淺析煙草企業水資源的綜合利用

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量，使得我國水資源愈發緊缺。目前世界各國紛紛轉向非傳統水資源的開發，非傳統水資源包括再生的廢水、雨水及海水。據統計，我國工業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。

煙草企業是我國國民經濟的支柱，同時也是一個高耗水行業，企業生產及生活產生的廢水如果處理不當則不可避免會對自然水體產生一定危害。因此做好水資源的分類及綜合利用，多渠道開發和利用再生水，提高非傳統水資源的使用比例，是實現經濟社會及企業可持續發展的必要環節。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、反滲透濃水系統、凝結水系統及雨水系統進行分質分類利用，通過進行工藝改進、技術改造及設備改造，積極優化管理模式，高效利用非傳統水資源，降低卷煙水耗，節約用水成本，不僅是生產發展的需要，更是國企應擔當的社會責任。

1 水資源綜合利用實施背景

全面建設節水型企業，實現水資源的綜合及可持續利用，是企業高質量發展的重大戰略，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“節水優先、空間均衡、系統治理、兩手發力”。在水資源日益緊缺的今天，作為國有企業應該深挖企業內部節水點，提高水資源利用效率，減少水資源浪費。青島卷煙廠水系統中包含多個子系統，其中中水系統、反滲透濃水系統、凝結水系統及雨水系統4 個子系統屬于非常規水資源，通過建立科學合理的供水結構，實行分質供水，可以減少對傳統水資源的需求。

中水為廢水經污水處理站后的水。中水回用在青島卷煙廠建廠之初就已經考慮到廠區設計中去，廠區共建有處理規模600 m3/d 的污水處理站兩座，日產中水量約500 m3。設計初期廠區中水主要用于澆灌綠化、景觀補充用水及地面清掃。由于廠區廢水水質不穩定，且受污水系統處理效果的影響，導致中水水質不穩定，影響了中水回用的實際效果，現實生產過程中大部分中水排往市政排水管網，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進行一定調整，便可提高中水水質，達到水質回用要求。

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

凝結水為蒸汽冷凝以后產生的水。根據廠區設計圖紙的數據，非采暖季，平均每天會產生150 t 凝結水，采暖季每天會產生300 t 凝結水，且凝結水水質好，溫度較高，含有較多熱能。建廠初期廠區產生的凝結水直接用水泵提升至東億熱電廠，不對凝結水進行利用，造成能源浪費。

2 水資源綜合利用實施辦法

2.1 中水系統實施辦法

經過水質檢驗發現，該中水水質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、水解酸化池及調節池脫泥頻次不合理、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 個環節的時間配比，如果時間及強度不合理將導致反洗后生物膜生長狀態不好，濾料截留效果差，生物處理效率低，直接影響出水水質。實驗證實，確定了最優反洗參數，即先水洗6 min、然后氣洗6 min、最終氣水聯合反洗7 min，最后靜止10 min。

（2）水解酸化池及調節池脫泥頻次主要影響系統中污泥齡的長短，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。

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

2.2 反滲透濃水系統實施辦法

反滲透濃水中鹽離子含量較高，經三方有資質檢測機構檢測，濃水水質中僅溶解性固體指標較高為1300 mg/L，其余指標也均滿足《城市雜用水水質標準》中城市雜用水的要求，因此可以根據企業內部不同用水點，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，由于3 套系統分別位于廠區不同位置，因此需根據實際條件，制定濃水利用方案（圖1）。飲用水系統靠近廠區人工湖，產生的濃水由于滿足《景觀環境用水水質》要求，因此通過增設排水管路直接將濃水引入人工湖進行綠化灌溉；制絲工藝水系統及軟化水系統均位于站房內，設備距離生產車間較近，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，對不銹鋼管會產生腐蝕，因此單獨布設含內襯碳鋼管，通過設備及管路改造將濃水管路敷設至站房消防水池，為消防水池補水；同時在車間中敷設濃水管路，將濃水引入車間洗刷間及部分衛生間，利用濃水進行車間地面清掃、設備清洗及衛生間沖廁。

圖1 反滲透濃水實施系統

2.3 凝結水系統實施辦法

廠區生產所用蒸汽為熱電廠供應，凝結水收集后通過水泵直接打回熱電廠，浪費資源。凝結水溫度較高，水質中雜質離子含量較少（溶解性固體含量為3 mg/L、總硬度為2 mg/L）。經三方有資質檢測機構檢測，凝結水水質相對較好，可以循環利用。

車間生產用蒸汽管路及空調用蒸汽管路均增設凝結水收集管路，通過管路統一將全廠凝結水收集至專用水箱。凝結水水溫較高，可達90 ℃，冬季可用于廠區暖氣的采暖，同時可通過水—水換熱板換將凝結水中熱量帶出來，凝結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，廠區制冷系統停用。對凝結水管路進行改造，將換完熱的凝結水引至制冷冷卻水池暫存，通過冷卻塔對凝結水進行降溫，待溫度降至合適溫度后直接將水補至空壓真空系統冷卻循環水；車間刷膠缸需用60 ℃以上熱水，且凝結水水質完全滿足設備清洗需要，因此通過增設凝結水管路將凝結水引至車間，供車間刷膠缸使用。

2.4 雨水系統實施辦法

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4 個角分別設置4 個人工湖，共計25 萬立方米。根據廠區地形特征，將全廠雨水分別進行收集，然后分別排至廠區人工湖。通過對廠區中水管網進行改造，將人工湖收集的雨水引至中水管網，春秋季節，利用人工湖收集的雨水進行廠區綠化、澆灌。

3 水資源綜合利用效益評估

3.1 滿足生產和生活設施需求

目前廠區4 種水系統均實現綜合利用，中水實現了污水站內生物濾池的反洗、水池的清洗及站內衛生清掃，同時也實現了廠區綠化和澆灌；反滲透濃水系統實現了消防水池補水、車間衛生清掃、設備清洗及部分衛生間沖廁；凝結水系統實現了水—水熱量交換、廠區暖氣的采暖、冷卻循環水系統補水及車間刷膠缸的沖洗；雨水系統也實現了廠區綠化和澆灌。4 種水系統綜合利用后，廠區常規水資源利用明顯減少，且保證供水連續性好，完全滿足了廠區生產及生活的需要。

3.2 節能方面

中水系統實現回用后每月可節約供水1.3 萬噸，春秋季利用中水進行綠化澆灌時，每月可節約供水2.1 萬噸，每年可節約供水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，可全部實現濃水回用，折合標煤4.6 t。

凝結水每年可收集約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，冷卻循環水系統補水約3.2 萬噸，剩余凝結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 種水系統實現綜合利用，每年可節約用水約27.7 萬噸，共計91.41 萬元（每噸水按3.3 元計算）。

4 結語

實踐表明，青島卷煙廠水資源綜合利用不僅節約了大量水資源，同時也實現企業節能的目的，響應國家節能減排的號召，更重要的是利用企業現有的水資源，滿足了企業生產及生活設施用水的要求，形成了良好的用水氛圍。