我國鋼鐵行業節水技術推廣與發展分析

中國鋼鐵工業協會發展與科技環保部

近年來，我國鋼鐵企業普遍提升了對水的管理水平，積極采用各項先進節水技術裝備，對工業用水的管理更加科學、合理、高效，各項用水指標逐年提升，部分指標已達到國際先進水平，節水減排工作的開展也愈加普及并取得了顯著成效。根據中國鋼鐵工業協會統計數據，2015-2018年間，噸鋼耗新水量呈逐年遞減趨勢。這其中先進節水技術裝備的推廣應用，對節水提效起到了有力地促進作用。

1.鋼鐵企業采用的節水技術

工業節水技術是 指可提高工業用水效率和效益、減少水損失、可替代常規水資源等的技術，包括直接節水技術和間接節水技術。直接節水技術是指直接節約用水，減少水資源消耗的技術；間接節水技術是指本身不消耗水資源或者不用水，但能促使降低水資源消耗的技術。鋼鐵企業要想節約用水、高效用水，就必須抓住用水工序的規劃、設計、運行等各環節，積極采用不用水或少用水的技術，在保證主體工藝用水需求的同時，提高用水效率，減少消耗、降低成本。我國鋼鐵企業采用的節水技術包括：

（1）不用水或少用水的工藝技術：焦爐、高爐、轉爐干法除塵技術（“三干”技術）、加熱爐汽化冷卻技術等，通過主體工藝的改進，來減少新水用量，提高水資源利用效率，對鋼鐵企業節水的總體效果意義重大。

（2）工業用水重復利用技術：各種循環水是鋼鐵企業主要的生產用水，也是節水重點。保證主體工藝穩定、連續的生產是最大的節水、節能。循環水系統就是要在保證主體工藝對水質、水量、水溫、水壓要求的前提下，盡量提高循環水濃縮倍數，采用多級、串級用水，最大化提高水資源循環利用率。

（3）污廢水處理技術：鋼鐵企業的污廢水處理主要包括綜合工業廢水處理、焦化酚氰廢水處理以及酸堿、含油冷軋廢水處理。

綜合工業廢水處理：綜合廢水來源一般包括：a.直接或間接循環冷卻水系統的強制排污水；b.焦化、冷軋等特種廢水處理單元排水；c.軟化水或除鹽水制備車間產生的濃鹽水；d.各車間跑冒滴漏等零星排水。水中主要污染物為懸浮物、油、金屬離子等，可生化性差。處理技術一般由預處理和深度處理兩部分組成。預處理主要去除懸浮物、油、硬度、金屬離子等污染物，通常采用除油、混凝沉淀、氣浮、過濾等物化處理技術。深度處理主要是通過反滲透等技術降低水中鹽分，避免回用生產后導致鹽分富集。特別是我國北方地區廢水含鹽量較高，深度脫鹽處理是極其必要的。

焦化酚氰廢水處理：屬鋼鐵企業的特種廢水，處理難度大，是當今鋼鐵行業環保研究熱點。焦化廢水來源主要是煉焦煤中的水分，是煤在高溫干餾過程中，隨煤氣逸出、冷凝形成的。煤氣中凡是能溶于水或微溶于水的物質，均在冷凝液中形成復雜的剩余氨水，這是焦化廢水中最大的一股廢水。其次是煤氣凈化過程中，如脫硫、除氨和提取精苯、萘和粗吡啶等過程中形成的廢水。再次是焦油加工和粗苯精制產生的廢水。焦化廢水污染物種類繁多，成分復雜，如苯類、酚類、硫化物、氰化物、萘蒽、多環和雜還芳烴等，可生化性較差，且污染物多數都屬于有毒有害或致癌性物質。處理技術為：前處理→生化處理→精處理。其中前處理技術主要包括調節、除油和前混凝等；生化處理技術以A、O的各種生物處理組合工藝為主；精處理技術包括臭氧催化氧化、膜處理技術等。

酸堿、含油冷軋廢水處理：廢水來自冷軋車間酸洗、冷軋、連退、鍍鋅、彩涂、電鍍，平整機、酸再生等生產機組排出的生產廢水，該廢水含有酸、堿、油、乳化液、表面活性劑、鐵、鋅、鉻等污染物，按廢水特性分為含酸廢水、稀油廢水、含濃油廢乳化液廢水、平整液廢水、含鉻廢水等。冷軋廢水的特點是污染物種類多、濃度高、水質水量變化大，使得廢水處理比較困難。各系統處理技術包括：a.乳化液廢水處理系統：主要采用超濾工藝技術，工藝流程為調節池+氣浮設施+超濾設施+生化處理+沉淀過濾；另有化學破乳工藝技術在逐漸推廣應用，化學破乳工藝流程為調節池+破乳設施+氣浮設施+生化處理+沉淀過濾，上述兩種工藝處理后出水均能達標排放。b.含油廢水處理系統：主要采用生化處理工藝技術，工藝流程為調節池+中和+混凝+氣浮設施+生化處理+沉淀過濾，出水達標排放。c.平整液廢水處理系統：一般采用油水分離技術，處理出水進入含油廢水處理系統進一步處理，油水分離工藝技術為調蓄池+酸中和反應池+氣浮池/沉淀池。d.含鉻廢水處理系統：一般采用氧化還原工藝技術將Cr6+轉化為Cr3+后達標排放，工藝流程為：調蓄池+兩級還原+兩級中和+澄清沉淀處理工藝。e.酸性廢水處理系統：一般采用中和沉淀工藝技術，工藝流程為調蓄池+一二級中和+混凝+沉淀+過濾，處理出水達標排放。

（4）非常規水源利用技術：鋼鐵企業作為用水大戶，水資源短缺也是制約企業發展的因素之一，在傳統水源（地表水、地下水等）逐漸受限的情況下，開發非常規水源就成為必然選項，不少鋼企已把海水、市政中水或污水、雨水等作為重要的生產水源，在企業總取水量中占比越來越高，非傳統水源的采用必然要采用適用、可靠的處理工藝，才能保證供水能滿足鋼鐵企業循環水對補水水質的要求。

（5）設備節水是鋼鐵企業節水的重要組成部分，通過對現有冷卻設備的改進，選擇高效冷卻設備（如表面蒸發冷卻器、高效空氣冷卻器等），可有效減少水量損失，提高用水效率。

2.各鋼鐵企業推薦的重點節水技術

本次（2019年）全國鋼鐵企業用水效率專項調研數據，來自全國46家鋼協會員單位，根據數據完整度情況，選取了44家企業進行分析，通過產量占比、用水量占比來分析采樣樣本的代表性（以下涉及到的調研數據以統計企業來表述）。

表1雖然只列出了上報企業的應用情況，但有些節水技術在其他企業也得到了普遍應用。

表1 本次調研中各鋼鐵企業提報的重點節水技術情況

表1 本次調研中各鋼鐵企業提報的重點節水技術情況（續）

表1 本次調研中各鋼鐵企業提報的重點節水技術情況（續）

3.重點成熟推廣技術

在本次調研的鋼鐵企業中，工藝成熟且應用較多的重點節水技術可歸納為：水質分級、串級使用技術；循環冷卻水節水技術；城市和鋼鐵工業廢水聯合再生回用集成技術；鋼鐵綜合污水再生回用集成技術；焦化廢水膜處理回用集成技術；酸堿、含油廢水處理技術；干法熄焦、高爐干法除塵和轉爐干法除塵技術（“三干”技術）；加熱爐汽化冷卻技術；水資源監控管理技術等（見表2）。

4.需要研發的技術

4.1 濃鹽水處理處置技術

鋼鐵企業濃鹽水最終的處理處置，制約全廠廢水零排放的實施，間接制約噸鋼取水量的降低。目前，鋼鐵企業濃鹽水出路：一是企業內部回用消納，二是排入市政污水管網或自然水體。企業內部對濃鹽水回用消納有限，而且造成的二次污染問題逐漸顯現，如高爐沖渣系統板結、用戶管路結垢腐蝕等；濃鹽水外排對市政污水處理廠生化系統構成威脅、外排自然水體對水體環境容量沖突較大，環保部門開始限制濃鹽水的排放。在濃鹽水外排受限、內部消納有限的現實情況下，部分鋼鐵企業開始研究開發濃鹽水濃縮減量化、蒸發濃縮結晶等新技術，將濃鹽水在企業內部全部消化。

（1）濃鹽水濃縮蒸發結晶技術

濃鹽水濃縮蒸發結晶技術可將濃鹽水徹底實施資源化、無害化回用處理。

濃鹽水直接蒸發結晶運行成本高，在蒸發結晶前需采用膜法對濃鹽水進行預濃縮，實施減量化處理，濃鹽水預濃縮可采用軟化除硬、反滲透的工藝技術；蒸發結晶可采用三效蒸發、機械式蒸汽再壓縮（MVR）蒸發器等工藝技術。

濃鹽水濃縮蒸發結晶產生的脫鹽水或冷凝水可直接回用于生產用水，但其產生結晶鹽一般屬于危廢，需特殊處理，給企業帶來新的難題。寶鋼湛江鋼鐵外排水綜合利用工程（在建）對濃鹽水處理處置采用納濾分鹽技術，對濃鹽水先進行分鹽處理，再進行蒸發濃縮結晶，實現結晶鹽分類收集，純度較高的結晶鹽作為工業副產品外售，實現固廢資源化，有效解決結晶鹽屬于危廢這一問題。寶武炭材四期焦化廢水零排放工程中對濃鹽水也采用分鹽、結晶蒸發工藝技術，產生工業級無水硫酸鈉和氯化鈉副產品，實現固廢資源化。

目前，濃鹽水濃縮、蒸發結晶技術在電力行業電廠濃鹽水處理處置應用業績較多，冶金行業較少，該技術需結合鋼鐵企業濃鹽水特性進行研究開發推廣。

（2）濃鹽水碳酸鈣微結晶技術

該技術主要研究廢水回用深度處理過程中濃鹽水碳酸鈣微結晶技術及碳酸鈣晶體在鋼鐵廠綜合利用技術。該技術可降低濃鹽水硬度，使濃鹽水可采用反滲透技術進一步濃縮，實現濃鹽水減量化。

針對廢水回用處理過程反滲透產生的濃鹽水水質低濁、高硬的特點，提出采用改良自結晶流化床為反應器，并通過不同的外界條件控制工序產生化學晶體的粒徑和成份，可以獲得不同粒徑的高純度碳酸鈣（鎂）晶體，使其資源化價值大大提升，為其資源化及綜合利用創造良好基礎。

表2 鋼鐵行業重點節水技術情況

表2 鋼鐵行業重點節水技術情況（續）

表2 鋼鐵行業重點節水技術情況（續）

目前天津新天鋼集團有限公司已開展了廢水回用處理反滲透濃鹽水除硬工序碳酸鈣結晶綜合利用研究，并考慮將碳酸鈣晶體回用于燒結、球團、白灰窯和煉鋼造渣工序，已取得初步成效。該技術適合各種規模濃鹽水減量化預處理，具有較好的應用前景。

4.2 冷軋酸性廢水資源化減量減排技術

冷軋酸洗機組產生的含酸廢液、各種酸性漂洗水一般進行中和處理后排至污水廠。該部分廢酸液及酸性漂洗水含有大量無機酸和鹽，酸堿中和處理后產泥量大、廢水中含鹽量高，深度回用處理產生大量濃鹽水，影響廢水回收率。但該部分廢酸液、酸性漂洗水一般成分比較單一、純度較高，可進行在線凈化濃縮回收或單獨進行廢水資源化處理，可在冷軋車間實現廢水資源化、減量化。

（1）硫酸酸洗廢液凈化回收技術

硫酸酸洗廢液可采用膜擴散滲析分離法進行凈化處理回收。

擴散滲析膜分離法是利用特種有選擇性擴散滲透膜將硫酸酸洗液中游離酸與化合酸分離，回收廢酸中游離酸，達到廢酸回收目的。

該技術工藝流程簡單、技術成熟，可實現無動力全自動運行，維護簡單，運行成本低，硫酸回收80%以上。

目前該技術主要在電子行業、濕法冶金行業應用（如江蘇南通立富電子箔有限公司采用擴散滲析膜分離法對硫酸進行回收），但在鋼鐵行業應用較少，處于試應用階段，需研究開發推廣。

（2）酸性漂洗水凈化濃縮回收技術

酸洗機組產生的酸性漂洗水可利用擴散滲析膜、特種耐酸納濾膜、耐酸反滲透膜等濃縮技術，對漂洗水進行逐級濃縮分離，并對初步濃縮的漂洗水進行蒸發濃縮，將漂洗水分離為濃縮酸液、酸性除鹽水、含金屬離子的濃縮酸性水。其中濃縮酸液可回用于酸洗機組；酸性除鹽水可用于新酸配置用水或用于廢水中和站石灰乳配置用水；含金屬離子的濃縮酸性水可進入進入廢水中和站進行中和達標處理或進入廢酸再生系統回收利用。該技術酸性廢水回收率可達70%，酸回收可達80%。

擴散滲析法酸水分離、納濾酸濃縮、反滲透酸濃縮、蒸發酸濃縮等技術均在酸回收項目不同程度得到應用，如蒸發濃縮混酸廢液（無錫碩陽不銹鋼）、液擴散滲析膜回收鹽酸硝酸廢（江蘇南通立富電子箔有限公司）、納濾膜酸性廢水固液分離等國內外均有應用業績，但由于凈化回收運行成本較高、投資大，鋼鐵企業應用較少，需針對鋼鐵行業冷軋酸性漂洗水特性進行技術和設備成套開發。

4.3 轉爐爐體及軋鋼間接冷卻循環水系統的密閉循環水冷卻技術

間冷密閉循環水系統比間冷開式循環系統有許多明顯優勢，在節水方面更是效果顯著，前者的補充水量只相當于后者補水量的0.1%～0.2%。閉式軟環冷卻技術已在高爐爐體、轉爐氧槍、連鑄結晶器、連鑄設備等達到成功應用，但在轉爐爐體、軋鋼（熱軋、冷軋）設備、制氧空分設備等間接冷卻系統還沒有應用案例，在這些領域循環水水量大、用水水溫低，能否使用間冷密閉循環冷卻技術值得研究，這也是企業用戶常提出的一個技術難題，應結合生產工藝設備用水特性研究開發相應工藝設備的閉式軟環冷卻工藝技術。

5.有待示范推廣的典型案例

5.1 海水綜合利用

海水利用屬于非常規水源資源，沿海鋼鐵企業應發揮臨海優勢，充分發揮海水資源綜合利用。海水利用包括海水直流冷卻、海水淡化制備生產新水脫鹽水、海水脫硫等。

典型案例：首鋼京唐海水綜合利用

自備電站采用海水直流冷卻技術，冷卻水串級使用于海水脫硫，采用此技術每年節約淡水資源1993萬m3；已建成5萬噸/天熱法海水淡化技術，并采用汽輪機乏汽進行制水，實現了熱水電三聯產，不但大大提高了系統的熱效率，還大大降低了海水淡化成本，更重要的是減少了地表水的消耗；海水經海水淡化系統—濃縮海水除硬—深度濃縮淡化—吹出法提溴—提鉀—液體鹽，構建海水化學資源綜合利用體系。

5.2 城市市政生化污水利用

城市市政污水具有水量、水質穩定的特性，經適當處理可制備生產新水、軟化水、除鹽水，滿足企業用水水質要求，是鋼鐵企業理想的非傳統水水源。將市政污水處理作為鋼鐵企業重要水源組成部分的典型成功案例有河鋼唐鋼、太鋼。

典型案例：太鋼不銹鋼股份有限公司市政生活污水處理與回用工程

太鋼將太原市尖草坪區域生活污水以及北沙河、北澗河生活污水進行收集處理。采用MSBR+浸沒式超濾+反滲透工藝技術，處理后水質完全達到回用水的標準，生產除鹽水以替代新水資源作為工業新水的補水水源，大大減少新水的采購量。

設計日處理生活污水量5萬m3,設計除鹽水產量為3.35萬m3/d。2018年利用城市中水2.12萬m3/d，市政生活污水2.7萬m3/d，在取水總量中城市生活污水用量占比達32%。

典型案例：河鋼集團唐山鋼鐵市政中水利用工程

將城市中水進行深度處理后作為廠區生產用水。廢水處理采用高密度沉淀池+V型濾池+多介質過濾+超濾+反滲透的工藝技術。其中膜處理脫鹽水產水作為工業新水、濃鹽水用作為高爐沖渣水及鋼渣降溫水，實現廢水“零”排放。2018年取用城市中水達1043萬m3（2.86萬m3/d）。

5.3 雨水利用

國家鼓勵企業進行雨水資源開發利用，并作為非傳統常規水源水不計入企業噸鋼用水考核指標，鋼鐵企業應積極開發雨水利用。一般多雨地區的雨水水質較好，進行簡易澄清+過濾處理即可用作工業新水使用；嚴重缺水地區進行雨水資源開發利用是水資源開發最有效的途徑之一，具有長遠意義。雨水利用難點在于雨水的間斷性、季節性、區域性給雨水收集、存儲、凈化處理等設施設計帶來一定難度，如何合理、經濟、有效利用雨水是一個技術難題。寶鋼湛江在雨水利用方面取得一定成效。

典型案例：寶鋼湛江鋼鐵股份有限公司雨水利用工程

利用雨水豐富地理優勢，開發雨水利用，通過雨水收集至東山湖雨水回收池進行回用，年收集利用雨水水量1285萬m3（3.52萬m3/d）。

5.4 高爐沖渣水余熱回收利用

高爐沖渣水余熱利用可實施沖渣水間接冷卻，減少沖渣水冷卻過程的蒸發量，是一項節水節能技術，備受鋼鐵企業（尤其是北方地區鋼鐵企業）關注。但由于高爐沖渣水易結垢、水溫低或回收蒸汽溫度低以及熱能利用季節性、回收的不連續性等因素一直制約高爐沖渣水余熱回收利用技術的應用。河鋼唐鋼成功實施高爐沖渣水余熱回收利用，值得鋼鐵企業推廣應用。

典型案例：河鋼唐鋼高爐沖渣水余熱回收利用

將高爐沖渣水余熱回收用于采暖系統，降低循環水水溫，采暖季減開或不開冷卻塔風機，降低蒸發損失。

5.5 焦化廢水零排放

焦化廢水屬鋼鐵企業的特種廢水之一，污染物種類繁多，成分復雜，可生化性較差，且污染物多數屬于有毒有害物質，處理難度極大。目前焦化廢水處理技術正從達標排放向工序節水和科學回用轉變，對焦化廢水回用深度處理、其產生濃鹽水廠內全部消納已成共識，國內部分鋼鐵企業正在進行類似工程嘗試。寶鋼湛江鋼鐵、首鋼京唐、寶武炭才焦化廢水零排放實施走在行業前列，其技術有推廣應用前景。

典型案例1：寶鋼湛江鋼鐵焦化廢水零排放工程

寶鋼湛江對焦化廢水實施局部分質減量減排、分質處理回用，成功實現焦化廢水廠內全部消納。

寶鋼湛江對焦化廢水在廢水減量方面采取措施：1）將含油、酚、氨、氰較高的廢水進入氨水系統，水質較為干凈的則直接進入廢水調整槽或其它廢水系統，實施清濁分流；2）硫銨生產過程中產生的酸氣冷凝水，通過改造，將部分回用于酸洗塔補水，實現硫銨酸氣冷凝水回用；3）通過改造煤場初期雨水直接送至燒結混合機使用，減少廢水處理量；4）好氧槽、后置反硝化槽的消泡水以及系統所用的藥劑溶解水原設計使用工業水，通過改造后使用沉淀池的上清液。

廢水處理工藝技術：煉焦及煤氣凈化生產過程中產生的剩余氨水、脫苯分離水、脫硫廢液等多種廢水通過蒸氨工序，送至廢水調整槽，再經預處理、生化、后置反硝化、物化、人工濕地等系統處理后，最后送至燒結混合機、高爐水渣、煉鋼渣處理使用。

通過廢水減量化改造，焦化廢水發生量降幅達48.14%，實現了焦化廢水處理產水量在廠內全面消納。焦化廢水減量化，不僅僅是廢水減排的過程，同時也是實現資源再利用的過程。

典型案例2：首鋼京唐焦化廢水零排放工程

首鋼京唐焦化廢水回用深度處理工藝技術，采用一級電催化氧化+二級電催化氧化+電絮凝+電氣浮+除鐵錳系統+陶瓷膜超濾+反滲透脫鹽的工藝技術，脫鹽水回用于生產系統，濃鹽水用于燒結混料或煉鋼燜渣，提高了水資源利用率，實現焦化廢水的“零”排放。

典型案例3：寶武炭材四期焦化廢水零排放示范工程

在焦化廢水常規生化處理的基礎上，采用針對性的預處理工藝、膜分離濃縮技術以及結晶蒸發技術。該工藝技術制備工業新水產率＞96%，濃鹽水經預處理、分鹽、結晶蒸發處理后得到工業級無水硫酸鈉和氯化鈉產品，處理過程不產生雜質鹽等危廢固體，實現了焦化廢水零排放。

5.6 冷軋廢水回用處理技術應用

冷軋廢水屬于鋼鐵行業特種廢水，廢水特點是污染物種類多、濃度高、水質水量變化大等。冷軋廢水處理出水含鹽量較高，不宜直接回用，應進行深度脫鹽處理；對于不銹鋼冷軋廢水處理出水還需進行脫氮處理；對于普碳鋼冷軋廢水，氯離子含量較高，深度處理濃鹽水回用受限制。冷軋廢水回用處理難度較大，技術含量較高，國內正處于探索階段，部分企業已取得較好業績。比如太鋼作為不銹鋼行業龍頭企業，其冷軋廢水回用處理取得顯著成效。

典型案例：太鋼冷軋廢水回用處理工程

太鋼對冷軋各生產車間排放的生產廢水，進行有效收集、處理，實現冷軋廢水回用處理。酸堿廢水采用中和+沉淀+生物脫氮工藝技術；含油廢水處理采用高效三段雙級、串聯式生化預處理工藝；中水回用深度處理采用超濾+反滲透工藝。各系統處理能力為：酸性廢水780m3/h；含鉻廢水120m3/h，稀堿廢水450m3/h，年廢水回用量507萬m3。

5.7 綜合廢水深度回用處理

綜合廢水回用深度處理，可大大提高水資源重復利用率，減少噸鋼新水耗量，是企業節水減排、實施廢水近零排放的關鍵環節之一。鋼鐵企業綜合廢水深度處理一般采用物化處理+生化處理+膜法脫鹽回用深度處理，其中膜法脫鹽水作為生產新水全部回用，濃鹽水回用于低水質用戶。

現階段大部分鋼鐵企業均建有全廠性的綜合廢水深度處理回用設施，為企業帶來顯著的綜合節水效益，但綜合廢水中有機物、硬度、鹽分等污染物制約廢水回用深度處理，尤其是濃鹽水的處理處置。寶鋼湛江、鞍鋼針對綜合廢水深度回用處理開發出獨特的處理工藝技術，取得顯著成效，值得推廣。

典型案例1：寶鋼湛江外排水綜合利用工程

采用預處理系統、膜濃縮系統、濃鹽水COD吸附去除系統、濃鹽水分鹽及再濃縮系統、MVR蒸發結晶系統、硫酸鈉冷凍結晶等工藝技術，將外排廢水進行深度處理，每天處理廢水5000噸，生產的工業水每年可減少新水消耗175萬噸。少量硫酸鈉濃鹽水用于煉鋼燜渣，產生的氯化鈉制成工業鹽作為副產品外銷。

典型案例2：鞍山鋼鐵綜合廢水深度處理工程

鞍山鋼鐵廠區綜合廢水包含生產車間排放的生產污水、生活污水，其廢水成份復雜、可生化性差，COD、氨氮、總氮、總氰等污染物超標，針對此特點鞍鋼開發出鋼鐵綜合廢水深度處理技術，工藝流程為：高效混凝沉淀+曝氣生物濾池+反硝化生物濾池+砂濾池+臭氧氧化池。處理出水能夠滿足《鋼鐵工業水污染物排放標準》GB13456-2012中“新建企業水污染物排放濃度限值”，在廢水水質水量較穩定情況下，處理出水能夠滿足“水污染物特別排放限值”。

典型案例示范見表3。

6.鋼鐵企業節水技術發展方向

為了應對日趨嚴峻的水資源形勢，鋼鐵企業采取了多種應對措施，開發了多種多樣的節水技術，試圖滿足生產過程中的新水供應，保證生產的正常進行。經過多年的發展，鋼鐵企業清潔生產技術已經比較成熟，在鋼鐵企業各個工序都推廣了清潔生產標準。鋼鐵企業在國家化解過剩產能的大背景下，鋼鐵企業節水技術體現了由單項節水技術向集成技術發展，由工藝技術節水向信息化技術節水、管理技術節水等發展趨勢。

6.1 由單純節水技術向綜合節能、資源綜合利用技術方向發展

在早期的生產活動中，企業一般僅僅把水作為一種“介質”，節水活動的初衷是為了降低生產成本。隨著水資源的日趨枯竭，人們對“水”的認識逐漸發生了變化，特別是在工業生產活動中，隨著水的需求量越來越大、來源越來越困難、價格越來越貴，迫使企業把“水”上升到資源的層面去認識，甚至上升到戰略層面去對待，由此以后開發的節水技術除在“節約”方面繼續努力外，其技術內涵逐漸向循環經濟靠攏，逐漸體現出資源回收和循環再利用的實質。到目前為止，節水技術已經步入“減量化、再利用、資源化”良性循環的軌道。

目前，在鋼鐵企業中使用的“城市中水回用作為鋼鐵企業工業水源”“雨水收集利用”“綜合污水深度處理回收利用”和“焦化廢水深度處理回收利用”等節水技術均很好地體現了循環經濟的原則。我國鋼鐵企業工業水重復利用率逐年提高，2016年為97.69%，也進一步說明了鋼鐵企業對水資源循環利用的重視。

其次，鋼鐵工業節水也和節能緊密相關。目前，鋼鐵企業能耗（包括鐵合金）占全國總能耗的16.3%，為僅次于電力、建材耗能第三的行業。因此，鋼鐵行業的節能措施和節能效果對于全國能源消耗水平的影響也十分巨大。經過不斷地努力，近年來鋼鐵工業綜合能耗顯著降低，在能源緊缺的大背景下，節水技術的發展與節能技術的發展不可避免地交織在一起，共同為鋼鐵生產保駕護航。

以“干熄焦技術”為例，干法熄焦可以回收紅焦顯熱。出爐紅焦的顯熱約占焦爐能耗的35%～40%，這部分能量相當于煉焦煤能量的5%，如果將這部分能量回收加以利用，可以大大降低冶金產品成本，起到節能降耗的作用。采用干法熄焦恰恰能夠最大限度地回收這部分熱量（可回收約80%的紅焦顯熱），從而在節約熄焦用水的同時極大地節約了能源，這是任何濕法熄焦（包括經過改進的新型濕法熄焦）所不具備的優勢。

表3 典型案例示范工程

6.2 由單一節水技術向節水環保技術發展，注重難處理污染物的問題和對水環境影響

隨著管理理念和技術水平的不斷發展，在廢水資源化的大背景下，鋼鐵企業的廢水處理技術與節水技術的開發不可避免地相互交織，以便獲得環境效益、資源效益、經濟效益的最大化，從而最大限度地降低對環境的污染，同時有效地獲取可持續供應的水資源。

以“水質分級、串級使用技術”為例，該技術采用凈循環水作為濁循環水的補充新水，采用串級供水后，上一級排水基本可不用處理即可作為下一級新水使用，避免了過去的分散、逐級處理，減少了處理設施的建設占地和運行成本，很大程度上降低了廢水的排放量，有效地提高了水資源重復利用率，降低了污水處理成本。該技術最理想的運行方式是封閉水循環處理系統和串級供水系統搭配使用，根據企業和工序特點合理優化布置，從而最大限度地提高水資源利用率。

此外，鋼鐵企業工業園區，園區內生活污水處理回用后作為工業區域生產補充水，可以減少對周圍水體環境的影響。鋼鐵企業焦化廢水和濃鹽水等去燒結混料和沖渣等使用，也減少了外排水量。

目前，鋼鐵企業難降解污水處理問題，如“濃鹽水處理問題”“焦化污水處理問題”和“脫硫廢液處理問題”等均考慮節水過程中對環境的影響和危害，因此，這方面的節水技術在鋼鐵企業備受關注，有的甚至關系到一些鋼鐵企業的生存和發展，如果妥善解決這些難降解污水的排放和回用問題，是鋼鐵企業節水的重點和難點。現在已有企業開展了對濃鹽水進行分鹽結晶資源化利用等相關技術的研究。

6.3 由單一節水技術向全廠用水系統集成優化發展

早期的節水設施往往為單獨的生產設施配套建設，存在系統分散、管理不便等缺點。近年來，隨著技術水平的不斷提高，節水技術正由單一設施、單一技術的使用向全廠用水系統集成優化發展，把供水系統納入全廠能源——資源管理系統，實現統一調度、系統管理，有效地提高了水資源利用率和管理水平。

由于鋼鐵企業廢水種類多，分布廣且分散，即使各個廢水生產部位都配備了水處理設施，由于各種原因，其設備完好率、處理率不高，各部位水處理設施的溢流以及事故排放較多，造成鋼鐵企業總外排水量還有降低空間。對于循環冷卻水系統來講，只有提升工序用水效率，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，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。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。對循環水系統分不同水質控制和不同水質補水；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等。

鋼鐵企業水系統集成優化技術，是將鋼鐵企業整個用水系統作為一個有機的整體進行綜合考慮，對用水系統中的各種水源的選擇和處理、水的工藝使用、污水廢水的回用再生和循環的所有可能的機會進行綜合考察，采用過程系統集成的原理和技術對水系統進行優化調度，按品質需求逐級用水和處理水，提高用水系統的重復利用率，將用水系統的新鮮水消耗量和廢水排放量同時減少，使水能源的總體使用和處理排放成本降低。通過大型鋼鐵聯合企業水系統集成優化技術，進行鋼鐵聯合企業水平衡網絡優化設計及改造，達到降低鋼鐵聯合企業工業新水量及排水量。

6.4 由單一水源供給向多種水源供給方式發展，注重海水淡化的應用

隨著地表水和地下水資源的日趨緊張，鋼鐵企業用水來源逐漸困難。為了解決這一問題，鋼鐵企業近年來一直在嘗試獲取不同的水資源，以滿足日益增長的用水需求。近年來開發的節水技術在傳統的節約用水的同時，著力拓展非常規的原水來源，把一些目前技術水平可以處理的原水變成可以使用的工業用水。沿海的企業一般把目光投向了海水。近年來開發的“熱法低溫多效海水淡化技術”“膜法海水淡化技術”“海水直接利用技術”是這方面比較典型的節水技術。

實用的海水淡化技術主要有反滲透、電滲析、多級閃蒸 ( MSF) 、壓氣蒸餾、冷凍等技術，其中能投入商業化使用的海水淡化技術主要是膜濾法和蒸餾法。以“熱法低溫多效海水淡化技術”為例，在鋼鐵行業中首鋼京唐公司率先引進國際先進的海水淡化技術，并在引進消化吸收和二次開發的基礎上，成功利用鋼鐵工業余熱進行海水淡化處理，形成了具有我國自主知識產權的核心技術。該技術將鋼鐵工業生產過程中的余熱與海水淡化所需要的能源進行耦合，實現了余熱利用和海水淡化的協同效應，有效地拓寬了鋼鐵企業的原水來源。

目前，我國沿海的鋼鐵企業產能8000萬噸，占我國總鋼鐵產量的8%。其中，青島特鋼、山鋼集團、黃驊港縱橫鋼鐵鋼鐵公司都有海水淡化意向，寶鋼湛江有進一步增設第三套海水淡化1.5萬噸設備。未來隨著海水淡化成本的降低，以及地下水開采的限制，沿海大型鋼鐵企業通過自建或者第三方投資來進行海水淡化有發展前途。

6.5 由工藝、設備節水向管理節水發展，更加注重水處理的智能化、精細化管理

隨著鋼鐵企業水處理設施的不斷完善，鋼鐵企業在工藝及設備上節水的潛力愈來愈小。近年來，隨著計算機技術、互聯網技術、物聯網技術、數據分析、數據挖掘以及人工智能等技術的融合，鋼鐵企業在節水工程實踐中更多的是向著用水及廢水資源化利用的智能化和精細化發展。鋼鐵企業水處理全流程控制專家管理系統，利用計算機、互聯網、物聯網、數據挖掘以及人工智能等多項科學技術融合集成傳統節水、廢水資源化及精細化用水管理技術，以此促進各項節水技術、污染治理工藝的實現效果，達到節能減排、改善環境質量的目標。建立、健全完善的水系統管理體系和各項規章制度，提升用水管理在能源管理體系中的份量；加大投資完善計量設施，逐步實現水系統計量完好率和出數準確率兩個100%；繼續完善或推廣用水定額管理，通過用水系統的量化考核，強化管理；實行內部水價和考核機制，用經濟杠桿作用帶動和促進節水減排工作的開展。創新鋼鐵企業水系統運營模式，引入高技術化、專業化的綜合環境、動力系統服務及運營的專業公司進行水系統市場化、社會化模式的建設和運營，真正實現鋼鐵工業節水減排的戰略目標。