王玉坤
河北省水利科學研究所

1. 工業用水分類

　　由于現代工業行業眾多，產品繁雜，用水環節多且系統龐大、復雜，其對水源、水壓、水溫、水質等都各有不同的要求，為便于對工業用水進行調查分析，需將其進行分類。工業用水的分類方法較多，根據我市工業用水的具體情況，本研究將分別按工業用水的作用、行業類型及用水過程進行分類。
　　(1) 按工業用水在生產中所起的作用可分為：冷卻用水(含空調用水)、工藝用水(或產品用水)、 鍋爐用水和其它用水。
　　冷卻用水是指在工業生產過程中，帶走生產設備的多余熱量，以保證進行正常生產的那一部分用水。我市在火力發電、冶金、化工等工業生產用水中冷卻水所占比重很大，一般可占70%左右。冷卻水一般不與產品和原料相接觸，使用之后水質幾乎不被污染或污染較輕，僅水溫有所升高，便于回收利用。目前，我市工業用水中，冷卻水平均重復利用率已達87%。
　　工藝用水是指生產工藝過程中的用水。它在生產過程中與原料或產品滲混在一起，有的成為產品的組成部分，有的則成為介質存在于生產過程之中。我市在食品、造紙、印染、化工等工業用水中，都有相當數量的工藝用水。工藝水在使用后往往含有大量的雜質，由于各行業中工藝水千差萬別，幾乎沒有哪一種工藝廢水屬于單一成份，因此給處理回收帶來一定的困難。目前，我市工藝水平均重復利用率僅為25%。
　　鍋爐用水在我市工業總用水量中所占比例雖然不大，但使用十分廣泛，有的工業將蒸汽作為動力，有的將蒸汽作為原料，有的用蒸汽加熱、取暖等。目前在鍋爐水中冷凝水回用方面大多數企業未給予重視，在今后工業節水中，有很大的回用潛力。
　　其它用水主要是指工礦企業中除生產以外的雜用水。包括辦公、實驗、化驗、清洗場地、廠內綠化和職工生活等。這些用水的絕對量并不小，有的行業甚至和工藝用水量相當。目前，工礦企業除少數已開始抓這方面節水外，大多數企業生活用水浪費嚴重，因此這方面的節水將是今后工業節水的重點之一。
　　(2) 在工業系統內部，各行業之間用水情況差異很大，按行業組成分類有利于用水調查分析和計算。本研究按以下行業進行工業用水分類：冶金、電力、石油、化學、機械、建材、森林、食品、紡織、縫紉、皮革、造紙、煤炭、文教用品和其他等十五行業。
　　(3) 按工業用水過程分為：總用水量(YW)、取用水量(QW)、排放水量(PW)、耗用水量(HW)和重復利用水量(CW)。
　　總用水量指工礦企業在生產過程所需的全部水量，包括冷卻用水、工藝用水、鍋爐用水和其他用水。在設備一定的條件下，生產工藝水平不變，其總用水量基本是一個定值，可通過測試和計算確定。
　　取用水量指工礦企業取用不同水源(包括河水、地下水、自來水或海水)的總水量。
　　重復利用水量是指利用二次或二次以上的那部分重復用水量和循環用水量，等于總用水量減去取用水量。
　　耗用水量指工礦企業在生產過程中純消耗的水量。包括蒸發、滲漏、工藝消耗、生活消耗和產品帶走的水量。
　　排放水量是指經過工礦企業使用后，向外排放的水量，其數量等于總用水量扣除消耗水量和重復利用水量。
　　根據水平衡原理，上述各水量之間有如下關系：

　　YW＝QW＋CW

　　QW＝HW＋PW

　　各式符號意義同前。當CW＝0時，總用水量等于取用水量。在總用水量為一定值時，只有增加重復利用水量才能減少取用水量。

2.基本資料調查

　　在廣泛吸收以往研究成果的基礎上，本項研究對石家莊市及有關縣(市)對城市工業、縣城工業和鄉村工業，按十五個工業行業進行了工業用水調查工作。本次工業用水調查采用“普查”和“典型調查”相結合的方式。
　　在工業取用水量調查中，按不同水源(分自來水、 自備井、地表水及礦井疏干水)進行統計。 自來水量按水表計量統計；自備井水和地表水及礦井疏干水水量，在市節約用水辦公室或水資源管理辦公室提供資料的基礎上，又按機泵及開泵時間進行了復核。
　　在節水潛力調查中，主要選擇各行業中用水量比較大的工礦企業進行調查。
　　在節水經濟效益調查中，主要選擇各行業有代表性工廠和節水水平較高的工廠進行調查。

3.工業用水分析評價

　　3.1不同類型工業用水分析
　　根據調查成果，1998年全市村以上工業企業達5.5 萬余個，全部工業增加值達338.8億元，工業取用水量5.41億m³。其中城市工業平均萬元產值取用水量364m³/萬元；縣城工業平均萬元產值取用水量505m³/萬元；鄉村工業平均萬元產值取用水量272m³/萬元。
　　1996年與1990年相比，村以上全部工業和不含電力工業產值年遞增率分別為12.9%和13.3%；總用水量年遞增率分別為6.5%和2.7%。全部工業用水彈性系數為0.7，不含電力工業用水彈性系數為0.6。可見工業總用水量的增長速度遠小于產值的增長速度。其中城市工業產值年均遞增7.1%，總用水量年均遞增6.5%，取用水量年均遞增 -2.6%，重復利用水量年均遞增8.9%，說明此階段城市工業發展對水的需求是由重復利用水量的增加來滿足的；縣城工業產值年均遞增率為16.6%，總用水量、取用水量和重復利用水量年均遞增率分別為3.7%、1.8%和7.6%，可見此階段縣城工業發展對水的需求由取用水量和重復利用水量的增加來滿足；鄉村工業產值年均遞增率為24%，取用水量年均遞增率為20.9%，略低于工業產值年遞增率，說明此階段鄉村工業發展對水的需求主要是靠取用水量的增加來滿足。
　　從不同類型工業節水水平指標分析，1996年縣城工業萬元產值取用水量是城市工業的139%，而重復利用率僅為其43%，說明縣城工業在實施重復水利用工程、生產設備工藝及管理水平方面與城市工業有較大差距，其節水潛力較大。另外，由于目前鄉村工業基本處于無節制用水狀態，其節水有很大潛力，加強工業用水管理，完善用水制度，是現階段鄉村工業節水的重點。

　　3.2不同用途工業用水分析
　　根據工業用水的分類方法，考慮到工業用水實際統計情況，本項目按冷卻用水、工藝用水(含生產鍋爐用水)和職工生活用水三類進行調查及分析。表3.2為現狀不同類型工業中各類用水占總用水量的比重構成情況。

　　從不同用途工業用水構成情況看，冷卻用水在以重工業為主的城市中占的比例較高；其次是一般城市工業；縣城工業和鄉村工業所占比例較低。而工業用水和生活用水情況恰好相反。
　　各工業行業由于產品和生產工藝不同，其各類用水構成也不一樣，電力、冶金、化工、機械、紡織行業冷卻水比例較高，而造紙、食品、縫紉、森林行業中工藝用水和生活用水比例較高。即使對同一行業，其各類用水構成也不是固定不變的。1996年各類用水構成與1990年相比，多數行業冷卻用水比例上升，工業用水比例下降，生活用水比例上升且幅度較大。這說明隨著工業節水工作的開展，直接生產用水的節水措施得力，而生活用水控制不嚴，浪費嚴重。綜上所述，工業各類用水構成與區域工業結構，行業產品結構和各類用水水平有關。
　　一個區域或行業的工業用水總重復利用率取決于各類用水的構成和各類用水的重復利用率，其關系如下：
　　η＝P_lη_l＋Ｐ_g.η_g＋Ｐ_S.η_S式中 η──水的總重復利用率。
　　　　　Ｐ_l、Ｐ_g、Ｐ_S──分別表示冷卻、工業、生活用水占總用水量的比例。
　　　　 η_l、η_g、η_S──分別為冷卻水循環率、工業水回用率和生活用水復用率。
　　各類用水的重復利用水平綜合反映了不同工業結構的區域節水技術、用水管理狀況、節水潛力和提高單位重復利用率的難易程度以及可能達到的重復利用率水平。其數值的高低主要取決于其節水技術措施推行情況和用水合理化水平。根據現狀調查成果，城市工業平均冷卻水循環率為94%，工藝水回用率為52.8%；縣城工業冷卻水循環率為63.4%，工藝水回用率為11.5%；鄉村工業冷卻水循環率為6.2%，工藝水回用率為1.5%。
　　另從典型調查水平衡測試結果分析，城市工業跑冒水量約占其直接生產用水(包括冷卻水和工藝水)的0.8%；縣城工業約為10%左右；鄉村工業約為14%左右。在工業企業職工生活用水中，城市工業人均生活用水量平均為320升/人.日；縣城工業平均為287 升/人.日，是華北地區節水較先進城市工業企業人均生活用水指標的1.5～1.8倍。說明工業在各類用水管理合理化、科學化方面有待進一步完善。
　　3.3不同行業工業用水分析
　　為了清楚認識全市工業用水狀況，現將各行業取用水量、水重復利用率和萬元產值取用水量作一比較分析。
　　從工業取用水量分析，在全部工業中，取用水量最高的行業為化學行業達4.92億m³/年，其次為造紙行業3.83億m³/年，再次為冶金、電力、紡織行業，取用水量均在3.4～2.0億m³/年之間，五行業合計取用水量為17.2億m³/年, 占全部工業取用水量的69.3%，其產值約為工業總產值的45.5%。
　　從不同行業工業用水重復利用率來看，由于電力行業 (指發電業)主要是冷卻和鍋爐用水，大多數企業基本上實現了閉路循環，其重復利用率較高，平均達93.0%左右； 其次為冶金、石油、化工均在59.8% ~ 67.8%之間；其余紡織、食品、煤炭、機械、建材、造紙行業的重復利用率在17% ~ 48.7%之間，其他行業均在16%以下。若不計電力行業，冶金、石油、化工三行業重復利用水量占全部重復水量的74.1%，而其取用水量僅占40%。
　　另外，在同行業的不同類型工業中，城市工業各行業平均重復利用率較高，其次為縣城工業。同時，在同行業的不同企業間，水的重復利用水平也存在很大差別。一般新企業及節水較好的企業，由于設備現代化程度高，管網完善，工藝先進，其重復利用率較高；而老企業由于設備工藝落后，管網老化，跑冒滴漏嚴重，其重復利用水平較低。
　　再從萬元產值取用水量分析，在全部工業中，最高的是造紙行業1852m³/萬元，其次為電力行業1560m³/萬元，化工、冶金、煤炭、食品、石油、紡織、建材在200 ~ 530m³/ 萬元之間，機械、森林、文教用品、皮革、其它行業在 130 ~ 200m³/萬元之間，縫紉行業由于其自身用水的特殊性，其萬元產值取用水量只有46m³/萬元。

4.工業節水分析評價

　　4.1現狀節水措施分析
　　從調查資料分析，目前實施的節水措施類型基本上可分為技術型和管理型兩大類。其中技術節水措施又可分為重復回用、串聯使用、節水器具和工藝改造四種形式。
　　重復回用是指各類用水經過處理后，再輸送回本工段進行重復使用的形式，這類措施在工業節水中應用廣泛。
　　串聯使用是指各類工業用水未經處理或處理后供水質要求低的工段使用，避免大量取用新水。這類措施常用于生產工藝及生活雜用水中(如：廠區綠化等)。
　　節水器具廣泛用于各個用水環節，特別在生活及其他用水中應用較多，對減少用水浪費起了很大作用，但由于其應用規模有限，在工業節水中其作用效果還不顯著。
　　工藝改造是指由于工藝水平提高，將過去用水多的工藝改成用水較少或不用水的工藝，從而達到節水的目的。如有的工廠將水冷改為氣冷，可節約大量用水。但是，由于工藝改造需投資較大，在現階段節水工作中作用還不突出，但它可能成為今后深入開展節水的根本措施。
　　用水管理包括行政管理措施和經濟管理措施。采取的主要措施有：制定工業用水節水行政法規，健全節水管理機構，進行節水宣傳教育，實行裝表計量、計劃供水，調整工業用水水價，控制地下水開采，對計劃供水單位實行節獎超罰制度以及貸款或補助節水工程等。用水管理對節水的影響非常大，它能調動人們的節水積極性，通過主觀努力，使節水設施充分發揮作用；它能約束人的用水行為，減少或避免人為的用水浪費。完善的用水管理制度是節水工作正常開展的保證。
　　本研究共收集近幾年城市和縣城工業各類節水技措工程47項。累計節水能力為6.8萬m³/日，詳見表4.1。 各類節水措施的節水比重見表4.2。 由于鄉村工業中僅有極少數企業開展了重復回用和用水管理措施，絕大多數企業處于無節制用水狀態，故本次節水措施分析未予考慮。

　　從節水措施統計資料分析，當前工業節水的主要特征是：
　　(1)節水措施的主要形式是重復回用和串聯使用，其工程項目分別占總節水項目的54.2%和15.6%，形成的節水能力分別占總節水的62.2%和21%。隨著節水水平的逐步提高，生產工藝的不斷改進，今后通過工藝改造和加強用水管理形成的節水能力所占比重會逐步提高。
　　(2)工業節水項目大多集中在冷卻水和工藝水方面。 由于冷卻水和工藝水這兩部分用水占工業用水的絕大部分，而且便于集中采取節水措施，因此實施于冷卻水和工藝水方面的節水措施分別占總節水項目的41.5%和36.0%，形成的節水能力分別占總節水的52.3%和40.8％，其中冷卻用水和工藝用水的重復回用是當前工業節水的最主要形式，約占全部節水能力的61.6%。由于這兩類用水在工業用水中的比重在今后一定時期內不會有很大改變，因此這兩個方面仍將是今后工業節水的主要方面。
　　(3)用水量大的行業節水量也大。 用水量較大的行業是電力、化工、冶金和紡織。這四個行業的節水措施能力占全部統計節水能力的77.3%，其余行業占22.7％。由此可以看出，這四個行業是當前工業節水的主要行業。由于四個行業大量使用冷卻水和集中工藝水，所以在節水措施中重復回用所占比重較大。其余行業因工藝水使用較多，因此串聯使用及用水管理方面的節水措施所占比重較大。
　　盡管全市工業企業開展了節水并取得了成績，但從實際調查情況看，在節水舉措方面仍存在以下問題：
　　(1)工業用水計量水平低、統計手段落后。目前計劃供水指標普遍使用的是月取水量指標，即使采用單位產值取水量指標的地方，由于企業水平衡測試工作搞的不好或沒有搞，對企業用水情況不清楚，致使單位產值取水指標的準確性較差。計劃供水并沒有起到完全控制企業用水的目的。
　　(2)工業供水水價普遍較低。目前工業自來水水價平均1.35元/m³，自備井水資源費0.06 ~ 0.07元/m³，與重復利用水單位成本1.26元/m³相差不大，因此現行管理措施在一定程度上影響著企業節水的積極性。
　　(3)技術措施規劃設計水平低。據調查，許多企業由于技措工程規劃設計水平低，致使重復利用水工程達不到設計能力或不能滿足工業發展要求。工業冷卻系統濃縮倍數大多在1.4 ~ 1.6左右，而國內節水較先進城市已達2.5左右，說明在冷卻水水質穩定處理技術方面還有一定的差距。由于水質穩定處理技術水平低，致使冷卻水系統設備結垢和生物繁殖嚴重，影響了重復利用水工程的使用效果。
　　綜上所述，全市工業用水的合理化和科學化水平較低，節水措施有待完善提高，加強節水技術管理、實現計量統計制度化、科學化，積極采取用水工藝的給排水技術和重復利用水技術改造，重視和加強工業生產工藝和設備的技術更新，我省工業節水水平還會有更大提高。
　　4.2節水投資能力與效益分析
　　從本專題收集的47項節水技措工程投資情況看，其投資組成以企業自籌為主，水資源費資助為輔。1998年兩方面投資分別占總投資的84%和16%。工業節水技措的實施和投資能力是隨著節水工作的深入開展逐步增加的，特別是隨著節水管理措施的逐步完善而迅速提高。近幾年節水技措工程投資中，企業自籌資金增加較快，可見加強企業用水管理，提高工業用水管理水平，可以提高企業自籌資金進行節水技改的積極性。
　　根據城市工業水資源費收支統計資料，1990年水資源費收入640萬元，用于節水技措投資164 萬元，僅占總收入的26%，所占比重較低。今后應隨著工業的發展，一方面適當提高水資源費價格，一方面通過加強水資源費的使用管理，做到專款專用，提高在工業節水投資中的比例，充分發揮其在節水中的作用。
　由典型調查資料可知，節水技措工程單位投資具有以下特點：
　　(1) 隨著節水工作的開展，工業節水水平逐步提高，使得影響節水投資的因素往高標準化方面轉移，相應的單位節水投資也隨之增高。
　　(2) 節水措施類型不同，其單位節水投資有很大差異，現階段冷卻水重復利用工程平均0.38元/m³； 工藝水重復利用工程平均0.71元/m³；串聯使用工程0.26元/m³；節水器具1.05元/m³；工藝改造1.27元/m³。
　　(3) 冷卻用水循環工程單位投資與水量有直接關系，一般循環水量越大，其單位投資越低；水量越小，單位投資越高。
　　(4) 工藝用水回用工程單位投資與水質有很大關系，由于水質不同，處理難易程度差異很大，相應單位投資也相差懸殊。
　　（節水帶來的經濟效益對用水單位來講，僅包括由于節水所減少的水費和污水排放費或公共設施有償使用費。）

5.預測結果

　　按照萬元產值取用水量，工業產值年增產率，各類用水比重，勞動生產影響力度，技術改造工藝用水占總工業用水的比重等參數，對石家莊市各工業部門的用水量、部門產值、萬元產值、取用水量、水重復利用率等工業節水指數進行預測，預測結果見表5-1。