工業(yè)企業(yè)給排水設(shè)計(jì)中用水量計(jì)算
摘要： 論述了工業(yè)企業(yè)工程設(shè)計(jì)時(shí)，合理計(jì)算全廠平均小時(shí)用水量和最大小時(shí)用水量的重要性，并通過對(duì)工業(yè)用水過程中連續(xù)用水最大小時(shí)用水量同時(shí)發(fā)生的概率和各間斷用水量同時(shí)發(fā)生的概率分析，提出全廠用水量的計(jì)算方法。
關(guān)鍵字： 工業(yè)企業(yè) 用水量
1 水量計(jì)算的重要性
水量計(jì)量的單位為m3/h或m3/d。在工業(yè)企業(yè)中常用的水量為日用水量(以m3/d計(jì))，平均小時(shí)用水量和最大小時(shí)用水量(以m3/h計(jì))。工業(yè)企業(yè)前期設(shè)計(jì)(可行性研究和初步設(shè)計(jì))階段中，給排水專業(yè)一個(gè)重要任務(wù)是進(jìn)行全廠用水量計(jì)算。全廠的平均小時(shí)用水量和最大小時(shí)用水量是工業(yè)企業(yè)用水量的重要參數(shù)，因?yàn)樗鼪Q定著工業(yè)企業(yè)內(nèi)部管網(wǎng)的管徑和從市政管網(wǎng)引入給水管的管徑以及初次水增容費(fèi)的多少。同時(shí)，如果該企業(yè)遠(yuǎn)離城市或城市供水量不能滿足企業(yè)自身的用水量需求時(shí)，企業(yè)一般需要自建水廠，需要的話，還要自建污水處理場(chǎng)。如一些大型的化工廠或石油化工企業(yè)等。此時(shí)，上述兩個(gè)用水量又決定著自建水廠和污水處理場(chǎng)的規(guī)模。換句話說，平均時(shí)用水量和最大時(shí)用水量影響著待建企業(yè)的給排水部分的投資。因此，此階段的給排水專業(yè)的水量計(jì)算是十分重要的。合理計(jì)算全廠中各種用水量，正確繪制水平衡圖，對(duì)設(shè)計(jì)中確定工廠自建取水廠、污水處理場(chǎng)規(guī)模，合理繳納水增容費(fèi)及控制水資源、節(jié)約用水等有非常重要的意義和積極的指導(dǎo)作用。
2 工業(yè)企業(yè)用水量分類
根據(jù)《工業(yè)用水分類及定義》(CJ19-87)中的有關(guān)規(guī)定，工業(yè)企業(yè)用水量是指工業(yè)企業(yè)完成全部生產(chǎn)過程所需要的各種水量的總和。它包括間接冷卻水量、工藝用水量、鍋爐用水量和生活用水量。除此以外，工廠中還有消防用水量。
3 工業(yè)企業(yè)用水量計(jì)算重點(diǎn)
在上述各用水量中，間接冷卻水一個(gè)較穩(wěn)定的用水量，補(bǔ)充水量計(jì)入工廠生產(chǎn)用新鮮水量中，一般是個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的數(shù)值。消防用水量是根據(jù)相關(guān)規(guī)范確定的，水量固定。因此企業(yè)用水量的計(jì)算重點(diǎn)和難點(diǎn)在于工業(yè)企業(yè)全廠新鮮水用量的平均時(shí)用水量和最大時(shí)用水量。
4 工業(yè)企業(yè)新鮮用水量的計(jì)算
為討論問題方便，下述用水量均指企業(yè)用新鮮水量。
從水量的單位可以看出，決定工業(yè)企業(yè)全廠用水量的因素有兩個(gè)：一個(gè)是用水立方米數(shù)，另一個(gè)是用掉這些水的用水時(shí)間。但，要正確計(jì)算小時(shí)用水量，除對(duì)這兩個(gè)因素進(jìn)行必要的分析外，還需對(duì)各用水設(shè)備或用水點(diǎn)的最大用水量是否在同一時(shí)間段發(fā)生進(jìn)行概率分析。
對(duì)于生活用水量，一般根據(jù)《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》中的用水定額和工藝專業(yè)向給排水專業(yè)提供的最大班人數(shù)，經(jīng)計(jì)算確定，此用水量記為QS1。此外還有工業(yè)企業(yè)中淋浴用水量，記為QS2。職工生活用水最大用水量和淋浴用水量，通常不同時(shí)發(fā)生。也就是說，這兩個(gè)水量同時(shí)發(fā)生的概率很小。這可以通過對(duì)職工上班、下班的生活規(guī)律的分析，得出這個(gè)結(jié)論。因此，在計(jì)算工業(yè)企業(yè)總的生活用水最大小時(shí)流量(記為QS3)時(shí)，宜取淋浴小時(shí)用水量和職工生活用水平均時(shí)用水量之和。隨著人們對(duì)生活環(huán)境要求的越來越高，工業(yè)企業(yè)的綠化用水量也不容忽視。它的計(jì)算可根據(jù)《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定的綠化用水定額和企業(yè)中綠化面積進(jìn)行計(jì)算。此部分一般歸類為生活用水量范疇，記為QS4。
工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)用新鮮水中的間接冷卻循環(huán)水的補(bǔ)充水量，是一個(gè)較衡定的用水量，它的值在確定了循環(huán)水系統(tǒng)的循環(huán)水量和循環(huán)水處理方式后也就確定下來，記為QX。除循環(huán)水補(bǔ)充水以外的生產(chǎn)用的其它新鮮水，隨著生產(chǎn)工藝不同而有差異，用水時(shí)間也是長(zhǎng)短不一。企業(yè)在安排產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)是根據(jù)市場(chǎng)需要而進(jìn)行的。同一套生產(chǎn)設(shè)備，會(huì)因它在不同階段使用不同的原材料生產(chǎn)不同的產(chǎn)品而使用水量發(fā)生變化。由此帶來的水量計(jì)算，尤其是最大時(shí)用水量更難準(zhǔn)確把握。以下，就某一化工廠的初步設(shè)計(jì)來探討一下水量的計(jì)算。
表1中摘錄了某化工廠初步設(shè)計(jì)時(shí)，化工工藝等專業(yè)向給排水專業(yè)所提的用水量條件表內(nèi)容中的一部分。
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從表1中可以看出：生產(chǎn)用新鮮水主要分為兩大類，一類為生產(chǎn)連續(xù)用水量，一類為間斷用水量。連續(xù)用水量中又分為平均時(shí)用水量和最大時(shí)用水量。在計(jì)算連續(xù)用水的平均時(shí)用水量時(shí)，可以直接將表1的平均用水量數(shù)據(jù)相加即可。而計(jì)算連續(xù)用水的最大小時(shí)用水量時(shí)，在計(jì)算時(shí)卻有兩種方法：第一種是將表1的最大用水量數(shù)據(jù)直接相加，取其和；第二種是將表1的最大用水量數(shù)據(jù)相加，再乘以一個(gè)折減系數(shù)，將所得出的結(jié)果作為最大小時(shí)用水量。第一種方法所表達(dá)的意義是指所有產(chǎn)生最大時(shí)用水量的事件在同一時(shí)間發(fā)生。這種概率是存在的，但它發(fā)生的概率隨著用水項(xiàng)序號(hào)的增加而減小。
表1中，間斷用水中卻有每次用水量、每次最長(zhǎng)用水時(shí)間、每天用水次數(shù)三個(gè)因素控制。將表1的間斷用水量單獨(dú)取出來，制成表2。
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由表2可以看出，一天中，就某一次間斷用水量發(fā)生而言，其一次用水時(shí)間并不長(zhǎng)，一次用水量也并不太大，但將其折合成小時(shí)用水量時(shí)卻比較大。把表2中“小時(shí)用水量”直接相加得出用水量為21.20m3/h。如果將此水量作為間斷用水量的小時(shí)用水量的話，顯然偏大。因?yàn)檫@個(gè)水量代表的意義同樣是所有間斷用水量發(fā)生在同一時(shí)間段。這種概率，同樣隨著間斷用水量個(gè)數(shù)的增加而減小。因此，計(jì)算間斷用水的小時(shí)用水量，也同樣不能將其折合成小時(shí)用水量后簡(jiǎn)單地疊加。
以表1中的數(shù)據(jù)為例，本文推薦一種工業(yè)企業(yè)小時(shí)用水量的計(jì)算方法，方法如下：
4.1 計(jì)算連續(xù)用水部分的平均小時(shí)用水量QL1
將工藝等專業(yè)所提的連續(xù)用水量的平均時(shí)用水量相加，此用水量記為QL1，即表1中序號(hào)為第3、6、7、9的平均用水量相加得出：QL1＝44.0m3/h；
4.2 計(jì)算循環(huán)水的補(bǔ)充水量QX；
4.3 計(jì)算連續(xù)用水部分的最大小時(shí)用水量QL3
將連續(xù)用水量的最大時(shí)用水量相加，此用水量記為QL2，即表1中序號(hào)為第3、6、7、9的最大用水量，相加得出：QL1＝６００m3/h？紤]到若干項(xiàng)連續(xù)用水量的最大小時(shí)用水量在同一小時(shí)內(nèi)發(fā)生的概率，因此將QL2乘以一個(gè)系數(shù)k(k≤1)，即QL3＝kQL2，把QL3作為連續(xù)用水部分的最大小時(shí)用水量。k的取值，依據(jù)連續(xù)最大用水量個(gè)數(shù)可取0.6～1。當(dāng)連續(xù)最大用水量個(gè)數(shù)多時(shí)，取小值；當(dāng)連續(xù)最大用水量個(gè)數(shù)少時(shí)，取大值；當(dāng)連續(xù)最大用水量個(gè)數(shù)只有一個(gè)時(shí)，取1。
5 計(jì)算間斷用水部分的小時(shí)用水量QJ
間斷用水部分的小時(shí)用水量分為以下三部分：
5.1 選取單項(xiàng)一天用水總時(shí)間超過8 h的用水項(xiàng)目，認(rèn)定這些間斷小時(shí)用水量為準(zhǔn)連續(xù)用水量即表1中的序號(hào)13、14，這部分小時(shí)用水量之和記為QJ1。本例中QJ1＝1.2m3/h。
5.2 取間斷用水量中最大一個(gè)小時(shí)用水量即表1中的序號(hào)12，這部分小時(shí)用水量記為QJ2。本例中QJ2＝5.0 m3/h。
5.3 除去上述準(zhǔn)連續(xù)用水量和間斷用水量后，將其它間斷用水(即表1中的序號(hào)4、5、8、11、15)一天用水量之和(1＋2＋3×3＋5＋2＝19.0 m3/h。)除以用這些水所需總用水時(shí)間(0.5＋0.5＋3×1＋2.5＋0.5＝7.0 h)，得出一平均用水量，記為QJ3。本例中QJ3＝2.7 m3/h。
那么，間斷用水小時(shí)用水量QJ可取上述三部分用水量之和。本例中QJ＝QJ1＋QJ2＋QJ3＝8.9 m3/h。
綜合上述分析，工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)生活用新鮮水量可以用下式計(jì)算：（不包括消防用水量）
平均小時(shí)用水量：
Q＝K(QL1＋QJ＋QX＋QS1＋QS4) 。(1)
最大小時(shí)用水量：
Qmax＝K(KQL2＋QJ＋QX＋QS3)
＝K(QL3＋QJ＋QX＋QS3＋QS4) (2)
式中，K—為管網(wǎng)損失量系數(shù)，可以視管網(wǎng)大小，取1.1～1.2
上述關(guān)于連續(xù)用水量中最大小時(shí)用水量系數(shù)ｋ的附加，大家可以從數(shù)學(xué)的概率論中得到解釋。同樣，間斷用水量從上述三個(gè)方面計(jì)算得出的結(jié)果QJ，基本上可以代表不同的間斷用水量在同一時(shí)間發(fā)生較有代表性概率時(shí)的用水量。
6 結(jié)語
6.1 工業(yè)企業(yè)新鮮水連續(xù)用水最大小時(shí)用水量的計(jì)算，宜分析各不同用水設(shè)備或用水點(diǎn)最大小時(shí)用水量在同一時(shí)間內(nèi)發(fā)生的概率大小，從而選取“k”值；
6.2 工業(yè)企業(yè)新鮮水間斷用水小時(shí)用水量的計(jì)算，宜對(duì)各不同間斷用水量的用水特點(diǎn)進(jìn)行必要的分析，從中選取一個(gè)較合理的計(jì)算方法，以期使計(jì)算得出的用水量值既滿足使用需要又是一個(gè)經(jīng)濟(jì)用水量值。
同樣，如果計(jì)算工業(yè)企業(yè)中全廠最大小時(shí)排水量，也可以參照用水量的計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算。
本文根據(jù)多年的設(shè)計(jì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，探討了如何合理地計(jì)算工業(yè)企業(yè)中正常生產(chǎn)生活時(shí)所需的新鮮水量。以上用水量計(jì)算方法是否正確、合理，請(qǐng)廣大給排水工作者給與評(píng)論和指導(dǎo)，并歡迎各位同行參與討論。
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