浅析烟草企业水资源的综合利用

2022-11-27王在钊赵旭升李文龙孙晋峰

设备管理与维修 2022年20期

王在钊，赵旭升，李文龙，孙晋峰

（山东中烟工业有限责任公司青岛卷烟厂，山东青岛 266000）

0 引言

我国淡水资源约占全球水资源的6%，为世界第六位，但由于人口基数大，人均用水量较低。同时水污染及酸雨也在不断破坏我国水质量，使得我国水资源愈发紧缺。目前世界各国纷纷转向非传统水资源的开发，非传统水资源包括再生的废水、雨水及海水。据统计，我国工业水资源重复利用率仅有60%，城市污水再生利用的比例较低，而欧洲国家废水利用率已达90%。工业及城市废水再生利用，不仅会减少污染，还能缓解我国水资源的紧张。

烟草企业是我国国民经济的支柱，同时也是一个高耗水行业，企业生产及生活产生的废水如果处理不当则不可避免会对自然水体产生一定危害。因此做好水资源的分类及综合利用，多渠道开发和利用再生水，提高非传统水资源的使用比例，是实现经济社会及企业可持续发展的必要环节。青岛卷烟厂通过积极探索水资源综合利用模式，将中水系统、反渗透浓水系统、凝结水系统及雨水系统进行分质分类利用，通过进行工艺改进、技术改造及设备改造，积极优化管理模式，高效利用非传统水资源，降低卷烟水耗，节约用水成本，不仅是生产发展的需要，更是国企应担当的社会责任。

1 水资源综合利用实施背景

全面建设节水型企业，实现水资源的综合及可持续利用，是企业高质量发展的重大战略，也是贯彻习近平总书记提出的新时期十六字治水方针的重要政策，即“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”。在水资源日益紧缺的今天，作为国有企业应该深挖企业内部节水点，提高水资源利用效率，减少水资源浪费。青岛卷烟厂水系统中包含多个子系统，其中中水系统、反渗透浓水系统、凝结水系统及雨水系统4 个子系统属于非常规水资源，通过建立科学合理的供水结构，实行分质供水，可以减少对传统水资源的需求。

中水为废水经污水处理站后的水。中水回用在青岛卷烟厂建厂之初就已经考虑到厂区设计中去，厂区共建有处理规模600 m3/d 的污水处理站两座，日产中水量约500 m3。设计初期厂区中水主要用于浇灌绿化、景观补充用水及地面清扫。由于厂区废水水质不稳定，且受污水系统处理效果的影响，导致中水水质不稳定，影响了中水回用的实际效果，现实生产过程中大部分中水排往市政排水管网，造成水资源浪费。因此中水回用存在巨大潜力，仅需对污水处理工艺参数进行一定调整，便可提高中水水质，达到水质回用要求。

反渗透浓水为反渗透膜处理设备反应后产生的废水。青岛卷烟厂拥有3 套反渗透系统，分别为10 t/h 饮用水系统、10 t/h 制丝车间工艺用水系统及20 t/h 冷却循环水补水系统。3 套设备每天综合用水量约300 t，按照1∶1 废水比，浓水产水量约每天150 t。若浓水直接排放进入厂区污水处理系统，会给厂区污水处理站增加负荷，同时提高污水站运行成本，而浓水水质中仅盐离子含量较高，其余指标均与自来水水质类似，因此存在回用的潜力。

凝结水为蒸汽冷凝以后产生的水。根据厂区设计图纸的数据，非采暖季，平均每天会产生150 t 凝结水，采暖季每天会产生300 t 凝结水，且凝结水水质好，温度较高，含有较多热能。建厂初期厂区产生的凝结水直接用水泵提升至东亿热电厂，不对凝结水进行利用，造成能源浪费。

2 水资源综合利用实施办法

2.1 中水系统实施办法

经过水质检验发现，该中水水质的不合格项目主要是COD（Chemical Oxygen Demand，化学需氧量）及悬浮物指标超标，而超标主要原因为反冲洗频次及强度不合理、水解酸化池及调节池脱泥频次不合理、曝气生物滤池水力停留时间不合理等。建立项目小组，专门研究以上3 个问题形成的解决对策。

（1）反洗强度涉及反洗过程的水洗、气洗、水气混合洗和静止4 个环节的时间配比，如果时间及强度不合理将导致反洗后生物膜生长状态不好，滤料截留效果差，生物处理效率低，直接影响出水水质。实验证实，确定了最优反洗参数，即先水洗6 min、然后气洗6 min、最终气水联合反洗7 min，最后静止10 min。

（2）水解酸化池及调节池脱泥频次主要影响系统中污泥龄的长短，污泥龄较长、污泥老化则生物处理效果差；污泥龄短，则污泥沉降性能不好，导致出水中悬浮物浓度高。实验证明，当脱泥频次在6～7 d 时，最终出水中COD 的浓度达到最低，为最佳脱泥频次。

（3）曝气生物滤池水力停留时间直接影响生物处理效果，影响COD 指标，造成最终出水COD 超标。通过控制一级提升泵流量，控制曝气生物滤池水力停留时间。实验证实，当一级提升泵流量控制在17～20 m3/h，一级曝气滤池、二级曝气滤池水力停留时间在4.0～4.5 h、2.0～2.5 h 时，出水中COD 浓度最低。

经过实施改进办法，中水水质可以达到并满足《城市杂用水水质标准》的要求。污水站处理后的中水可以直接用于站内生物滤池的反洗、臭氧反应池及中水池的清洗、站内卫生清扫以及厂区绿化和浇灌。

2.2 反渗透浓水系统实施办法

反渗透浓水中盐离子含量较高，经三方有资质检测机构检测，浓水水质中仅溶解性固体指标较高为1300 mg/L，其余指标也均满足《城市杂用水水质标准》中城市杂用水的要求，因此可以根据企业内部不同用水点，将浓水利用至消防水池补水、地面及道路清扫等。

青岛卷烟厂共计3 套反渗透系统，由于3 套系统分别位于厂区不同位置，因此需根据实际条件，制定浓水利用方案（图1）。饮用水系统靠近厂区人工湖，产生的浓水由于满足《景观环境用水水质》要求，因此通过增设排水管路直接将浓水引入人工湖进行绿化灌溉；制丝工艺水系统及软化水系统均位于站房内，设备距离生产车间较近，需将浓水先收集至反渗透浓水蓄水箱。由于浓水中盐离子含量较高，对不锈钢管会产生腐蚀，因此单独布设含内衬碳钢管，通过设备及管路改造将浓水管路敷设至站房消防水池，为消防水池补水；同时在车间中敷设浓水管路，将浓水引入车间洗刷间及部分卫生间，利用浓水进行车间地面清扫、设备清洗及卫生间冲厕。

图1 反渗透浓水实施系统

2.3 凝结水系统实施办法

厂区生产所用蒸汽为热电厂供应，凝结水收集后通过水泵直接打回热电厂，浪费资源。凝结水温度较高，水质中杂质离子含量较少（溶解性固体含量为3 mg/L、总硬度为2 mg/L）。经三方有资质检测机构检测，凝结水水质相对较好，可以循环利用。

车间生产用蒸汽管路及空调用蒸汽管路均增设凝结水收集管路，通过管路统一将全厂凝结水收集至专用水箱。凝结水水温较高，可达90 ℃，冬季可用于厂区暖气的采暖，同时可通过水—水换热板换将凝结水中热量带出来，凝结水温度降低后直接补充至站房消防水池，同时换好热的自来水补充至职工洗澡水箱；秋冬季节，厂区制冷系统停用。对凝结水管路进行改造，将换完热的凝结水引至制冷冷却水池暂存，通过冷却塔对凝结水进行降温，待温度降至合适温度后直接将水补至空压真空系统冷却循环水；车间刷胶缸需用60 ℃以上热水，且凝结水水质完全满足设备清洗需要，因此通过增设凝结水管路将凝结水引至车间，供车间刷胶缸使用。

2.4 雨水系统实施办法

青岛市气候兼具季风气候和海洋气候特征，春季、冬季降水量较少，全年降水量集中在6 月～8 月。青岛卷烟厂厂区4 个角分别设置4 个人工湖，共计25 万立方米。根据厂区地形特征，将全厂雨水分别进行收集，然后分别排至厂区人工湖。通过对厂区中水管网进行改造，将人工湖收集的雨水引至中水管网，春秋季节，利用人工湖收集的雨水进行厂区绿化、浇灌。

3 水资源综合利用效益评估

3.1 满足生产和生活设施需求

目前厂区4 种水系统均实现综合利用，中水实现了污水站内生物滤池的反洗、水池的清洗及站内卫生清扫，同时也实现了厂区绿化和浇灌；反渗透浓水系统实现了消防水池补水、车间卫生清扫、设备清洗及部分卫生间冲厕；凝结水系统实现了水—水热量交换、厂区暖气的采暖、冷却循环水系统补水及车间刷胶缸的冲洗；雨水系统也实现了厂区绿化和浇灌。4 种水系统综合利用后，厂区常规水资源利用明显减少，且保证供水连续性好，完全满足了厂区生产及生活的需要。