淺析煙草企業(yè)水資源的綜合利用

王在釗，趙旭升，李文龍，孫晉峰

（山東中煙工業(yè)有限責任公司青島卷煙廠，山東青島 266000）

0 引言

我國淡水資源約占全球水資源的6%，為世界第六位，但由于人口基數(shù)大，人均用水量較低。同時水污染及酸雨也在不斷破壞我國水質(zhì)量，使得我國水資源愈發(fā)緊缺。目前世界各國紛紛轉(zhuǎn)向非傳統(tǒng)水資源的開發(fā)，非傳統(tǒng)水資源包括再生的廢水、雨水及海水。據(jù)統(tǒng)計，我國工業(yè)水資源重復利用率僅有60%，城市污水再生利用的比例較低，而歐洲國家廢水利用率已達90%。工業(yè)及城市廢水再生利用，不僅會減少污染，還能緩解我國水資源的緊張。

煙草企業(yè)是我國國民經(jīng)濟的支柱，同時也是一個高耗水行業(yè)，企業(yè)生產(chǎn)及生活產(chǎn)生的廢水如果處理不當則不可避免會對自然水體產(chǎn)生一定危害。因此做好水資源的分類及綜合利用，多渠道開發(fā)和利用再生水，提高非傳統(tǒng)水資源的使用比例，是實現(xiàn)經(jīng)濟社會及企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必要環(huán)節(jié)。青島卷煙廠通過積極探索水資源綜合利用模式，將中水系統(tǒng)、反滲透濃水系統(tǒng)、凝結(jié)水系統(tǒng)及雨水系統(tǒng)進行分質(zhì)分類利用，通過進行工藝改進、技術(shù)改造及設(shè)備改造，積極優(yōu)化管理模式，高效利用非傳統(tǒng)水資源，降低卷煙水耗，節(jié)約用水成本，不僅是生產(chǎn)發(fā)展的需要，更是國企應擔當?shù)纳鐣熑巍?/p>

1 水資源綜合利用實施背景

全面建設(shè)節(jié)水型企業(yè)，實現(xiàn)水資源的綜合及可持續(xù)利用，是企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重大戰(zhàn)略，也是貫徹習近平總書記提出的新時期十六字治水方針的重要政策，即“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”。在水資源日益緊缺的今天，作為國有企業(yè)應該深挖企業(yè)內(nèi)部節(jié)水點，提高水資源利用效率，減少水資源浪費。青島卷煙廠水系統(tǒng)中包含多個子系統(tǒng)，其中中水系統(tǒng)、反滲透濃水系統(tǒng)、凝結(jié)水系統(tǒng)及雨水系統(tǒng)4 個子系統(tǒng)屬于非常規(guī)水資源，通過建立科學合理的供水結(jié)構(gòu)，實行分質(zhì)供水，可以減少對傳統(tǒng)水資源的需求。

中水為廢水經(jīng)污水處理站后的水。中水回用在青島卷煙廠建廠之初就已經(jīng)考慮到廠區(qū)設(shè)計中去，廠區(qū)共建有處理規(guī)模600 m3/d 的污水處理站兩座，日產(chǎn)中水量約500 m3。設(shè)計初期廠區(qū)中水主要用于澆灌綠化、景觀補充用水及地面清掃。由于廠區(qū)廢水水質(zhì)不穩(wěn)定，且受污水系統(tǒng)處理效果的影響，導致中水水質(zhì)不穩(wěn)定，影響了中水回用的實際效果，現(xiàn)實生產(chǎn)過程中大部分中水排往市政排水管網(wǎng)，造成水資源浪費。因此中水回用存在巨大潛力，僅需對污水處理工藝參數(shù)進行一定調(diào)整，便可提高中水水質(zhì)，達到水質(zhì)回用要求。

反滲透濃水為反滲透膜處理設(shè)備反應后產(chǎn)生的廢水。青島卷煙廠擁有3 套反滲透系統(tǒng)，分別為10 t/h 飲用水系統(tǒng)、10 t/h 制絲車間工藝用水系統(tǒng)及20 t/h 冷卻循環(huán)水補水系統(tǒng)。3 套設(shè)備每天綜合用水量約300 t，按照1∶1 廢水比，濃水產(chǎn)水量約每天150 t。若濃水直接排放進入廠區(qū)污水處理系統(tǒng)，會給廠區(qū)污水處理站增加負荷，同時提高污水站運行成本，而濃水水質(zhì)中僅鹽離子含量較高，其余指標均與自來水水質(zhì)類似，因此存在回用的潛力。

凝結(jié)水為蒸汽冷凝以后產(chǎn)生的水。根據(jù)廠區(qū)設(shè)計圖紙的數(shù)據(jù)，非采暖季，平均每天會產(chǎn)生150 t 凝結(jié)水，采暖季每天會產(chǎn)生300 t 凝結(jié)水，且凝結(jié)水水質(zhì)好，溫度較高，含有較多熱能。建廠初期廠區(qū)產(chǎn)生的凝結(jié)水直接用水泵提升至東億熱電廠，不對凝結(jié)水進行利用，造成能源浪費。

2 水資源綜合利用實施辦法

2.1 中水系統(tǒng)實施辦法

經(jīng)過水質(zhì)檢驗發(fā)現(xiàn)，該中水水質(zhì)的不合格項目主要是COD（Chemical Oxygen Demand，化學需氧量）及懸浮物指標超標，而超標主要原因為反沖洗頻次及強度不合理、水解酸化池及調(diào)節(jié)池脫泥頻次不合理、曝氣生物濾池水力停留時間不合理等。建立項目小組，專門研究以上3 個問題形成的解決對策。

（1）反洗強度涉及反洗過程的水洗、氣洗、水氣混合洗和靜止4 個環(huán)節(jié)的時間配比，如果時間及強度不合理將導致反洗后生物膜生長狀態(tài)不好，濾料截留效果差，生物處理效率低，直接影響出水水質(zhì)。實驗證實，確定了最優(yōu)反洗參數(shù)，即先水洗6 min、然后氣洗6 min、最終氣水聯(lián)合反洗7 min，最后靜止10 min。

（2）水解酸化池及調(diào)節(jié)池脫泥頻次主要影響系統(tǒng)中污泥齡的長短，污泥齡較長、污泥老化則生物處理效果差；污泥齡短，則污泥沉降性能不好，導致出水中懸浮物濃度高。實驗證明，當脫泥頻次在6～7 d 時，最終出水中COD 的濃度達到最低，為最佳脫泥頻次。

（3）曝氣生物濾池水力停留時間直接影響生物處理效果，影響COD 指標，造成最終出水COD 超標。通過控制一級提升泵流量，控制曝氣生物濾池水力停留時間。實驗證實，當一級提升泵流量控制在17～20 m3/h，一級曝氣濾池、二級曝氣濾池水力停留時間在4.0～4.5 h、2.0～2.5 h 時，出水中COD 濃度最低。

經(jīng)過實施改進辦法，中水水質(zhì)可以達到并滿足《城市雜用水水質(zhì)標準》的要求。污水站處理后的中水可以直接用于站內(nèi)生物濾池的反洗、臭氧反應池及中水池的清洗、站內(nèi)衛(wèi)生清掃以及廠區(qū)綠化和澆灌。

2.2 反滲透濃水系統(tǒng)實施辦法

反滲透濃水中鹽離子含量較高，經(jīng)三方有資質(zhì)檢測機構(gòu)檢測，濃水水質(zhì)中僅溶解性固體指標較高為1300 mg/L，其余指標也均滿足《城市雜用水水質(zhì)標準》中城市雜用水的要求，因此可以根據(jù)企業(yè)內(nèi)部不同用水點，將濃水利用至消防水池補水、地面及道路清掃等。

青島卷煙廠共計3 套反滲透系統(tǒng)，由于3 套系統(tǒng)分別位于廠區(qū)不同位置，因此需根據(jù)實際條件，制定濃水利用方案（圖1）。飲用水系統(tǒng)靠近廠區(qū)人工湖，產(chǎn)生的濃水由于滿足《景觀環(huán)境用水水質(zhì)》要求，因此通過增設(shè)排水管路直接將濃水引入人工湖進行綠化灌溉；制絲工藝水系統(tǒng)及軟化水系統(tǒng)均位于站房內(nèi)，設(shè)備距離生產(chǎn)車間較近，需將濃水先收集至反滲透濃水蓄水箱。由于濃水中鹽離子含量較高，對不銹鋼管會產(chǎn)生腐蝕，因此單獨布設(shè)含內(nèi)襯碳鋼管，通過設(shè)備及管路改造將濃水管路敷設(shè)至站房消防水池，為消防水池補水；同時在車間中敷設(shè)濃水管路，將濃水引入車間洗刷間及部分衛(wèi)生間，利用濃水進行車間地面清掃、設(shè)備清洗及衛(wèi)生間沖廁。

圖1 反滲透濃水實施系統(tǒng)

2.3 凝結(jié)水系統(tǒng)實施辦法

廠區(qū)生產(chǎn)所用蒸汽為熱電廠供應，凝結(jié)水收集后通過水泵直接打回熱電廠，浪費資源。凝結(jié)水溫度較高，水質(zhì)中雜質(zhì)離子含量較少（溶解性固體含量為3 mg/L、總硬度為2 mg/L）。經(jīng)三方有資質(zhì)檢測機構(gòu)檢測，凝結(jié)水水質(zhì)相對較好，可以循環(huán)利用。

車間生產(chǎn)用蒸汽管路及空調(diào)用蒸汽管路均增設(shè)凝結(jié)水收集管路，通過管路統(tǒng)一將全廠凝結(jié)水收集至專用水箱。凝結(jié)水水溫較高，可達90 ℃，冬季可用于廠區(qū)暖氣的采暖，同時可通過水—水換熱板換將凝結(jié)水中熱量帶出來，凝結(jié)水溫度降低后直接補充至站房消防水池，同時換好熱的自來水補充至職工洗澡水箱；秋冬季節(jié)，廠區(qū)制冷系統(tǒng)停用。對凝結(jié)水管路進行改造，將換完熱的凝結(jié)水引至制冷冷卻水池暫存，通過冷卻塔對凝結(jié)水進行降溫，待溫度降至合適溫度后直接將水補至空壓真空系統(tǒng)冷卻循環(huán)水；車間刷膠缸需用60 ℃以上熱水，且凝結(jié)水水質(zhì)完全滿足設(shè)備清洗需要，因此通過增設(shè)凝結(jié)水管路將凝結(jié)水引至車間，供車間刷膠缸使用。

2.4 雨水系統(tǒng)實施辦法

青島市氣候兼具季風氣候和海洋氣候特征，春季、冬季降水量較少，全年降水量集中在6 月～8 月。青島卷煙廠廠區(qū)4 個角分別設(shè)置4 個人工湖，共計25 萬立方米。根據(jù)廠區(qū)地形特征，將全廠雨水分別進行收集，然后分別排至廠區(qū)人工湖。通過對廠區(qū)中水管網(wǎng)進行改造，將人工湖收集的雨水引至中水管網(wǎng)，春秋季節(jié)，利用人工湖收集的雨水進行廠區(qū)綠化、澆灌。

3 水資源綜合利用效益評估

3.1 滿足生產(chǎn)和生活設(shè)施需求

目前廠區(qū)4 種水系統(tǒng)均實現(xiàn)綜合利用，中水實現(xiàn)了污水站內(nèi)生物濾池的反洗、水池的清洗及站內(nèi)衛(wèi)生清掃，同時也實現(xiàn)了廠區(qū)綠化和澆灌；反滲透濃水系統(tǒng)實現(xiàn)了消防水池補水、車間衛(wèi)生清掃、設(shè)備清洗及部分衛(wèi)生間沖廁；凝結(jié)水系統(tǒng)實現(xiàn)了水—水熱量交換、廠區(qū)暖氣的采暖、冷卻循環(huán)水系統(tǒng)補水及車間刷膠缸的沖洗；雨水系統(tǒng)也實現(xiàn)了廠區(qū)綠化和澆灌。4 種水系統(tǒng)綜合利用后，廠區(qū)常規(guī)水資源利用明顯減少，且保證供水連續(xù)性好，完全滿足了廠區(qū)生產(chǎn)及生活的需要。

3.2 節(jié)能方面

中水系統(tǒng)實現(xiàn)回用后每月可節(jié)約供水1.3 萬噸，春秋季利用中水進行綠化澆灌時，每月可節(jié)約供水2.1 萬噸，每年可節(jié)約供水18 萬噸，折合標煤15.426 t。

反滲透濃水每年可收集約5.4 萬噸，可全部實現(xiàn)濃水回用，折合標煤4.6 t。

凝結(jié)水每年可收集約6.8 萬噸，用于消防水池補水及車間刷膠缸的水量約2.3 萬噸，冷卻循環(huán)水系統(tǒng)補水約3.2 萬噸，剩余凝結(jié)水用于暖氣供水及水—水換熱板換，折合標煤5.8 t。

雨水每年回收約1.5 萬噸，約0.8 萬噸用于綠化灌溉，折合標煤0.7 t。

上述4 種水系統(tǒng)實現(xiàn)綜合利用，每年可節(jié)約用水約27.7 萬噸，共計91.41 萬元（每噸水按3.3 元計算）。

4 結(jié)語

實踐表明，青島卷煙廠水資源綜合利用不僅節(jié)約了大量水資源，同時也實現(xiàn)企業(yè)節(jié)能的目的，響應國家節(jié)能減排的號召，更重要的是利用企業(yè)現(xiàn)有的水資源，滿足了企業(yè)生產(chǎn)及生活設(shè)施用水的要求，形成了良好的用水氛圍。