安呈泰

山东建筑大学设计集团有限公司 山东 济南 250013

邹平市某镇自来水厂设计日供水量5000m3/d，供应镇上居民的生活用水。现有处理工艺较简单，抗冲击负荷能力较差。近半年出水品质不稳定，出厂水无法达到《城市供水水质标准》CJ/T206-2005中水质检验项目合格率要求，急需改善出水品质，提高用户对饮水的满意度。

图1 水厂流程示意图

依据《城市供水水质标准》CJ/T206-2005中水质检验项目合格率要求，水样检验项目出厂水日检9项指标合格率均应不小于95%。业主反映，目前水厂出水指标检测合格率小于95%。因此成立了QC专题研究小组，结合现场实际情况。组织开展了本次活动，旨在解决水厂的出水水质问题。

1 现状调查

1.1 主要方向调查

QC小组成员对近半年的出厂水日检9项数据进行分类调查整理，按照《城市供水水质标准》CJ/T206-2005中水质检验项目合格率要求进行统计，发现COD检测不合格占所有检测不合格数量的比例高达86.36%。进一步计算得到出厂水的COD检测合格率仅为71.5%。故“出厂水COD超标”为本次课题分析的主要方向。因此将“出厂水COD超标”这一质量问题进一步分析，以明确问题症结所在。

1.2 问题症结调查

QC小组对出厂水日检COD数据继续整理，并结合进水水质、操作使用记录等资料进一步分析，得到工艺流程不完善、原水杂质含量超标、水温过低、检测仪器遭受污染、记录数据有误共五条原因，均会造成出厂水化学需氧量超标。具体统计数据见表1。可知“工艺流程不完善”这一项累计频率达到78.95%，为关键少数项，是出厂水COD超标的症结。

表1 COD检测不合格问题频数统计表

1.3 设定目标

目前水厂净水处理技术较为发达，臭氧活性炭、超滤、纳滤等工艺均能实现《生活饮用水卫生标准》GB5749中COD含量不大于3 mg/L这一目标，从而提高指标检测合格率[1]。调查邹平市和周边县市的水厂出水情况，得知同行业水厂出水COD检测合格率可达到98%-100%。QC小组的水厂设备、环境、人员条件都没有缺陷，也应达到这一水平。因此，设定目标为实现出厂水COD检测合格率达到98%。

2 原因分析及要因确认

2.1 原因分析

为了准确找出问题所在，QC小组成员召开会议，运用头脑风暴法对“工艺流程不完善”这一症结展开分析讨论，制定出鱼刺图，寻找到砂滤池效率低下、絮凝沉淀处理效果差、控制系统效果不好等10条末端因素。

2.2 要因确认

根据鱼刺图和找出的13条末端原因，QC小组对造成“工艺流程不完善”的末端原因，进行了对问题症结影响程度的分析，并逐一确认。

2.2.1 絮凝沉淀处理效果差

确认标准：絮凝沉淀池是否正常运行，去除COD效率是否达到行业水平。

确认过程：对絮凝沉淀池各组成部分和运行情况进行检查验证，确认絮凝沉淀池无功能性缺陷，可正常运行。进一步进行出水COD检测，确认絮凝沉淀池的处理效率。

确认结果：水厂絮凝沉淀池无功能性缺陷，对COD的去除效率为23.78-38.45%，与行业内絮凝沉淀池COD去除效率（20-35%）基本相同[2]。可判断絮凝沉淀处理效果差对问题症结影响程度较小，该因素为非要因。

2.2.2 砂滤池效率低下

确认标准：砂滤池是否正常运行，去除COD效率是否达到行业水平。

确认过程：对砂滤池各组成部分和运行情况进行检查验证，确认砂滤池无功能性缺陷，可正常运行。进一步进行出水COD检测，确认砂滤池的处理效率。

确认结果：水厂砂滤池无功能性缺陷，但对COD的去除效率为22.59-36.53%，低于行业内絮凝沉淀池COD去除效率（30-50%）[3]。可判断砂滤池效率低下对问题症结影响程度较大，该因素为要因。

2.2.3 控制系统效果不好

确认标准：是否能实现全面高效的自动化控制。

确认过程：QC小组对水厂的控制系统进行了调查。发现水厂缺乏先进的自动控制系统，原有初级自控系统部分控制器型号已属于淘汰产品。现有的药剂投加系统陈旧落后，絮凝剂和消毒剂需要人工调试操作，精度低，调节性、可控性较差。

确认结果：现有的初级自控系统运行状态极不稳定。加药系统基本依靠人工调试操作加药，投加药剂无法及时根据水质变化进行计量调节，对水处理效果的影响极大。因此可判断控制系统效果不好对问题症结影响程度较大。该因素为要因。

2.2.4 无定期养护措施

确认标准：是否有完整的定期养护措施。

确认过程：对水厂的日常保养维护情况进行调查，结果显示水厂有完善的保养维护制度，周检、月检、季检记录齐全。设备厂家每年提供电话指导或上门维护服务。

确认结果：水厂保养维护制度完善，不存在缺少养护的现象，该因素为非要因。

2.2.5 操作方法有误

确认标准：系统操作流程是否标准，工艺运行操作是否准确。

确认过程：对水厂的操作规程展开调查。结果显示水厂系统操作使用手册和操作规程说明书齐全。考察水厂操作人员对系统操作的熟悉程度，正确率均在90%以上。

确认结果：各类文件齐全，工作人员操作熟练，该因素为非要因。

2.2.6 药品投加量不合理

确认标准：絮凝沉淀池运行时取样进行最佳加药量实验

确认过程：进行烧杯实验确定最佳投药量，结果显示混凝剂最佳投加量为14mg/L。目前絮凝沉淀池加药量为15mg/L，与试验结果基本相同。

确认结果：烧杯实验投加量和实际投加量数值接近，该因素为非要因。

2.2.7 药品质量有问题

确认标准：药品质量是否符合标准。

确认过程：对水厂现有混凝剂进行检查，结果显示生产厂家具备合格的药品许可证。水厂购置药品时，每一批药都要进行入厂检验。

确认结果：混凝剂质量合格，该因素为非要因。

2.2.8 药品不适合

确认标准：水厂选用的絮凝剂和消毒剂是否合理。

确认过程：水厂使用聚合氯化铝作为混凝剂，使用二氧化氯作为消毒剂。此两种药剂均为常用药剂，效果较好[4-5]，能够满足水厂工艺处理的水质要求。

确认结果：两种药剂均为水厂给水处理中的常用药剂，效果较好，该因素为非要因。

2.2.9 工作人员技术不过关

确认标准：主要操作人员是否经验丰富，具备职业技能鉴定证书。

确认过程：水厂主要操作人员工作年限均大于3年，有丰富的本岗位工作经验，且取得相应的职业技能鉴定证书。

确认结果：水厂工作人员工作经验丰富，该因素为非要因。

2.2.10 工作人员责任心不强

确认标准：各类巡检、水质检测记录是否齐全。

确认过程：查看整理了近三年水厂的各类巡检记录、水质检验记录等文件，发现各项记录记录详细，数据准确。

确认结果：水厂工作人员工作责任心较强，巡检记录齐全，该因素为非要因。

3 制定对策

根据得到的主要原因，QC小组提出多个对策方案进行评价，并依此制定对策，如表2所示。并根据选定的对策制定相应的对策实施计划，如表3所示。

表2 对策分析评价表

表3 对策表

4 对策实施

根据所制定的对策，严格按照计划对两条主要原因进行改进，落实到QC小组每个人。改进过程中严格控制进度节点，定期检查实施效果。

4.1 要因一实施措施

针对“砂滤池效率低下”这一要因，提出三条对策实施措施。

措施一：制定最佳工艺方案。召开会议讨论过滤单元增加活性炭装置的最佳技术，确认选用新建活性炭吸附罐的技术方案。措施二：绘制施工图。组织设计人员完成活性炭吸附罐施工图设计，图纸经校对审核无误后提交业主，进行下一步的设备采购和安装施工。罐体放置在新建的活性炭吸附罐厂房内。分两组运行，每组2个吸附罐串联运行。设计流量：Qmax=5000x1.10=5500m3/d=229.2m3/h（流量系数1.10）。措施三：建设安装活性炭吸附罐。建设单位进行招标，购置活性炭吸附罐。水厂组织施工，厂家负责指导安装。安装完成后由厂家进行试水调试，培训并指导水厂工作人员进行设备的操作和日常维护。QC小组成员参与项目的试水调试和培训指导过程。

4.2 要因二实施措施

针对“控制系统效果不好”这一要因，提出三条对策实施措施。

措施一：制定最佳工艺方案。讨论并确认采用基于可编程逻辑控制器（PLC）组成的计算机自动控制系统，借助上位机的编程来实现对水厂各单元的自动控制，对水厂水质实时性和精确性监控[6]。

措施二：绘制施工图。组织设计人员，完成自控系统和加药系统的设计，图纸经校对审核无误后提交业主，进行下一步的设备采购和安装施工。

措施三：配置自控系统和加药系统。建设单位进行招标，购置自控系统和加药系统。

4.3 实施效果检查

QC小组成员在试水调试期间对水厂出水COD浓度进行了监测，一天两次，共7天。结果显示，水厂出水COD均小于3mg/L，COD指标检测合格率为100%，达到预期的效果。

5 效果检查及巩固措施

5.1 效果检查

QC小组收集了水厂改造后两个月内水厂各工艺单元出水COD浓度。记录显示，水厂配置活性炭过滤罐和自控系统、加药系统后运行稳定，水厂出水COD均小于3mg/L，COD指标检测合格率为100%，成功达成课题目标。

5.2 巩固措施

为了巩固本次活动效果。QC小组将活动成果整理归档，总结并编制《水厂砂滤池改造标准流程指导书》，在集团中推广应用。同时小组决定继续开展 QC 活动，并针对今后设计工作中可能出现的问题，决定下一个课题选择“降低自来水厂混凝剂药耗量”。

6 结语

QC小组按照PDCA循环，持续质量改进，有效的提高了出厂水化学需氧量合格率，同时也使得水厂各工艺单元得到了优化，效率得到了提高。本次课题保障了农村居民的饮水安全，对提高人民的卫生水平、提高居民的身体健康有着重要的意义。