紡織印染企業(yè)的水重復利用率研究

          廣州弘禹環(huán)?？萍加邢薰?/span> 楊會(huì )玲 董廷尉 楊?lèi)?ài)民 駱睿

    摘要 詳細討論了紡織印染企業(yè)水重復利用的概念和形式等，分析了循環(huán)重復利用和串聯(lián)重復利用的特點(diǎn)、 形式以及組合方法，對生產(chǎn)水重復利用率和企業(yè)水重復利用率的概念以及計算方法提出了意見(jiàn)，用實(shí)際案例分析了蒸汽、冷凝水、冷卻水和工藝水的重復利用情況。

    關(guān)鍵詞 紡織印染企業(yè)；水重復利用；重復水量；重復利用率

印染行業(yè)作為紡織工業(yè)重要的組成部分，是紡織品生產(chǎn)鏈中產(chǎn)品深加工，提升品質(zhì)、功能和價(jià)值的重要環(huán)節，是高附加值服裝面料、家用紡織品等產(chǎn)業(yè)的重要技術(shù)支撐。紡織印染生產(chǎn)是以濕加T為主的生產(chǎn)過(guò)程，在生產(chǎn)過(guò)程中要消耗大量的水，是工業(yè)用水大戶(hù)之一。降低用水總量、提高水的利用效率是紡織印染行業(yè)長(cháng)期而艱巨的任務(wù)。“十二五”以來(lái)，紡織印染行業(yè)積極采取高效用水和節水措施，生產(chǎn)用水總量得到了有效控制，取水總量逐年下降，機織染整布單位產(chǎn)品水耗由2.5 t／百米下降到1.8 t／百米，針織染整布和紗線(xiàn)單位產(chǎn)品水耗下降了30%左右，水的重復利用率由15%提高到30%以上。盡管如此，從用水效率來(lái)看，行業(yè)總體水平仍有待提高。

提高水的重復利用率是提高水資源利用效率的有效方法之一。水重復利用率已是國家對印染企業(yè)的要求指標之一^[l]，也是節水型企業(yè)考核的重要指標之一^[2]。GB/T 21534-2008《丁業(yè)用水節水術(shù)語(yǔ)》規定了水重復利用率的定義和計算公式。但在實(shí)際T作中，重復利用水量的確定和計算仍存在爭論，測量重復利用水量的方法不確定，影響了水重復利用率計算的準確性，在某些過(guò)程中造成了一定的混亂。

根據多年在紡織印染企業(yè)中開(kāi)展清潔生產(chǎn)審核、節能減排和水平衡測試等丁作實(shí)踐，結合紡織印染企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際情況，本研究對紡織印染企業(yè)水重復利用狀況和水重復利用率的計算方法進(jìn)行分析。

1水重復利用

水重復利用是指企業(yè)使用過(guò)后的水被再次利用。水重復利用可以是一次利用，也可以是多次利用。根據水使用前后的水質(zhì)、再利用的方式、再利用的場(chǎng)合與途徑，水重復利用有著(zhù)不同的方法和形式。

 1.1 基本概念

重復利用水量( quantity of water recycle)是指在確定的用水單元或系統內使用的所有未經(jīng)處理和處理后重復使用的水量的總和，即循環(huán)水量和串聯(lián)水量的總和。 

循環(huán)水量(quantity of recirculating water)是指在確定的用水單元或體系內，在生產(chǎn)過(guò)程中已用過(guò)的水再循環(huán)用于同一過(guò)程的水量。 

串聯(lián)水量(quantity of series water)是指在確定的用水單元或系統內，在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生或使用后的水再次用于另一單元或系統的水量。 

重復利用率( recycle ratio)是指在一定計量時(shí)間內，在生產(chǎn)過(guò)程中使用的重復利用水量與用水量的百分比。 

用水量( quantity of water usage)是指在確定的用水單元或系統內使用的各種水量的總和，即取水量和重復利用水量之和。 

1.2水重復利用形式

1.2.1循環(huán)重復利用

(1) 基本形式。在確定的用水單元或系統內，在生產(chǎn)過(guò)程中已用過(guò)的水再循環(huán)用于同一過(guò)程為循環(huán)重復利用糾。循環(huán)重復利用的基本形式見(jiàn)圖1。

圖1 循環(huán)重復利用的基本形式

需要強調的是，在循環(huán)重復利用中，再次利用與前期利用屬于同一過(guò)程而不是屬于同一設備。如果是同一設備而不是同一過(guò)程，不屬于循環(huán)重復利用。 例如染色機的冷卻水和冷凝水回收后用于染色機的工藝水就不屬于循環(huán)重復利用。

(2) 含功能設施的循環(huán)利用。在實(shí)際生產(chǎn)中，重復利用過(guò)程需要調節水量、改變水溫、改進(jìn)水質(zhì)或增加水壓，以滿(mǎn)足再利用的要求，實(shí)現這些功能的設施為功能設施。圖2中的功能設施可以是蓄水池、蓄水罐、冷卻塔、處理設施、染料槽或助劑槽等。 

圖2含功能設施的循環(huán)重復利用

(3) 多循環(huán)重復利用組合。在用水過(guò)程中常常會(huì )出現多個(gè)循環(huán)重復利用的組合形式，圖3就是其中一 種，循環(huán)重復利用組合是通過(guò)多個(gè)循環(huán)重復利用共用了功能設施。循環(huán)重復利用組合基本上都離不開(kāi)共用功能設施，但功能設施供水的方式有所不同。部分企業(yè)冷卻水的重復利用與圖3相同。

圖3循環(huán)重復利用組合

圖4也是循環(huán)利用組合之一。圖4中的功能設施負責統一向各重復利用單元提供重復利用水量，與圖3分別形成不相同的循環(huán)。

圖4集中供給的循環(huán)重復利用組合

1.2.2 串聯(lián)重復利用

(1) 基本形式。在確定的用水單元或系統內，在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生或使用后的水再用于另一單元或系統為串聯(lián)重復利用。串聯(lián)重復利用的基本形式見(jiàn)圖5。對比圖5與圖1可知，循環(huán)重復利用是閉環(huán)，而串聯(lián)重復利用是開(kāi)環(huán)。在串聯(lián)重復利用中，串聯(lián)的T序可以是一個(gè)，也可以是多個(gè)。例如長(cháng)車(chē)逆流水洗和印花布連續水洗生產(chǎn)線(xiàn)都屬于多級串聯(lián)重復利用。 

(2) 含功能設施串聯(lián)重復利用。與循環(huán)重復利用一樣，在串聯(lián)重復利用中有時(shí)也需要增加功能設施來(lái)滿(mǎn)足重復利用的需要。圖6是含功能設施的串聯(lián)重復利用。冷凝水回收后再用于染色機的T藝水就是圖6的方式。

圖6合功能設施的串聯(lián)重復利用

(3) 串聯(lián)重復利用組合。將兩個(gè)或以上的串聯(lián)重復利用組合起來(lái)，以滿(mǎn)足生產(chǎn)和水重復利用的需要是常見(jiàn)的方式。例如，收集染色機的冷凝水和冷卻水作為T藝水重復利用，就是兩個(gè)串聯(lián)重復利用組合。 在圖7中，蒸汽第一次利用是加熱，冷卻水第一次利用是冷卻，而兩者第二次使用都是作為工藝水，與第一次使用是不同的過(guò)程。 

圖7串聯(lián)重復利用組合

1.2.3兩種重復利用的組合

循環(huán)重復利用和串聯(lián)重復利用不僅可以自身組合，還可以?xún)烧咧g組合。圖8中，冷卻水的重復利用是一個(gè)閉環(huán)，屬于循環(huán)重復利用，而冷卻水作為印花版框沖洗水則屬于串聯(lián)重復利用。 

圖8兩種重復利用的組合

1.3重復利用水量

1.3.1確定方法

確定重復利用水量是計算水重復利用率的基礎，就是確定哪些屬于水的重復利用，哪些不屬于水的重復利用。具體的確定方法：(1)考察各種設備、生產(chǎn)線(xiàn)或T序的水使用狀況，劃分水重復利用單元； (2)根據水重復利用單元的形式和特點(diǎn)，確定循環(huán)水量（礦。）或串聯(lián)水量( v.)。由于水重復利用的形式較多，確定時(shí)先要對設備和T序逐一分析。需要說(shuō)明的是：(1)企業(yè)外購或引進(jìn)的水源均不能計為重復利用水量，包括回用水；(2)在一個(gè)過(guò)程中利用了水的余熱而沒(méi)有重復利用其水量，該水量不能計為重復利用水量。圖9中，高溫廢水余熱回收過(guò)程僅回收利用了高溫廢水的余熱，而水沒(méi)有再利用，不能作為重復利用水量。 

圖9高溫廢水余熱回收系統

1.3.2計量要求

在水被再次利用的過(guò)程中，應安裝必要的水表統計重復利用水量。4]，水表應安裝在重復利用水量的進(jìn)水處。當客觀(guān)條件不允許時(shí)，可利用水平衡分析原理計算m相應的重復利用水量。

1.4重復利用率

1.4.1計算公式

水重復利用率可按公式(1)計算：

式中，R為水重復利用率，%；V_r為重復利用水量，ITI3； Vo為取水量，m3。

重復利用水量是循環(huán)重復利用水量和串聯(lián)重復利用水量之和。水重復利用率可按公式(2)計算： 

式中，曠、。為循環(huán)重復利用水量，ITI3；V_s為串聯(lián)重復利用水量，m3。

1.4.2生產(chǎn)水重復利用率

生產(chǎn)水重復利用指將重復利用水用于生產(chǎn)過(guò)程。 利用公式(1)和(2)計算生產(chǎn)水重復利用率時(shí)，重復利用水量和取水量都必須是用于生產(chǎn)過(guò)程的水量。

值得討論的是環(huán)保設施的重復利用水量是否屬于生產(chǎn)重復利用水量。過(guò)去一些文獻或標準沒(méi)有將環(huán)保設施列入生產(chǎn)部門(mén)或主要生產(chǎn)部門(mén)。由此得出環(huán)保設施的重復利用水量不屬于生產(chǎn)重復利用水量。而現實(shí)情況是，一些環(huán)保設施已與生產(chǎn)密不可分，例如大量使用回用水的企業(yè)，其廢水處理設施直接與生產(chǎn)設施掛鉤；又如定型機必須與尾氣處理設施同時(shí)啟動(dòng)。從這個(gè)角度考慮，環(huán)保設施的重復利用水量應計人生產(chǎn)重復利用水量。 

1.4.3企業(yè)水重復利用率

企業(yè)水重復利用率有時(shí)也被簡(jiǎn)稱(chēng)為水重復利用率，重復利用水量是用于企業(yè)內部各個(gè)部分的水量， 包括生產(chǎn)和生活用水。用公式(1)、(2)計算企業(yè)水重復利用率或者水重復利用率時(shí)，重復利用水量和取水量是用于企業(yè)各個(gè)部門(mén)或場(chǎng)所的水量。 

2蒸汽或冷凝水的重復利用

2.1 蒸汽多次利用

2.1.1 蒸汽發(fā)電+蒸汽作為熱源+冷凝水利用

擁有白備電廠(chǎng)的染整企業(yè)，蒸汽先用于發(fā)電，再用作耗汽設備的熱源，最后冷凝水回收利用。圖10中是串聯(lián)重復利用，第二次用作各種耗汽設備熱源的蒸汽量和冷凝水重復利用水量都屬于重復利用水量。計量要求可見(jiàn)圖中的蒸汽表和水表。 

圖10蒸汽發(fā)電+蒸汽作為熱源+冷凝水重復利用

2.1.2蒸汽作為二次熱源+冷凝水利用

目前，許多染整企業(yè)用中壓蒸汽作為定型機熱源，蒸汽作為熱源二次利用+冷凝水重復利用的方式見(jiàn)圖1 1。 

圖1 1蒸汽作為熱源二次利用+冷凝水重復利用示意圖

圖11中，蒸汽是二次作為熱源使用，第一次是作為定型機的熱源，第二次是從閃蒸罐產(chǎn)生低壓蒸汽再次用于染色機等耗汽設備的熱源。閃蒸罐分離m 冷凝水用于其他生產(chǎn)過(guò)程。蒸汽在二次利用后也產(chǎn)生冷凝水，收集后再次利用。整個(gè)過(guò)程是串聯(lián)重復利用。蒸汽第二次利用的量和冷凝水回收量都可作為重復利用水量。按要求應在閃蒸罐的蒸汽管道上安裝蒸汽表，計量第二次利用的量；在冷凝水進(jìn)水口安裝水表，計量冷凝水的重復利用水量。 

2.2 冷凝水

冷凝水具有優(yōu)良的水質(zhì)和較高的水溫，是重復利用的重點(diǎn)。蒸汽使用后的冷凝水再次用于鍋爐進(jìn)水、工藝水等均屬于串聯(lián)重復利用。再次利用的冷凝水量為重復利用水量，應在再次利用的進(jìn)水管安裝水表計量。

3 冷卻水的重復利用

3.1 串聯(lián)重復利用

冷卻水串聯(lián)重復利用是常見(jiàn)的方式，冷卻水經(jīng)過(guò)冷卻后被收集起來(lái)，用于其他生產(chǎn)過(guò)程。例如冷卻水作為T藝水重復利用，由圖12可知，冷卻水兩次進(jìn)入染色機，但過(guò)程不同。冷卻水重復利用水量的計量應在冷卻水再次利用的進(jìn)水管進(jìn)行計量。

圖12冷卻水串聯(lián)重復利用

3.2循環(huán)重復利用

與串聯(lián)重復利用相比，建立冷卻水獨立循環(huán)系統更節水，水重復利用率更高。由圖13可知，系統中水的功能沒(méi)有改變，為循環(huán)重復利用。循環(huán)水量為循環(huán)重復利用水量，計量的水表應安裝在冷卻水再次利用進(jìn)水管。 

圖13冷卻水循環(huán)重復利用

3.3重復利用組合

工藝水重復利用，也可以用作冷卻水重復利用，這就組成兩種重復利用的組合。圖14中，染色機可以是染色機組，也可以是單機。用作工藝水的重復利用屬于串聯(lián)重復利用，其水量為串聯(lián)重復利用水量；用作冷卻水屬于循環(huán)重復利用，其水量為循環(huán)重復利用水量。在這樣一個(gè)系統中，需要分別計量重復利用水量。水表1用于計量串聯(lián)重復利用水量，水表2用于計量循環(huán)重復利用水量。

圖14冷卻水重復利用組合

4工藝水的重復利用

4.1 水質(zhì)要求

工藝水在第一次使用后，水質(zhì)有很大的變化，影響到重復利用。水質(zhì)對重復利用的影響有3種情況： (1)第一次使用后水質(zhì)能滿(mǎn)足重復利用的要求，例如長(cháng)車(chē)逆流水洗的水；(2)第一次使用后需要添加染化助劑才能滿(mǎn)足重復利用的要求，例如紗線(xiàn)漿染過(guò)程的水；(3)第一次使用后需要經(jīng)過(guò)處理才能滿(mǎn)足重復利用的要求，例如廢水處理后的回用，絲光殘堿液濃縮回用等。 

4.2循環(huán)重復利用

漿染紗中的染液循環(huán)，廢水深度處理后用于生產(chǎn)以及鍋爐煙氣脫硫廢水循環(huán)系統都屬于循環(huán)重復利用。漿染紗匹染的染料循環(huán)系統見(jiàn)圖15。圖15中的重復利用水量是循環(huán)重復利用水量，計量的水表應安裝在染液輸出管道上。 

圖15漿染染液循環(huán)利用系統

4.3 串聯(lián)重復利用

工藝水串聯(lián)重復利用的情況比較復雜，大多數情況下都需要功能設施處理后再重復利用。長(cháng)車(chē)中水洗槽的逆流水洗線(xiàn)和印花布連續水洗線(xiàn)都是多級串聯(lián)重復利用。圖16是長(cháng)車(chē)水洗槽的情況：

(1)長(cháng)車(chē)中各水洗槽都要進(jìn)行水洗，但又有差異，屬于不同的過(guò)程；

(2)進(jìn)水水量使用了Ⅳ次，重復使用N-l次，其重復利用水量為進(jìn)水量的N-1倍；

(3)由于是串聯(lián)， 只能用水表對第一次進(jìn)水量進(jìn)行計量。 

圖16長(cháng)車(chē)水洗槽逆流水洗示意圖

4.4重復利用組合

工藝水的重復利用也可以是循環(huán)重復利用和串聯(lián)重復利用的組合。在這些重復利用中常常有水的處理，例如T藝水使用后成為廢水，經(jīng)處理后再次用于T藝水、冷卻水和清潔沖洗用水。

5結論

近十幾年來(lái)，染整企業(yè)的技術(shù)人員和管理人員都高度重視水的重復利用，運用和開(kāi)發(fā)了許多水重復利用的技術(shù)和工藝，使印染企業(yè)的水重復利用率得到較大幅度的提高。然而在印染行業(yè)內，水重復利用率仍有提高空間，重要的是要有正確的思路，克服一定的認識誤區。 

(1) 需要克服輕視小水量的重復利用。例如燒毛機的冷卻水和氣流染色機中空氣壓縮機的冷卻水， 大多數企業(yè)都沒(méi)有進(jìn)行重復利用。原因是水量太小， 設備排放較分散，不易回收。 

(2) 要有總體的規劃和綜合性的考慮，例如染色機冷卻水重復利用的方式不同，產(chǎn)生的效果也不同。 如果只是簡(jiǎn)單地回收到蓄水池，然后作為T藝水重復使用，水的重復利用率較低。如果建一個(gè)獨立的冷卻水循環(huán)重復利用系統，重復利用率會(huì )大大提高。 

(3) 需要對工藝水的重復利用進(jìn)行研究，尤其是對T藝水的水質(zhì)進(jìn)行分析，在滿(mǎn)足條件的情況下實(shí)施重復利用。 

(4) 文中僅提出了有關(guān)重復利用水量計量的原則，在T作中應根據實(shí)際情況配置水表。

參考文獻： 

[1] 印染行業(yè)規范條件(2017版)[Z].

[2] GB/T 26923-2011，節水型企業(yè)紡織染整行業(yè)[s]. [3] GB/T 12452-2008，企業(yè)水平衡測試通則[s].

[4] GB/T 29452-2012，紡織企業(yè)能源計量器具配備和管理要求[s].