污水零排放论文：糖业污水零排放实践
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本文作者：何华柱1邓金明2罗昌森2周锡文1作者单位：1广西永鑫华糖集团有限公司2广西都安永鑫糖业有限公司
清污分流，废水分类处理
将厂区内的排水系统分成污水管网、清水管网、雨水管网等3个部分：①污水管网主要对各车间地板冲洗水、箱罐冲洗水、石灰消和残汁以及经过隔油处理后的压榨废水等高浓度污水进行收集，通过专用水沟排放到生化处理系统的事故池；②清水管网则是对生产过程中锅炉用水、工艺用水、蒸发和煮糖汁汽喷射冷凝器用水、设备冷却水、水膜除尘器用水等进行独立管路设计，充分利用甘蔗带来的水分；③雨水管网则对厂区内的雨水进行独立收集。清污分流为实现废水零排放奠定了基础。
生产过程中水的循环使用
1）废水循环利用系统。针对用水要求不同，制定合理的废水回用方案，实现废水循环利用。主要包括：①冷凝器冷凝水闭合循环系统；②汽机冷却水循环系统；③锅炉冲灰水循环系统；④其它废水循环系统。（1）冷凝水闭合循环系统。蒸发、煮糖汁汽喷射冷凝器排出来的冷凝水具有水量大、温度高、含有微量SO2（溶于水形成亚硫酸）和微量糖分的特点，多次循环使用后浓度增高，易发酸发臭。我们先将冷凝器冷凝水排入循环热水池，经2000m3/h的WGPL无填料喷雾冷却塔冷却降温至30℃后进入循环冷水池，再从循环冷水池抽取300～400m3/h的冷凝水进行生化处理，处理达标后回流到循环冷水池补充冷凝水。从而使循环冷水池中冷凝水的污染物浓度控制在较低范围内，符合冷凝器用水要求，确保整个榨季生产冷凝水循环使用。同时经过生化处理系统也可以对冷凝水进行辅助降温，可谓一举两得。此外，对循环冷水池中的水进行COD含量实时监控，并根据COD含量对循环池冷凝水生化处理量进行调节，确保循环冷水池中水质符合要求。同时在循环池中加入一些石灰乳，调节循环池水的pH值在7.0～7.5范围内，防止冷凝水酸化。冷凝器冷凝水是一个闭合的循环系统（如图1所示），可不再抽取原水置换循环水池中的水，不仅节约用水，还为煮糖和蒸发冷凝器提供充足合格的冷凝水，保证煮糖或蒸发真空度的稳定性。（2）汽机冷却水循环系统。汽机冷却水循环系统如图2所示，汽轮机、引风机和榨机冷却水经300m3/h冷却塔降温后循环使用。汽轮机冷却水出水温度高，没有污染，汽轮机冷却水对水质要求不高，只要将出水温度降低后就可以循环使用。压榨机轴头冷却水含有一定的油，经滤油池除去悬浮油，然后经过降温处理后循环利用。在整个冷却过程中蒸发损失的水分用中水补充。（3）锅炉冲灰水循环系统。锅炉冲灰水循环系统是一个闭合循环系统（如图3所示）。锅炉冲灰水进入沉灰池，经灰水分离器处理后清水回用于锅炉除尘，灰渣外运进行综合利用。烟气在水膜除尘器除尘过程中带走不少水分，灰渣外运也带走一些水分，在循环过程中冲灰水损失部分用中水补充。（4）其它废水循环系统。所谓的其它废水，主要是硫磺炉冷却水、洗箱罐水、洗地板水等。这部分水含有微糖分，浓度比较高。排入事故池后进入生化处理系统，处理达标后回用。
2）甜水回用于压榨渗透水系统。传统制糖生产过程中，蒸发罐、煮糖罐加热器等的洗罐、试压用水一般取于新鲜水，经洗罐后其含有较高的糖分，俗称甜水。甜水不含其它污染物，全部收集回用作压榨渗透水。我们采用这种办法减少了洗罐、试压用水对末端废水处理设施的冲击，减少了使用新鲜水量及外排水量，还能提高糖分收回和降低能耗。
3）末效蒸发尾汽余热利用系统。利用蒸发罐末效利用尾汽收集系统，蒸发末效汁汽不直接进入蒸发冷凝器，先进入末效尾汽收集系统，混合汁进入尾汽收集系统，与末效蒸发汁汽呈逆流形式产生热交换，混汁温度升高，汁汽温度下降，温度下降后的汁汽再进入蒸发冷凝器。该系统充分利用尾汽余热，降低蒸汽消耗量，减少蒸发冷凝器用水量，经检测证实，使用该系统后可降低标煤耗达0.26%。
4）工艺热水（汽凝水）循环系统。工艺热水（汽凝水）循环系统如图4所示。由于生产能耗较低，蒸发汽凝水除大部分供锅炉用水、工艺用水和损耗外，还有富余的热水，我们将这部分富余热水送往蒸发热水箱，蒸发热水箱溢流出来的水经高效冷却塔冷却降温后进入冷水箱，用作工艺冷水、高压清洗机用水和车间日常用水。同时，各蒸发罐全部使用高效捕汁器，以降低各效汽凝水含糖量，使Ⅱ效汽凝水符合锅炉入炉水标准，满足了锅炉用水要求，减少了锅炉用新鲜水量。
生产废水经生化处理后实现中水回用
1）废水生化处理系统。废水生化处理系统设计处理能力为14400m3/d，采用卡鲁塞尔氧化沟工艺，有关设计参数如表1所示，工艺流程如图5所示。废水生化处理系统的核心是卡鲁塞尔氧化沟，OXYRATOR表曝机又是卡鲁塞尔氧化沟系统的核心设备，根据最高负荷和最不利条件下的COD，BOD5以及NH4-N的降解要求，对设备进行了适当的选型和配置，使废水生化处理系统具有足够的抗负荷和抗冲击能力。废水生化处理系统在榨季生产期间，主要处理事故池中的高浓度废水及部分循环冷水池中冷凝水，榨季结束后处理事故池、循环冷水池和汽机循环冷水池中的水。卡鲁塞尔氧化沟工艺具有占地面积少，曝气设备安装维护简便，工艺稳定可靠，处理效果好等优点，为实现中水闭合循环使用创造了条件。2）中水回用。废水经生化处理系统处理，出水pH值、SS、氨氮、CODCr、BOD、石油类、色度共7个监测因子监测结果均达到GB8978-1996《污水综合排放标准》中一级标准和GB21909-2008《制糖工业水污染物排放标准》标准限值要求，该出水俗称中水。榨季期间，中水一部分泵送补充汽轮机、压榨机冷却水和锅炉冲灰水循环过程中损失的水量，一部分供硫磺炉及硫气冷却水和冲洗地板水，剩余部分自流至循环冷水池调节循环冷水池中的冷凝水，确保冷凝水质量符合回用要求，供制炼车间蒸发、煮糖汁汽喷射冷凝器使用（详见图6）。榨季结束后，中水供各车间设备检修期使用，剩余部分留池子中待下一个榨季生产使用。
生产用水平衡分析
质量守恒定律告诉我们：在任何与周围隔绝的物质系统（独立系统）中，不论发生何种变化或过程，其总质量保持不变。那么生产过程中，在不补充新鲜水的前提下，产品、副产品含水量和水蒸发损失量之和与甘蔗自带水平衡，则没有剩余水分，即实现零排放。如图6所示。从甘蔗的化学成分分析可知，通常情况下，甘蔗纤维分11.5%～12.5%，蔗糖分12.5%～14.5%，非糖分2%～4%（非糖分中包括：还原糖1%～1.5%，果胶及有机酸0.3%～0.4%，含氮化合物0.4%，脂肪及蜡质0.2%，灰分0.4%～0.6%），水分70%～75%[1]。广西都安永鑫糖业有限公司4000t/d甘蔗糖厂产品及副产品含水量和生产过程中水分蒸发损失量如表2、表3所示。1）冷却塔蒸发损失水量。根据给水排水设计手册（第二版）（第4册）工业给水处理资料[2]，工程上冷却塔蒸发量的估算。（1）冷凝器冷凝水循环系统。安装3台2000m3/h的WGPL无填料喷雾冷却塔，2备1用，进水温度为40℃，出水温度为30℃，循环水量2800m3/h，蒸发损失水量为：E1=0.0016×(40－30)×2800=44.8（m3/h）（2）汽机冷却水循环系统。安装2台300m3/h喷雾冷却塔，进水温度为40℃，出水温度为30℃，循环水量600m3/h，蒸发损失水量为：E2=0.0016×(40－30)×300×2=9.6（m3/h）（3）工艺热水（汽凝水）高效冷却塔循环系统。安装2台200m3/h方形逆流式高温冷却塔，进水温度为70℃，出水温度为35℃，循环水量150m3/h，蒸发损失水量：E3=0.0016×(70－35)×150=8.4（m3/h）
2）锅炉冲灰水处理系统损失水量。废气处理系统安装2套文丘里+麻石水膜除尘器和4台灰水分离器。除尘器设计总处理烟气量5.0×105m3/h，除尘效率≥98%，总阻力≤1.2kPa。灰水分离处理技术的成熟应用为冲灰水的回用创造了条件，锅炉冲灰水经沉淀池、高效灰水分离器处理后进行闭合式循环使用。锅炉产生的烟气温度较高，进入除尘器的烟气温度高达180℃，烟气在水膜除尘器除尘过程中带走不少水分。根据上几个榨季对锅炉冲灰水补充量的统计可知，烟气在水膜除尘器除尘过程中带走的水分E4约25m3/h。灰渣外运综合利用带走一些水分，蔗渣锅炉吨蔗燃烧蔗渣量0.13t，灰分含量2%，灰渣含水量70%[3]，灰渣带走的水分为（以生产能力4000t/d计）：E5=0.13×4000×2%×70%=5.2m3/d=0.22m3/h故锅炉冲灰水处理系统损失水量约25.22m3/h。
3）废水生化处理系统剩余污泥带走的水分。废水生化处理系统设置有污泥储池，通过回流污泥泵将回流污泥送回卡鲁塞尔氧化沟。为了保证卡鲁塞尔系统中稳定的污泥浓度，剩余污泥必须去除，剩余污泥从污泥储池中抽出，通过剩余污泥泵送至污脱间，让污泥在絮凝剂的作用下絮凝，通过带式污泥浓缩脱水一体机浓缩压成干泥，通过输送带将干泥送到滤泥堆场。按废水生化处理系统进水量400m3/h计，产生剩余干泥量约1.92t/h，干泥含水率80%～85%，则干泥带走的水分E6约1.63m3/h。
4）生产工艺水和蒸汽循环过程中的损失。在生产工艺水和蒸汽循环使用过程中会造成一定的损失，损失量E7约2.5m3/h。以甘蔗中水分为70%计，4000t/d甘蔗糖厂产生甘蔗自带水116.67m3/h，由表2、表3可知，在生产过程中产品、副产品和蒸发带走的水分约115.89m3/h，剩余甘蔗自带水0.78m3/h。由于榨季生产时间均在冬天，天气干燥且雨水少，露天的池子会有些水分蒸发进入大气，因此没有多余的废水直接排入外界水体，实现废水零排放。
严谨的生产管理，实现零排放
先进的技术和设备是基础，严谨的生产管理是关键。公司秉承“忠诚、高效、严谨、创新”的企业文化来诠释不懈奋斗的精神，致力于深化企业改革，强化企业内部管理工作。公司加大生产过程中各个工艺指标控制的管理，废水分类循环使用，杜绝“跑、冒、滴、漏”现象的发生，确保废水生化处理系统不受高浓度废水的冲击。同时，公司有专业的环保技术人员，确保废水生化处理系统正常运行，出水水质达标，最大限度地完成生产废水“资源化”，实现废水零排放。