談鋼鐵行業節水減排優化思路

王 利 平

(太原鋼鐵(集團)有限公司，山西 太原 030003)

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談鋼鐵行業節水減排優化思路

王 利 平

(太原鋼鐵(集團)有限公司，山西 太原 030003)

通過調研國內重點鋼鐵企業用水情況，從提升生產補水水質、建立完善用水模式、高效回用市政污水與苦咸水、自身污水資源化等方面，提出了鋼鐵企業的節水減排優化思路，有利于實現企業的可持續發展。

鋼鐵行業，節水減排，循環水系統，水質

0 引言

鋼鐵工業是耗水大戶、水環境污染重戶。盡管用水成本在鋼鐵生產能源成本中占的比重很小，但水的使用不僅直接關系著鋼鐵生產的安全運行，而且還影響著鋼鐵生產成本。我國屬于全世界水資源嚴重短缺的國家和地區之一，目前正處于新鮮水水資源短缺、影響工業生產用水的被動局面。另外，由于生產工藝和產品質量的需求，鋼鐵生產對用水的水質要求越來越高；而使用后的排水成分更加復雜，污染嚴重，導致污水處理的難度越來越大，成本提高。因此當前國內的鋼鐵行業都非常重視企業的節水減排工作。

1 鋼鐵工業補水現狀

我國鋼鐵工業的生產補水種類主要包括：江河(包括水庫)水，地下水，地下淺層水，礦井滲透水，市政中水及淡化后的苦咸水(淡化海水)等。根據我國水資源分布特點，南方鋼廠的生產補水主要是江河、水庫水。北方鋼廠，有的地區有江河、水庫水；有的地區主要依靠自備地下水或市政地下水。北方部分地區地下水源非常匱乏，被迫使用未經處理或簡單處理后的地下淺層水、礦井滲透水或市政中水等作為其生產補水。有的沿海地區鋼廠引用了淡化后的海水作為工業補水。

就全國鋼鐵生產補水的水質情況來看，雖然大部分使用地表水或地下水，但由于近年來江河、湖泊水系均不同程度受到污染，取用的新鮮水源的水質受到影響，加上利用其他水源水質未能達到生產補水水質要求(見表1)，部分地區的鋼廠其生產補水(或新鮮水)水質較差(見表2)。

表1 工業補充新水水質主要指標參考值

表2 國內部分鋼鐵企業新水水質(2013年—2015年)

2 鋼鐵行業節水減排優化思路

2.1 提升或控制生產補水水質

提升或改善生產補水水質的途徑有：較差新水在源頭進行預處理；幾種水源混合勾兌，勾兌前將其中部分水源進行預處理；將廠區生產、生活污水經過深度脫鹽處理，其出水與其他水源勾兌。經過以上預處理或混合勾兌，最終將生產補新水水質達到或超過如表1所示水質標準。

2.2 實現工序高效循環用水

對于循環冷卻水系統來講，只有提高濃縮倍數，才能降低補、排水量，從而減少對環境的污染和廢水的處理量，降低冷卻水處理的成本[1]，實現水的高效使用。在循環水系統運行過程中，需保持水系統的四個平衡，即：水質平衡、溫度平衡、壓力平衡和水量平衡。這四個平衡之間是相互關聯的，一個平衡的改變會影響到其他平衡。因此在水資源高效使用過程中，必需用平衡的觀念進行分析和研究。根據以上四個平衡原則，總結循環水系統的優化措施如下。

2.2.1 避免局部的串級用水

串級用水有時也被稱為梯級用水，主要指水質較好的系統(如凈環系統)的排水，作為水質較差的系統(如濁環系統)的補水。表面上看可以節約濁環系統的補水，但大部分鋼廠的串級用水，目前只是簡單的排水和補水的串聯，因上級循環水系統的排水被回收使用，而疏忽了用水管理；下級用水單元的補水量需求與上級單元的排水量不一定平衡，而且水量波動：量小不滿足、被迫增加新水補水，量大溢流浪費。另外，凈環系統投加的緩蝕阻垢等藥劑隨著排污大量流失，導致藥劑成本增加；濁環系統補水量過多時，處理水量增加，水處理成本提高；凈環系統與濁環系統水處理藥劑性能不同，影響水處理效果；濁環系統排污量增大，造成廠區整體排污水質變差，增加污水處理廠的處理難度。

2.2.2 合理的小半徑循環、區域性治理

各循環水系統采用小半徑循環原則：對于水質要求相差不大的水系統集中水質穩定處理并循環使用，不僅有利于水質的穩定控制、節約水處理成本，而且節省了水處理設施、蓄水池的占地。

但如果將兩個不同水質要求的循環水系統放在一起，則會造成如下后果：按照高級用水的水質標準進行處理的話，則整體水處理成本高，水系統的濃縮倍率降低，補排水水量浪費大；若按照低級用水的水質標準進行處理，則用水系統的安全性降低，生產單元的水質障礙大，影響生產效率。

2.2.3 避免夏季的摻涼降溫

很多鋼廠的循環冷卻水系統在夏季存在摻涼降溫的情況，大量的補排水不僅增大了污水處理量，而且造成水資源浪費。

2.2.4 消除中水的低效回用

隨著鋼鐵企業節水工作的開展，很多鋼廠都投建了綜合污水處理廠，將廠區的污水收集、處理、回用，但如果是僅僅將處理后的污水作為中水回用，則并不能做到污水的高效回用。如果將中水直接作為循環水系統的補水，則將降低循環水的整體循環率，補排水水量增大。以新水和中水分別作為某循環水的補水，其補排水對比見表3。

表3 不同補水水質情況下的補排水量對比

通過數據可以看出，中水的使用并沒有節約新水的用量，反而增大了系統的補水和排污量。

2.2.5 提高高級凈環系統補水水質

對于電廠凈環、制氧凈環等高級凈環系統，對循環水質要求較高，其水質好壞影響到發電量和制氧產量，應適當補充一些軟水，以提高循環水水質，提高水系統循環率。

2.2.6 減少水系統的蒸發與風損滲漏

廠區的生產用水主要用于蒸發冷卻，其生產補水中至少有一半被蒸發消耗或風損滲漏。循環水在降溫蒸發過程中，帶走了大量的熱能，廠區蒸發量的大小反映了廠區的熱能回收水平；而循環水風損與滲漏量的大小反映了廠區生產用水的管理水平。

2.2.7 部分濁環水系統實現零排

如轉爐煤氣洗滌水系統，轉爐煙氣洗滌過程中大量粉塵和可溶性物質溶入水中，造成循環水含鹽量升高，一般煤氣洗滌水的電導率可達到10 000 μs/cm。如果水系統存在排污情況，則排污水攜帶大量鹽分進入污水處理廠，造成廠區含鹽量升高。因此，對于濕法除塵水系統，除蒸發、風損以及污泥夾帶等水量流失，應基本做到閉路循環和零排污。

依上述分析，對循環水系統分不同水質控制和不同水質補水；循環水實行分質排水，特殊成分的污水就地處理，避免最終的混合處理?？偨Y循環水濃縮倍率的實際經驗，建議凈環水的濃縮倍率應控制在3～5，濁環水控制在2～4。

2.3 將生產污水分質并深度處理，實現高效回用

2.3.1 案例說明

為解決水資源短缺，彌補生產新水量的緊缺，太鋼于2002年率先將廠區污水用膜處理系統進行脫鹽深度處理，處理后的出水全部替代新水：一部分兌入新水系統以減少新鮮水的外購量；另一部分成為兩級除鹽水，一級除鹽水勾兌入循環水系統；二級除鹽水用于冷軋清洗鋼板表面或作為制備鍋爐給水的原水。這種污水處理模式，已經成為當前鋼鐵企業紛紛效仿的經驗，現在國內已有多家企業使用了污水處理深度脫鹽系統。

2.3.2 設計或改造污水深度脫鹽系統應注意的問題

1)大部分企業污水的排放采用混流制，因此改擴建綜合污水處理系統，需考慮將特殊成分的污水單獨處理，處理后的水質達到膜處理的進水要求(電導率不高于4 000 μs/cm～5 000 μs/cm，COD不高于30 mg/L～40 mg/L等)。

2)污水深度脫鹽后的除鹽水須高效回用。無論勾兌新水，還是作為較高品質除鹽水的原水，均要以替代新水為目標。

3)深度脫鹽處理產生的濃鹽水，之前均采取了稀釋外排的方式。從長遠發展來看，濃鹽水直接外排是不能允許的。目前濃鹽水消納的成功經驗：其一，將濃鹽水作為高爐沖渣、燒結混料、料場灑水等補水，減少污水的外排；其二，將濃鹽水單獨儲存或外排，待零排放技術成熟時進一步深度處理。

2.4 高效回用非常規苦咸水

目前，國內部分企業已經將周邊市政污水或中水通過處理，高效回用于生產；有的沿海地區的鋼廠，已經將淡化后的海水作為本廠的主要工業補水水源；也有的內陸地區鋼廠，成功地利用了當地礦井滲透水、淺層地下水等非常規水源。這些苦咸水源的利用，直接緩解了部分地區水源匱乏的局面、解決了部分鋼廠工業新水水源不足的問題；在有效保障鋼鐵生產正常用水的同時，還將有利于緩解當地生存發展與水資源匱乏的矛盾，對當地生態保護和環境治理的貢獻也將非?？捎^。因此，這方面的經驗值得大家借鑒。

3 結語

為了實現節水減排的高效用水模式，就必須從補水水質抓起；為了生存和發展，我們不能只是依賴大自然賦予我們的水資源，必須積極開發利用非常規苦咸水，在保證生產正常用水的同時，實現企業的可持續發展。

目前，國內早已明確禁止開采或限制開采地下水。某些仍然把地下水作為主要水源的企業，如果還不著手開發利用苦咸水等非常規水源，企業的競爭力將受到挑戰，勢必面臨淘汰的危險。另外，外排污水的環保要求也愈加嚴格，有些排水因指標超標將被限制外排。因此，提升或完善污水處理流程，研究高效回用生產污水，將成為鋼鐵行業環保和節能工作的重中之重。污水綜合利用的成效，勢必成為鋼鐵行業市場競爭的關鍵因素。

[1] 周本省.工業水處理技術[M].北京：化學工業出版社,1999.

Optimization of water saving and emission reduction in iron and steel industry

Wang Liping

(TISCO, Taiyuan 030003, China)

Through the investigation on water using situation of domestic key steel enterprises, from promotion of enterprise make-up water quality, establishment and perfection water using mode, efficient reuse of municipal sewage and brackish water, its sewage resources and other aspects, put forward the water saving and emission reduction optimization ideas of iron and steel enterprises, conducive to realize the sustainable development of enterprises.

iron and steel industry, water saving and emission reduction, circulation water system, water quality

1009-6825(2016)34-0190-02

2016-09-27

王利平(1961- )，男，工程師

TU991.64

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