洗涤剂生产企业通用节水技术

王利民

（山东丽波日化股份有限公司，山东潍坊，261031）

洗涤剂生产企业通用节水技术

王利民

（山东丽波日化股份有限公司，山东潍坊，261031）

主要对洗涤剂生产企业通用的节水技术进行了综述，阐明了该行业节约用水的若干技术措施和使用场所，指出了节水技术具有推广应用的价值。

洗涤剂；生产；节水技术；推广应用

水资源短缺已成为我国经济社会可持续发展的制约因素。我国是一个水资源贫乏的国家，人均水资源量仅为1785立方米，约为世界人均水平的四分之一，逼近联合国可持续发展委员会确定的1750立方米用水紧张线。我国水资源分布不均衡，与人口、土地和经济布局不相匹配。近年来我国极端气候频发，地区间水资源分布不均的矛盾加剧。夏季南方洪涝成灾，北方干旱少雨，水资源短缺问题日趋突出，特别是在北方很多地区已对生产生活的正常进行产生不利影响。目前，我国工业取水量占总取水量的四分之一左右，其中高用水行业取水量占工业总取水量的60%左右。随着工业化、城镇化进程的加快，工业用水量还将继续增长，水资源供需矛盾将更加突出[1]。因此，工业节水潜力巨大，切实加强工业节水工作，对加快转变工业发展方式，建设资源节约型、环境友好型社会，增强可持续发展能力具有十分重要的意义。本文将重点从技术措施角度，阐述洗涤用品工业在产品生产过程中的通用节水技术，这些技术的推广应用，将会有显著的经济效益和社会效益。

1 磺化车间的节水

目前生产洗涤剂（粉状、液状和膏状等）产品的常用原料LAS、AES、AOS、MES等都是通过三氧化硫磺化工艺制取的，磺化反应过程控制温度需要大量的循环冷却水，制冷机和工艺空气干燥工序也需要循环冷却水，因此，磺化车间的主要用水环节是循环冷却水，其次是尾气处理用水。该车间的常用节水技术有以下几种。

1.1 提高循环冷却水的浓缩倍数

在工业循环冷却水系统的运行管理中，浓缩倍数是判定冷却水循环利用率的一个重要技术经济指标。提高循环冷却水的浓缩倍数可以大幅度减少补充新水量和系统排水量，节水效果十分明显，因此，采用高浓缩倍数循环冷却水处理技术是工业领域主要的节水方法之一，洗涤剂行业的磺化车间生产也不例外。比较早的循环冷却水系统，设计的浓缩倍数大都在2.5-3，如果改变循环水处理运行条件，把浓缩倍数提高到5，平均节水率可达20%左右[2]。因此，实现高浓缩倍数运行是循环冷却水处理的发展方向。

1.2 循环系统出口热水改为余压直回冷却塔

早期的循环冷却水系统设计，一般是有冷热水两个蓄水池，经生产装置换热后的热水先流进热水池，由热水泵二级提水上冷却塔，经冷却后流入冷水池，再由循环水泵抽冷却水进入生产装置使用。设置冷热两个蓄水池的工艺既不节水又不节电，还增加投资。如果改为换热后的热水利用余压直接进冷却塔冷却，那么就可以省去热水池和热水泵，做到节水、节电、节省投资。

1.3 有填料的机械通风式冷却塔改造为无填料的喷雾式冷却塔

现在洗涤剂行业磺化车间的冷却水系统大部分是敞开式的，冷却塔一般也是有填料的机械通风式冷却塔，使用时间一长，存在填料塌陷、冷却效果变差、补水量增多等问题。如果把它改为无填料的喷雾式冷却塔，那么换热过程中，通过填料层间隙的空气，由原来的与较大水珠、水柱、水面的接触变成了与水雾滴的接触，同样情况下大幅度增加了传热面，减少了冷却塔的损失，因而能够大大提高冷却效果，减少系统的补水量，并且由于没有了填料的阻力，还可以减小风扇电机的功率，做到既节水又节电，具有明显的经济效益。

1.4 尾气碱洗塔用水由新鲜水改为中水或循环水的排水

目前洗涤剂行业磺化车间的尾气处理一般采用的是“静电除雾+碱洗喷淋”工艺，但高浓度的碱液在使用时应加水稀释成低浓度的碱液，如果把稀释用水由新鲜水改为中水或者循环水系统的排水，则可以大大减少新鲜水的用量。

1.5 对换热系统进行清洗除垢

换热效率高低，影响着循环水用量的多少，磺化车间的换热设备如果结垢严重，那么换热效果会变差，要传递相同的热量，就需要更多的循环冷却水，循环水的总用量增加会导致系统补充新鲜水的量也会增加。因此，每2-3年对换热系统设备进行清洗除垢，会达到节约用水的目的。

2 洗衣粉生产车间的节水

2.1 合理提高料浆总固体含量

对洗衣粉的喷雾干燥工艺而言，在一定限度内，合理提高料浆浓度，可以减少配料工序的用水量。如果料浆总固体浓度由65%提高到70%，则配料工序可节约用水18%-20%。

2.2 合理增加后配原料量

目前，国内上规模的洗衣粉生产厂大都采用了“前配+后配”的工艺路线，在不影响产品质量的前提下，减少前配喷雾干燥的量，适当提高后配的量，可以减少洗衣粉整个生产过程的用水量。

2.3 对喷粉车间的废水进行合理回收利用

喷粉车间内部产生的废水主要是来自低压泵、均质泵、高压泵的冷却水和更换品种或停产时冲洗设备管道的废水，以及用湿式除尘器处理塔顶尾气的喷淋洗涤水，这些废水经收集后均可用于配制料浆，全部内部使用，不用外排[3]。这样会大大减少新鲜水的用量。

2.4 塔顶尾气湿式除尘用水采用中水

很多洗衣粉厂的生产车间，塔顶尾气处理采用了二级水喷淋除尘系统，如果把新鲜水喷淋改为中水喷淋，则可以节约新鲜水的用量。

2.5 洗衣粉的浓缩化

目前市面上常见的洗衣粉仍以普通的、比重较轻的产品为主，尽管国家和行业协会采取了一些措施鼓励生产、销售和使用浓缩化产品，但由于多方面因素的影响，浓缩粉的市场占有率仍不高。如果普通洗衣粉有相当一部分改为浓缩粉，特别是采用附聚成型或流化造粒工艺生产浓缩粉，不仅能够节约生产过程中配料、冷却和冲洗用水，还可以节约生产用电，从而大幅度降低企业生产成本和运输成本，对企业、对社会均有长远益处，因此，从长远来看，随着国家节能减排政策的执行，洗衣粉的浓缩化在我国仍然是洗涤剂行业的发展趋势。

3 液体洗涤剂生产车间的节水

3.1 液体洗涤剂产品的浓缩化

现在大部分液体洗涤剂产品是以水为溶剂的液体产品，其生产过程中使用大量的软化水作为配料用水，作为符合国家标准的《手洗餐具用洗涤剂》和《衣料用液体洗涤剂》而言，普通产品的活性物含量不低于15%，浓缩型的衣料用液体洗涤剂活性物不低于25%。由此可见，该类产品中不论是普通型的，还是浓缩型的，内容物绝大部分还是水。相比而言，浓缩型的比普通型的产品节水，因此，国家和行业大力推广浓缩型的产品。现在常见的该类产品基本上都是水基型的，如果把该类产品变成非水基型的，就可大大节约生产过程的用水和产品本身的用水。发明专利[4]中所述的产品活性物含量高（大于60%）、有效浓度也高，多种表面活性剂发挥协同效应，用量少、去污力强，生产过程不用水，目前是最节水的超浓缩液洗产品。

3.2 软化水处理系统的优化

常见的液体洗涤剂，在生产过程中均使用软化水，而现在多数企业一般是采用“反渗透+混床”工艺制取，较早的企业可能仍使用“阴床+阳床离子交换”工艺或者“离子交换+电渗析”工艺制取。反渗透技术由于分离过程能耗低、无环境二次污染、工艺设备相对简单、自控水平高、运行费用低、维修方便，因此，目前已广泛用于各个行业，既可提供化工、医药、电子、轻工和食品等工业用水，又能用于苦咸水淡化或海水淡化制取生活用水。但该设备的额定产水量是在原水水温为25℃的情况下设定的，实际的产水量随原水温度降低而下降。一般情况下，原水温度每降低1℃，软水产水量将下降3%。因此，特别是北方地区的企业，使用该装置制取软化水时，到了冬季应利用企业其他工序的余热对原水进行预热，以提高装置的出水率，减少新鲜水的消耗。需要说明的是，企业无论采取上述哪种制水工艺，都有浓水排出，所以应对这部分浓水进行合理回收利用，例如：收集后可用于洗衣粉配料工序，也可用于塔顶尾气或磺化尾气的水喷淋工序，从而，减少这些工序新鲜水的用量。

3.3 净化灌装间的中央空调机组由水冷却改为空气冷却

根据餐具洗涤剂办理生产许可证的要求，餐洗的灌装间必须使用净化厂房，且对温度和环境洁净度有较高的要求，为此，中央空调的配置是必不可少的。以前中央空调与外界的换热一般是通过循环水来进行的，而现在可以用空气取代循环水进行换热。空气冷却替代水冷却是节约冷却水的重要措施，间接的空气冷却可以节水90%，直接的空气冷却可不用水。当前，国家在缺水以及气候条件适宜的地区推广空气冷却技术，并鼓励研究开发运行高效、经济合理的空气冷却技术和设备。

4 肥（香）皂生产车间的节水

肥皂根据生产工艺的不同分为冷制皂和热制皂。工业制皂的一般过程是：先将油脂进行处理，经过皂化后进行干燥，再添加香料、抗氧化剂等添加物，经过拌料、研磨和压条等工序制成不同规格形状的香皂或洗衣皂。如果肥（香）皂是直接用皂粒来生产，则比用油脂来生产会节省大量的生产用水。单就皂基制备工序而言，从热煮皂法到连续皂化法，再到连续水解蒸馏中和法，工艺的改进提高了生产效率和产品质量，同时减少了废水产生量，节约了生产用水。更有些油脂化学家和工艺设计师对皂基制备工艺提出了新的改进思路——由油水体系变为油醇体系[5]，从而大大减少生产用水量。此外，根据各工序用水的水质情况，对生产过程用水进行循环利用或对抽真空系统的蒸汽进行冷凝使用，均可减少新鲜水的用量。

5 蒸汽冷凝水的回收与利用节水

蒸汽冷凝水的回收与利用问题，几乎在所有使用蒸汽的工业企业中都能遇到，洗涤剂生产企业，无论是磺化、洗衣粉、液洗车间，还是制皂车间，甚至是北方厂区冬季集中采暖系统都要用到蒸汽加热，排放冷凝水是不可避免的，如果不对这部分冷凝水进行回收和利用，则会存在热能和软化水的巨大浪费。北方厂的采暖系统可采用汽水直接混合的方式，使用热水供暖，既节能又节水。而采用间壁换热的生产系统，则均应配套设置冷凝水回收装置，回收用汽系统排出的高温冷凝水，这不仅能最大限度地利用热量，还能节约用水、节约燃料，对工厂的节能降耗，提高经济效益有显著的作用。

常用的冷凝水回收系统大致可分为开式回收系统和闭式回收系统两种。

5.1 开式回收系统

蒸汽经过用汽设备或装置后，由疏水阀排出，冷凝水靠系统压力流到常压的储水罐中，即冷凝水的储水罐敞开于大气。当饱和温度下的冷凝水通过疏水阀后面的管道进入储水罐时，因压力变低会产生部分二次蒸汽排空，造成浪费。而当冷凝水的压力较低，靠其自压不能达到再利用的场所时，则需利用高温水泵对冷凝水进行压送。这种系统的优点是设备简单、操作方便、初始投资小；缺点是系统占地面积大、排放二次汽对环境污染较大，热能有浪费，且由于冷凝水直接与大气接触，其中的溶氧浓度提高，易产生设备腐蚀。这种系统适用于小型蒸汽供应系统，即冷凝水量较小、二次蒸汽量也较少的系统。

5.2 闭式回收系统

冷凝水通过疏水阀排出进入储水罐以及所有管路都处于恒定的正压下，整个系统是封闭的，冷凝水所具有的能量大部分通过一定的回收设备直接回收送到使用场所。冷凝水的回收温度仅丧失在管网降温部分，由于系统封闭，水质有保证，减少了回收后水处理的费用。其优点是冷凝水回收的经济效益好、既节水又节能、设备工作寿命长、自动化程度高、可无人值守，缺点是系统的初始投资较大。

在节能减排的要求日益提高的当下，本文推荐企业使用蒸汽冷凝水的密闭回收技术。该技术已非常成熟，且有较多的成套设备供应商，尽管一次性投资多，但效益非常明显。密闭回收的蒸汽冷凝水，根据各企业的实际情况可按照下述的先后顺序用于相应的生产系统：锅炉给水、低温加热与伴热、液洗配料、制皂过程中的油脂处理或水解或煮皂、循环水补水等。

6 污水与雨水的回收处理与利用节水

洗涤剂行业的生产和生活污水，以及生产厂处于缺水地区的部分雨水，完全可以进行收集处理并回用，达到零排放。18年前，山东丽波日化股份有限公司在国内同行业率先实现合成洗涤剂工业废水零排放[6]，并通过了省级鉴定，这对同行业其他生产性的企业具有借鉴意义。从目前国内污水处理的技术发展看，根据各企业的污水排放情况和水质指标，采用合适的污水处理工艺和恰当的技术与管理措施，实现整个洗涤剂行业的废水零排放应该说是没有问题的。缺水地区的雨水可以与工厂内的生产、生活污水混合后一并进行处理，处理后的水质根据使用中水的场合不同，可以达到不同的指标要求，并回用于不同的系统，例如：可以分别用作工业用水、非生活饮用水、景观绿化用水、地下回灌用水和农业用水等。

7 蒸汽锅炉系统的改造节水

比较早的洗涤剂生产企业一般都自己配套了锅炉供蒸汽，新建的企业有些可能使用园区集中供热锅炉的蒸汽。北京化工大学首次开发了由蒸汽发生技术、汽水平衡技术、清洗强化技术和防腐阻垢技术等集成的工业蒸汽锅炉节水成套技术。其特点是能够代替离子交换树脂，消除离子交换树脂再生废水、溶盐废水、反洗水、冲洗水的排放。突破了把锅炉运行和停用分开处理的传统模式，实现锅水运行期的零排污、停用期间的不排污，从而，有效防止锅炉运行或停用期间的结垢、腐蚀，并能最大限度回收凝结水。该技术实现了对锅炉的全系统监控。采用该成套技术在廊坊热力中心建立了产汽量 60t/a的示范工程，已稳定运行3年多，使锅炉吨蒸汽补水量由原来的1.4-1.8t下降到 0.07t，吨蒸汽排污由1.2t下降到0.003t， 并解决了腐蚀和结垢问题，凝结水系统存在的腐蚀问题也得到有效控制。该技术已在廊坊热力中心、天津泰达热电公司等10多家企业的近300台蒸汽锅炉推广，每年节水1.0×107吨以上[7]。洗涤剂行业中，自己配套蒸汽锅炉的企业，可以参考该技术进行必要的技术改造，以期达到锅炉节水的目的。

8 结束语

客观地讲，目前应用于工业领域的、切实可行的节水技术众多，但就洗涤剂行业而言，主要涉及的生产车间不外乎上面几个。本文所述的这些节水技术均是成熟可行的、且是行之有效的，适用于本行业任何一个生产企业，因此，具有巨大的推广应用价值，相信企业采用后定会取得显著的经济效益和社会效益。

[1] 工信部.关于进一步加强工业节水工作的意见[Z].工信部节［2010］218号.

[2] 天津化工研究院国家工业水处理工程技术研究中心.工业循环冷却水节水成套技术[z].2003.

[3] 王利民.洗衣粉喷雾干燥系统的节能减排[J].中国洗涤用品工业，2012（12）：72.

[4] 王利民 丁建华. 一种非水基高活性物衣物洗涤剂、制备方法及所用的包装袋[P].中华人民共和国国家知识产权局，ZL201310285365.9.

[5] 文章军.清洁生产制皂工艺及其中间产物改性研究[D].中国科学技术大学硕士学位论文，2001.

[6] 王利民 陈海南 田庆堂，等. 实现合成洗涤剂工业废水零排放的基本措施及效果[J].工业水处理，2000（10）：34-36.

[7] 伍振毅 宋宗文.我国工业节水技术创新的研究进展[J].工业水处理，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，山东丽波日化股份有限公司副总经理兼总工程师，工程技术应用研究员，主要研究方向：洗衣粉和液体洗涤剂的浓缩化以及洗涤剂行业的节能减排。E-mail：wlm@libo.com。