出　　自： 《中國給水排水》 1991年第5期第52頁
發(fā)表時間： ： 1991-5

董輔祥；傅金祥１　　 張文堂；孫力２

( １沈陽建筑工程學(xué)院　　 ２沈陽市計劃節(jié)約用水辦公室)

摘要：通過對我國啤酒行業(yè)生產(chǎn)用水定額制定研究，扼要地分析、闡述了工業(yè)生產(chǎn)用水定額制定的基本原理、程序與方法。它對于我國各城市正在開展的工業(yè)生產(chǎn)用水定額制(修)定工作，可望有較大的參考借鑒價值。

前言

　　在我國，城市工業(yè)生產(chǎn)用水量(指新水量，包括自備水源供水量)一般占城市總用水量的一半以上。為了使城市節(jié)水工作持續(xù)深入地發(fā)展，進一步向科學(xué)管理階段過渡，必須建立以工業(yè)生產(chǎn)用水定額為主的節(jié)水考核指標體系。工業(yè)生產(chǎn)用水定額不僅是實行用(節(jié))水科學(xué)計劃管理的基本依據(jù)，也是分析用(節(jié))水狀況、預(yù)測用(節(jié))水變化趨勢和確定節(jié)水途徑的直接判據(jù)。因此，有組織有計劃地制定、推行各類工業(yè)生產(chǎn)用水定額，已成為城市用(節(jié))水管理部門的重要任務(wù)。
　　據(jù)調(diào)查，目前已有30多座城市對3000多個企業(yè)的2000多種產(chǎn)品制定了生產(chǎn)用水定額，其中極少數(shù)屬省、市或地區(qū)的“行業(yè)定額”，絕大多數(shù)屬“企業(yè)定額”。但是由于缺乏統(tǒng)一的規(guī)定，致使在定額制定的基本原理、程序和方法上還存在很多亟待研究的問題。啤酒生產(chǎn)用水定額(行業(yè)定額)制定研究，即是一項典型研究項目。主要目的是在我國啤酒生產(chǎn)用水狀況總體研究 〔1〕 的基礎(chǔ)上，制定啤酒生產(chǎn)用水定額，并著重探討制定過程中的有關(guān)概念、定義、類別、程序、基本方法、技術(shù)經(jīng)濟評價等帶有共性的問題，為其它行業(yè)制定生產(chǎn)用水定額，提供借鑒的經(jīng)驗或依據(jù) 〔2〕 。

一、工業(yè)生產(chǎn)用水定額的定義與定名

　　實際情況表明，定額的制定、實施過程出現(xiàn)某些混亂現(xiàn)象，往往是概念模糊、定義不準確所致，如將實測的“統(tǒng)計值”視作定額；不分時間、條件，不注意劃分水量平衡測試單元，或不注意選取計算單元與水平去計算確定定額。
　　嚴格地講，工業(yè)生產(chǎn)用水定額定義應(yīng)為:在一定時期和一定約束條件下，按單位計算單元所規(guī)定的水量限額。由此可見，工業(yè)生產(chǎn)用水定額是人為規(guī)定的、反映平均先進水平的、關(guān)于各種水量的規(guī)定標準。根據(jù)“工業(yè)生產(chǎn)用水分類及定義(CJ19-87)，這些水量可以是工業(yè)生產(chǎn)過程中的用水量、耗水量、新水量、取水量、循環(huán)水量、回用水量……等等。其次，定額所規(guī)定的水量限額(標準)是按一定單位計算單元確定的。由于工業(yè)生產(chǎn)情況的復(fù)雜性，參照工業(yè)統(tǒng)計規(guī)定單位計算單元，可取單位產(chǎn)品、原材料加工量、中間產(chǎn)品或半成品、產(chǎn)值、生產(chǎn)人員數(shù)、單臺設(shè)備……多種組合情況，因而應(yīng)具體定名(定名原則略)如“單位產(chǎn)品新水量定額”、“單位產(chǎn)值取水量定額”等。定額的適用期限與定額水平判定有關(guān)。計算定額的時段則應(yīng)與生產(chǎn)企業(yè)的水量平衡測試周期相對應(yīng)，后者主要與工業(yè)生產(chǎn)類型有關(guān)。從物料投入與產(chǎn)出的關(guān)系，工業(yè)生產(chǎn)類型可分為連續(xù)性生產(chǎn)、連續(xù)批量性生產(chǎn)與間歇批量性生產(chǎn)。連續(xù)性生產(chǎn)可取“瞬時”時段，批量性生產(chǎn)原則上應(yīng)按生產(chǎn)周期確定。至于一定的約束條件，系指地區(qū)條件(如氣象、水資源條件)、生產(chǎn)規(guī)模、技術(shù)管理水平、生產(chǎn)工藝條件與方法、供水方式等?？梢娚a(chǎn)用水定額，特別是行業(yè)生產(chǎn)用水定額，是具有一定變化幅度與附加條件的系列值。
　　啤酒生產(chǎn)屬批量性(大廠均為連續(xù)批量性)生產(chǎn)，產(chǎn)品單一，生產(chǎn)工藝大體相同，考慮到不同規(guī)模、地區(qū)與水資源條件的影響，若其生產(chǎn)用水定額的主要形式為單位產(chǎn)品新水量，則定額即為按生產(chǎn)周期確定的、以新水量(m 3 )/啤酒(T)計的一組限額數(shù)值表格(參看表3)。

二、工業(yè)生產(chǎn)用水定額的類別

　　除上述定額的定名外，根據(jù)我國標準化法規(guī)定與定額的實際用途，分為企業(yè)與行業(yè)兩種生產(chǎn)用水定額。前者僅限于企業(yè)內(nèi)部，約束條件即影響因素少、樣本容量不大、工作量小、周期短、便于制定，但可比性、指導(dǎo)性差，根據(jù)目前生產(chǎn)用水管理水平，這類定額應(yīng)為各地生產(chǎn)用水定額的主要形式，也是制定行業(yè)定額的基礎(chǔ)。制定行業(yè)生產(chǎn)用水定額，要有足夠大的樣本容量，影響因素很多，故制定工作復(fù)雜、工作量大、需要較長的周期，但可清晰反映行業(yè)生產(chǎn)用水總體狀況，可比性與指導(dǎo)性強。顯然，沒有一定的節(jié)水工作基礎(chǔ)，即沒有較長與足夠多的企業(yè)生產(chǎn)用水定額或統(tǒng)計值，不可能制定行業(yè)生產(chǎn)用水定額。
　　由于啤酒生產(chǎn)采取相似的生產(chǎn)工藝，因此可以近似地將各企業(yè)的單位產(chǎn)品新水量定額或統(tǒng)計值，視為一個隨機變量的取值，這樣，即可分析研究隨機變量的概率分布及其特征值。截至1989年全國共有800多家啤酒廠，處理分析1983～1989年的97～437家啤酒廠的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理是通過啤酒生產(chǎn)用水?dāng)?shù)據(jù)管理系統(tǒng)進行的 〔2〕 ，樣本很有代表性和實用價值。實踐證明，上述制定啤酒行業(yè)生產(chǎn)用水定額的基本設(shè)想與作法是可行的。

　　除上述按樣本空間劃分定額類別外，還可按水量分攤方式，將用水定額分為綜合與單項兩類，前者以單位計算單元分攤?cè)克?，它是生產(chǎn)用水定額常見的形式；后者是按生產(chǎn)工序、生產(chǎn)設(shè)備或用水結(jié)構(gòu)等逐項分攤水量。本研究制定的啤酒生產(chǎn)用水定額為前者。

三、啤酒生產(chǎn)用水定額制定基本程序

　　制定行業(yè)生產(chǎn)用水定額，須遵循從局部(微觀)到總體(宏觀)，再從總體到局部的過程。啤酒生產(chǎn)用水定額(行業(yè))的制定，是在解剖沈陽啤酒廠及典型啤酒廠家生產(chǎn)用水情況的基礎(chǔ)上，結(jié)合國內(nèi)啤酒生產(chǎn)用水總體狀況、分析復(fù)雜因素的影響、確定各啤酒單位生產(chǎn)用水量及發(fā)展趨勢后，作出評價的。這是制定工業(yè)生產(chǎn)用水定額，特別是行業(yè)定額應(yīng)遵循的基本途徑。制定企業(yè)生產(chǎn)用水定額的情況雖比較簡單，上述基本途徑也不失其指導(dǎo)意義。
　　圖1表示按上述基本途徑制定啤酒生產(chǎn)用水企業(yè)定額與行業(yè)定額的基本程序，對其它行業(yè)也有參考價值。

四、生產(chǎn)用水定額制定基本計算方法與水平判定

　　生產(chǎn)用水定額制定基本計算方法可分為:經(jīng)驗法、統(tǒng)計分析法、類比法、技術(shù)測定法、理論計算法等。在啤酒生產(chǎn)用水定額制定研究中，以統(tǒng)計分析法為主，為不失定額的科學(xué)性，綜合應(yīng)用了其它方法。
　　為掌握啤酒生產(chǎn)用水的基本情況并獲取基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過對一些啤酒廠工藝生產(chǎn)及生產(chǎn)用水的剖析與典型調(diào)查，首先用理論計算法計算了規(guī)模為1萬噸(基準產(chǎn)量以30T/d計)啤酒廠的生產(chǎn)用水量(新水量)，結(jié)果如表1、2。
　　按工序(車間)計算的生產(chǎn)用水(新水量) 表1

　　按“用水結(jié)構(gòu)”啤酒生產(chǎn)用水分析計算表 表2

　　注:計算條件同表1
　　表1、2表明，啤酒生產(chǎn)用水以冷卻用水與生產(chǎn)工藝用水為主，這是由啤酒生產(chǎn)的低溫發(fā)酵與衛(wèi)生要求決定的；重復(fù)利用率對單位產(chǎn)品新水量有舉足輕重的影響:P=63.38%時，可較直流給水系統(tǒng)大幅度減少新水量。若P=93%時，可望達到國際較先進的水平(～7m 3 /T)。P=95.5%時，單位產(chǎn)品新水量將達到現(xiàn)有生產(chǎn)工藝條件下的理論極限。
　　計算上述理論水量時，除重復(fù)利用率外，并未更多考慮其它因素，諸如地區(qū)(主要為氣溫)、水資源(包括取水條件)、生產(chǎn)規(guī)模(隱含生產(chǎn)工藝設(shè)備、技術(shù)水平等條件)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、管理水平等因素的影響。故表2所列數(shù)值可視作理論基準新水量。但是，從實際出發(fā)，通過統(tǒng)計分析或用其它方法，不難定性或定量確定諸因素對啤酒生產(chǎn)用水的影響，對此〔1〕中曾作專門論述?？紤]到諸因素的綜合影響，我們可以下列矩陣表達式計算啤酒單位產(chǎn)品新水量:
　　W f =IAB
　　式中W f ——單位產(chǎn)品新水量，m 3 /T
　　I——單位向量，列數(shù)n=5
　　A——影響因素系數(shù)矩陣，m=5，n=6

　　a ij ——影響因素i(i=1、2、3…5)對第j類用水的影響程度，以統(tǒng)計分析法為基礎(chǔ)，用經(jīng)驗法、類比法或技術(shù)測定法等確定。
　　B——理論用水結(jié)構(gòu)矩陣，m=6，n=1

　　b j (j=1、2、…6)——用理論計算法求得的第j類用水理論基準量，其值為表2中P=0列的對應(yīng)新水量(m 3 /d)與30(m 3 /d)之比值
　　如果給定一系列的A，便得W f 的系列值，作為確定啤酒生產(chǎn)用水定額的基準值。為確定啤酒生產(chǎn)用水定額，還涉及定額水平判定，即選取平均先進水平的定額標準。這是一項非常復(fù)雜的工作，主要根據(jù)單位產(chǎn)品新水量的概率分布(圖2)、單位產(chǎn)品新水量的發(fā)展變化趨勢(圖3)，參照啤酒生產(chǎn)用水合理化分析、技術(shù)經(jīng)濟分析及國際同類產(chǎn)品用水水平經(jīng)調(diào)整進行的，如圖4。

　　圖4中調(diào)整值，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟分析應(yīng)為均方差的函數(shù)。鑒于歷年的單位產(chǎn)品新水量分布密度曲線，呈負編的“涌浪效應(yīng)”，均方差在統(tǒng)計年限內(nèi)逐年減小，其變化經(jīng)整理得:

　　啤酒單位產(chǎn)品新水量定額(方案)單位(m 3 /T) 表3

　　式中δ——均方差
　　t——年份，>1980
　　經(jīng)調(diào)查研究啤酒單位產(chǎn)品新水量除逐年變化外，明顯地呈季節(jié)性變化。為了簡便，用月變化系數(shù)表示:

　　式中K——單位產(chǎn)品新水量月變化系數(shù)
　　W f ——年平均單位產(chǎn)品新水量定額m 3 /T
　　W fmax ——最高月平均單位產(chǎn)品新水量m 3 /T
　　由上述方法確定的我國啤酒生產(chǎn)用水定額(方案)如表3，適用期限可至2000年。

五、生產(chǎn)用水定額的技術(shù)經(jīng)濟分析與技術(shù)可行性評價

　　這是最終評價生產(chǎn)用水定額是否經(jīng)濟合理與可行的重要步驟。
　　技術(shù)經(jīng)濟分析的原則是在不影響生產(chǎn)情況下的一定計算期內(nèi)，節(jié)約單位用水的投入應(yīng)小于新增單位新水量所需的費用。計算參數(shù)與技術(shù)經(jīng)濟指標的選定，應(yīng)根據(jù)具體情況及有關(guān)規(guī)定確定。宏觀比較可取綜合指標，具體比較應(yīng)由項目的實際費用計算。
　　技術(shù)可行性評價，應(yīng)著重提高節(jié)水水平的可能性。由于啤酒生產(chǎn)技術(shù)與管理狀況不可能迅速改變，因此定額水平不宜過高。目前，只有30%的企業(yè)達到定額標準，多數(shù)企業(yè)可望使冷卻水循環(huán)利用達到定額標準。至于定額標準的上限(最低值)，則需進行工藝用水的部分回用才可能達到。

參考文獻

　　1.董輔祥、傅金祥等，我國啤酒生產(chǎn)用水狀況總體研究，中國給水排水，1990.4
　　2.沈陽市計劃節(jié)約用水辦公室、沈陽建筑工程學(xué)院，啤酒生產(chǎn)用水定額制定研究，1989年11月
　　①參加研究工作還有:沈陽市計劃節(jié)約用水辦公室馮惠運、于立新、關(guān)偉；沈陽建筑工程學(xué)院李奇、董欣東；沈陽啤酒廠劉紅閣、王佩環(huán)。
　　注:相應(yīng)的重復(fù)利用率p=0，氣溫31℃，冷卻水進出口水溫分別為20℃、25℃。