摘要：

　　酒类生产行业是消耗水比较多的行业。据资料介绍，酿造过程中各项用水，总量为原料粮的20-30倍。水的循环使用是酒类行业降低成本，节约水资源的重点。洗瓶机洗瓶水属轻微污染的工业废水，使用物化法处理比较容易。因其设备简单，占地面积小，一般厂均能自制。容易实现水的循环使用。单层压力式过滤器中增加不锈钢网隔离层，与传统滤罐相比，不仅便于滤料的活化与更换，而且减轻了滤料的工作负荷。各滤罐连接方式上的优化，可以使循环系统内水的利用率提高到90％以上。作者将该技术已经在墨江地道酒厂成功使用。考虑到制造成本问题，该系统没采用自动控制系统进行控制与监测，阀门操作不当会产生失误。但只需对操作者进行短期培训便可掌握。该系统不仅对酒类生产行业节约水资源、降低生产成本有成效；对饮料生产行业水资源的综合利用也具有很高的推广价值。

　　关键词：洗瓶水；循环使用；过滤器；石英砂；活性炭；过滤罐。

　　0、前言

　　酒类生产行业和饮料生产行业对产品灌装时，大多采用自动洗瓶机对瓶子进行内外洗。洗瓶机工作的基本原理是：对瓶体内部使用经过软化的洁净软水进行冲洗：洗瓶后的水经洗瓶机贮水槽沉淀后，用管道泵抽出冲洗瓶外壁，之后从设备的溢水管排出。一台生产效率为2000瓶/h的洗瓶机，每小时的耗水量大约为6～8m3。这个规模相当于年产2000吨酒的酒厂或同等规模的饮料厂。每年在这里消耗的水量约占工厂用水总量的25%～35%。

　　洗瓶水的循环使用问题还没有在国内外的资料在有过介绍。为此，解决洗瓶机水的循环使用成为酒厂节约水资源的一个重要问题。

　　1、洗瓶水循环使用的可能性。

　　洗瓶机运行时一是使用城市管网供给的自来水做水源。在正常情况下，水质己达到《生活饮用水标准》。经过离子交换器处理后，成为软化水。对于新瓶而言，冲洗到水中的污物主要是形状和比重都比较大的、不溶于水的固态物质。如：生产过程中产生的破碎物残渣；运输和存储过程中产生的灰尘等不溶于水的物质。这样污染轻微的废水处理比较容易。

　　酒厂为降低成本也经常使用一部分回收瓶。回收瓶各种污染的情况就比较复杂了。这一类瓶使用之前，通常要经过的工序流程是：浸泡→人工手工清洗（或刷瓶机清洗）→化学或物理的方法清毒灭菌→人工漂洗→送洗瓶机清洗。

　　回收瓶的处理人工耗费量很大，但由于成本低廉，工厂也经常使用。

　　回收瓶的清洗工厂一般是采用池子进行浸泡、清洗。只要将这一部分清洗液排放到工厂污水处理系统统一处理，则由于经过预清洗后，瓶子上残留的污物不多。洗瓶机产生的洗瓶水也仅是污染轻微的废水。

　　综上所述：按照污水分类的概念，洗瓶水属于污染轻微的工业废水。净化处理过程简单；水处理设备运行成本低；使其循环使用变成可能。

　　2、洗瓶水循环使用系统的设计：

　　根据上述对洗瓶水水质的分析，采用物理法和化学法相结合的工艺，（简称物化处理）使其达到国家饮用水标准。整个水循环使用的工作原理图如图1。

　　图1：水循环使用系统工作原理图

　　2·1用矩形隔墙调质池沉淀。图2。

　　池中设置许多折流隔墙，使废水来回折流。调质池的作用主要是沉淀和贮存、调节水量、水质。在这里，确立合适的滞留时间是设计的关键。它能使水中的固态物大部分得到沉淀，使水质得到调节。

　　调质池的容积按下式确定：

　　V=QT……（1）；其中:V一调节池有效容积（m3）；

　　Q一平均进水流量（m3/h)；T一停留时间（h）。

　　其中停留时间T取决于水中悬浮物的沉降、上浮的速度，由斯托克斯公式确定：

　　u=g/18μ(ps-p)d2(cm/s)……（2）

　　式中：d——颗粒直径（cm）；Ps——颗粒密度（g/cm）；P——液体的密度

　　μ——水的绝对粘度；g——重力加速度。

　　由于式中一些数据如d,Ps在实际工作中，一般酒厂不容易定性、定量测量。故实际工作中采用沉淀试验，得到沉降曲线如左图所示。（图3）

　　根据沉降曲线，选定T=1.6h,此时沉淀效率已达到90%左右。墨江地道酒厂设计能力为年产2000吨白酒洗瓶机平均进水水流Q=8m3/h,由此得到调节池容积V=13m3；考虑二期工程黄酒生产设计余量，选用调节池V=40m3。

　　调节池采用混凝土整体浇灌，（除了预留人孔外）将其修建于地下。池子有效深度为1.8米，人孔用盖密闭。节约了工厂土地使用面积，又能避免水质遭到二次污染。

　　2·2采用压力过滤器作为水过滤装置。

　　过滤器采用物化法两级处理的设计，以保证过滤后水质的稳定性，符合饮用水的标准。

　　一、单层石英砂压力式过滤器设计。

　　过滤器的结构如图4所示。滤除对象是水中不溶性悬浮物质。为保证过滤后出水口有一定的压力(0.25-0.3MPa），水质不被筒体材料因锈蚀等原因污染，筒体、阀门和管道均选用耐腐蚀的不锈钢，筒体做成密闭的柱形容器，在压力下工作。进水口用泵直接打入。

　　滤料采用传统的滤料--石英砂。其原材料来源广泛，价格低，有足够的机械强度和相当稳定的化学性质。

　　滤料规格

　　滤料技术参数

　　m/h运行设计参数

　　比表面积

　　粒径与罐深比

　　清洁滤料

　　水头损失

　　（m）

　　滤料粒径

　　（mm）

　　滤料厚度

　　（mm）

　　密度（g/cm3）

　　总空隙率

　　（%）

　　滤速

　　（m/h）

　　渗透系数

　　（m/s）

　　0.8-1.5

　　1200

　　2.65

　　40-45

　　8-30

　　0.49-2.21

　　0.15-0.20

　　1000

　　1.2

　　单层石英砂压力式过滤器设计、运行参数如下：表（1）

　　单层石英砂压力式过滤器结构简图：图4.

　　根据上述数据，通过计算，过滤器外形尺寸选用Ф600×2000；筒壁选用δ=5的不锈钢00Cr18Ni11Ti制作。

　　二、单层活性碳压力式固定床过滤器。

　　过滤器的结构和石英砂过滤器基本相同，不同之处是滤料采用硬度高、吸附能力极强的椰壳活性碳进行第二级过滤。

　　活性碳的性能：

　　活性碳具有良好的吸附性能及化学稳定性;可耐酸、碱,能经水浸及高温高压作用；不易破碎，气流阻力小。它能去除废水中的胶体物质和溶解性物质、水中重金属及其它有毒物质和异味，使其达到生活饮用水的标准。活性碳可以被再生，再生后可以反复使用。广泛用于水处理上。

　　单层活性碳压力式过滤器设计，运行参数见表（2）：

　　表(2)：活性碳去除有机物的设计参数

　　流速

　　（m/h）

　　运行时

　　间（h）

　　进水耗

　　氧量

　　（mg/L）

　　进有机物

　　浓度

　　（mg/L）

　　通水

　　倍数

　　体积吸附容量

　　(mg02mLC)

　　重量吸附容量

　　(mg02mgC)

　　固定床碳层厚度（m）

　　11-30

　　360

　　2.82

　　1.18

　　6714

　　13.09

　　17.93

　　1.2-2

　　三、离子交换器的设计与应用在水处理系统中应用广泛，一般酒厂洗瓶机进水口己经安装该装置。设计过程就不再阐述。

　　离子交换器在循环系统中不仅起到软化水质的作用，也参与了过滤与吸附过程，使循环系统的水质进一步得到改善。

　　3、结构优化

　　过滤器结构优化的目标是：

　　一、在运行过程中便于维护；便于进行反冲洗或更换滤料。

　　二、运行成本低。

　　三、尽量减少占地面积和投资成本。

　　3·1．按第一条的要求，过滤器采用单层压力式过滤器。

　　传统多层滤料式过滤器集多种滤料于一罐体内，可以减少过滤罐数目，减少管道连接和阀门数量。但过滤罐要做得很大，增加制做成本和制做难度；在定期反冲洗过程中，罐内滤料容易发生“混层”现象而降低过滤效果。当活性碳吸附达到饱和时，给活性碳活化过程的工作量增大甚至造成活性碳的报废。为解决“混层”问题，作者在设计时，将过滤分成两段进行。两种不同的滤料分别装在两个过滤罐中串连运行。相比起来，小罐有一般的酒厂便能自制，成本可以降低，有利于推广，减少占地面积等优点。在运行中便于更换石英砂或者活性碳，操作上简便。

　　3·2．.过滤器传统的作法是使用卵石作垫层。自然界中卵石的物理和化学成份结构复杂，可溶于水的成份一般工厂难于自己化验出来。而且各地的卵石化学成份也不同，给水质的软化处理带来一定的麻烦。作者采用该厂多年前库存且已经生产上不再使用的瓷质拉西环作垫层，由于该材料是人工烧制而成，化学成份稳定。耐酸、耐碱易清洗，硬度极高，对稳定水质及后工序软化水质起了很好的作用。

　　3·3．增加隔离层

　　和传统的过滤罐滤层间设置不同的是，在下层栅板与瓷环、瓷片与石英砂之间增设不锈钢丝网作隔离层；在滤料一上层也加了滤网，滤网上用瓷片和瓷环履盖；这样做是为了确保：

　　（1）阻止滤料的破碎物从出水口排出；反冲洗时滤料不会被冲走。

　　（2）上层的作用主要是不让水分布器的水流直接冲击砂粒（或活性碳）造成砂粒之间的磨损。

　　（3）水在瓷质拉西环和不锈钢网之间滞留时，使没有被沉淀的污物大部份停留在其表面，减少滤层的工作负荷，使滤层的寿命得以延长。反冲洗活化过滤层变得容易，运行成本降低。

　　3·4由于每个罐单体面积小，用串连方式连接，占地面积小，整套装置占地面积仅为5m2,(1x5m）。适合各酒厂在现有布置的基础上安装使用。

　　4．系统连接优化

　　各个过滤器之间连接优化的目标是：

　　（一）、要求能对各道过滤及处理工序单独抽样，监测每个过滤罐的水质情况。

　　（二）、便于调质池水的定期更换。

　　（三）、提高洗瓶水的综合利用率。

　　4·1、按第一条的要求，在每个过滤罐底部设置抽样口，每班抽样化验各个过滤罐的水质；对其进行监测。

　　4·2、调质池的水循环使用的次数是一定的，不能无限期的使用下去。由公式（1)得知，目前仅一条生产线生产，调质池水循环一次的时间为5小时。也就是大约每个班循环1.6次。如果确定每30天为一个换水周期，在换水时，只需关闭石英砂过滤器(4)与活性炭过滤器(10)之间的阀门，打开调质池抽水出口(3)就可将水全部抽出。

　　4·3、通过阀门间的切换，调质池里的水可送到各个地方使用：

　　（1）对调质池的进行水更换时，将水抽至工厂消防池贮存，消防池的水又可定期抽出供厂区绿化、打扫卫生时冲洗使用；

　　（2）通过一级过滤的水一可供回收瓶清洗池作泡瓶和第一次清洗使用；

　　（3）自来水补水口在补水时可直接向离子交换器供水提供洗瓶机水源；可对活性炭过滤器和石英砂过滤器进行反冲洗；为离子交换器活化树脂提供水源；

　　（4）可向其它需要软水的地方输送软水。

　　通过系统优化扩展了该设备的用途。

　　5.该系统从2007年3月开始运行。水质取样结果符合标准和软水指标，设备运行正常。考虑到制造成本，该系统没有使用自动控制系统进行控制与监测；阀门操作不当会引起失误，但只需对操作工进行短期培训便可掌握。

　　6．结论：

　　(1)自动洗瓶机洗瓶水洗瓶水属于污染轻微的工业废水，经过物化处理能被循环使

　　用。循环系统内水的利用率提高到90%以上；节水效果明显。

　　（2）单层压力式过滤器用于洗瓶水物化处理具有安装体积小，不会产生“混层”现

　　象。有提高过滤效果、延长滤料使用寿命、便于推广等优点，适合酒厂和饮料厂推广

　　使用。

　　（3）各滤层间增加不锈钢网隔离层，不仅便于滤料的活化与更换，而且减轻了滤料的工作负荷。降低系统的运行成本。

　　（4）该系统虽然没有实现用自动控制系统进行控制与监测，但阀门操的工作量不是很大，能降低系统的制造成本和运行成本，一般酒厂容易接受。【壹酒购】