谈钢铁行业节水减排优化思路

王 利 平

(太原钢铁(集团)有限公司，山西 太原 030003)



谈钢铁行业节水减排优化思路

王 利 平

(太原钢铁(集团)有限公司，山西 太原 030003)

通过调研国内重点钢铁企业用水情况，从提升生产补水水质、建立完善用水模式、高效回用市政污水与苦咸水、自身污水资源化等方面，提出了钢铁企业的节水减排优化思路，有利于实现企业的可持续发展。

钢铁行业，节水减排，循环水系统，水质

0 引言

钢铁工业是耗水大户、水环境污染重户。尽管用水成本在钢铁生产能源成本中占的比重很小，但水的使用不仅直接关系着钢铁生产的安全运行，而且还影响着钢铁生产成本。我国属于全世界水资源严重短缺的国家和地区之一，目前正处于新鲜水水资源短缺、影响工业生产用水的被动局面。另外，由于生产工艺和产品质量的需求，钢铁生产对用水的水质要求越来越高；而使用后的排水成分更加复杂，污染严重，导致污水处理的难度越来越大，成本提高。因此当前国内的钢铁行业都非常重视企业的节水减排工作。

1 钢铁工业补水现状

我国钢铁工业的生产补水种类主要包括：江河(包括水库)水，地下水，地下浅层水，矿井渗透水，市政中水及淡化后的苦咸水(淡化海水)等。根据我国水资源分布特点，南方钢厂的生产补水主要是江河、水库水。北方钢厂，有的地区有江河、水库水；有的地区主要依靠自备地下水或市政地下水。北方部分地区地下水源非常匮乏，被迫使用未经处理或简单处理后的地下浅层水、矿井渗透水或市政中水等作为其生产补水。有的沿海地区钢厂引用了淡化后的海水作为工业补水。

就全国钢铁生产补水的水质情况来看，虽然大部分使用地表水或地下水，但由于近年来江河、湖泊水系均不同程度受到污染，取用的新鲜水源的水质受到影响，加上利用其他水源水质未能达到生产补水水质要求(见表1)，部分地区的钢厂其生产补水(或新鲜水)水质较差(见表2)。

表1 工业补充新水水质主要指标参考值

表2 国内部分钢铁企业新水水质(2013年—2015年)

2 钢铁行业节水减排优化思路

2.1 提升或控制生产补水水质

提升或改善生产补水水质的途径有：较差新水在源头进行预处理；几种水源混合勾兑，勾兑前将其中部分水源进行预处理；将厂区生产、生活污水经过深度脱盐处理，其出水与其他水源勾兑。经过以上预处理或混合勾兑，最终将生产补新水水质达到或超过如表1所示水质标准。

2.2 实现工序高效循环用水

对于循环冷却水系统来讲，只有提高浓缩倍数，才能降低补、排水量，从而减少对环境的污染和废水的处理量，降低冷却水处理的成本[1]，实现水的高效使用。在循环水系统运行过程中，需保持水系统的四个平衡，即：水质平衡、温度平衡、压力平衡和水量平衡。这四个平衡之间是相互关联的，一个平衡的改变会影响到其他平衡。因此在水资源高效使用过程中，必需用平衡的观念进行分析和研究。根据以上四个平衡原则，总结循环水系统的优化措施如下。

2.2.1 避免局部的串级用水

串级用水有时也被称为梯级用水，主要指水质较好的系统(如净环系统)的排水，作为水质较差的系统(如浊环系统)的补水。表面上看可以节约浊环系统的补水，但大部分钢厂的串级用水，目前只是简单的排水和补水的串联，因上级循环水系统的排水被回收使用，而疏忽了用水管理；下级用水单元的补水量需求与上级单元的排水量不一定平衡，而且水量波动：量小不满足、被迫增加新水补水，量大溢流浪费。另外，净环系统投加的缓蚀阻垢等药剂随着排污大量流失，导致药剂成本增加；浊环系统补水量过多时，处理水量增加，水处理成本提高；净环系统与浊环系统水处理药剂性能不同，影响水处理效果；浊环系统排污量增大，造成厂区整体排污水质变差，增加污水处理厂的处理难度。

2.2.2 合理的小半径循环、区域性治理

各循环水系统采用小半径循环原则：对于水质要求相差不大的水系统集中水质稳定处理并循环使用，不仅有利于水质的稳定控制、节约水处理成本，而且节省了水处理设施、蓄水池的占地。

但如果将两个不同水质要求的循环水系统放在一起，则会造成如下后果：按照高级用水的水质标准进行处理的话，则整体水处理成本高，水系统的浓缩倍率降低，补排水水量浪费大；若按照低级用水的水质标准进行处理，则用水系统的安全性降低，生产单元的水质障碍大，影响生产效率。

2.2.3 避免夏季的掺凉降温

很多钢厂的循环冷却水系统在夏季存在掺凉降温的情况，大量的补排水不仅增大了污水处理量，而且造成水资源浪费。

2.2.4 消除中水的低效回用

随着钢铁企业节水工作的开展，很多钢厂都投建了综合污水处理厂，将厂区的污水收集、处理、回用，但如果是仅仅将处理后的污水作为中水回用，则并不能做到污水的高效回用。如果将中水直接作为循环水系统的补水，则将降低循环水的整体循环率，补排水水量增大。以新水和中水分别作为某循环水的补水，其补排水对比见表3。

表3 不同补水水质情况下的补排水量对比

通过数据可以看出，中水的使用并没有节约新水的用量，反而增大了系统的补水和排污量。

2.2.5 提高高级净环系统补水水质

对于电厂净环、制氧净环等高级净环系统，对循环水质要求较高，其水质好坏影响到发电量和制氧产量，应适当补充一些软水，以提高循环水水质，提高水系统循环率。

2.2.6 减少水系统的蒸发与风损渗漏

厂区的生产用水主要用于蒸发冷却，其生产补水中至少有一半被蒸发消耗或风损渗漏。循环水在降温蒸发过程中，带走了大量的热能，厂区蒸发量的大小反映了厂区的热能回收水平；而循环水风损与渗漏量的大小反映了厂区生产用水的管理水平。

2.2.7 部分浊环水系统实现零排

如转炉煤气洗涤水系统，转炉烟气洗涤过程中大量粉尘和可溶性物质溶入水中，造成循环水含盐量升高，一般煤气洗涤水的电导率可达到10 000 μs/cm。如果水系统存在排污情况，则排污水携带大量盐分进入污水处理厂，造成厂区含盐量升高。因此，对于湿法除尘水系统，除蒸发、风损以及污泥夹带等水量流失，应基本做到闭路循环和零排污。

依上述分析，对循环水系统分不同水质控制和不同水质补水；循环水实行分质排水，特殊成分的污水就地处理，避免最终的混合处理。总结循环水浓缩倍率的实际经验，建议净环水的浓缩倍率应控制在3～5，浊环水控制在2～4。

2.3 将生产污水分质并深度处理，实现高效回用

2.3.1 案例说明

为解决水资源短缺，弥补生产新水量的紧缺，太钢于2002年率先将厂区污水用膜处理系统进行脱盐深度处理，处理后的出水全部替代新水：一部分兑入新水系统以减少新鲜水的外购量；另一部分成为两级除盐水，一级除盐水勾兑入循环水系统；二级除盐水用于冷轧清洗钢板表面或作为制备锅炉给水的原水。这种污水处理模式，已经成为当前钢铁企业纷纷效仿的经验，现在国内已有多家企业使用了污水处理深度脱盐系统。

2.3.2 设计或改造污水深度脱盐系统应注意的问题

1)大部分企业污水的排放采用混流制，因此改扩建综合污水处理系统，需考虑将特殊成分的污水单独处理，处理后的水质达到膜处理的进水要求(电导率不高于4 000 μs/cm～5 000 μs/cm，COD不高于30 mg/L～40 mg/L等)。

2)污水深度脱盐后的除盐水须高效回用。无论勾兑新水，还是作为较高品质除盐水的原水，均要以替代新水为目标。

3)深度脱盐处理产生的浓盐水，之前均采取了稀释外排的方式。从长远发展来看，浓盐水直接外排是不能允许的。目前浓盐水消纳的成功经验：其一，将浓盐水作为高炉冲渣、烧结混料、料场洒水等补水，减少污水的外排；其二，将浓盐水单独储存或外排，待零排放技术成熟时进一步深度处理。

2.4 高效回用非常规苦咸水

目前，国内部分企业已经将周边市政污水或中水通过处理，高效回用于生产；有的沿海地区的钢厂，已经将淡化后的海水作为本厂的主要工业补水水源；也有的内陆地区钢厂，成功地利用了当地矿井渗透水、浅层地下水等非常规水源。这些苦咸水源的利用，直接缓解了部分地区水源匮乏的局面、解决了部分钢厂工业新水水源不足的问题；在有效保障钢铁生产正常用水的同时，还将有利于缓解当地生存发展与水资源匮乏的矛盾，对当地生态保护和环境治理的贡献也将非常可观。因此，这方面的经验值得大家借鉴。

3 结语

为了实现节水减排的高效用水模式，就必须从补水水质抓起；为了生存和发展，我们不能只是依赖大自然赋予我们的水资源，必须积极开发利用非常规苦咸水，在保证生产正常用水的同时，实现企业的可持续发展。

目前，国内早已明确禁止开采或限制开采地下水。某些仍然把地下水作为主要水源的企业，如果还不着手开发利用苦咸水等非常规水源，企业的竞争力将受到挑战，势必面临淘汰的危险。另外，外排污水的环保要求也愈加严格，有些排水因指标超标将被限制外排。因此，提升或完善污水处理流程，研究高效回用生产污水，将成为钢铁行业环保和节能工作的重中之重。污水综合利用的成效，势必成为钢铁行业市场竞争的关键因素。

[1] 周本省.工业水处理技术[M].北京：化学工业出版社,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，工程师

TU991.64

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