六西格瑪管理方法在提高處理后廢水合格率方面的應用

孫紅艷

摘 要：文章介紹了本鋼北營焦化廠首次將六西格瑪管理方法應用于環保，提高了處理后廢水合格率，創造了可觀的經濟效益和社會效益。該項目在應用六西格瑪管理方法的過程中，不拘泥于既定的步驟和方法，而是根據需要選擇合適的方法，在整個實施過程中多次運用實驗方法結合六西格瑪分析工具，最終優化了加藥方案，提高了深度處理后廢水合格率。

關鍵詞：六西格瑪；管理；處理后廢水

2013年國家要求鋼鐵企業大力發展循環經濟、節能減排，本鋼北營焦化廠處理后廢水合格率為零（即COD、氨氮、酚、氰、懸浮物等5項指標同時滿足回用標準的次數為零），需送往動力廠處理后再回用。為了使處理后廢水指標能夠達到回用標準，本鋼北營焦化廠決定將六西格瑪管理方法用于提高環保技術。處理后廢水檢測5項指標，它們是COD濃度、氨氮濃度、酚濃度、氰濃度和懸浮物濃度，每檢測1個廢水樣本，如果這5項指標同時合格，則為1個合格樣本。處理后廢水合格率的定義見式（1）。

處理后廢水合格率=×100% （1）

1 六西格瑪管理方法應用過程

1.1 界定階段

界定階段統計了2013年3～4月處理后廢水5項指標及各項指標不合格次數，得出COD濃度、氰濃度和懸浮物濃度的不合格次數最多，占到了不合格指標總次數的91.8%，是導致處理后廢水合格率低的關鍵；確定了項目的總目標（處理后廢水合格率達到80%）和分目標（處理后COD濃度≤100mg/l，處理后氰濃度≤0.5mg/l，處理后懸浮物濃度≤70mg/l）。

1.2 測量階段

（1）測量系統分析。對處理后COD濃度、氨氮濃度、酚濃度、氰濃度和懸浮物濃度分別進行了重復性和再現性分析。分析結果表明測量系統穩定可靠。（2）過程能力分析。收集2013年3～4月處理后COD濃度、氰濃度和懸浮物濃度，對它們進行過程能力分析，西格瑪水平均為負值，過程能力不足。（3）FMEA分析。依次從備煤、煉焦、蒸氨、預處理、生化處理、深度處理和混凝沉淀處理分析對處理后COD濃度、氰濃度和懸浮物濃度的影響，對影響程度大的因子進行FMEA分析。FMEA分析中RPN≥175的18個因子占到了總分數的74%，為重要影響因子。將重要影響因子中的蒸汽壓力、剩余氨水焦油含量、混凝沉淀池沉淀時間、刮泥機運行時間、混凝沉淀池污泥、混凝沉淀池排泥頻率和深度處理藥品投加方案等7項影響因子納入快速改善。（4）快速改善。a.將低壓蒸汽蒸氨改為中壓蒸汽蒸氨，蒸汽壓力由0.03MPa提高到0.2MPa以上。b.安裝陶瓷膜過濾器過濾剩余氨水中的焦油，每周反沖洗1次，剩余氨水中焦油含量從200mg/l以上降到了100mg/l以下。c.在混凝沉淀池出水端加高0.2m，混凝沉淀池沉淀時間從2.9h延長到3.2h。d.混凝沉淀池刮泥機從每天24h運行改為排泥時運行6h，混凝沉淀池中的廢水更加清澈，懸浮物濃度從82mg/l降低到80mg/l。e.在混凝沉淀池刮泥機刮不到的部位上方安裝擋板防止污泥上浮，使污泥沉淀后排至污泥壓濾機，混凝沉淀池中的廢水更加清澈，懸浮物濃度從80mg/l降低到78mg/l。f.混凝沉淀池排泥頻率從2～3天排泥1次改為每天排泥6h。g.針對原深度處理藥品投加方案存在的問題，將原藥品中的聚合硫酸鐵改為硫酸亞鐵和濃硫酸，小實驗確定新藥品投加方案后進行工業試驗。新投加方案在1#系統中運行，2#系統按原投加方案運行，對兩個系統進行配對T檢驗，新藥品投加方案COD去除率>原藥品投加方案COD去除率，新藥品投加方案效果顯著。（5）二次FMEA分析。對7項影響因子快速改善后進行二次FMEA分析，RPN值均低于175。（6）測量階段結論。將其余RPN>175的12個重要影響因子在分析階段進行分析。

1.3 分析階段

（1）對處理后COD濃度的分析。a.處理后COD濃度與深度處理出水PH值和厭氧池后COD濃度的分析。處理后COD濃度與深度處理出水PH值和厭氧池后COD濃度的相關性分析，不相關。b.處理后COD濃度與入除油池COD濃度、缺氧池PH值、好氧池后COD濃度、好氧池回流污水沉降比、好氧池回流污泥沉降比、好氧池PH值、處理后懸浮物濃度的分析。

相關性分析：處理后COD濃度與入除油池COD濃度、缺氧池PH值、好氧池后COD濃度、好氧池回流污水沉降比、好氧池回流污泥沉降比、好氧池PH值、處理后懸浮物濃度進行相關性分析，處理后COD濃度與入除油池COD濃度、回流污水沉降比、好氧池后COD濃度和處理后懸浮物濃度相關。

逐步回歸分析：為了不錯誤地刪除因子，處理后COD濃度與各因子進行逐步回歸分析，處理后COD濃度與回流污水沉降比、處理后懸浮物、入除油池COD濃度、缺氧池PH值和回流污泥沉降比相關。

回歸分析：回歸分析得出回歸方程見式（2）。

處理后COD濃度=-499+0.0583入除油池COD濃度+57.2缺氧池PH值+898好氧池回流污水沉降比-259好氧池回流污泥沉降比+0.843處理后懸浮物濃度 （2）

殘差分析：殘差分析正常。

擬合預測：根據式（2），選擇在預測區間COD濃度能夠達到100mg/l的設置進行試驗，處理后COD濃度均落入了95%置信區間，且均小于100mg/l，處理后COD濃度回歸方程顯著。

（2）對處理后氰濃度的分析。a.處理后氰濃度與入除油池氰濃度的分析。處理后氰濃度與入除油池氰濃度進行相關性分析，不相關。b.處理后氰濃度與缺氧池PH值、回流污水沉降比、回流污泥沉降比、好氧池PH值的分析。與1.3中（1）b.分析步驟相同，得出處理后氰濃度與好氧池后氰濃度、回流污泥沉降比的回歸方程見式（3）。

處理后氰濃度=-4.93+0.163好氧池后氰濃度+6.08回流污泥沉降比 （3）

根據式3，按照擬合值氰濃度能夠達到0.5mg/l的設置（好氧池后氰濃度低于2mg/l、回流污泥沉降比低于0.83）進行試驗，處理后氰濃度均落入了95%預測區間，處理后氰濃度回歸方程顯著。

（3）分析結論。影響處理后廢水合格率的關鍵影響因子是入除油池COD濃度、缺氧池PH值、好氧池回流污水沉降比、好氧池回流污泥沉降比和好氧池后氰濃度。

1.4 改進階段

（1）提出改進方案。分析階段已經對入除油池COD濃度和缺氧池PH值進行了改進，因此，改進階段僅需對好氧池回流污水沉降比、好氧池回流污泥沉降比進行分析和改進。針對好氧池回流污水沉降比和回流污泥沉降比，采取的措施是將除油池水引入事故調節池、將風量顯示值接入自動控制系統、好氧池每周排泥2次。

（2）實施并驗證效果。改進方案實施后，回流污水沉降比能夠控制在0.17～0.22，回流污泥沉降比能夠控制在0.87～0.95，處理后氰濃度能夠低于0.5mg/l。

1.5 控制階段

（1）關鍵控制點及控制計劃。提高廢水處理后合格率的關鍵控制點是蒸氨、預處理、生化處理、深度處理、混凝沉淀處理，對關鍵控制點制定了控制計劃和標準化文件。（2）效果對比。控制階段處理后廢水合格率達到了85.71%。（3）過程能力對比。對處理后COD濃度、處理后氰濃度和處理后懸浮物濃度進行過程能力對比，過程能力充足。（4）效益。2013年5月～2014年2月項目共創造效益211.5萬元，且提高了企業的技術水平和管理水平。

2 結束語

（1）六西格瑪管理方法嚴謹，適用于測量系統良好的環保工藝。（2）在應用六西格瑪管理方法的過程中，不需要拘泥于既定的步驟和方法，應根據需要選擇合適的方法。

參考文獻

[1]馬林，何楨.六西格瑪管理[M].北京：中國人民大學出版社，2007.