國內污水處理廠(chǎng)污水處理平均能耗為0.2927(kW?h)/m3，1.59(kW?h)/kg(以COD計)，1.99(kW?h)/kg耗氧污染物，與發(fā)達國家相比，仍然要高出20%~40%的費用，能耗矛盾突出。國內對于污水處理廠(chǎng)節能的關(guān)注，多在工藝參數控制方面，通過(guò)優(yōu)化工藝控制，或者采用新工藝，實(shí)現節能降耗的目的。但一方面，工藝控制或新技術(shù)需要成熟期，且技術(shù)要求較高，一時(shí)間難以快速推廣，另一方面，已有污水處理廠(chǎng)體量大，各水廠(chǎng)面臨具體情況復雜，難以找到標準工藝或方法實(shí)現節能。各污水處理廠(chǎng)均含有大量的機電設備，同時(shí)這些設備也是能耗的主要來(lái)源，且決定了污水處理廠(chǎng)能否安全穩定運行。通過(guò)提高污水處理廠(chǎng)管理水平，尤其是設備的管理水平，延長(cháng)設備的壽命及穩定性，提高能源利用率，是解決我國污水處理廠(chǎng)能耗普遍偏高的良方，也保障了污水處理廠(chǎng)運行的穩定性與安全性，同時(shí)降低維護費用。本文以JL污水處理廠(chǎng)設備管理優(yōu)化過(guò)程為例，提出并實(shí)施污水處理廠(chǎng)設備維護管理的優(yōu)化措施與執行體系，實(shí)現污水處理廠(chǎng)節能降耗及強化運行可靠性。

　　一、項目背景

　　1.1 工藝簡(jiǎn)介

　　目前JL公司共有5套污水處理裝置，其中4套工業(yè)污水處理裝置分別位于A(yíng)車(chē)間、B車(chē)間、C車(chē)間和D車(chē)間，1套生活污水處理裝置，位于E車(chē)間，2套污水回用裝置，分別位于A(yíng)車(chē)間和B車(chē)間。

　　A車(chē)間主要接收生產(chǎn)產(chǎn)生的工業(yè)廢水，設計處理能力1000m3/h，來(lái)水經(jīng)過(guò)隔油池、中和池和均質(zhì)池后，由提升泵輸送至C車(chē)間進(jìn)行二級生化處理。B車(chē)間污水處理的運行工藝主要單元有隔油池、兩級浮選一體化設備、MBBR池、鼓風(fēng)曝氣池。C車(chē)間污水處理采用Orbal氧化溝工藝，主要處理化工廢水及A車(chē)間均質(zhì)池和調節池的出水和部分河道取水，設計處理能力2500m3/h。D車(chē)間處理含有大量Br-工業(yè)廢水，設計處理量為13.5m3/h，通過(guò)預處理、萃取、反萃取等工藝，從廢水中回收95%以上的Br-，處理后含溴廢水經(jīng)過(guò)B車(chē)間水處理裝置處理后達標排放。E車(chē)間水凈化車(chē)間主要處理E車(chē)間小區的生活污水，采用Orbal氧化溝工藝，設計處理能力為250m3/h，實(shí)際處理量約為125m3/h，二沉池出水達標排放。

　　A車(chē)間的回用水裝置其設計處理能力為1500m3/h，采用超濾和反滲透串聯(lián)組合工藝，原水經(jīng)處理后達到準一級除鹽的標準，產(chǎn)品水作為高壓鍋爐補給水，B車(chē)間的回用水裝置是利用B車(chē)間的二沉池出水，采用污水深度處理工藝，設計進(jìn)水量為500m3/h，設計產(chǎn)水量為450m3/h，產(chǎn)水水質(zhì)達到國家再生水水質(zhì)標準，產(chǎn)品水回用。

　　1.2 設備現狀

　　污水處理廠(chǎng)全部設備704臺，在線(xiàn)儀器71臺，設備在用498臺。主要設備可分為泵、鼓風(fēng)機、曝氣機、攪拌機、脫水機、儀表、閥門(mén)等幾大類(lèi)，數量最多的設備類(lèi)是污水泵，共356臺，占總裝機功率的58.54%。表1列出了單機功率>100kW的設備。

　　水廠(chǎng)年檢修費用在700萬(wàn)元左右，其中備件費約265萬(wàn)元，占固定資產(chǎn)原值的7%，全年設備和儀表完好率分別在97.34%，96.55%，整個(gè)設備運行及維保情況較好，但仍有待進(jìn)一步優(yōu)化。

　　1.3 存在問(wèn)題

　　(1)設備管理理念較為老化，缺乏有計劃的預防性維護保養，污水處理廠(chǎng)設備維修仍執行以大修、中修、小修的維修模式，維護保養僅局限于定期潤滑和基本養護，同時(shí)缺乏以全生命周期成本思維考慮維修，難以實(shí)現整體的優(yōu)化。

　　(2)設備管理指標方面，以往僅僅關(guān)注設備完好率、故障率等指標，關(guān)注維修費用，缺乏對設備科學(xué)分級，缺乏對各級設備管理方式及指標的量化。

　　(3)執行管控方面，對于設備文檔管理是分裂的，即設備前期采購由固定資產(chǎn)管理部門(mén)記錄，維修由維護部管理記錄，檢修由運保中心管理記錄，造成了維修人員不了解設備運行的實(shí)際情況，只能針對工單提出的要求進(jìn)行維修，可能造成少修、過(guò)修、頻繁維修等情況，同時(shí)，管控與檢查體系沒(méi)有匹配，對于維修效果無(wú)法進(jìn)一步跟蹤與反饋。

　　(4)設備檢修技術(shù)方面，仍依賴(lài)于人的經(jīng)驗和觀(guān)察，如看、聽(tīng)、感覺(jué)、聞，缺乏定量型指標，也缺乏規律的統計與分析，導致預防性維護缺乏數據支持，難以全面開(kāi)展。

　　二、JL污水處理廠(chǎng)維護管理優(yōu)化方案設計

　　充分吸取LCC，TPM中的先進(jìn)思想及國內外設備管理先進(jìn)經(jīng)驗，以設備運行可靠性及設備維護經(jīng)濟性為追求目標，在現有資源下，實(shí)施有計劃的預防性維護保養，實(shí)現設備管理優(yōu)化。

　　2.1 設備維修管理流程優(yōu)化

　　檢維修工作標準化的核心措施，包括建立作業(yè)指導書(shū)、檢修報告等，全力做好預防性維護，不斷調整維護周期，實(shí)現跨部門(mén)、跨專(zhuān)業(yè)合作，如圖1所示。

　　優(yōu)化的流程，主要包括：①建立作業(yè)指導書(shū)，將設備檢維修的每一步驟及具體做法進(jìn)行詳細描述，實(shí)現標準化作業(yè)流程，②檢修記錄：與作業(yè)指導書(shū)對應，按作業(yè)指導書(shū)要求，將檢修的過(guò)程通過(guò)拍照、視頻等方式進(jìn)行痕跡化記錄，以方便后期查找問(wèn)題，③檢修報告：根據檢修工單提出的檢修要求，說(shuō)明問(wèn)題及檢修效果，④工作進(jìn)度表：提報相關(guān)工作進(jìn)度，方便下一步工作，并同時(shí)制定預防性維護計劃，⑤驗收報告：檢修完成后，進(jìn)行安裝并調試，明確設備運行情況，交付使用。

　　同時(shí)，檢修流程及對應內容并非固定及一成不變的，每次檢修結束并不是終點(diǎn)，應按照PDCA循環(huán)的原理進(jìn)行優(yōu)化[10]。Plan，計劃，即作業(yè)指導書(shū)的建立，Do，執行，即檢維修過(guò)程，Check，檢查，即安裝調試，在安裝調試中，發(fā)現檢維修過(guò)程中的問(wèn)題，分析問(wèn)題的偶然性與必然性，提出規避方法，Act，行動(dòng)，實(shí)質(zhì)是復盤(pán)總結，將檢查的結果進(jìn)行識別，將成功的經(jīng)驗固化進(jìn)流程和指南，對失敗的教訓提出規避措施，防止其重現。設備檢維修的作業(yè)指導書(shū)，需要在執行過(guò)程中，不斷采用PDCA循環(huán)，逐步完善。

　　2.2 設備管理分級指標設計

　　設備管理關(guān)注了設備的兩個(gè)方面，一方面表征設備重要性、一方面表征設備狀況，將評價(jià)指標分為設備關(guān)鍵性指標與狀況型指標，提出了風(fēng)險指數，即風(fēng)險指數=狀況×關(guān)鍵性，如表2所示。1~4為C類(lèi)設備，5~9為B類(lèi)設備，10~15為A類(lèi)設備。風(fēng)險指數一方面結合了A，B，C分類(lèi)的思想，一方面可結合經(jīng)驗判定，適用于管理優(yōu)化初期。根據設備的分級，進(jìn)一步明確各設備的管理與維修方法，做到資源的最優(yōu)化配置，實(shí)現綜合效益的提高，如表3所示。

　　2.3 設備維護費用指標與維修方案設計

　　設備維護方案設計與維護費用直接相關(guān)，不同的維修原則及費用統計方式會(huì )導致不同的維護方案選擇，應對維修方案進(jìn)行SWOT分析，分析優(yōu)勢、劣勢、機會(huì )與威脅，以水泵維修為例，如去年已進(jìn)行小修，目前運行良好，據此安排今年維修計劃，制定維修方案如表4所示。

　　通過(guò)SWOT分析后，應以L(fǎng)CC角度，進(jìn)行定量，如表5所示。

　　(1)若僅考慮維修費用，則應選擇方案I，無(wú)費修費用，但運行可靠性遭受威脅;

　　(2)考慮運行可靠性，則應選擇方案II，停機及維護成本為2.25萬(wàn)元;

　　(3)考慮運行狀態(tài)性能，即水泵運行效率及年度電費，則應選擇方案IV，其運行能耗的節約足以抵償維修更換部件的費用，實(shí)現綜合費用最低，且可強化運行可靠性，實(shí)現經(jīng)濟與效益的雙贏(yíng)。

　　需對各設備獨立進(jìn)行能耗及效率監測，為維修方案制定提供依據，實(shí)現綜合費用節約。

　　三、應用實(shí)例

　　3.1 紫外燈檢修

　　紫外線(xiàn)裝置自投運以來(lái)運行穩定性低，特別是水下燈具部分，經(jīng)常出現的問(wèn)題是水下燈管套管密封不嚴，套管內進(jìn)入的水蒸氣及水導致了燈管的損壞。

　　經(jīng)過(guò)多次調查研究，確認了紫外線(xiàn)水下部分燈具運行故障率高主要是燈角端密封存在問(wèn)題。針對存在的問(wèn)題，制定了《紫外線(xiàn)裝置密封維護作業(yè)指導書(shū)》，并嚴格按照指導書(shū)中的步驟和時(shí)間進(jìn)行操作，每天檢查，每周清理紫外線(xiàn)小格柵，每月檢查時(shí)將燈管內的潮氣進(jìn)行烘干處理，從防護上的改進(jìn)，提高機柜防護防止蚊蟲(chóng)進(jìn)入機柜，對線(xiàn)路進(jìn)出口防護升級對電纜進(jìn)出端口封堵，對接口密封進(jìn)行檢查更換定期更換密封圈。每次的維護過(guò)程和采取的措施均做成完整的檢修報告存檔。

　　檢修工藝化的各項維護措施取得了明顯效果，大大提升了紫外線(xiàn)裝置運行的穩定性，目前已經(jīng)連續穩定運行6個(gè)月，維護工作實(shí)現了程序化、標準化，提高了預防性工作的效果，降低了備件的消耗，節省維保費用。表6對比了上一年度與本年度紫外裝置采用檢修工藝化維護措施前后的數據。本年度紫外線(xiàn)裝置可連續平穩運行6個(gè)月，超過(guò)前兩年累計運行時(shí)間。通過(guò)預防性維修，年度費用僅為3260元，較之前節約了88.33%，有效增加了運行可靠性，減低了維修費用。

　　3.2 水泵檢修

　　泵軸對中，對于水泵運行穩定性、主要結構壽命、運行能耗均有較大影響，平行不對中達到0.25，0.50，0.75，1.00，1.30mm，對應能耗分別會(huì )增加0.4%，0.75%，1.3%，3%，8.4%。一般要求，對于轉數3000r/min的設備，對中數據在0.03mm以?xún)鹊臑榱己茫?.06mm以?xún)鹊臑檫_標。在對場(chǎng)內46臺設備中，平均對中合格率只占到2%，實(shí)際情況比預計嚴峻。水泵的運行、檢查及維護方式等，均可能對泵軸對中產(chǎn)生影響。

　　通過(guò)對P119A/B兩臺泵找正兩個(gè)月后的用電情況與前兩年同期相近外送量的數據對比發(fā)現，在兩臺泵的對中容差量不大的情況下(最大0.1mm)，見(jiàn)表7，經(jīng)過(guò)找正后可每年節約電費7892元。P119C/D兩臺泵雖然有一塊電表計量，但是由于C泵的水平螺栓過(guò)小無(wú)法將水平方向數值調整到位，所以需將C泵基礎臺板螺栓孔重新擴孔后找正處理。

　　實(shí)施后，在120d后追蹤了找正情況變化，發(fā)現出現較大變化，根據此情況，初步確定找正周期為3個(gè)月，需根據設備狀況進(jìn)行調整，同時(shí)要認識到，設備找正工作不是一項一勞永逸的工作，不是一次性的任務(wù)，而是一項日常的預防性維護工作。設備維護工作很多都是預防性維護工作，需要日?；?、規范化，并不斷地摸索規律，如表8所示，根據各設備特性和實(shí)際工作狀態(tài)，確定對中檢測周期，實(shí)現最優(yōu)化。

　　設備對中更準確的好處，包括：節能(0.25→0.05，節能0.7%)，減少軸承、密封的損壞，延長(cháng)檢修周期，節省備件費，減少人工，節約潛在的因設備損壞、維修所引起停產(chǎn)帶來(lái)的損失。

　　3.3 設備管理優(yōu)化實(shí)施效果

　　通過(guò)不斷推進(jìn)設備預防性維護工作，設備完好率不斷提升，設備、儀表完好率從2016年的97.34%，96.55%水平，分別提升至99.08%，98.72%，維護費用也保持在較低水平，檢修費與資產(chǎn)比例在實(shí)施的前兩年分別降至1.49%，0.85%。

　　四、結論

　　(1)檢修工藝化，建立作業(yè)指導文件，建立標準化維修程序，對于操作過(guò)程及時(shí)進(jìn)行記錄，建立可視化、可追溯的管理方法提高設備維修水平，

　　(2)設備管理分級化，根據設備重要性及運行狀況，確定設備風(fēng)險指數，采用不同維修、備件方案，分級管理，

　　(3)設備運行監測指標化，建立控制指標，通過(guò)數據指標變化指示設備情況并動(dòng)態(tài)調整，通過(guò)設備監測儀器的使用，對設備運行狀況定量化，為預防性維護提供數據支持，使得基于時(shí)間的維護、狀態(tài)的維護、糾正性維護與性能的維護相結合，

　　(4)設備、儀表完好率從優(yōu)化前的97.34%、96.55%水平，分別提升至優(yōu)化后的99.08%、98.72%，維護費用也保持在較低水平，檢修費與資產(chǎn)比例在實(shí)施后的前兩年分別降至1.49%、0.85%。(來(lái)源：青島錦龍弘業(yè)環(huán)保有限公司)