验的积累,逐步过度到根据检测信息,对照检测规程和规范,确定是否需要检修,何时检修,检修哪些部位,更换哪些零部件。
三、四类水司要求同存异000年内完善常规测试仪表,能承担一般故障检测,有的检测可委托其他单位代办。
(1)设备的更新改造
有的机械、电气设备是早期产品,故障多,技术经济上不合理,这类设备很难把故障率降下来,或使它们在技术经济上处于合理状态,用新产品新技术进行改造能取得明显效益的要进行更新改造。阀门种类多,数量大,特别是输配水管线上的阀门,埋在地下改造困难多,投入资金多,要慎重从事。宜首先修复措施,更新其中关键的零部件,当这些措施不能奏效时才拆除更新。
(3)考核主要设备的完好率
根据1990年建设部“城建企业设备考核标准及评审细则(暂行)通知”精神,要求各类水司主要设备的完好率达到表3-5要求。
要求的设备完好率(%) 表3-5
设备名称 一类水司 二类水司 三类水司 四类水司
排泥机械 98 96 92 92
搅拌机 98 96 92 92
水泵 98 95 93 92
电动机 98 95 92 92
变压器 98 97 95 93
开关柜 98 97 95 93
阀门 98 95 92 92
3.2.3 爆管的原因和对策
爆管引起局部断水和降低水压,往往造成重大损失,是安全供水的重要环节之一。
(1)爆管的主要原因
爆管的原因是多方面的,主要是:
1)管道材质差,强度低。据30个主要城市调查,现有管道中70%为铸铁管,而且有相当部分是强度更低的连续浇铸的铸铁管。据有的城市1988~1990年调查,爆管及管子折断的机率,铸铁管最高平均每年为0.154次/km,钢管为0.103次/km,预应力钢筋混凝土管为0.064次/km。
2)接口刚性太强,解放后大规模推行石棉水泥接口、膨胀水泥接口。这类接口刚性强,气温降低时,容易引起水管受收缩拉力而断裂,或在管道不均匀沉降时弯距过大而径向裂开。上海市1984-1986年期间统计,12月及1月份爆管占全年的56%,其中75-200mm水管的爆管又占该两个月爆管的91.6%。
3)施工质量差,有的管沟底不平整,通水后水管沉降量较大,而且不均匀;有的管道不够平直,接口处错转过多,使接口容易损坏;有的敷设过浅,受动荷载影响过大。
4)排气阀设置不当、调度不当或突然停电等因素引起的水锤。
5)管道附近进行其他工程,尤其是在距离较近处进行下水道施工,很容易危及水管底部泥土,引起不均匀沉陷而导致管道断裂。
(2)主要对策
1)新敷管道要合理选择管材。
2)新敷管道尽量采用柔性接口,原有管道爆管修理时尽量在修理处留有柔性接口。
这两点将在“新敷管道的材质,接口和防腐”一节中加以进一步阐明。
3)老管道损坏到一定程度的予以更新改造,这结合“管道更新改造”一节加以进一步明确。
4)完善通信设施和抢修工具,健全抢修组织,大力推广快速抢修方法。
3.2.4 新敷管道的材质,接口及防腐选择
爆管及管道腐蚀给安全供水,供水水质及经济上带来严重损失。对原有管道,需要有较长时间的改造,才能逐步改变这个情况。对新敷管道,必须合理选择材质、接口及防腐措施,使新敷管道尽可能避免再产生这些损失。
(1)管道材质选择
选择管材的基本原则是:能承受要求的内压和外荷载;使用性能可靠,维修工作量少,施工方便;使用年限长;内壁光滑,输水能力能基本保持不变;造价低。
考虑上述因素,从我国国情出发,一般考虑如下:
1)<=200mm的水管,只要使用柔性接口,目前连续浇铸铸铁管仍能使用,但基本趋势是用塑料管,其价格低,防腐性能好,使用较可靠。国外新敷管道多数已用塑料管,其中<=50mm的管道除塑料管外,对输送带腐蚀性水的涂锌白铁管内壁要涂塑料,否则腐蚀严重。
2)300-1000mm的水管。球墨铸铁管是理想的管材,但价格高,我国产量低,规格少;铸态球墨铸铁管已能基本避免爆管等因素,价格较便宜,是当前可选用的管材;质量可靠的预应力钢筋混凝土管价格更便宜,也是符合国情当前可选用的管材。
3)大于1000mm的水管,薄壁钢筒预应力混凝土管性能和价格方面相对都具有一定的优越性,我国已引进技术,生产了质量可靠的该种管材,但目前产量尚较低;钢管性能可靠,价格高,可在一定需要场合采用,使用时要特别注意内外防腐的可靠性;质量好的预应力钢筋混凝土管仍是经济的管材。
(2)接口选择
除少数情况外,应以柔性接口为主。
<=1000mm的水管道宜用推式柔性接口,其中<=300mm的宜用梯唇形接口,>300mm的宜用楔形接口。>1000mm的水管宜用机械型柔性接口。
(3)加强内防腐
除非经论证说明,现在和今后供水水质是稳定者外,新敷金属管道应有可靠的内涂料。主要为水泥砂浆,小口径管道也可使用环氧等涂料,白铁管宜涂塑料。
3.2.5 现有管道的更新改造
为了减少爆管和漏水频率、改善管网水质、恢复因腐蚀而下降的输水能力,要大力进行原有管道的更新改造。
(1)宜更新改造的管道有:
1)其输水能力已不能满足需要,而适宜在原地更换为更大口径的管道。
2)因街道拓宽等原因,该段管道的位置及埋深需作调整。
3)一年内管道的修理费、赔偿费和间接损失费之和达到该管段固定资产净值的1/2以上时。
4)由于该管道故障影响大面积供水而引起重大损失或强烈反响,或引起交通严重堵塞和建筑物的安全者。
5)管道内壁腐蚀影响水质,按理讲应采取更新改造措施,但工作重大,2000年内只能重点进行腐蚀严重、对恢复输水能力或节能有相当效益者(具体判断方法见附件)。
(2)更新改造的基本方法
对第一、二种情况常采用拆敷方法,拆掉原不管道后新敷管道时,其材质、接口及防腐要求按新敷管道要求考虑。
对第四、五种情况的更新改造方法可分两类。一类是原来管道结构强度已满足要求的,宜用刮管涂料方式。先把管内结垢清除掉,然后敷上水泥砂浆等涂料。如钢管从强度上已能满足需要,即使有部分漏水小孔,刮管涂料除能恢复输水能力外,也能堵住漏水小孔,适当增加强度和使用寿命。二类是原有管道结构强度尚嫌不足,国外采用内套软管或内插较小口径水管,这种改造方法比新敷管道还是经济得多。国内尚未开展应用这种方法,应积极组织力量攻关,然后推广应用。
对个别难以开挖道路的,国外还采用先胀破旧管,适当扩大土中插管孔径,然后插入管径比原来更大的管道的方法;这也宜根据条件攻破技术环节,以便在特殊情况时应用。
(3)收集资料制订规划逐步实施
各供水企业要结合“管网合理化”对测压、测流、测粗糙系数的要求,积累资料,统计各管道爆管、漏水检修和重大损失及反映情况,根据上述5条更新改造原则,结合管网合理化及供水管网发展规划要求,制订管道更新改道规划。一、二类水司要求在1995年制订出2000年管道更新改道规划;三、四类水司在2000年内制订2010年规划,同时积极创造条件对符合上述情况的管道予以更新改造。
3.2.6 供水系统可靠性分析
由于任何停水事故都将给社会带来不良后果,因而对供水的安全可靠性要求很高。过去设计或运行时均作了一些规定,如任何一根出厂干管损坏,或一个主变压器损坏仍能保证供应70%以上水量。因此供水系统中往往采用两根等口径的出厂管在每若干距离设置联通管并附设若干阀门,以满足某管段损坏时仍能输送70%的水量。
70年代开始美国和前苏联陆续发表关于可靠性研究的论著。我国1987年出版的《给水工程》一书上也简要地了给水系统的可靠性问题。本规划的子课题以概率论、贮备原则和数理统计方法,对供水系统的可靠性作了评估。
如以概率论和数理统计方法,再对上述两根出厂管的联通管方案中,管道和阀门的损坏机率以及某段管道或某个阀门损坏后对供水造成的影响进行分析,将会对该方案的可靠性作出新的评价。
运用本研究成果可进行局部可靠性分析,希望各类水司掌握该理论知识逐步实施。
由于本课题的理论研究尚不够充分,特别各类设备的故障统计数据资料不足,研究的成果不能提出完整的可靠性计算方法和对不同类别供水企业提出定量性的可靠性指标及其界限值。
3.3 合理降低能耗
节能涉及各个环节、各个方面。在前节“电能消耗状况”中的已经分析,电耗是否合理主要决定于供水管网是否合理、机泵(包括电器设备)是否高效以及运行调度是否优化。规划对重点节能措施和要求提出如下意见:
3.3.1 能耗指标
能耗过去一直用千立方米的用电量或千立方米兆帕的用电量来表示。千立方米的用电量各地条件不同,应各自确定合适的电耗值,难以进行单位间横向比较,只可用于衡量节能工作的好坏。如管网增加的供水能力大于或小于水量增加幅度,则能耗也自然相应增减。千立方米兆帕用电量指标相对可以横向比较,也可以竖向比较,但它不包括秘网是否合理的因素,而且有时对经济调度会产生矛盾。如在非高峰供水时,在满足服务压力前提下,水厂可以降低出水压力以降低实际电耗,但千立方米兆帕数却提高了;如果仍提高出厂压力或把出水管阀门作部分关闭,这样千m3.MPa的指标降低了,但实际电耗却增加了。因此全面衡量电耗的合理性要从上述几方面提出要求,提高机泵设备效率只是其中一个重要方面。为提高机泵效率合理降低电耗提出如下指标要求。
原国家机械工业部和国家技术监督局为了控制水泵电机制造业产品质量,对各种类型的机泵型谱均作出了规定。另外国家已制定《交流传动风机、泵与压缩机系统经济运行通则》,《通则》要求以现有机组电利用率与机组考核基准值之比的百分数考核A级(良)、B级(合格)、C级(不合格)来评定企业的耗能水平。这次提出的指标是以国家规定的特性效率作为基准值,并按《通则》B级的平均值即85%来计算指标。
这样2000年不同规模的供水企业配水(含出水泵、较大型立式取水泵及管网中加压泵)综合电耗考核指标如表3-6。
对用长轴深井泵、潜水泵取地下水的,其综合考核指标如表3-7。
离心泵配水综合电耗表 表3-6
序号 项目 平均单机水量(m3/h) 4000
2500 1000 500 备注
(1) 原基准效率(%) 88 87 85
84 从JB3559-84图1A曲线查
(2) 基准效率允许偏差值(%) 85 85
85 85 出《通则》B级规定
(3) 水泵要达到的效率(%) 74.8 73.95
72.25 71.40 (1)X(2)
(4) 电机基准效率(%) 92 92 91
88 新老产品平均值
(5) 机泵要达到的综合效率(%) 68.8 68.0 65.7 62.83 (3)X(4)
(6) 综合单位电耗(kWh/km3.MPa) 404 409
414 433 对供水企业提出的指标
深井泵综合配水电耗表 表3-7
序号 项目 平均单机水量(m3\h) 300 210
130 80 备注
(1) 泵基准效率(%) 77.25 76.3 74.9 73.5 从JB3565-84BGB9477-88查出A线取其平均值
(2) 基准效率允许偏差值(%) 72.5 72.5 72.5 72.5 取《通则》C级的平均值
(3) 水泵要达到的效率(%) 56 55.3 54.3 53.3 (1)X(2)
(4) 电机基准效率(%) 87.50
86.75 85.75 84.75 取自中小型电机样本及BGB/T2818-91的平均值
(5) 机泵要达到的综合效率(%) 49 48 46.5 45.1 (3)X(4)
(6) 综合单位电耗(kWh/km3.MPa)
555 567 585
604 对供水企业提出的指标
三、四类水司可允许按上述机泵的综合效率降低5%算得的综合单位电耗作为考核指标。
按不同规模的机泵提出不同的电耗要求,比提出统一要求更为合理。这样在计算上复杂些,在确定水厂指标时要对机泵情况作加权平均统计。
3.3.2 提高机泵设备运行效率
提高机泵设备的运行效率包括多方面内容,其中主要是:
1、提高水泵效率
效率过低的水泵应予更新。符合两种情况之一的应是更新对象。
(1)原机械工业部按我国水泵制造标准订出在规定允许使用的流量范围内其效率不应低于表3-8及3-9。
单级离心泵规定的最低效率 表3-8
流量(m3/h) 10 15 20 25 30 40
50 60 70 80 90
效率(%) 58
60.8 62.8 64
64.8 66.1
67.5 68 68.8
69 69.5
流量(m3/h) 100 150 200 300 400
500 600 700 800 900 1000
效率(%) 69.9 71.0
71.3 72.3 73.1
74 74.3 74.5 75 75.2 75.4
流量(m3/h) 1500 2000 3000 4000
5000 6000 8000 10000
效率(%) 76.4 77 78
78.8 79 79.2 79.5
80
应用上述表格数据时如比转数不同时数据要作相应调整,调整的表格见附件。
长轴离心深井泵规定的最低效率 表3-9
流量(m3/h) 5 10 18 30 50 80
130 160 210 340 550 900 1000 1500
效率(%) 48.5
56 60.5 63.5 66.0
67.5 68.8 69.3 70.2 71.5 72.0
72.3 72.5 72.7
(2)计算现有水泵换成高效水泵后,其投资可在10年内从电费回收的,原则上可以更新,5年内能回收的应列入计划限期更新,2年内能回收的要立刻更新。其计算公式为:
式中:A-水泵运行效率提高后所节约电费(元);
K-当地电价(元/kW.h);
Q-全年运行水量(km3);
H1-各种出水全扬程(m);
C1-各种出水全扬程的出现机率;
no-原水泵在各种H1时的效率;
n1-新水泵在各种H时的效率。
(2)安装水泵调速装置提高水泵的运行效率
1)哪些条件适宜设调速装置。在保持一定服务压力的前提下,出厂扬程通常随出水量变化有较大幅度改变。因此水泵实际平均运行效率将不同程度低于水泵最高效率。设置调速装置是提高平均效率的主要手段。调速装置的节电效能是因地而异,它是在设置调速装置后和原机泵的平均千立方米.兆帕的电耗差乘上全年运行水量,具体可按下式计算。
式中:n1-调速后机泵设备在H1时的总效率(包括机泵效率、电动机效率及调速装置损耗,后两者的估算参见附件的附录);
其余符号同上式。
考虑调速装置的维修因素,5年能回收投资的应制订计划限期改造,2年能回收的要立刻抓紧搞。
2)调速装置的选型。要从节能效果、初期投资及维修力量和维护费用三方面考虑。一般有维护技术力量的宜用能量无滑差损失的装置,这类调速装置有晶闸管串级、电机串级和变频调速3种。选用时要作具体比较,一般讲300kW以上者晶闸串级调速相对有较多优势,250kW及以下者则电机串级及调频调速有较大优势。
3)调速装置台数的选择。为使水泵的效率调整到最佳点,调速装置的台数制约于两个因素:谐波对电网的影响;过多设调速装置使部分运行时间短的水泵节能效果降低甚至不经济。为了调节流量需设调速装置的台数计算如附件所示。同时还要论证比较是设调速装置合理还是设小水泵合理。
(3)其他电气设备提高运行效率
1)变压器最佳负荷率为0.5-0.61,负荷率低于0.4、绝缘不佳或铜铁耗上使本身效率降到98%以下者则宜更新。
2)电动机负荷率在0.5以下时宜更换电机。
3.3.3 加强经济调度工作
经济调度是在现有设备条件下,在保持服务压力的前提下,通过合理运行水泵等设备,便电耗(或成本)降到最低。
(1)调度的主导思想
首先是保证(或尽量达到)需要的服务压力。因此必须使控制服务的控制点(一般在管网远端的管道上)的压力维持在一定数值,使各点服务压力能满足要求。其次,在该控制点压力过高时应降低出厂压力以求实际节能。即使该时机泵运用效率有所降低,但只要不影响设备安全也无妨。因此要考核该控制点压力幅度的合格率,低于该值说明服务压力不够,高于该值的一定数(一般可在控制点压力基础上再加2-3m水头),则认为已浪费电能。控制点的规定值可按不同季节和日夜的需要而有所不同。
(2)基本调度方法
考虑到建立管网模型需要的数据、设备、技术、投资以及可能得到的效果等因素,近年内调度的基本方法仍是以遥测管网控制点压力为前提,通过测定弄清水泵特性,进行不同调度方案的比较,逐步接近优化。
1)单水源无增压泵站的管网,在维持远端或控制点压力幅度的前提下变化出厂压力。可按该出厂压力时机泵效率高低的次序,先开效率高的,后开效率低的;停机时则相反。在使用调速电机时水泵运行转速应为
2)多水源管网。仍需象单水源那样维持好远端或控制点的压力幅度,在此条件下开经济水泵。在多水源供水交界处需增设控制点,然后在维持两个水源远端控制点及交界处控制点压力前提下,进行两个水源不同出水量的调度方案比较,并逐步找出不同供水分配情况下两个水源的经济调度方案。此时其中一个水源的控制点如超过压力幅度证明是经济的话应采用该调度方案。如几个水厂的进水电耗不同,则方案比较时应包括进水电耗;如混凝剂等消耗不同也应包括混凝剂等差价因素。
3)管网中有增压泵站的管网。一般运行增压泵站可降低水厂出厂压力。在满足增压泵站前压力需要的前提下,是否是运行增压泵站,大致可按下式判断。
如有几级增压泵站则各以[(水厂流量-泵站流量)X泵站总扬程]之值进行比较,并择其较大者优先启用。
4)管网中有高地水池,或有地面蓄水池的泵站。蓄水池应在晚间用水低峰时进水。用水越小时进水越多,尽量使进水期间水厂出水负荷曲线低而平坦些。蓄水库应在高峰用水时出水。用水越多时,出水越多,尽量使水厂出水负荷曲线平坦。这样可以在不同条件蓄水库用与不用,多用与少用的不同情况下,比较进出水期间水厂与泵站的总耗电量,然后求得经济调度方案。
5)多水源多泵站管网的调度。实际上是上述4种情况的综合,也同样可用上述原则进行更多方案的比较,也可逐步接近优化方案。
6)在积累数据较多的情况下,将来仍要研究建立管网数学模型。确立微观数学模型前首先要评价模型的精度,主要是管网结构以及各区用水掌握的精度。微观模型简化管网,不宜简略太多,以免过于失真。如果按前述调度方案已积累相当经验的情况下,可先探索研究建立宏观模型。
(3)加强经济调度工作
一、二、三类水司要建立调度室,能遥测管网终端、增压泵站前、多不源(包括水库泵站)的供水分界处、地面标高特别高处等测点的控制压力以及其他必要数据。一、二类水司同时遥测各测点的管网服务压力,三类水司可根据效益和投资可能决定。四类水司有条件的可把个别控制点压力水厂,或者在控制点设自动记录仪,按上述原则逐日分析压力变化情况调整泵站运行。现有供水调度遥测系统的要逐步完善以达到经济调度要求。根据现有技术设备条件和需要,较合适的调度设备一般要求如下:
各类水司宜配备的调度设备 表3-10
类别 系统名称 结构模式 功能目标 可用率%
一 分布式SCADA系统 网络 能实现多用户、多任务实时操作,对远近期调度及管网规划
99以上
提供直观的用户决策支持
二 SCADA系统 双机冗余热备用 能实现多任务实时操作,不联网、对短期调度提供直观的用
95以上
户决策支持
三 监测系统 单机,可双机备用 能实现实时操作,对短期调度提供用户决策支持 92以上
四 监测系统 单机 采用汇编程序及对短期调度提供一定参数 参考三类
注:第四类水司如采用调度设备可参考所列要求。
(4)调度工作的目标是现有管网和泵站条件下求得最佳的经济运行
为消除不利因素,调度要善于发现管网薄弱或不合理环节以及泵站中不经济的机泵,从而提出问题。公司可组织有关部门共同研究并采取必要的改造措施,这也是真正实现经济调度的另一个重要方面。
3.3.4 管网合理化
积极地逐步地使管网合理化是兼顾投资和节能达到经济合理状态的重要措施。合理或优化的管网应是满足客观供水的条件下,投资的贴现、折旧和维修等费用以及耗电等运行费之和为最低的管网。
(1)衡量管网合理化的主要因素
一般在拟订发展规划时要同时分析管网;在制订改善低压区或进行小区规划时要计算管网;另外也应通过实测或计算对现有管网实际运行状况有个了解。由于节点流量需经几番折算,对现状的分析不如采用实测方式更为可靠。对上述几种情况分析计算时,为使管网进一步合理化,重点要分析:
1)主要干管的流速是否处于经济合理状态。
按管道造价、贴现率、电费等因素,各城市可求得各自的不同口径管道的经济流速和经济流量幅度。出厂干管要使流量处于经济幅度内;离开水厂的干管按技术经济计算的原则,其流量应乘上一个系数后再对照经济幅度;支管应按重力流原理选用各段管径并尽量利用两端压差;环通性管道,其流量应按需要环通的能力来考虑。从现状测得的数据对比上述相应经济流量幅度,可以知道哪些管道已超负荷需要改造,哪些管道尚有潜力。
2)如相当大范围内供水压力超过服务压力,而且差值较大,特别是供水距离较长的情况下,要研究采用管网中途加压降低出厂压力的可能性和技术经济合理性。为改善小区供水特别是供水距离较远的小区,也值得研究是单靠加大管道还是增设增压泵站。
3)如昼夜供水量差别相当大,则要研究在秘网中部或较远处设置水库泵站或高地水库的可能性和技术经济合理性。
4)水厂到主要节点的大的沿线流量应尽可能沿着较短的管线供水。如迂回较多,距离较长,则要研究是否有道路可敷设管道以缩短输送距离,并研究其技术经济的合理性。
5)大口径管道粗糙系数是否过高,其值是否已经到应该刮管涂衬的程度。
(2)进行管道测压、测流和测粗糙系数的工作
1)一、二类水司对代表管网服务压力的控制点压力实行连续遥测并自动记录,每季进行全面测压并绘出等压曲线图及低压区范围。
三、四类水司对代表服务压力的控制点压力须有连续压力记录,每年夏季供水高峰时进行全面测压并绘制等压曲线图。
2)一、二类水司每年高峰供水期间对主要干管进行一次流量测定并绘制流向及供水分界图;三、四类水司也要开始测流工作,如有困难也可委托其他单位进行。
3)一、二类水司每3-5年对主要管道及典型中、小型管道测定一次粗糙系数;三、四类水司也可委托其他单位对主要干管进行定期测定。
3.3.5 管道刮管涂衬
(1)哪些管道要实施刮管涂衬
管道刮管涂衬是恢复输水能力、节约电能并改善管网水质的重要措施之一。由于多城市内壁腐蚀的管道相当多,除个别为改善水质而刮管涂衬外,原则上先对能取得增加输水能力或节约电耗效益的管道进行刮管涂衬。
1)如为增加供水而进行刮管涂衬可按下式判断
如管道造价C=a+bD ,管道内壁腐蚀结垢粗糙系数从n增加到no后,其刮管费用相当于敷设此管的1/M倍;并相当于新敷一补偿管费用的1/m倍,则此管的刮涂条件为
式中:a、b、 为常数,可从生产运行资料中统计得出。
如供水需要,no到达一定程度,其刮管涂衬投资为补偿水量新敷管道的1/2以下时,应尽量创造条件用刮管涂衬方式解决。
2)如水量基本维持不变,为节能而进行刮管涂衬可按下式判断
式中:A-刮涂价(元/m);
Q-测定时流量(m3/s),Q KdKh才是该管平均流量;
no-现有管道内壁粗糙系数;
n-刮管涂衬后粗糙系数,水泥砂浆及环氧树脂为0.012,内衬软管或塑料管可用0.01~0.011;
P-电费(元/kW.h);
Y-投资偿还期(a);
Kd-日变化系数;
Kh-时变化系数。
按上式计算,如投资后节能的投资偿还期在10年以下的可考虑搞;5年以下的宜创造条件限期搞;2年以下要积极创造条件抓紧搞。
(2)刮管涂衬方法
刮管有机械刮管法,弹性冲管器(Polypig)法,高压射流清管法,加气冲洗法,可因地制选用。对积垢坚硬的管道,刮管效果最好的是机械刮管,其次是弹性冲管器法。
根据管道强度是否需要加强,涂衬方法可分为两类。如管道强度不需加强,一般涂水泥砂浆,较小吕径管道除水泥砂浆处也可涂环氧树脂,50mm及以下水管一般涂取氯乙烯或聚乙烯。如管道强度需要加强,用内衬纤维纺织外涂树脂的软管,或管内再套塑料管或金属管。
(3)编制刮管涂衬计划
刮管涂衬是挖掘管网潜力、降低能源消耗、提高管网水质的重要措施之一。各类水司要在管网测定的基础上,按上述原则编制刮管涂衬计划,逐步实施。一、二类水司除管道无腐蚀者外,本身要有刮管涂衬队伍;三、四类水司可根据各自情况,自设队伍或委托外单位进行。
3.4 加强漏损控制工作
加强漏损控制工作也包括多方面管理工作,考虑到及时修漏,建设部已提出考核指标,各水司已积极贯彻。本《规划》着重从技术进步和技术管理方面提出如下要求。
3.4.1 衡量漏损的指标体系
1、指标体系
多年来我国使用损失率指标,国外多数公司也用损失率指标。也有的提出用管网单位长度单位时间的漏水理和单位用户的平均漏水量的指标。如前分析,实际上损失率也缺乏可比性,它忽视了管网等条件。单位管网长度单位时间漏水量基本上考虑了管网条件,但未考虑管道大小的因素并且没有包括漏水频率较高的支管因素。单位用户的平均漏水量由于装置方式不同更难作为衡量的因素。考虑以上因素,衡量漏损工作提出以下两个指标:一个仍沿用损失率,另一个为单位管道面积单位时间的漏水量(简称单位面积漏水量),而且把支管因素也包括在里面,这样比较合理。同时把衡量检漏水平的检漏自报率和暗漏自报率作为水司内部考核指标或统计指标。但是这两个指标仍未包括管网压力的高低以及管网陈旧程度等因素。这两个因素比前述几个因素其影响相对较小些;在引导上讲,各城市主要房屋层次大体相同,供水过远的宜分级加压,不宜提倡出厂压力过高;对漏损机率过高的管道,宜进行必要的改造。因此,指标体系不考虑其他相应的因素了。
2、指标值
(1)1995年及2000年损失率奋斗目标如表3-11。
(2)单位面积漏水量指标将包括用户水表前支管因素。据上海水司1991年管网修漏统计,以管修漏次数占总数的56%,而漏水量占总数8.33%,按广州、西安等城市统计,支管表面积为全部管网的3.2%,从而推算出单位表面积的漏水量,支管为输配水管的2.6倍,
各类企业1995及2000年损失率奋斗目标(以%计) 表3-11
企业类型 1995年 2000年 企业类型 1995年 2000年
一 8.8 7.8 三 8.5 8.2
二 8.2 8.0 四 9.0 8.5
故计算支管面积时要乘上2.6。另外该指标还考虑装表方式。据10个城市149个总表调查,总表计量平均比分户表多5.8%,即装按户表计量的生活用水部分计算水量时应除以0.95折算。由于现有城市水司(包括支管后的指标)现有数据不足,为慎重计,指标值暂时不提,待调查后再补充。原则上各类水司统计值的平均值作为1995年指标,平均先进水平作为2000年指标;由于一类水司数量少,故一、二类水司合并统计,二类水司指标值可比一类水司增加5%左右,但不得大于三类水司。
3、实施步骤
(1)1993-1994年为考核阶段,统计两项指标,但考核办法仍维持现状。
(2)1995-1996年为试行考核阶段,两个指标同时考核,但单位面积漏水量超过10%以内仍算完成指标。
(3)1997年两个指标即正式实施考核。
3.4.2加强出厂计量工作
目前各水厂计量工作
目前各水厂已基本实现出厂水计量仪表化,加快了流量仪更换代的步伐,也进行了计量仪表的检验和必要的管理工作.目前主要问题是故障多、稳定性差,同时在安装、选型及检验维护上存在一定问题,针对存在问题结合国内外发展越势和国情提出:
1、新装或更新时计量仪表的选型
原则上要选经过国家技术监督局认可,计量范围满足需要,准确度不低于2.5级,运行稳定可靠,现场直管段要满足安装条件以及水头损失较小的的仪表.参考国内生产情况,推荐优先选用仪表如下:
各类口径优先选用的计量仪表 表3-12
管径范围(mm) 流量计种类
100~150 电磁流量计、水平螺翼式水表、插入式涡轮、涡街
500~1000 插入式涡轮、电磁流量计、文丘利、其它
1000以上 电磁流量仪、超声波流量计、文丘利、其它
2`安装方式
如水厂水流量变化较大,最低流量要影响总管的计量精度时,宜按泵装表;否则也可按出厂管装表.直管段均应满足安装仪表的要求.
3`加强流量计定期检定
凡有转动部件的机械式流量计量要半年检定一次.差压式、电磁与超声波流量计一年检定一次。
检定可用标准流量计对比或清水池容积校验法。检定的方法和计量要严密,标准流量计应每两年送上级量管理单位检定一次。
3.4.3 在安装用户水表精确度调查
可以说,我国城市水司已全部实现用户按表计量,但在装水表精度关系到对漏损控制的评价和采用的对策.也涉及买卖公平问题,这次对用户水表精确度情况作了调查分析.
(1)在装水表的精度状况
据10个城市1432只在装水表拆回校验,发现符合+-4%要求的占60.9%,偏快的占33.4%,偏慢的占的5.7%,平均偏快4.3%。据对症10个城市140个总表和分表计量进行了全年调查,分表读数总和平均比总表读数小伙子5.8%。
(2)影响精度的主要原因
1)管网水质的影响:上海曾作过测试说明:水中挟带的固体杂质(如沙粒、铁屑、麻丝等)以及某些有机物和无机物(如铁、锰等)容易堵塞滤水网和叶轮盒进行水孔,或在上面积垢,导致滤水网及叶轮盒进水孔的孔径变小、流速加快。这次对某公司计量偏快超过10%的43只水表进行清洗和前后对比,除3只表外,基余经清洗后精度均有不同程度提高。43只水表清洗前平均快23.63%,清沅后平均快7.86%。总表读数比分表读数的总和大,有多种原因,杂质容易堵塞总表而不容易堵塞分表也是原因之一。
2)顶尖是水表内支承吐轮转动的重要部件,频繁旋转较易磨损。顶尖磨损会增大顶尖与叶轮间的磨擦系数,使水表计量偏负,同时也使叶轮位置下降,使叶轮与齿轮盒间空隙增大,使水表计量偏正。这样在小流量时计量偏负,大流量时计量偏正。
3)为提高计量精度,也需要改善管网水质,进行水表内部结构研究和零件材质研究,加强水质检验工作,同时在一定时间内对水表精度和有关漏损进行评价时也要考虑这个因素。
3.4.4 加强检漏工作
降低漏损的主要内容是用经济有效的方法及早检得漏水并及时修复,同时对漏水机率较高的管道进行必要的更新改造。建设部已采取措施抓好及时检修并已取得明显成绩。管道更新改造已在前节中述及,故本节重点研究加强检漏工作。
(1)首先是选择经济有效的检漏方法
上海水司把国际主要采用的4种方法在南市区、卢湾区选择两个小区进行平行比较试点,经近两年对比试验,结果如下:
1)共找出84个漏水,其中被动检漏法找出21个,音听法在被动检漏法基础上再找到50个,区域测漏法在上述二方案基础上又发现3个,区域装表法10次发现需要检漏而找到漏水。
2)被动检漏法是经济有效的方法(产出投入比为57.5:1)但只能发现25%的漏水,仅用这个方法不可能把漏损指标隆到较好的程度;音听检漏法效益更好(产出投入正比73.6:1),能进一步找到50%的漏水,也是水司应该采取的方法;区域检漏法能发现少数上述方法不能发现的漏水(产出投入比为3.4:1),有条件的值得采用;区域装表法检漏灵敏度不如上述三种办法,但它也有其他优点,可因地制宜选用。从试验实践,各类水司应同时使用被动检漏法和音听检漏法;一、二类水司有条件的小区宜采用区域测漏法,区域装表法可因地制宜选用。
(2)宜配备的仪器
一类水司宜配备一定数量电子放大听漏仪、听棒、寻管仪和寻盖仪,还要配备相关仪。雷达检漏仪待成都水司明确使用情况后可能在一类水司中推广。
二类水司配备一定数量的电子放大听漏仪、听棒、寻管仪和寻盖仪。如相关仪已国产化则可配备相关仪。
三类水司宜配备一定数量的电子放大听漏仪、听棒、寻管仪和寻盖仪。
四类水司宜配备的仪表品种如三类,但数量可减少。定期检漏也可委托外单位进行。
(3)人员培训
第一阶段从1992到1994年,各水司(除四类水司中计划委托外单位检漏者外)要按建设部定额要求组织好检漏队伍,由水协或条件较好的水司组织培训主要骨干并及时总结经验和制订培训方案。
第二阶段1995~2000年,有计划地在各大水司组建检漏人员培训中心,分期分批对检漏人员进行培训。
第四章 为实现《规划》建议采取的对策
城市供水行业2000年技术进步发展规划的贯彻实施,需要国家和各级政府及供水企业运用法律的、行政的、经济的手段调动各有关方面的积极性,制定实施计划,在城市供水工程建设和改造、设计、施工、科研以及专用设备制造等等方面予以贯彻落实。现提出如下对策:
4.1 各地政府应依据《规划》要求编制年度计划和规划
根据建设部城建[1991]710号关于印发《城市供水当前产业政策实施办法》的通知规定的技术改造、设备更新及设备自动化检测和自动控制系统是国家重点支持的内容,为保证城市供水更新改造项目的落实,建议各级政府要依据此《规划》要求,结合当地情况,编制年度计划和实施规划,在供水设施建设和更新改造项目建设中,要通过建设和改造,逐步实现《规划》目标。
4.2 城市供水行业的技术进步,必须有稳定的资金渠道
建议国家要设立城市供水设施建设基金,实行有偿使用、滚动增值的积累办法,重点支持以技术进步为目标的改造。基金随水费交纳。
开放城市逐步实行城市供水建设股份制,鼓励用水单位个人投资入股,按投资股份取得用水权,以与折旧期相同年限偿还本金,每年支付红利或投资入股增加用水权。
为保障城市供水更新改造项目的实现,各地要采取措施,保证供水企业折旧金足额提取,保障更新改造具有足够的资金,尽快改变设施严重老化的局面。各企业要结合新项目建设和技术改造实现技术进步发展规划。
4.3 建立合理完善的产品价格,是城市供水行业发展的关键
按照国家规定的“居民生活用水保本微利,工商企业用水合理计价”的原则,力争在两、三年内到位。城市供水价格必须使企业具有利润,让投入的资金利率不低于银行存款利率。要使供水行业的投资者有利可图,才能创造一个吸收各方竞相投资于建设改造的环境。使供水行业具有改造、扩大再生产的能力,以促进技术进步。
4.4 要加强城市供水行业专用设备仪表的生产管理
为尽快赶上国外发达国家的先进技术设备,国内有要计划、有目标地引进、消化、吸收,逐步实行供水专用设备仪表产品的许可证制度。供水专用设备仪表生产要根据《规划》要求,安排一批急需研制的产品,尤其如浊度仪、余氯仪、药剂加注泵、检漏仪以及管网改造机具等,要优先组织开发,提高或引进必要的技术,以提高产品质量。
4.5 建议大专院校增设有关课程,培养更多科技人才
根据《规划》的要求,建议有关大专院校,结合具体情况,要增设城市供水生产运行、经营管理的课程,培训更多的适合供水行业的科技管理人才。
4.6 要充分发挥中国城镇供水协会的作用,为实现《规划》作出贡献
中国城镇供水协会是以各城镇自来水公司为基础的社会群众团体,它拥有坚强的技术力量,有专业技术职称的技术人员1万余人,大多数是通过生产第一线上的锻炼,具有丰富的实践经验与专业理论修养和信息知识,要通过水协的组织作用,有计划地、积极组织专用设备仪表的引进、消化、吸收和研制工作;为城市供水企业进步发展研究提供咨询服务;并为实施《规划》做好各类技术培训;组织国内外有关专题的技术探讨和经验交流等。
4.7 要开展科学技术研究工作
按照《规划》,有计划地、有目的地分轻重缓急安排项目,并要大力推广、试制、消化吸收国内外先进技术研究成果。当前要依照《规划》目标要求,对有明显效益的科研和技术项目应优先安排。
要调动一切积极因素,为城市供水行业技术进步服务。对城市供水行业技术进步做出贡献者要给予奖励。
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