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水泥廠水資源綜合利用的探討

Discussion on Com prehensive Utiliza tion of Water Resources in Cement Plant

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水是人類生存和社會(huì)發(fā)展無可替代的寶貴資源。雖然地球水量豐富，但僅有0.75%是能用于人類生存的淡水資源。受地理環(huán)境因素影響，全球的淡水資源分布極不均勻，豐水地區(qū)集中在東南亞，而非洲和中東地區(qū)的水資源極為匱乏。我國水資源也相當(dāng)貧乏，人均占有量約為2 100m3，不足世界人均占有量的1/ 4，正面臨著水資源短缺的嚴(yán)峻形勢。

水泥工業(yè)屬于高能耗行業(yè)，同時(shí)伴隨著大量水資源的消耗。目前，在水泥生產(chǎn)過程中，為實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，配套建設(shè)純低溫余熱發(fā)電工程對窯頭、窯尾廢氣余熱進(jìn)行回收利用已成為現(xiàn)代水泥行業(yè)發(fā)展趨勢。水泥廠除水泥生產(chǎn)線的水資源消耗外，余熱發(fā)電利用廢氣余熱發(fā)電過程中也需要大量的用水消耗。國內(nèi)很多水泥廠已經(jīng)出現(xiàn)由于水源供水不足而影響生產(chǎn)的狀況，而同時(shí)在水泥生產(chǎn)過程中又有大量的污（廢）水外排，污染周圍的環(huán)境。因此，厲行節(jié)約用水，綜合利用水資源、減少廢水外排已成為水泥廠提高效益、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。

下面以南方某水泥廠生產(chǎn)規(guī)模為5 000t/d的整條水泥生產(chǎn)線及配套建設(shè)9MW純低溫余熱發(fā)電工程為例，探討如何綜合利用水資源和實(shí)現(xiàn)污（廢）水的零排放。

水泥廠除建設(shè)有水泥生產(chǎn)線和余熱發(fā)電主生產(chǎn)車間外，還包括空壓機(jī)站、水泵站、化驗(yàn)室、機(jī)電維修等輔助生產(chǎn)車間及綜合辦公樓、浴室、食堂、職工宿舍、廠區(qū)廁所等生活服務(wù)建筑，主要用水及水質(zhì)要求見表1。水泥廠水資源綜合利用流程見圖1。

表1　水泥廠主要用水及水質(zhì)要求

圖1　水資源綜合利用流程圖

水泥廠應(yīng)在保證不同用水系統(tǒng)對水質(zhì)不同需求的前提下合理配置水資源，從水源抓起，實(shí)現(xiàn)一水多用。生產(chǎn)設(shè)備冷卻水實(shí)行循環(huán)利用，建立污（廢）水集中處理和回用設(shè)施，實(shí)現(xiàn)廠區(qū)廢水資源化再利用。通過上述水資源綜合利用方案的實(shí)施，污（廢）水全部處理后回用，沒有外排。

1　關(guān)注水源的水質(zhì)，對原水進(jìn)行有效處理

改善原水水質(zhì)，滿足補(bǔ)水的水質(zhì)要求，從源頭上杜絕生產(chǎn)循環(huán)系統(tǒng)因補(bǔ)水水質(zhì)不合格而導(dǎo)致大量的排污浪費(fèi)，這是節(jié)約用水、減少排污的關(guān)鍵，同時(shí)為后續(xù)污（廢）水處理的穩(wěn)定運(yùn)行創(chuàng)造有利條件。該工廠水源為溶洞地下水，硬度較高（以CaCO3計(jì)431mg/L），超出生產(chǎn)循環(huán)水系統(tǒng)的補(bǔ)充水水質(zhì)要求（＜200mg/L）會(huì)導(dǎo)致設(shè)備冷卻水管道結(jié)垢而影響生產(chǎn)；另外，原水中錳的含量（0.21mg/L）超過生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)（0.1mg/L），長期食用錳含量超標(biāo)的水會(huì)嚴(yán)重?fù)p害人體健康。因此，原水送到廠區(qū)后經(jīng)過除硬度、除錳的處理，滿足了工廠生產(chǎn)、生活用水的水質(zhì)要求。

2　在滿足各種不同水質(zhì)用水要求的前提下實(shí)行一水多用，提高水的重復(fù)利用率

水泥廠各種用水的水質(zhì)要求不盡相同，在用水分配時(shí)，將處理后水質(zhì)合格的水首先供給對水質(zhì)要求較高的生活及輔助生產(chǎn)用水、化學(xué)水處理車間用水和生產(chǎn)循環(huán)系統(tǒng)補(bǔ)水；采用循環(huán)冷卻回水經(jīng)過過濾處理供給窯尾高溫風(fēng)管直流噴水，減少循環(huán)系統(tǒng)排污，改善循環(huán)系統(tǒng)水質(zhì)；余熱發(fā)電鍋爐系統(tǒng)排污水除溫度高以外，水質(zhì)也非常好?？稍O(shè)排污降溫池，將其處理后補(bǔ)入循環(huán)系統(tǒng)，節(jié)約新鮮用水和減少排污；工廠產(chǎn)生的污（廢）水，經(jīng)處理達(dá)到《城市雜用水水質(zhì)》規(guī)定后，供給對水質(zhì)要求不高的廠區(qū)綠化用水、澆灑道路和汽車沖洗用水，使水資源得到最大限度的利用。

3　提高循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的循環(huán)利用率，增大濃縮倍數(shù)，減少循環(huán)系統(tǒng)排污和新鮮水補(bǔ)水量

水泥廠用水量最大的是水泥生產(chǎn)線和配套余熱發(fā)電的設(shè)備冷卻用水，占總用水量的98.4%，采用循環(huán)冷卻給水系統(tǒng)無疑是最有效的節(jié)水方式。由于生產(chǎn)工藝不同，在廠區(qū)內(nèi)水泥生產(chǎn)線和余熱發(fā)電的循環(huán)給水系統(tǒng)各自獨(dú)立。余熱發(fā)電循環(huán)系統(tǒng)水量大，溫升高，蒸發(fā)量大，水泥生產(chǎn)線循環(huán)系統(tǒng)水量相對較小，溫升較低，蒸發(fā)量較小，大約為余熱發(fā)電循環(huán)系統(tǒng)蒸發(fā)量的1/14～1/15。循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)見表2。

循環(huán)給水系統(tǒng)運(yùn)行中因水不斷蒸發(fā)而濃縮，為保證系統(tǒng)水質(zhì)，需要進(jìn)行排污并及時(shí)補(bǔ)充新鮮水。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》，濃縮倍率越高，新鮮水的補(bǔ)水量和系統(tǒng)排污量越小。采用循環(huán)冷卻給水方式、提高循環(huán)倍率能大幅度減少對新鮮水的消耗。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，為保證循環(huán)系統(tǒng)水質(zhì)、減少排污，可采取以下措施：

（1）投加適量緩蝕阻垢劑，以保證系統(tǒng)在較高的循環(huán)倍數(shù)下穩(wěn)定運(yùn)行而不會(huì)結(jié)垢或腐蝕。

（2）采取消毒措施，減少藻類繁殖，避免管道堵塞，確保系統(tǒng)正常運(yùn)行。

（3）加強(qiáng)系統(tǒng)內(nèi)水質(zhì)檢測，掌握系統(tǒng)運(yùn)行情況，根據(jù)系統(tǒng)水質(zhì)情況控制排污量，不盲目和隨意排污。

（4）采用在冷卻水管道中安裝可拆卸的金屬管和系統(tǒng)中掛片的方法，定期觀察管道內(nèi)壁結(jié)垢和掛片腐蝕的情況，指導(dǎo)緩蝕阻垢劑的投加量及適時(shí)排污。

4　水泥廠污（廢）水處理后進(jìn)行資源再利用

根據(jù)全廠的用水情況，主要排水及水質(zhì)污染見表3。

全廠生活及輔助生產(chǎn)排污水為職工生活洗滌及糞便污水，主要是有機(jī)污染，BOD5約為150mg/L，通過污水管網(wǎng)匯集后進(jìn)入生活污水處理，采用生物接觸氧化處理工藝處理達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》要求后，進(jìn)入生產(chǎn)廢水處理；余熱發(fā)電鍋爐系統(tǒng)排污水除溫度高以外，水質(zhì)非常好，設(shè)排污降溫池，經(jīng)處理后補(bǔ)入循環(huán)給水系統(tǒng)；生化處理后的生活污水與余熱發(fā)電化學(xué)水處理車間排水、余熱發(fā)電循環(huán)系統(tǒng)的排污廢水均進(jìn)入廢水調(diào)節(jié)池，經(jīng)過混凝、沉淀、過濾處理進(jìn)入中間水池，一部分用于廠區(qū)綠化用水和澆灑道路及汽車沖洗用水，其余部分至電滲析脫鹽單元進(jìn)行深度處理，廢水回收率為75%，處理后合格的水回用于余熱發(fā)電循環(huán)系統(tǒng)補(bǔ)充水，部分代替了新鮮水補(bǔ)給，脫鹽產(chǎn)生的濃水用于原料破碎降塵噴水和原料磨噴水，無廢水外排，減少了對周圍環(huán)境的影響。

表2　循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)

表3　主要排水及水質(zhì)污染

5　其他節(jié)水措施

（1）全廠采用節(jié)水型產(chǎn)品及給水排水設(shè)備。選用國家推廣應(yīng)用的新型管材PE給水管，減少水量滲漏及水質(zhì)污染；選用高效節(jié)能的水泵和變頻供水設(shè)備，使用延時(shí)自閉式?jīng)_洗閥、延時(shí)自閉式水龍頭和腳踏式淋浴器等限流節(jié)水型衛(wèi)生器具，起到了非常好的節(jié)水效果。

（2）全廠設(shè)置完備的計(jì)量和監(jiān)測裝置。水源給水、生產(chǎn)和生活用水、生產(chǎn)循環(huán)給水及水處理設(shè)備供水均安裝計(jì)量儀表，隨時(shí)監(jiān)控，及時(shí)排查跑冒滴漏，減少水量損失，方便節(jié)水管理；加強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控，掌握系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，保證系統(tǒng)和設(shè)備正常運(yùn)行，減少不必要的排污、溢流等水的浪費(fèi)。

（3）提高系統(tǒng)和設(shè)備運(yùn)行的自動(dòng)化程度，實(shí)行自動(dòng)控制，人工定期巡檢，減少人為因素造成水的浪費(fèi)和流失。

（4）重視用水管理。設(shè)置節(jié)水減排管理崗位，對人員進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)，加強(qiáng)對系統(tǒng)設(shè)備的維護(hù)管理，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。建立節(jié)水計(jì)量、統(tǒng)計(jì)、審計(jì)和考核管理制度，節(jié)約用水、減少排放。

6　結(jié)語

多年的實(shí)踐證明，通過綜合利用水資源，采用合理可靠的技術(shù)方案、方便可行的節(jié)水減排技術(shù)措施，制定用水制度，加強(qiáng)用水管理，水泥廠每天減少水源補(bǔ)充水近千噸，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

中圖分類號(hào)：TQ172.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1001-6171（2016）01-0054-03

通訊地址：天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，天津 300400；

收稿日期：2015-04-27； 編輯：呂 光