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        基于HACCP原理的出廠水水質(zhì)管理

        2022-10-14 02:15:24劉明坤俞莉峰錢慶玲
        凈水技術(shù) 2022年10期
        關(guān)鍵詞:原水出廠水廠

        劉明坤,俞莉峰,錢慶玲,童 俊

        (1.上海城投水務(wù)<集團>有限公司制水分公司閔行水廠,上海 200245;2.上海市供水調(diào)度監(jiān)測中心,上海 200080)

        出廠水水質(zhì)是保障居民飲水安全的關(guān)鍵,按照“十三五”規(guī)劃,上海到2025年將全部完成深度處理工藝改造[1],屆時,水廠出水水質(zhì)或?qū)⑷窟_(dá)到上海地方標(biāo)準(zhǔn)《生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(DB 31/T 1091—2018)(以下簡稱“上海地標(biāo)”)[2]。然而,出廠水水質(zhì)會因為原水、加藥量、構(gòu)筑物管理等因素出現(xiàn)異常,威脅居民用水安全。因此,建立科學(xué)完善的出廠水水質(zhì)管理體系,降低供水風(fēng)險,是水廠實現(xiàn)精細(xì)化管理的重要一環(huán),也是實現(xiàn)上海市政自來水直飲目標(biāo)的重要基礎(chǔ)。

        危害分析和關(guān)鍵控制點(hazard analysis and critical control points,HACCP)最初是用于食品行業(yè)中的一套識別、評估和控制風(fēng)險的方法[3]。20世紀(jì)90年代,國外供水企業(yè)開始將HACCP體系應(yīng)用于供水系統(tǒng)中[4],但國內(nèi)供水企業(yè)對HACCP的應(yīng)用尚處于研究階段。李洪興等[5]系統(tǒng)介紹了HACCP應(yīng)用于公共供水系統(tǒng)的理論依據(jù),針對后續(xù)研究提出了建議;姜凡曉等[6]從多角度論述了HACCP在供水系統(tǒng)中的應(yīng)用,并指出了各環(huán)節(jié)所存在的因素;深圳水務(wù)集團張金松等[7]、蔡倩等[8]率先將HACCP應(yīng)用于全流程水質(zhì)管理,在供水水質(zhì)管理模式上取得良好成效。

        本文以上海某水廠為例,闡述了HACCP體系在該廠出廠水水質(zhì)管理的研究,基于HACCP原理識別出影響出廠水水質(zhì)的主要風(fēng)險因素,明確關(guān)鍵控制點,確立了關(guān)鍵限值和糾偏措施,從過程管理的角度進一步保障水廠出廠水水質(zhì)。

        1 HACCP體系的建立

        1.1 材料準(zhǔn)備

        案例水廠供水規(guī)模為9×105m3/d,廠內(nèi)共有3套獨立的制水系統(tǒng):一、二期為第一套系統(tǒng),制水能力為2×105m3/d;三期為第二套系統(tǒng),制水能力為4×105m3/d;四期為第三套系統(tǒng),制水能力為3×105m3/d。3套系統(tǒng)均為深度處理工藝,此外,在四期砂濾池和炭濾池后布置規(guī)模為3×104m3/d的膜處理凈水工藝。原水來自金澤水庫,水質(zhì)符合《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)[9],主要風(fēng)險是藻類突增和嗅味問題,出廠水能達(dá)到上海地標(biāo)111項指標(biāo)要求。

        實施HACCP體系7個基本原理前,需進行5個準(zhǔn)備步驟[8]。首先組建了由公司經(jīng)理、廠長、生產(chǎn)科員和職能班組成員等對水廠極為熟悉的管理人員和技術(shù)人員組成的評估團隊。

        1.2 危害分析

        圖1為案例水廠工藝流程圖,案例水廠擁有兩套原水系統(tǒng),一、二、三期采用先炭后砂的深度處理工序,四期則為先砂后炭。先炭后砂工藝使得炭濾池沖洗周期縮短,不利于炭濾池的生物降解效果,引起有機物和氨氮偏高的水質(zhì)風(fēng)險。由于炭濾池極易滋生無脊椎動物,先砂后炭工藝可能會產(chǎn)生生物安全問題。此外,四期炭濾池和砂濾池后布置的膜處理工藝,在進一步提高出水水質(zhì)的同時,存在膜破損、膜污染和清洗不到位等水質(zhì)風(fēng)險。

        圖1 案例水廠制水工藝流程圖

        評估團隊基于現(xiàn)役設(shè)備技術(shù)資料、生產(chǎn)事故記錄和運行經(jīng)驗,結(jié)合HACCP技術(shù)原理和故障樹分析技術(shù),以出廠水水質(zhì)變差為頂上事件,列舉了案例水廠從原水水質(zhì)到清水庫出水各個步驟中,會對出廠水水質(zhì)造成影響的潛在危害,如圖2所示。分析后發(fā)現(xiàn),案例水廠凈水過程中原水水質(zhì)惡化、設(shè)備設(shè)施工況差和生產(chǎn)管理不到位是導(dǎo)致出廠水水質(zhì)變差的主要原因。

        識別影響出廠水水質(zhì)的主要危害后,按照HACCP原理,評估團隊對圖2中每個潛在危害從可能性和危害性進行評分,評分標(biāo)準(zhǔn)如表1所示[10]。根據(jù)打分確立風(fēng)險系數(shù)(風(fēng)險系數(shù)=可能性評分×危害性評分),并制定相應(yīng)的控制措施,如表2所示。將風(fēng)險系數(shù)不小于6的潛在危害列為顯著危害,后續(xù)進行關(guān)鍵控制點分析。

        表2 案例水廠潛在危害分析

        圖2 案例水廠故障樹分析

        1.3 確定關(guān)鍵控制點

        作為HACCP體系核心步驟,確定關(guān)鍵控制點,可以得出通過實行控制措施后,能減少、消除風(fēng)險或者可能將風(fēng)險降至可接受水平的步驟。評估團隊按照圖3的流程,通過關(guān)鍵點判別樹對顯著危害進行了關(guān)鍵控制點識別,結(jié)果如表3所示。

        圖3 確立關(guān)鍵控制點判斷樹[10]

        11個顯著危害逐一分析后,得到10個關(guān)鍵控制點,分別是X2、X3、X4、X5、X8、X9、X10、X11、X12和X14。其中X2、X3、X4均與原水水質(zhì)有關(guān),X5、X8、X9、X10、X11和X12屬于設(shè)備設(shè)施維護范疇,X14涉及藥劑質(zhì)量控制。據(jù)此將關(guān)鍵控制點歸納為3類,分別是原水水質(zhì)(X2、X3和X4)、設(shè)備設(shè)施維護(X5、X8、X9、X10、X11和X12)、藥劑質(zhì)量控制(X14)。

        1.4 建立HACCP計劃表

        確立關(guān)鍵控制點后,針對各個關(guān)鍵控制點,結(jié)合水廠運行管理文件、管理制度和歷史運行經(jīng)驗,制定相應(yīng)的關(guān)鍵限值,通過在線監(jiān)測或人工巡檢的方法進行監(jiān)控。一旦某個關(guān)鍵控制點的監(jiān)控值超出關(guān)鍵限值,立即執(zhí)行糾偏措施,建立了HACCP計劃表。

        表4列舉出3類關(guān)鍵控制點對應(yīng)的關(guān)鍵限值、監(jiān)控措施和糾偏措施,水廠運行過程中,所有指標(biāo)均處于關(guān)鍵限值內(nèi),認(rèn)為出廠水水質(zhì)安全;當(dāng)達(dá)到關(guān)鍵限值時,應(yīng)第一時間按照糾偏措施采取行動,直到相關(guān)指標(biāo)恢復(fù)到關(guān)鍵限值內(nèi)。

        需要注意的是,HACCP是一個動態(tài)的反饋體系,為保證實施過程的有效性,在實施糾偏措施之后,進行對應(yīng)的驗證工作,完成相關(guān)文檔的記錄和存檔,增強HACCP體系的可靠性。

        1.5 應(yīng)用反饋

        建立HACCP體系以來,案例水廠共發(fā)生兩起生產(chǎn)異常,分別是膜機組清水池加氯異常和沉淀池加礬異常,如圖4所示。在這兩起異常中,相關(guān)人員按照表4中“儀表故障”“加藥異?!焙汀白钥叵到y(tǒng)故障”3項危害采取糾偏措施,將生產(chǎn)影響降至最低。表5從5個方面對兩次生產(chǎn)異常進行了總結(jié)分析。

        表4 案例水廠HACCP計劃表

        圖4 沉淀池加礬異常

        表5 案例水廠生產(chǎn)異常分析

        兩起生產(chǎn)異常中,HACCP體系預(yù)先確立的糾偏措施讓后續(xù)處置更有條理。加氯異常中,當(dāng)班人員先按照表4中“儀表故障”糾偏措施進行人工比對,排除儀表故障可能性后,立刻按照“加藥異常”糾偏措施排查加藥泵、加藥管道和加注點,確認(rèn)加注點泄露后,進行緊急搶修后,恢復(fù)供水。加礬異常的主要起因一方面是自控系統(tǒng)故障后,未及時遵循表4中“自控系統(tǒng)故障”糾偏措施,將加藥設(shè)備切至手動運行模式,致使加礬泵斷流;另一方面是產(chǎn)生加礬異常后,未遵循表4中“加藥異常”糾偏措施,及時打開加礬管連通閥,啟用備用加礬管,致使生產(chǎn)影響進一步擴大。

        事后分析發(fā)現(xiàn),HACCP在具體應(yīng)用時有兩點需要注意,一是糾偏措施的執(zhí)行順序,如加氯異常中,宜在確認(rèn)儀表無故障后,執(zhí)行“加藥異?!标P(guān)鍵點的糾偏措施,提高工作效率;二是明確糾偏措施責(zé)任人,生產(chǎn)異常發(fā)生時,短時間會產(chǎn)生較大工作量,清晰明確的責(zé)任劃分是高效執(zhí)行糾偏措施的關(guān)鍵。加礬異常中,責(zé)任劃分不夠明確導(dǎo)致部分糾偏措施未能及時執(zhí)行,擴大了生產(chǎn)影響。

        2 討論與分析

        基于案例水廠建立HACCP體系的過程,結(jié)合案例水廠生產(chǎn)管理經(jīng)驗,針對水廠建立和應(yīng)用HACCP體系和建議如下。

        1)根據(jù)實際情況,選擇合適的危害分析方法。案例水廠通過現(xiàn)役設(shè)備技術(shù)資料、生產(chǎn)事故記錄和運行經(jīng)驗,增加了危害分析過程的針對性。此外,檢查表法和頭腦風(fēng)暴法也是危害分析的常用方法,檢查表法優(yōu)勢能全面、科學(xué)地完成風(fēng)險評估,缺點是難以進行定量評價,以及編制檢查表工作量大,對評價團隊的專業(yè)能力要求較高。頭腦風(fēng)暴法開展速度快,但結(jié)果全面性和針對性難以保證。

        2)深入理解關(guān)鍵控制點的含義,正確選擇關(guān)鍵控制點。圖3表明在某個步驟中存在的顯著水質(zhì)危害,若在其后續(xù)步驟中能徹底消除,則后續(xù)步驟是關(guān)鍵控制點,當(dāng)前步驟不是關(guān)鍵控制點。而在水處理過程中,絕大多數(shù)污染物的去除需要整個凈水工序共同協(xié)作,比如原水渾濁度、嗅味物質(zhì)和藻細(xì)胞數(shù)突然升高,即便在原水中采取一定預(yù)處理措施,仍然存在一定程度的水質(zhì)危害,只有進入水廠后,通過提高混凝劑投加量和深度處理工藝,才能徹底將水質(zhì)危害降至可接受水平。雖然水質(zhì)危害是在水廠處理工藝中消除的,但原水的預(yù)處理措施仍然十分關(guān)鍵,應(yīng)當(dāng)視為關(guān)鍵控制點。

        3)選擇易監(jiān)測的監(jiān)控指標(biāo)。時效性是HACCP管理體系的重要特征,水廠生產(chǎn)范圍面積較大,人工化驗和巡檢存在一定的滯后性,能實時監(jiān)測的物理和化學(xué)指標(biāo)更適合作為關(guān)鍵控制點的監(jiān)控指標(biāo)。實際應(yīng)用中應(yīng)避免選擇不易觀測和糾正的指標(biāo)進行監(jiān)控。

        3 結(jié)語

        本文以案例水廠為目標(biāo),探索HACCP體系在出廠水水質(zhì)管理中的應(yīng)用。通過故障樹分析技術(shù),結(jié)合HACCP原理,確立影響出廠水水質(zhì)的11個顯著危害和3類關(guān)鍵控制點,分析HACCP體系在案例水廠應(yīng)用的具體過程和注意事項。本文結(jié)果為HACCP體系在水廠水質(zhì)管理中的應(yīng)用提供依據(jù),也為整個供水系統(tǒng)中水質(zhì)風(fēng)險控制開拓了思路。

        HACCP體系作為一個管理方法,除了階段性的修正外,關(guān)鍵是發(fā)生生產(chǎn)異常后,及時分析危害分析是否全面、糾偏措施是否有效和實施過程是否有序,使建立的HACCP體系更能適應(yīng)水廠的生產(chǎn)環(huán)境。

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