人均用水量是市政设计数字
人均用水量是一个人在一天内平均用掉的水量,它是标准市政链条里的第一项:服务人口乘以人均用水量得到需水量;这份需水量中有一部分回到下水道;再加上入渗与入流;再用峰值系数把日平均变成设计流量。已公布的市政做法给出的区间约为每人每天 100 至 200 升(针对服务人口),这些数值应当作为起步方法而不是规格来读,因为人均用水量随气候、收入、计量方式和水的价格而变。
这条链条是一段不错的工程。其中每一项都可以核对,而且对一个住宅区来说,它给出的流量足够接近可用于设计。困难从把同一条链条用到工厂上开始,因为它的假定没有一个还成立。
这个定额悄悄假定了什么
- 水是被人们使用的,而且其速率逐日、逐季变化缓慢。
- 在整个服务区域内人均用水量相近,所以对该区域取平均,在区域内任何一点都有意义。
- 取用的水中回到下水道的比例是稳定的,其余部分去了灌溉、蒸发、产品或者漏损。
- 人均负荷也是稳定的,所以一份流量定额悄悄地也带了一份负荷定额。
- 下水道就是下水道:一个把一切收集起来、送到一个地方的管网,所以一个平均值加一个峰值系数就能描述这股水流。
这些假定每一条都是对住宅小区的合理描述。而对一家有湿法工艺的工厂来说,每一条都是错的。
工业场地没有人口
在数字错之前,单位就已经错了。工厂用水的多少与它生产的东西成比例。自然的单位是每吨产品、每头加工牲畜、每一千只灌装容器、每平方米染色布、每桶炼制原油、每辆冲洗车辆或每个班次对应的立方米数。它们没有一个能换算成人,而换算也不是重点:场地上根本没有人口可数。
两家生产同样产品的工厂,每吨用水量可能相差数倍,因为一家用循环回路冷却、另一家直流冷却;因为一家用水管清洗、另一家用机器清洗;因为一家回用漂洗水、另一家不回用。人均定额表达不了这种离散。以产量为基础的单位可以,因为差异存在于生产过程之中,而单位正是在那里定义的。
工业污水流量计算:找出场地真正拥有的单位
有五个来源值得用来搭建一个流量,而一个站得住脚的数字通常来自其中两三个互相吻合。只靠其中一个做出的工业污水流量计算,是一个带小数点的猜测。
- 与产量挂钩的单位——每吨、每头、每件产品对应的水量。在一个表都没读之前就能从生产计划中得到。
- 水量平衡——每一个计量的进水、每一个计量的出水,以及两者之差。在场地有进水计量和几周记录的地方,这是最可靠的路线。
- 排口计量——在排放口装流量计,记录覆盖一个完整生产周期和一次停产,使冲洗日出现在记录里,而不是出现在备注里。
- 批次与罐车记录——送进或运出的物料量,它们完全不会出现在人均定额里,却可能是小场地负荷中的很大一部分。
- 清水量估算——取用水中进入产品、蒸发或冷却而损失的部分,从计量读数中扣除,而不是假定。
当这五者相差超过一个可接受的工作容差时,这个差异本身就是发现,应当在设计装置之前追查,因为它通常标记着一处未计量的接管。
工业污水处理装置的规模从负荷开始
生物装置的规模由它必须氧化的物质质量决定:每天多少千克,也就是流量乘以浓度。在工业污水处理装置的规模确定中,两家每天排同样一百立方米的工厂,交给同样大小曝气池的有机负荷千克数可能相差一个数量级,而第二家需要的是另一套装置。
人均定额正是在这里以单纯一个流量数字不会有的方式失效。它把流量和负荷压缩成一个项——人——并在其中夹带了一份负荷假定。一处流量平常、负荷异常的工业场地,对它来说是不可见的。
随之而来的算术很简单:测量或估算每个关注参数的浓度,乘以流量,再把结果换算成每天。数值来自场地,不是来自表格。唯一的判断是用哪一天,而答案是装置必须扛过负荷最重的那一天,不是取样队碰巧在场的那一天。
工业污水的设计流量:峰值来自排班表
工业污水的设计流量既是一个平均值,也同样是一个峰值,而这个峰值不是从市政做法里查出来的系数。它来自场地的运作方式。
- 间歇排放——一只储罐或一台工艺容器在二十分钟内排空,这是一个任何日平均值都描述不了的流量。
- 就地清洗与冲洗——一股短促、温热、有自身化学性质的水,在班末到来。
- 冷却与锅炉排污——连续、温热、有机负荷低;这是流量和温度的问题而不是处理问题,但它仍然决定管径。
- 场地与屋面径流——一场雨就能把整个场地的东西一起带到排口,而场地脏的地方,这部分属于设计范围。
- 罐车送料与拒收料——整车物料在一小时内卸进处理设施。
- 班次规律——三个班次同时下班是一个有节奏的日峰值,而这个节奏就是设计工况。
市政峰值系数是从一个生活日的形状推出来的。工业峰值来自排班表,而排班表是一份要读的文件,不是一个要查的系数。
工业污水水质定性:先测什么
流量和负荷是设计的开始,而不是全部。工业污水的水质定性就是下面这份清单,而其中每一项都是测出来的,不是假定的。
- pH 与碱度,按一个班次内的范围记录,而不是一个数字,因为生物工艺既需要可耐受的 pH,也需要把它维持住的碱度。
- COD 与 BOD,以及两者之间的比值,它说明负荷中有多少是微生物真正够得着的。
- 悬浮固体及其组成,它决定这些固体是沉降、上浮,还是必须被格栅截住。
- 油和脂,它比任何其他单项测定都更常决定预处理段。
- 总氮与总磷,它们决定生物处理的任务量以及随之而来的任何化学投加。
- 重金属与特定抑制剂——溶剂、杀菌剂、酚类——它们决定到底能不能用生物工艺。
- 氯离子、硫酸盐与电导率,它们既作用于微生物,也作用于装置所用的材料。
- 间歇排放规律,按流量与浓度随时间的曲线记录,而不是按平均值。
像取样平均值那样有意去取最不利工况。设计工况是装置最招架不住的那一小时,也是平均值永远描述不了的那一小时。
人均数字仍然是正确工具的地方
以上这些并没有使人均定额变成一个坏数字;它只是使这个数字成为另一个问题的答案。场地上的生活污水,以及住宅小区、营地或小型社区,正是这个数字当初为之而写的流量。人口—处理规模图表就是这种情形,以查表形式给出;而峰值流量系数图表是把它的日平均变成设计流量的地方。错误不在于用这个数字,而在于把它用在工艺水流上——在那里,它所使用的单位根本不存在。
常见错误
- 用人数乘以人均定额,并把乘积称为一家有湿法工艺工厂的设计流量。
- 按平均日定规模。平均值掩盖了决定调节池容积的间歇排放,以及决定管径的峰值。
- 把流量和负荷当作一个问题。对流量够用的装置,在负荷上可能差一个数量级。
- 把工艺之外来的水漏掉:场地径流、罐车冲洗、排污,以及渗入场区长距离排水管的入渗水。
- 只按今天设计。生产计划里有第二条生产线时,要按那份计划里的流量和负荷定规模。
流量定下来之前的自查
- 流量是用场地真正掌控的单位——吨、头、班次——表示的,而不是用场地没有的人口表示的?
- 峰值是从场地排班表得来的、包括间歇排放,而不是从市政做法借来的一个系数?
- 最不利的那一天是有意取样的吗,取在决定设计的那个点和那个时刻?
- 场地上的生活污水流量与工艺流量分开了吗,使各自按自己的基准定规模?
- 设计包含了生产计划及其增长,还是只包含今天现有的工厂?
从一份定额到一个设计
设计流量是关于装置必须扛住什么的决定,而它是从场地保存的记录里做出的,不是从表格里做出的。设备选型与规模确定指南把从流量、负荷和场地推出的一切走了一遍;食品与饮料加工页把同样的推理贯穿到一个湿法工艺行业。对生活与住宅流量来说,人口—处理规模图表仍然是正确的起点。一座装置必须围绕的流量、负荷与峰值,按你的工艺与工厂确认,而不是从一张通用数字上读。
