劉明坤，俞莉峰，錢慶玲，童 俊

(1.上海城投水務(wù)<集團(tuán)>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?yàn)樵?、加藥量、?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(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理的重要一環(huán)，也是實(shí)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(diǎn)(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(tuán)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(diǎn)，確立了關(guān)鍵限值和糾偏措施，從過程管理的角度進(jìn)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(dú)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(xiàng)指標(biāo)要求。

實(shí)施HACCP體系7個基本原理前，需進(jìn)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(tuán)隊(duì)。

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(jī)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(jìn)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(tuán)隊(duì)基于現(xiàn)役設(shè)備技術(shù)資料、生產(chǎn)事故記錄和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，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(tuán)隊(duì)對圖2中每個潛在危害從可能性和危害性進(jìn)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(jìn)行關(guān)鍵控制點(diǎn)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(diǎn)

作為HACCP體系核心步驟，確定關(guān)鍵控制點(diǎn)，可以得出通過實(shí)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(tuán)隊(duì)按照圖3的流程，通過關(guān)鍵點(diǎn)判別樹對顯著危害進(jìn)行了關(guān)鍵控制點(diǎn)識別，結(jié)果如表3所示。

圖3 確立關(guān)鍵控制點(diǎn)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(diǎn)，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(hù)范疇，X14涉及藥劑質(zhì)量控制。據(jù)此將關(guān)鍵控制點(diǎn)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(hù)(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(diǎn)后，針對各個關(guān)鍵控制點(diǎn)，結(jié)合水廠運(yùn)行管理文件、管理制度和歷史運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，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(jìn)行監(jiān)控。一旦某個關(guān)鍵控制點(diǎn)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(diǎn)對應(yīng)的關(guān)鍵限值、監(jiān)控措施和糾偏措施，水廠運(yùn)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(shí)施過程的有效性，在實(shí)施糾偏措施之后，進(jìn)行對應(yīng)的驗(yàn)證工作，完成相關(guān)文檔的記錄和存檔，增強(qiáng)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(jī)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”“加藥異常”和“自控系統(tǒng)故障”3項(xiàng)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(jìn)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(jìn)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(diǎn)，確認(rèn)加注點(diǎn)泄露后，進(jìn)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(yùn)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(jìn)一步擴(kuò)大。

事后分析發(fā)現(xiàn)，HACCP在具體應(yīng)用時有兩點(diǎn)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(diǎn)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(kuò)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(yàn)，針對水廠建立和應(yīng)用HACCP體系和建議如下。

1)根據(jù)實(shí)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(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，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(diǎn)是難以進(jìn)行定量評價，以及編制檢查表工作量大，對評價團(tuán)隊(duì)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(diǎn)的含義，正確選擇關(guān)鍵控制點(diǎn)。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(diǎn)，當(dāng)前步驟不是關(guān)鍵控制點(diǎn)。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(jìn)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(diǎn)。

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(yàn)和巡檢存在一定的滯后性，能實(shí)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(diǎn)的監(jiān)控指標(biāo)。實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)避免選擇不易觀測和糾正的指標(biāo)進(jìn)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(diǎn)，分析HACCP體系在案例水廠應(yīng)用的具體過程和注意事項(xiàng)。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(shí)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。