水泥厂水资源综合利用的探讨

张云霞



水泥厂水资源综合利用的探讨

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

张云霞

水是人类生存和社会发展无可替代的宝贵资源。虽然地球水量丰富，但仅有0.75%是能用于人类生存的淡水资源。受地理环境因素影响，全球的淡水资源分布极不均匀，丰水地区集中在东南亚，而非洲和中东地区的水资源极为匮乏。我国水资源也相当贫乏，人均占有量约为2 100m3，不足世界人均占有量的1/ 4，正面临着水资源短缺的严峻形势。

水泥工业属于高能耗行业，同时伴随着大量水资源的消耗。目前，在水泥生产过程中，为实现节能减排，配套建设纯低温余热发电工程对窑头、窑尾废气余热进行回收利用已成为现代水泥行业发展趋势。水泥厂除水泥生产线的水资源消耗外，余热发电利用废气余热发电过程中也需要大量的用水消耗。国内很多水泥厂已经出现由于水源供水不足而影响生产的状况，而同时在水泥生产过程中又有大量的污（废）水外排，污染周围的环境。因此，厉行节约用水，综合利用水资源、减少废水外排已成为水泥厂提高效益、实现可持续发展的必然选择。

下面以南方某水泥厂生产规模为5 000t/d的整条水泥生产线及配套建设9MW纯低温余热发电工程为例，探讨如何综合利用水资源和实现污（废）水的零排放。

水泥厂除建设有水泥生产线和余热发电主生产车间外，还包括空压机站、水泵站、化验室、机电维修等辅助生产车间及综合办公楼、浴室、食堂、职工宿舍、厂区厕所等生活服务建筑，主要用水及水质要求见表1。水泥厂水资源综合利用流程见图1。

表1　水泥厂主要用水及水质要求

图1　水资源综合利用流程图

水泥厂应在保证不同用水系统对水质不同需求的前提下合理配置水资源，从水源抓起，实现一水多用。生产设备冷却水实行循环利用，建立污（废）水集中处理和回用设施，实现厂区废水资源化再利用。通过上述水资源综合利用方案的实施，污（废）水全部处理后回用，没有外排。

1　关注水源的水质，对原水进行有效处理

改善原水水质，满足补水的水质要求，从源头上杜绝生产循环系统因补水水质不合格而导致大量的排污浪费，这是节约用水、减少排污的关键，同时为后续污（废）水处理的稳定运行创造有利条件。该工厂水源为溶洞地下水，硬度较高（以CaCO3计431mg/L），超出生产循环水系统的补充水水质要求（＜200mg/L）会导致设备冷却水管道结垢而影响生产；另外，原水中锰的含量（0.21mg/L）超过生活饮用水标准（0.1mg/L），长期食用锰含量超标的水会严重损害人体健康。因此，原水送到厂区后经过除硬度、除锰的处理，满足了工厂生产、生活用水的水质要求。

2　在满足各种不同水质用水要求的前提下实行一水多用，提高水的重复利用率

水泥厂各种用水的水质要求不尽相同，在用水分配时，将处理后水质合格的水首先供给对水质要求较高的生活及辅助生产用水、化学水处理车间用水和生产循环系统补水；采用循环冷却回水经过过滤处理供给窑尾高温风管直流喷水，减少循环系统排污，改善循环系统水质；余热发电锅炉系统排污水除温度高以外，水质也非常好。可设排污降温池，将其处理后补入循环系统，节约新鲜用水和减少排污；工厂产生的污（废）水，经处理达到《城市杂用水水质》规定后，供给对水质要求不高的厂区绿化用水、浇洒道路和汽车冲洗用水，使水资源得到最大限度的利用。

3　提高循环冷却水系统的循环利用率，增大浓缩倍数，减少循环系统排污和新鲜水补水量

水泥厂用水量最大的是水泥生产线和配套余热发电的设备冷却用水，占总用水量的98.4%，采用循环冷却给水系统无疑是最有效的节水方式。由于生产工艺不同，在厂区内水泥生产线和余热发电的循环给水系统各自独立。余热发电循环系统水量大，温升高，蒸发量大，水泥生产线循环系统水量相对较小，温升较低，蒸发量较小，大约为余热发电循环系统蒸发量的1/14～1/15。循环系统运行参数见表2。

循环给水系统运行中因水不断蒸发而浓缩，为保证系统水质，需要进行排污并及时补充新鲜水。根据国家标准《工业循环冷却水处理设计规范》，浓缩倍率越高，新鲜水的补水量和系统排污量越小。采用循环冷却给水方式、提高循环倍率能大幅度减少对新鲜水的消耗。在系统运行过程中，为保证循环系统水质、减少排污，可采取以下措施：

（1）投加适量缓蚀阻垢剂，以保证系统在较高的循环倍数下稳定运行而不会结垢或腐蚀。

（2）采取消毒措施，减少藻类繁殖，避免管道堵塞，确保系统正常运行。

（3）加强系统内水质检测，掌握系统运行情况，根据系统水质情况控制排污量，不盲目和随意排污。

（4）采用在冷却水管道中安装可拆卸的金属管和系统中挂片的方法，定期观察管道内壁结垢和挂片腐蚀的情况，指导缓蚀阻垢剂的投加量及适时排污。

4　水泥厂污（废）水处理后进行资源再利用

根据全厂的用水情况，主要排水及水质污染见表3。

全厂生活及辅助生产排污水为职工生活洗涤及粪便污水，主要是有机污染，BOD5约为150mg/L，通过污水管网汇集后进入生活污水处理，采用生物接触氧化处理工艺处理达到《污水综合排放标准》要求后，进入生产废水处理；余热发电锅炉系统排污水除温度高以外，水质非常好，设排污降温池，经处理后补入循环给水系统；生化处理后的生活污水与余热发电化学水处理车间排水、余热发电循环系统的排污废水均进入废水调节池，经过混凝、沉淀、过滤处理进入中间水池，一部分用于厂区绿化用水和浇洒道路及汽车冲洗用水，其余部分至电渗析脱盐单元进行深度处理，废水回收率为75%，处理后合格的水回用于余热发电循环系统补充水，部分代替了新鲜水补给，脱盐产生的浓水用于原料破碎降尘喷水和原料磨喷水，无废水外排，减少了对周围环境的影响。

表2　循环系统运行参数

表3　主要排水及水质污染

5　其他节水措施

（1）全厂采用节水型产品及给水排水设备。选用国家推广应用的新型管材PE给水管，减少水量渗漏及水质污染；选用高效节能的水泵和变频供水设备，使用延时自闭式冲洗阀、延时自闭式水龙头和脚踏式淋浴器等限流节水型卫生器具，起到了非常好的节水效果。

（2）全厂设置完备的计量和监测装置。水源给水、生产和生活用水、生产循环给水及水处理设备供水均安装计量仪表，随时监控，及时排查跑冒滴漏，减少水量损失，方便节水管理；加强系统运行监控，掌握系统设备运行状态，保证系统和设备正常运行，减少不必要的排污、溢流等水的浪费。

（3）提高系统和设备运行的自动化程度，实行自动控制，人工定期巡检，减少人为因素造成水的浪费和流失。

（4）重视用水管理。设置节水减排管理岗位，对人员进行专业培训，加强对系统设备的维护管理，保证系统的正常运行。建立节水计量、统计、审计和考核管理制度，节约用水、减少排放。

6　结语

多年的实践证明，通过综合利用水资源，采用合理可靠的技术方案、方便可行的节水减排技术措施，制定用水制度，加强用水管理，水泥厂每天减少水源补充水近千吨，取得了显著的经济效益和社会效益。

中图分类号：TQ172.8

文献标识码：A

文章编号：1001-6171（2016）01-0054-03

通讯地址：天津水泥工业设计研究院有限公司，天津 300400；

收稿日期：2015-04-27； 编辑：吕 光