工业废水处理再利用若干问题的探讨
我国人口众多，人均水资源拥有量为2200 m3，仅为世界平均的1/4，因此，我国是一个严重缺水的国家。目前，黄淮海及内陆河流域有11个省、市、区的人均水资源拥有量低于联合国可持续发展委员会确定的1750 m3用水紧张线，其中有9个地区低于500 m3的严重缺水线，水资源不足已成为制约我国经济和社会发展的重要因素之一。
造成我国水资源不足的重要原因是用水效率低下和污水排放量大。我国工业用水的取水量占全国取水量的20%以上，仅次于农业取水量，居第二位，约为生活取水量的二倍。全国污废水排放总量约620亿m3（不包括火电直流冷却水），其中工业废水约占66%。2003年我国万元GDP用水量为465 m3，是世界平均水平的4倍，显示我国水资源利用方式粗放，用水效率低下。统计还表明，我国工业万元增加值用水量是发达国家的5 ~ 10倍，水的重复利用率为50%，而发达国家已达85%。
我国的工业用水效率低下，废水排放量大与我国水资源条件极不相适应，为了使我国经济和社会能科学持续的增长与发展，改变目前水资源利用的粗放方式，挖掘工业废水处理再利用的潜力，提高工业用水效率，将工业废水作为新的水资源予以开发，是摆在我们面前的一项紧迫任务。以下就工业废水处理再利用的若干问题提出个人看法，进行探讨，以互相交流。
1 从国内外废污水处理再利用现况看工业废水处理再利用的可行性
目前国内外已有许多成功的污水处理厂出水供工业再回用的实践与经验。
国外：美国加利福尼亚Richmond的Chevron炼油厂利用市政水区的再生水用作工艺冷却水；澳大利亚将污水处理厂的出水进行微滤和反渗透、脱盐深度处理后，得到的纯净水用于锅炉补给水；新加坡将经过微滤、反渗透和UV消毒深度处理的回用水作为高科技和半导体工业的高纯水，据报道一座水量为45 000 m3/d的处理厂正在兴建；日本从60年代开始就大力研究和推广污水再生工业回用技术，如东京三河岛污水处理厂处理能力为13.8万m3/d，其中80%出水经处理后供340座工厂的工业用水，名古屋市的污水经混凝、沉淀、过滤后供给12座工厂使用。此外，还有南非、以色列等许多国家相继发展污水处理再利用，以弥补日益缺乏的水资源。
国内：钢铁、纺织、造纸、火电行业是用水大户，亦是工业废水排放大户。近几年来，在工业废水处理再利用方面有较大进展。太原钢铁厂位于华北地区缺水的太原市，为了满足钢铁生产持续发展需要，解决日益尖锐的供水和用水之间的矛盾，于2002年12月建成了40 000 m3/d冶炼轧钢废水处理再利用工程。该工程以反渗透分离技术为核心，一级反渗透处理能力1400 m3/h，二级反渗透300 m3/h。工程建成后满足了不锈钢年产量由20万吨提高到50万吨的用水需要。在造纸行业废水处理再利用方面，宁波中华纸业、东莞玖龙纸业、山东太阳纸业、浙江永泰纸业等国内一大批以废纸和商品浆为原料的纸和纸板造纸大型企业，所产生的造纸废水经过物化和生物处理后再利用到碎浆、打浆等工序中去，废水再利用率为40% ~ 50%。随着排放标准的日趋严格和水资源的不足，印染废水处理再利用逐渐增加。一些企业，将废水经过机械预处理后用于锅炉烟道气除尘系统，既利用印染废水pH高的特点使烟道气得以中和，又节省了新鲜水水资源。亦有将印染废水经过生化物化处理，再经过滤处理后用于冲洗厕所、地面、印花网版和冷却水等。在火电方面，北京华能热电厂利用高碑店污水处理厂出水在2000年建成了一座35 000 m3/d的污水再利用工程，采用凝聚澄清－过滤－消毒的方法，成功地将市政污水处理出水再利用作冷却循环系统补充水。在其他工业废水方面亦有很多处理再利用实例，在此不一一叙述。总之，国内外大量实践表明，工业废水处理再利用是可行的。
2 工业废水处理再利用具有普遍性
关于工业废水处理再利用曾有一种认识上的误区，认为“工业废水处理再利用主要是针对缺少水资源的西北、华北地区，而在沿海地区、长江三角洲等水网地带似乎没有必要，或者为时过早”。事实上，我国水资源的短缺不是局部的，而是普遍的。西北、华北等地区固然水资源不足，而在沿海地区随着经济的快速增长，取水量和废水排放量急骤增长，工业用水量达到全部取水量的30%以上，是全国平均水平的1.5倍。上海市工业用水量更大，为全部取水量的70%左右。所以水资源不足、水质不良的状况日益突出。以浙江省为例，年平均降雨量为1250 mm左右，单位面积水资源总量超过120万m3/km2，是我国水资源丰富的省份之一。但是，在干旱的2003年，同样发生用水紧张状况。水源上游水库蓄水量不足，工农业生产和生活用水矛盾突出，有的地区为了保证居民用水，对工业用水限量供应，或者采取经济手段对工业用水超过限量的部分数倍收取水费，以此迫使企业挖掘潜力，合理用水，节省用水，提高水的复用率，废水处理部分回用，减少生产用水的取水量。由此可见，开辟工业废水这个第二水源进行工业废水处理再利用，大幅度提高用水效率，以减少工业用水取水量，在我国是具有普遍性的。
3 由较低水平回用向工业废水处理生产再利用发展，拓宽工业废水处理再利用的前景
目前，在工业废水处理再利用方面，低水平回用较多，亦即经废水处理后，出水回用为工业杂用水，如，冲洗地面、绿化、水力冲渣等。或者进一步深度处理后回用作对用水水质要求不是很严格的工艺生产前工序，如造纸生产的打浆、洗浆，印染工艺的深色织物前漂洗等。这固然是工业废水处理再利用的一个重要方面，但是，我们不能停留在这个水平上，应该进一步拓宽工业废水处理再利用的路子。在有条件的情况下，工业废水处理后再利用为工业生产用水，尽量减少废水排放，甚至实现“零”排放。当然，要实现这一目标有难度。首先，工业废水处理后水质必须符合不同的工艺生产用水水质要求。例如，国内某生产白纸板大型造纸企业，拟对废水处理出水经过深度处理后在生产中再利用，其水质情况如表1所示。
表1 造纸废水处理再利用水质情况表
|
从表中可以看到，要做到造纸废水处理再利用，除了COD、BOD等有机污染物指标外，色度、浑浊度、电导率（含盐量）等亦要符合生产用水水质要求。又如，纺织印染企业，为了保证印染布的染色质量、鲜艳度和牢度，对用水的色度、浑浊度、硬度、铁离子、pH值等都有严格的要求。为了做到工业废水处理后再利用为工艺生产用水，对废水处理厂出水必须进行深度处理，以满足不同的生产工艺用水要求。第二，从技术上来说，必须采用常规的深度处理技术，如：混凝、过滤、消毒、吸附、软化、离子交换等或者膜分离技术（电渗析、超滤、反渗透等），方可使出水水质达到生产要求。前述太原钢铁公司40 000 m3/d冶炼轧钢废水处理再利用工程，就是采用微滤－保安过滤－精密过滤等预处理后，再经一级反渗透和二级反渗透。其中经过一级反渗透除盐率为90%，再经二级反渗透可使除盐率提高到95%，出水水质达到生产用水要求。大连某石化公司30 000 m3/d（一期10 000 m3/d）废水处理再利用工程采用反渗透技术，污水处理厂出水经气浮－过滤－两级反渗透－消毒后，出水COD 20 mg/L，BOD 5 mg/L，电导率<10，处理出水达到生产用水要求，分别供冷却循环水补充水和锅炉补水，目前该工程正在实施中。第三，工程投资和制水成本。据报道，太原钢铁公司40 000 m3/d废水处理再利用改造工程，工程投资约1000元/m3·水，吨水处理成本约2.5元左右。大连某石化公司5000 m3/d供冷却循环水的废水处理再利用工程投资为1800元/m3·水，5000 m3/d供锅炉补充水的再利用工程投资为7800元/m3。吨水处理成本分别为1.2元和3.7元。所以，工业废水处理再利用工程的工程投资和制水成本，因所需处理后水质、采用的处理技术和工程规模而异，差别较大，应通过技术经济比较因地制宜地确定方案。
4 工业废水处理再利用同清洁生产、资源回收和废水达标是一个系统工程，应通盘考虑
工业废水处理再利用工程不是一项单纯的水处理工程，而是以经过处理后生产废水作为水源，再经过深度处理达到生产再利用的工程。所以，不言而喻，经处理后的生产废水水质愈好，所含无机和有机污染物愈少，对再利用工程愈有利，可以减少再利用工程的投资和制水成本。为此，应该将清洁生产、资源回收、废水处理达标和再利用工程作为一个系统工程来统盘考虑。清洁生产、资源回收、废水处理达标是再利用工程的前提和基础，而再利用工程是工业废水广义上“零”排放的必然。以造纸企业为例，在生产过程中应实行清洁生产，采取节水和减污技术，包括湿法备料洗涤水循环使用，粗浆洗涤和筛选封闭系统，采用氧脱木素工艺和先进的漂白工艺，漂白洗涤滤液溢流使用，碱回收蒸发站冷凝水的回用，冷却水循环使用，白水回收等措施。以废纸和商品木浆为原料的纸和纸板生产企业，生产废水中含有大量废纸浆纤维，SS值高达3000 ~ 4000 mg/L。采用斜网过滤后可回收纸浆纤维55% ~ 65%，国内不少企业已经实施了这种资源回收措施。以年产40万吨的白纸板企业为例，废水量为20 000 m3/d，进水SS 3500 mg/L，经斜网回收后出水SS为1400 mg/L，每日可回收废纸浆量为150 T（含水率为72%）。每T纸浆纤维售价约为200元，每日可获得直接经济效益30 000元，全年收益约1000万元，相当于每吨纸成本降低25元。同时，由于进行了纤维回收，使进入后续处理系统的SS大大减少，一般地，经一级混凝沉淀后，出水SS可在100 ~ 150 mg/L，该部分水可再利用到打浆和洗浆生产工艺中去，就此一项又可实现废水处理再利用率50%左右。由于采取了在生产过程中节水减污的清洁生产措施和对废水中纸浆纤维回收，减少了污染负荷，改善了废水处理条件，有利于废水处理达标和再利用处理工程。
参考文献
[1] 赵家荣. 加强定额管理, 提高用水效率, 建立节水型工业. 2003.1.6
[2] John Anderson. 国际水回用实例研究. 21世纪国际城市污水处理及资源化发展战略研讨会论文集, 2001.11
[3] 余淦申. 减少排污实现造纸（废纸类）废水处理回用的对策. 西部经济发展与环境保护论坛论文汇编, 2004.2
[4] 中国轻工业北京设计院. 取水定额 (第5部分): 造纸产品实施指南. 2003.8
[5] 深圳水均衡有限公司. 中水回用项目技术介绍.
使用微信“扫一扫”功能添加“谷腾环保网”
