湖南省环境保护局 湖南省轻工行业管理办公室 中德环境技术中心

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1 湖南省环境保护局 湖南省轻工行业管理办公室 中德环境技术中心 2002.8.15
湖南省轻工行业水污染 防治技术研讨会 湖南省环境保护局 湖南省轻工行业管理办公室 中德环境技术中心

2 Dr.-Ing. Dirk Weichgrebe
Workshop: Wasser- und Abwasserprobleme in der Leichtindustrie Sino-German Center for Environmental Technology, Changsha, Hunan, P.R.China, 德国工业行业 企业内部节水措施 Dr.-Ing. Dirk Weichgrebe 德国汉诺威大学 水处理及废弃物处理技术研究所 Welfengarten 1, D Hannover Tel. 0511/

3 德国2000年水的使用与储量

4 某企业的水的流程

5 概念及定义 生产 水的- 采集 水的- 调用 水的- 使用 水的- 运用 废 水 未加使用外排 水的省耗 外来水源 卖给第三方 自采水源
一次- 使用 多次- 循环- 生产 冷却 蒸汽- 制造 其他 用途 水的使用量 水的采集量 = 使用率

6 目录 引言 水的来源与水的运用 与产品及生产过程一体化的环境保护 (PIUS) 企业内部措施
德国现在采用的对废水进行部分处理而使之重复利用的方法 (蒸气技术,膜技术等) 实例 (造纸厂,金属加工企业,食品加工工业) 总结回顾

7 联邦德国1998年工业企业用水的采集 河堤过滤 来自公共水网 的其他水源

8 1998年联邦德国食品加工行业及 烟草行业水的采集
水的总量 : 3.04亿 m³ 地下水 27% 河堤过滤 3,9% 源头水 6% 来自公共水网 的其他水源 37,2% 来自非公共 水网的其他 水源 3% 地表水 22,9%

9 生产用水的定义 据德国工业企业标准DIN 4046的定义,生产用水定义为“用于商业，工业，农业或类似的目的，具有不同的质量和性质（包括饮用水质）的水” 使用者的要求可能高于或大大低于那些饮用水的规定。因此不太可能为生产用水制定任何广泛有效的规程，而只能是实用-具体的要求。 相应的， 生产用水部门对水质的要求在不同的应用领域也会大大的不同。而且这些要求取决于相应的工业行业的生产方法和生产的产品的质量要求。 考虑到运行安全和卫生， 生产用水的性质要求如下： - 应无味，不含固体物质，清澈 - 应适宜于原材料. - 必须卫生安全

10 生产用水的应用 在商业和工业生产过程中，水一般用于: 原材料, 如. 酿酒水，矿泉水 氨生产用水 运输工具,如. 清洗水 (果汁运输)
传送媒质 (水利开采) 辅助剂,如 冷却剂 溶解剂 冲洗剂 能量载体（水蒸汽，高压水） 安全剂 (灭火用水) 饮用水 (职工用水)

11 提高水质标准发展以促进水的循环使用与再利用?
生产用水水质要求 低要求 饮用水水质 更高的要求 采矿 制革 洗车道 Ö-Norm B 5107 欧盟章程 关于游泳水质要求 的欧盟法规(1975) 食品工业 休闲食品工业 TrinkwV (1990) DIN 2000, 2001 DIN 1988 发电厂（完全的脱盐) 冰箱厂（水的软化） 芯片厂 VGB-Guideline (1988) VdTÜV (1983) VDI-Guideline 3808 (1986) TRD611, TRD612 在将来: 提高水质标准发展以促进水的循环使用与再利用? 更进一步的开发水预处理工艺! 净化生活污水作为生产用水?

12 德国1998年水的利用（每个单独的工业行业） 据2001统计年鉴数据

13 联邦德国1998 年企业用水 ca. 830亿 m³ ca. 150亿. m³ ca. 320亿 m³ ca. 340亿 m³
14% 用于生产特殊用途 67% 循环- 使用 31% 一次性 33% 投入 81% 用于冷却 5 % 一般性用途 ca. 830亿 m³ ca. 150亿. m³ ca. 320亿 m³ ca. 340亿 m³ ca. 690亿 m³ 联邦德国11649 家企业 据2001统计年鉴数据

14 联邦德国1998年用水, (以州来分) 据2001统计年鉴数据

15 1998年SH州企业水的运用 ca. 48 亿. m³ ca. 3亿. m³ ca. 44亿. m³ ca. 44亿 m³
5 % 用于生产特定用途 81% 一次性使用 81% 投入 19% 88 % 冷却水 19% 循环使用 7 % 用于一般性生产 ca. 48 亿. m³ ca. 3亿. m³ ca. 44亿. m³ ca. 44亿 m³ ca. 10亿 m³ Schleswig-Holstein州376家企业 据2001统计年鉴数据

16 食品工业企业的污染负荷及代表值

17 水的利用率的发展 1 2 3 4 5 6 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 年度 利用率[-] 加工工业和采矿 食品工业

18 在德国的废水排放 （百万 m³） 加工工业 采矿，石头开采 用于公共用电的热发电厂 公共废水排放 1998百分配比 100% 80% 60%
40% 20% 据2001统计年鉴数据

19 工业用水的总成本 淡水供应 用水 废水处理 外部来源, 水购买成本 内部来源 水抽取成本, 抽取，处理，运输费用 一次性利用, 分配成本
重复利用, 循环,分配和 处理成本 废水处理 直接排放 处理成本, 排污费 间接排放 预处理成本,

20 与生产和工艺一体化的环境保护 可以减少废物，废水和有害物质的产生 而不须 脱离于生产过程对物流进行分离，处理和处置
水量和排放物质的减少可以降低污染物对环境的负荷，从而为企业节约成本 最初没产生的废水在后面也就不须处理

21 与生产和工艺一体化的环境保护 环境保护措施的采用 与产品相关的 与生产相关的 其他的 法律义务 只有在下列情况下 行业自律. 一体化措施
依据 VDI-规则 VDI 3800, 2001年12月 环境保护措施的采用 与产品相关的 与生产相关的 其他的 法律义务 只有在下列情况下 行业自律. 一体化措施 末端治理措施 环境管理 (ISO14001) 老遗留问题的清除 排放权交易和 京都协议的其他措施 与工艺一体化的措施 与设施一体化的措施 改变反应条件 替代有机溶剂 改变方法 热电厂 循环 物质回收

22 节约用水来改善企业形象 我们关注每一点滴

23 通过企业内部措施减少废水负荷和成本 I 1. 现状分析 (1) 创建一个工艺流程表 确定输入和输出
(1) 创建一个工艺流程表 确定输入和输出 找出水，废水和污染物产生环节，如有必要安装水表和电表。水不漏 （作出水平衡，电平衡和物流 平衡表（辅助剂，使用的物质）） (2) 在所有的操作点确定电和水的消耗量 (3) 计算具体的消耗和数量，如 1. 具体的水耗 = 水耗/生产单位 (m³/t or m³/l) 2. 具体的废水产生量 = 用水量 – 过程水 – 蒸发和产品的水输入 /生产单位 (m³/t or m³/l) 确定具体的污染物负荷 1. 选取例子，分析 2. 数量 x 浓度 =负荷

24 通过企业内部措施减少废水污染负荷和成本 II
2. 内部环保改进措施 (1) 在节约电，水和贵重物质方面，通知，鼓励和再教育员工 (奖励制度,节约竞争). (2) 控制淡水和废水量 (3) 购买和安装节水装置 (4) 控制泄漏 (5) 采用高压清洗工具 和干洗方法 (1) 减少用水量，采用替代品，如用空气或热蒸汽 (2) 减少能耗, 如采用热电联合效应 (3) 改进工艺的组织结构 (4) 避免产品浪费 3. 改变生产方法

25 通过企业内部措施减少废水污染负荷和成本 III
4. 改进运输方法 (1) 干燥输送 (2) 采用循环运输 (1) 过程水的多次分配（串联，循环) (2) 再利用净化的过程水，雨水，冷凝水或废水 (3) 管道清洗，高压清洗，超声波清洗. 用逆流原则清洗瓶子 5. 改变净化方法 (1) 采用水循环工艺和水箱的多次使用 (2) 改冷却闭路循环为空气冷却 (3) 干冷方法，蒸汽冷却 6. 改变水的流向和冷却方法 (1) 从沉淀和产品余料中回收物质 (2) 从固态和液态产品废物中提取副产品 (3) 从水汽中提取和利用 7. 在产品残渣，废物，废水中提取和回收贵重物质

26 造纸厂Schoellershammer 造纸厂 Schoellershammer 是德国唯一一家即生产波纹纸板又生产精细纸的厂家，采用不同的生产线，但在同一企业生产. 在波纹纸板生产线，已经在很大程度上实现了封闭水循环. 但产生高BOD-负荷的废水是难以避免的，这股废水可以进入一个厌氧装置中（厌氧法）进行预处理，紧接着被引入城市污水处理厂 (好氧法)得到处理. m³/a 生产用水

27 造纸厂Schoellershammer 精细纸加工生产线所产生的废水将不需要经过纤维回收或预处理而直接排放进入污水处理厂 (好氧活性污泥法)得到处理. 用水量: m³/a ! 为了节约用水和减少污染物的产生，工厂开始考虑把两条生产线的水联合起来使用.

28 造纸厂Schoellershammer 设计:
经过厌氧处理后的波纹纸板生产线废水，将会进入后接的好氧处理工艺，这股出水将汇合最多不超过一半的经过一个“循环过滤”装置过滤后的精细纸加工废水，回用于波纹纸板的生产线“交叉利用” 目的: 波纹纸板生产线节水可达 50%. BOD-负荷减轻 => 减少 减少可沉降物质的产生 => 污水排放的费用 相关环境保护措施投资将近 欧元 国家补助金额为 欧元

29 造纸厂Schoellershammer 节约 62% 80% m³/a

30 造纸厂Schoellershammer

31 造纸厂工艺水循环 在对纸张的质量要求不高的时候，100 % 的封闭水循环也是可能的, (污染物质部分残留于纸产品中) 浓度随着循环过程而升高
特定的污染物质会沉积于循环中 循环率提高所带来的问题 微生物对氧的消耗 厌氧过程的开始 腐蚀 沉降物质的增加

32 造纸厂一体化水处理图 生物处理阶段 生产过程 化学，机械反应 [Haver 1998] - 材料准备 - 纸机 - 真空泵
- 浆泥运回搅碎机 - 生产废水 水蒸气 10 m³ / h 用水 m³ / h 生产过程 化学，机械反应 生物处理阶段 再嚗气 belüftung 100 m³ 缓冲池 涡流搅拌 200 m² 厌氧流化床 反应器 酸化 150 m³ 气浮 60 m² 污泥中间储存装置 25 m³ / h 废水回流 混合池 300 m³ 隔栅 250 m³ / h m³ / h 废气 [Haver 1998]

33 联邦德国造纸行业废水产生量及污染成分（净化处理前）

34 德国现在采用的 对废水进行部分处理而使之重复利用的方法
工艺改进 物理-生物处理 臭氧氧化 逆流-串联冲洗 真空蒸气法 膜技术

35 真空蒸气装置

36 麦制品加工行业

37 Nachrodt 市AVN公司铝及铝合金阳极氧化设施（2002）

38 Eloxalanlage der Fa. AVN in Nachrodt (2000)
碱 酸

39 膜分离工艺模拟图 大量进水 原液 小分子 大分子 浓缩液 水 膜 滤出液

40 膜工艺-及过滤工艺的区分 金属盐 有色带 病菌 食盐 细菌 反渗透 纳米滤 超滤 微滤 过滤 分子大小[微米] 压差[bar] 0,0001
0,001 0,01 0,1 1 10 100 200 食盐 金属盐 病菌 细菌 有色带 反渗透 纳米滤 超滤 微滤 过滤 分子大小[微米] [ BAUMGARTEN, 1998] 压差[bar]

41 ISAH的膜-测试-仪器

42 麦芽作坊:一体化的工艺水处理 大型实验器械 (Kraft, 1997)
Gerste Frisch- wasser Na? Weiche Spritzmalz, zum Keimkasten Proze遷asser, verunreinigt Brauch- wasser- vorlage Brauchwasser, sauber Filtratpumpe Luftzufuhr getauchte Mikrofiltrations- module Membran- biologie 水 浸湿 膜技术 浸着式微 滤设施 储水池 干净的储水池 过滤泵 麦芽发酵 清洗 通空气 粮食

43 麦芽作坊:工艺水处理 大型实验机械 (Kraft, 1997)

44 PIUS 啤酒厂工艺图 (BmBF-Projekt 01 ZF9501/3 upt GmbH, Schlussbericht 11/2000)

45 饮料行业水的回用

46 啤酒厂的水重新利用 碱预备 采用微滤，超滤及纳米过滤 优点: - 较纯的碱 （保留时间较长) - 净化效率提高 缺点: - 提高消泡能力
(Schildbach 2000) C OD- 的去除 碱的去除 乳化剂 微滤 24 % 0 % 50 % 超滤 34 % 80 % 纳米过滤 61 % 85 % 优点: - 较纯的碱 （保留时间较长) - 净化效率提高 缺点: - 提高消泡能力 - 损耗乳化剂

47 内部的节水潜能 洗涤剂 清洗瓶具 洗涤剂回用 再生洗涤剂 分离固态物质 用水 超滤/ 纳米滤 依情况补充剂 （定期的更换） 废弃物
(废弃物 污染及悬浮物质） 废弃的洗涤剂 废水 洗涤剂回用 废弃物 污染及悬浮物 洗涤剂 （定期的更换） 依情况补充剂

48 啤酒厂水的回用 采用污水处理厂的排水作为锅炉房的储水 (Rosenwinkel, 2000) 啤酒厂污水 COD = 22 mg/l
处理设施出水值 ( 在过滤之后): 工艺: 结果: COD = 22 mg/l 可滤物 = 2,7 mg/l Cl = 607 mg/l 反渗透 - 好的可渗透性 - 好的盐去除 - 好的 Ca去除 (Ca<10 mg/l)

49 苹果汁厂- 清洗水 去炸汁机 清洗线 储存的苹果 运送带 果汁收集池 MBR 设施 鼓式筛分机 间距: 1mm Zenon 模式
考虑的循环线 过滤物 粗颗粒滤分器 现有的流水线

50 实验设备COD的变化值

51 循环利用 / 经济分析 供水 0,25 -2,5 (1,65) DM / m³ 内部 用水 产品 有价值物质, 无利用价值物质 当有 CH4
对甲烷气的利用 终端处理的后处理 1,5 - 5 EURO/m³ 剩余物质 (污泥) 生产成本 可能的 终端处理的预处理. 使水能循环使用的措施 z.B. 膜技术 浓缩处理 ggf. Desi 2,0 - 5 EURO / m³ 用于回收 纳污水体 Bilanz 花费 EURO / m³ 用于回收 节约用水0,25 - 2,5 EURO / m³ 节约排水 0,75 - 2,5 EURO/ m³ ggf. 节约排水水费 1,5 - 5,0 EURO / m³

52 采用水循环之前的电线厂 塑料 玻璃瓶 400°C 电线 22°C 塑料 铜丝 150°C 电线 22°C 350 m³, 18°C
(Kroschu-Kabelwerke, 1999) 电线 塑料 400°C 玻璃瓶 22°C 17°C 350 m³, 18°C 消防备用水箱 粗滤 电线 铜丝 塑料 150°C 22°C 17°C 井水 剩余水 330 m³/d 反冲洗 70 m³/d 带冷却塔的热交换

53 采用水循环之后的电线厂 紫外光 塑料 玻璃纤维 400°C 电线 22°C 铜芯 150°C 电线 22°C 带冷却塔的热交换
(Kroschu-Kabelwerke, 1999) 电线 塑料 400°C 玻璃纤维 22°C 17°C 沙滤池 紫外光 350 m³, 18°C 缓冲池 电线 铜芯 150°C 22°C 17°C 带冷却塔的热交换 反冲洗

54 电线厂实施水循环的结果 减少剩余水量 330 m³/d 减少废水水量 从76.000 m³/a 减到 409 m³/a
(Kroschu-Kabelwerke, 1999) 减少剩余水量 330 m³/d 减少废水水量 从 m³/a 减到 409 m³/a 减少用于冷却的井水的采集 从348 m³/d减到 2 m³/d 使水泵在良好的温度条件下工作，而不致于造成能源浪费 减少过滤设施反冲洗的水量 厂家投资 欧元/市政投资 欧元

55 总结回顾 联邦德国储水量大于用水量 水的利用与工业行业相关很大 PIUS 即是生态的又是经济的 水和废水在准备采用的时候都可以考虑回用
在欧洲采用 Best Reference Documents（最佳参考文档），它以 BVT-Techniken（最佳可采用技术）为基础，对各个行业提出数据参考，使得PIUS 得到进一步向全世界推广

56 谢谢！ Ich bedanke mich recht herzlich noch einmal für die Einladung von der GTZ - bei Herrn Dr. Schüssler - und die Möglichkeit hier bei Ihnen meine Kenntnisse präsentieren zu dürfen. Ich bedanke mich recht herzlich für Ihre Aufmerksamkeit, stehe für weitere Fragen gerne zur Verfügung und wünsche Ihnen