洗滌劑生產企業通用節水技術

王利民

（山東麗波日化股份有限公司，山東濰坊，261031）

洗滌劑生產企業通用節水技術

王利民

（山東麗波日化股份有限公司，山東濰坊，261031）

主要對洗滌劑生產企業通用的節水技術進行了綜述，闡明了該行業節約用水的若干技術措施和使用場所，指出了節水技術具有推廣應用的價值。

洗滌劑；生產；節水技術；推廣應用

水資源短缺已成為我國經濟社會可持續發展的制約因素。我國是一個水資源貧乏的國家，人均水資源量僅為1785立方米，約為世界人均水平的四分之一，逼近聯合國可持續發展委員會確定的1750立方米用水緊張線。我國水資源分布不均衡，與人口、土地和經濟布局不相匹配。近年來我國極端氣候頻發，地區間水資源分布不均的矛盾加劇。夏季南方洪澇成災，北方干旱少雨，水資源短缺問題日趨突出，特別是在北方很多地區已對生產生活的正常進行產生不利影響。目前，我國工業取水量占總取水量的四分之一左右，其中高用水行業取水量占工業總取水量的60%左右。隨著工業化、城鎮化進程的加快，工業用水量還將繼續增長，水資源供需矛盾將更加突出[1]。因此，工業節水潛力巨大，切實加強工業節水工作，對加快轉變工業發展方式，建設資源節約型、環境友好型社會，增強可持續發展能力具有十分重要的意義。本文將重點從技術措施角度，闡述洗滌用品工業在產品生產過程中的通用節水技術，這些技術的推廣應用，將會有顯著的經濟效益和社會效益。

1 磺化車間的節水

目前生產洗滌劑（粉狀、液狀和膏狀等）產品的常用原料LAS、AES、AOS、MES等都是通過三氧化硫磺化工藝制取的，磺化反應過程控制溫度需要大量的循環冷卻水，制冷機和工藝空氣干燥工序也需要循環冷卻水，因此，磺化車間的主要用水環節是循環冷卻水，其次是尾氣處理用水。該車間的常用節水技術有以下幾種。

1.1 提高循環冷卻水的濃縮倍數

在工業循環冷卻水系統的運行管理中，濃縮倍數是判定冷卻水循環利用率的一個重要技術經濟指標。提高循環冷卻水的濃縮倍數可以大幅度減少補充新水量和系統排水量，節水效果十分明顯，因此，采用高濃縮倍數循環冷卻水處理技術是工業領域主要的節水方法之一，洗滌劑行業的磺化車間生產也不例外。比較早的循環冷卻水系統，設計的濃縮倍數大都在2.5-3，如果改變循環水處理運行條件，把濃縮倍數提高到5，平均節水率可達20%左右[2]。因此，實現高濃縮倍數運行是循環冷卻水處理的發展方向。

1.2 循環系統出口熱水改為余壓直回冷卻塔

早期的循環冷卻水系統設計，一般是有冷熱水兩個蓄水池，經生產裝置換熱后的熱水先流進熱水池，由熱水泵二級提水上冷卻塔，經冷卻后流入冷水池，再由循環水泵抽冷卻水進入生產裝置使用。設置冷熱兩個蓄水池的工藝既不節水又不節電，還增加投資。如果改為換熱后的熱水利用余壓直接進冷卻塔冷卻，那么就可以省去熱水池和熱水泵，做到節水、節電、節省投資。

1.3 有填料的機械通風式冷卻塔改造為無填料的噴霧式冷卻塔

現在洗滌劑行業磺化車間的冷卻水系統大部分是敞開式的，冷卻塔一般也是有填料的機械通風式冷卻塔，使用時間一長，存在填料塌陷、冷卻效果變差、補水量增多等問題。如果把它改為無填料的噴霧式冷卻塔，那么換熱過程中，通過填料層間隙的空氣，由原來的與較大水珠、水柱、水面的接觸變成了與水霧滴的接觸，同樣情況下大幅度增加了傳熱面，減少了冷卻塔的損失，因而能夠大大提高冷卻效果，減少系統的補水量，并且由于沒有了填料的阻力，還可以減小風扇電機的功率，做到既節水又節電，具有明顯的經濟效益。

1.4 尾氣堿洗塔用水由新鮮水改為中水或循環水的排水

目前洗滌劑行業磺化車間的尾氣處理一般采用的是“靜電除霧+堿洗噴淋”工藝，但高濃度的堿液在使用時應加水稀釋成低濃度的堿液，如果把稀釋用水由新鮮水改為中水或者循環水系統的排水，則可以大大減少新鮮水的用量。

1.5 對換熱系統進行清洗除垢

換熱效率高低，影響著循環水用量的多少，磺化車間的換熱設備如果結垢嚴重，那么換熱效果會變差，要傳遞相同的熱量，就需要更多的循環冷卻水，循環水的總用量增加會導致系統補充新鮮水的量也會增加。因此，每2-3年對換熱系統設備進行清洗除垢，會達到節約用水的目的。

2 洗衣粉生產車間的節水

2.1 合理提高料漿總固體含量

對洗衣粉的噴霧干燥工藝而言，在一定限度內，合理提高料漿濃度，可以減少配料工序的用水量。如果料漿總固體濃度由65%提高到70%，則配料工序可節約用水18%-20%。

2.2 合理增加后配原料量

目前，國內上規模的洗衣粉生產廠大都采用了“前配+后配”的工藝路線，在不影響產品質量的前提下，減少前配噴霧干燥的量，適當提高后配的量，可以減少洗衣粉整個生產過程的用水量。

2.3 對噴粉車間的廢水進行合理回收利用

噴粉車間內部產生的廢水主要是來自低壓泵、均質泵、高壓泵的冷卻水和更換品種或停產時沖洗設備管道的廢水，以及用濕式除塵器處理塔頂尾氣的噴淋洗滌水，這些廢水經收集后均可用于配制料漿，全部內部使用，不用外排[3]。這樣會大大減少新鮮水的用量。

2.4 塔頂尾氣濕式除塵用水采用中水

很多洗衣粉廠的生產車間，塔頂尾氣處理采用了二級水噴淋除塵系統，如果把新鮮水噴淋改為中水噴淋，則可以節約新鮮水的用量。

2.5 洗衣粉的濃縮化

目前市面上常見的洗衣粉仍以普通的、比重較輕的產品為主，盡管國家和行業協會采取了一些措施鼓勵生產、銷售和使用濃縮化產品，但由于多方面因素的影響，濃縮粉的市場占有率仍不高。如果普通洗衣粉有相當一部分改為濃縮粉，特別是采用附聚成型或流化造粒工藝生產濃縮粉，不僅能夠節約生產過程中配料、冷卻和沖洗用水，還可以節約生產用電，從而大幅度降低企業生產成本和運輸成本，對企業、對社會均有長遠益處，因此，從長遠來看，隨著國家節能減排政策的執行，洗衣粉的濃縮化在我國仍然是洗滌劑行業的發展趨勢。

3 液體洗滌劑生產車間的節水

3.1 液體洗滌劑產品的濃縮化

現在大部分液體洗滌劑產品是以水為溶劑的液體產品，其生產過程中使用大量的軟化水作為配料用水，作為符合國家標準的《手洗餐具用洗滌劑》和《衣料用液體洗滌劑》而言，普通產品的活性物含量不低于15%，濃縮型的衣料用液體洗滌劑活性物不低于25%。由此可見，該類產品中不論是普通型的，還是濃縮型的，內容物絕大部分還是水。相比而言，濃縮型的比普通型的產品節水，因此，國家和行業大力推廣濃縮型的產品。現在常見的該類產品基本上都是水基型的，如果把該類產品變成非水基型的，就可大大節約生產過程的用水和產品本身的用水。發明專利[4]中所述的產品活性物含量高（大于60%）、有效濃度也高，多種表面活性劑發揮協同效應，用量少、去污力強，生產過程不用水，目前是最節水的超濃縮液洗產品。

3.2 軟化水處理系統的優化

常見的液體洗滌劑，在生產過程中均使用軟化水，而現在多數企業一般是采用“反滲透+混床”工藝制取，較早的企業可能仍使用“陰床+陽床離子交換”工藝或者“離子交換+電滲析”工藝制取。反滲透技術由于分離過程能耗低、無環境二次污染、工藝設備相對簡單、自控水平高、運行費用低、維修方便，因此，目前已廣泛用于各個行業，既可提供化工、醫藥、電子、輕工和食品等工業用水，又能用于苦咸水淡化或海水淡化制取生活用水。但該設備的額定產水量是在原水水溫為25℃的情況下設定的，實際的產水量隨原水溫度降低而下降。一般情況下，原水溫度每降低1℃，軟水產水量將下降3%。因此，特別是北方地區的企業，使用該裝置制取軟化水時，到了冬季應利用企業其他工序的余熱對原水進行預熱，以提高裝置的出水率，減少新鮮水的消耗。需要說明的是，企業無論采取上述哪種制水工藝，都有濃水排出，所以應對這部分濃水進行合理回收利用，例如：收集后可用于洗衣粉配料工序，也可用于塔頂尾氣或磺化尾氣的水噴淋工序，從而，減少這些工序新鮮水的用量。

3.3 凈化灌裝間的中央空調機組由水冷卻改為空氣冷卻

根據餐具洗滌劑辦理生產許可證的要求，餐洗的灌裝間必須使用凈化廠房，且對溫度和環境潔凈度有較高的要求，為此，中央空調的配置是必不可少的。以前中央空調與外界的換熱一般是通過循環水來進行的，而現在可以用空氣取代循環水進行換熱。空氣冷卻替代水冷卻是節約冷卻水的重要措施，間接的空氣冷卻可以節水90%，直接的空氣冷卻可不用水。當前，國家在缺水以及氣候條件適宜的地區推廣空氣冷卻技術，并鼓勵研究開發運行高效、經濟合理的空氣冷卻技術和設備。

4 肥（香）皂生產車間的節水

肥皂根據生產工藝的不同分為冷制皂和熱制皂。工業制皂的一般過程是：先將油脂進行處理，經過皂化后進行干燥，再添加香料、抗氧化劑等添加物，經過拌料、研磨和壓條等工序制成不同規格形狀的香皂或洗衣皂。如果肥（香）皂是直接用皂粒來生產，則比用油脂來生產會節省大量的生產用水。單就皂基制備工序而言，從熱煮皂法到連續皂化法，再到連續水解蒸餾中和法，工藝的改進提高了生產效率和產品質量，同時減少了廢水產生量，節約了生產用水。更有些油脂化學家和工藝設計師對皂基制備工藝提出了新的改進思路——由油水體系變為油醇體系[5]，從而大大減少生產用水量。此外，根據各工序用水的水質情況，對生產過程用水進行循環利用或對抽真空系統的蒸汽進行冷凝使用，均可減少新鮮水的用量。

5 蒸汽冷凝水的回收與利用節水

蒸汽冷凝水的回收與利用問題，幾乎在所有使用蒸汽的工業企業中都能遇到，洗滌劑生產企業，無論是磺化、洗衣粉、液洗車間，還是制皂車間，甚至是北方廠區冬季集中采暖系統都要用到蒸汽加熱，排放冷凝水是不可避免的，如果不對這部分冷凝水進行回收和利用，則會存在熱能和軟化水的巨大浪費。北方廠的采暖系統可采用汽水直接混合的方式，使用熱水供暖，既節能又節水。而采用間壁換熱的生產系統，則均應配套設置冷凝水回收裝置，回收用汽系統排出的高溫冷凝水，這不僅能最大限度地利用熱量，還能節約用水、節約燃料，對工廠的節能降耗，提高經濟效益有顯著的作用。

常用的冷凝水回收系統大致可分為開式回收系統和閉式回收系統兩種。

5.1 開式回收系統

蒸汽經過用汽設備或裝置后，由疏水閥排出，冷凝水靠系統壓力流到常壓的儲水罐中，即冷凝水的儲水罐敞開于大氣。當飽和溫度下的冷凝水通過疏水閥后面的管道進入儲水罐時，因壓力變低會產生部分二次蒸汽排空，造成浪費。而當冷凝水的壓力較低，靠其自壓不能達到再利用的場所時，則需利用高溫水泵對冷凝水進行壓送。這種系統的優點是設備簡單、操作方便、初始投資小；缺點是系統占地面積大、排放二次汽對環境污染較大，熱能有浪費，且由于冷凝水直接與大氣接觸，其中的溶氧濃度提高，易產生設備腐蝕。這種系統適用于小型蒸汽供應系統，即冷凝水量較小、二次蒸汽量也較少的系統。

5.2 閉式回收系統

冷凝水通過疏水閥排出進入儲水罐以及所有管路都處于恒定的正壓下，整個系統是封閉的，冷凝水所具有的能量大部分通過一定的回收設備直接回收送到使用場所。冷凝水的回收溫度僅喪失在管網降溫部分，由于系統封閉，水質有保證，減少了回收后水處理的費用。其優點是冷凝水回收的經濟效益好、既節水又節能、設備工作壽命長、自動化程度高、可無人值守，缺點是系統的初始投資較大。

在節能減排的要求日益提高的當下，本文推薦企業使用蒸汽冷凝水的密閉回收技術。該技術已非常成熟，且有較多的成套設備供應商，盡管一次性投資多，但效益非常明顯。密閉回收的蒸汽冷凝水，根據各企業的實際情況可按照下述的先后順序用于相應的生產系統：鍋爐給水、低溫加熱與伴熱、液洗配料、制皂過程中的油脂處理或水解或煮皂、循環水補水等。

6 污水與雨水的回收處理與利用節水

洗滌劑行業的生產和生活污水，以及生產廠處于缺水地區的部分雨水，完全可以進行收集處理并回用，達到零排放。18年前，山東麗波日化股份有限公司在國內同行業率先實現合成洗滌劑工業廢水零排放[6]，并通過了省級鑒定，這對同行業其他生產性的企業具有借鑒意義。從目前國內污水處理的技術發展看，根據各企業的污水排放情況和水質指標，采用合適的污水處理工藝和恰當的技術與管理措施，實現整個洗滌劑行業的廢水零排放應該說是沒有問題的。缺水地區的雨水可以與工廠內的生產、生活污水混合后一并進行處理，處理后的水質根據使用中水的場合不同，可以達到不同的指標要求，并回用于不同的系統，例如：可以分別用作工業用水、非生活飲用水、景觀綠化用水、地下回灌用水和農業用水等。

7 蒸汽鍋爐系統的改造節水

比較早的洗滌劑生產企業一般都自己配套了鍋爐供蒸汽，新建的企業有些可能使用園區集中供熱鍋爐的蒸汽。北京化工大學首次開發了由蒸汽發生技術、汽水平衡技術、清洗強化技術和防腐阻垢技術等集成的工業蒸汽鍋爐節水成套技術。其特點是能夠代替離子交換樹脂，消除離子交換樹脂再生廢水、溶鹽廢水、反洗水、沖洗水的排放。突破了把鍋爐運行和停用分開處理的傳統模式，實現鍋水運行期的零排污、停用期間的不排污，從而，有效防止鍋爐運行或停用期間的結垢、腐蝕，并能最大限度回收凝結水。該技術實現了對鍋爐的全系統監控。采用該成套技術在廊坊熱力中心建立了產汽量 60t/a的示范工程，已穩定運行3年多，使鍋爐噸蒸汽補水量由原來的1.4-1.8t下降到 0.07t，噸蒸汽排污由1.2t下降到0.003t， 并解決了腐蝕和結垢問題，凝結水系統存在的腐蝕問題也得到有效控制。該技術已在廊坊熱力中心、天津泰達熱電公司等10多家企業的近300臺蒸汽鍋爐推廣，每年節水1.0×107噸以上[7]。洗滌劑行業中，自己配套蒸汽鍋爐的企業，可以參考該技術進行必要的技術改造，以期達到鍋爐節水的目的。

8 結束語

客觀地講，目前應用于工業領域的、切實可行的節水技術眾多，但就洗滌劑行業而言，主要涉及的生產車間不外乎上面幾個。本文所述的這些節水技術均是成熟可行的、且是行之有效的，適用于本行業任何一個生產企業，因此，具有巨大的推廣應用價值，相信企業采用后定會取得顯著的經濟效益和社會效益。

[1] 工信部.關于進一步加強工業節水工作的意見[Z].工信部節［2010］218號.

[2] 天津化工研究院國家工業水處理工程技術研究中心.工業循環冷卻水節水成套技術[z].2003.

[3] 王利民.洗衣粉噴霧干燥系統的節能減排[J].中國洗滌用品工業，2012（12）：72.

[4] 王利民 丁建華. 一種非水基高活性物衣物洗滌劑、制備方法及所用的包裝袋[P].中華人民共和國國家知識產權局，ZL201310285365.9.

[5] 文章軍.清潔生產制皂工藝及其中間產物改性研究[D].中國科學技術大學碩士學位論文，2001.

[6] 王利民 陳海南 田慶堂，等. 實現合成洗滌劑工業廢水零排放的基本措施及效果[J].工業水處理，2000（10）：34-36.

[7] 伍振毅 宋宗文.我國工業節水技術創新的研究進展[J].工業水處理，2006(12):22.

A Review on the Water Conservation Technology Commonly Used in Detergent Factories

Wang Limin
(Shandong Libo Daily Chemical Limited Liability Company, Weifang 261031, Shandong)

The paper mainly reviews the water conservation technology commonly used in detergent factories, expounds a number of technical measures and application places of water conservation in detergent industry, and points out the value of popularizing and applying water conservation technology.

detergent production; water conservation technology; popularization and application

TQ649

A

1672－2701（2017）10-55-06

王利民，山東麗波日化股份有限公司副總經理兼總工程師，工程技術應用研究員，主要研究方向：洗衣粉和液體洗滌劑的濃縮化以及洗滌劑行業的節能減排。E-mail：wlm@libo.com。