浅谈钢铁行业污水零排放的实践应用

吕森 刘成红 吕建军

(宝武集团鄂城钢铁有限责任公司 湖北鄂州 436000)

0 引言

合理利用水资源是企业长久发展的保证，钢铁行业作为高耗能、高污染行业，在节能减排工作上任重而道远。有效的水资源管控和废水的回收利用是工业污水零排放的前提和保障[1]。鄂钢公司2019年全面贯彻落实《中共中央国务院关于全面加强生态环境保护坚决打好污染防治攻坚战的意见》和国务院《“十三五”节能减排综合工作方案》，以“三治四化”(三治指大气超低排、固废不出厂、污水零排放；四化指洁化、绿化、美化、文化)为抓手加快实施绿色城市钢厂建设行动方案，以零排放为目标倒逼全过程资源能源消耗管控及工艺技术革新，以问题整改为导向全面提升环境风险管控能力，确保完成各级政府部门、集团公司下达的“十三五”节能减排目标与任务。

1 鄂钢水资源利用存在的问题

1.1 新水取水量大

鄂钢有3处取水泵站，分别为一泵站、四泵站和二泵站，前2处泵站为内河取水泵站，主要供应生产用水原水；后1处泵站为江水取水泵站，主要供应生活区生活水原水，多余的补给生产水。3处泵站2018年峰值取水量为生产用水2 657 m3/h，生活水641 m3/h，对于年产量500万t的钢厂来说，新水占比较高。

1.2 回用水利用量低，外排水量大

鄂城钢铁综合废水处理站原二期工程建于 2008 年，设计规模为 6 000 m3/h，设有4座初沉池(每座2格)、1座高效沉淀池(6组，每组处理能力1 000 m3/h)、6 座污泥浓缩池、1 座 V 型滤池(6 组，每组处理能力 1 000 m3/h)、1座污泥脱水间、1个加药间。废水经初沉池、高效沉淀池、V 型滤池主体工艺处理后返回厂区循环利用。该站主要设备有4台粗格栅、8台中格栅、8台吸泥机、8台长轴提升泵、6台加药机、3台鼓风机、16台搅拌机、15台污泥泵、6台隔膜泵、6台供水泵、3 台反洗水泵、7 台板框压滤机。原有工艺流程见图1。

改造前污水处理站运行主要存在如下问题：

(1)鄂钢综合废水处理站建成投产后近10 a未进行改造，部分设备年久失修，不能满足污水处理正常运行要求。

(2)初沉池集水槽未利用，长轴提升泵位置设置不合理，导致沉淀效果不好。

(3)高效沉淀池污泥回流系统未使用，沉淀池负荷偏大，处理效果较差。

(4)V型滤池未使用，配气配水不均匀，反冲洗曝气效果差，滤板及滤头损坏，相应的鼓风机、反洗水泵也无法正常运行。

(5)原系统设置了消毒区域，但未安装设备。无消毒设施，回用水水质达不到用户的使用要求，改造前具体水质情况见表1。

图1 污水厂原有工艺流程

1.3 循环水补水大补大排严重

由于回用水水质不理想，各生产用户投诉较多，回用水使用量少，造成过多的回用水只能外排且外排水水量大，2018年平均外排水水量为1 393 m3/h。具体水量平衡图见图2。

从图2可以看出部分生产用户新水使用量占比较高，回用水使用量占比较低，废水处理外排量较大，结合前期走访用户及循环水排水检查的情况来看，一是各用户普遍认为回用水水质不好，容易造成设备结垢腐蚀；二是各用户循环水存在大补大排的现象，循环水几乎无浓缩倍数。

2 改造方案实施

2019年1月鄂城钢铁办公室《绿色城市钢厂创建工作领导小组会议纪要》指出： 将鄂城钢铁打造成“节能、控煤、低碳、环保”型绿色城市钢厂的典范。为了落实“节能、控煤、低碳、环保” 目标要求，必须实施鄂钢能源动力厂综合废水处理站提质改造与焦化深度脱盐处理项目。该工程的建设将改善城市生态环境，有利于降低新水消耗。

表1 改造前回用水水质情况

图2 2018年公司水量平衡图

能源动力厂综合废水处理站新增加了预处理设备和脱盐设备，工艺流程如下：

(1)预处理部分为生产废水处理提质改造4 000 m3/h，主要工艺为：粗格栅(新建)—细格栅(新建)—隔油沉砂池(新建)—初沉池(利旧修配改)—接触氧化池(利旧改建)—污水提升(新建)—高效沉淀池(利旧大修)—V型滤池(利旧大修)—消毒(新建)—循环水池(利旧清淤)—外送用户。

(2)深度除盐500 m3/h，主要工艺为：预处理出水—超滤— 一级反渗透—浓盐水反渗透—浓盐水外输至焦化除盐水站进行进一步处理。

(3)除盐水池—除盐水外送至用户(热电车间)。

(4)部分除盐水勾兑至循环水池(改善循环水质)—外送用户。

(5)焦化除盐水站浓水外送至炼钢热焖渣和炼铁冲渣使用。

3 改造完成后

改造项目于2019年12月完工投产，回用水各项指标情况大大改善，具体见表2。

回用水水质经公司能源环保部多次取样化验确认，部分指标值已接近新水指标值，可以满足各类用户的需求。2020年1月公司出台了《污水零排放行动工作方案》，方案中规定除生产特殊需要必须使用新水外，各单位一律倒用回用水。各单位落实该方案后，新水取水量明显下降，外部1处取水泵站(四泵站)也暂停取水，回用水外排量也从1 393 m3/h降至0 m3/h，达到了污水零排放的目的。

表2 改造后回用水水质情况

4 经济效益分析

自公司综合废水站提质改造完成后，回用水水质得到很大改善，回用水使用量增加，新水用量减少，新水取水泵站也从2处降为1处，公司整体的吨钢耗新水指标大幅下降。

(1)直接效益：根据目前污水排放量为1 393 m3/h，排污费按0.2元/m3计算，减少排污费244万元/a，减少新水取水费48万元/a，另外外送除盐水至热电车间，每年可减少设备及运行费用60万元。

(2)间接效益：回用水制除盐水较新水制除盐水使企业更具备可持续发展性，对企业节能减排有重要意义，且成本更低。外送按300 m3/h计算，价格6元/m3，每年可回收成本约1 576万元。

5 结语

本文介绍了鄂钢水资源利用存在的问题及废水站提质改造处理工艺。经综合污水处理厂提质改造后，各项水质指标情况大幅改善，部分指标值接近新水指标值，出水满足各类用户生产要求，从而达到提高水循环利用率，节约水资源的目的。很多单位无法做到污水零排放，是因为技术存在一个严重问题，即浓盐水的后续处理问题。浓盐水若未经处理排至外环境，就会造成严重的水环境污染，无法真正做到废水零排放[2]。鄂钢为解决此问题在进行废水站提质改造的同时新建焦化除盐水站，将浓盐水进一步浓缩后输送至炼铁、炼钢使用，无浓水外排，真正做到了污水零排放。鄂钢作为城市化钢厂，持续推进“三治四化”工作，提升公司生态环保的本质化水平；优化能源消费结构，从源头上实现减排；构建全流程的生产洁净化、制造绿色化、管控智能化、厂区园林化的钢铁制造体系，能源环保指标进一步改善，厂区绿化率进一步提高，打造与城市相融共生的绿色智慧型城市钢厂。