鋼鐵企業(yè)中水回用分析

趙宏亮

(河北省唐秦水文水資源勘測(cè)局,河北唐山 063000)

鋼鐵企業(yè)中水回用分析

趙宏亮

(河北省唐秦水文水資源勘測(cè)局,河北唐山 063000)

簡述了中水回用的概念及其重要作用,以唐山國豐鋼鐵有限公司中水回用為例,分析中水經(jīng)過深度處理工藝處理以后在鋼鐵企業(yè)各生產(chǎn)車間的綜合應(yīng)用,并從水資源短缺、保護(hù)環(huán)境、鋼鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展以及經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展四個(gè)方面論述了中水回用的必要性。

中水回用;污水處理;必要性

1 概況

所謂中水,主要是指城市污水或生活污水經(jīng)處理后達(dá)到一定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、可在一定范圍內(nèi)重復(fù)使用的非飲用雜用水,其水質(zhì)介于上水與下水之間,是水資源有效利用的一種形式[1]。因?yàn)樗乃|(zhì)指標(biāo)低于生活飲用水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),但又高于允許排放的污水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),處于二者之間,所以叫做“中水”。中水回用,是解決城市水資源危機(jī)的重要途徑,也是協(xié)調(diào)城市水資源與水環(huán)境的根本出路[2]。

根據(jù)國家《節(jié)能減排綜合性工作方案》的節(jié)能降耗和污染減排要求,唐山國豐鋼鐵有限公司于 2007年開始進(jìn)行技術(shù)改造工程,拆除 4座 179m3高爐、5座 20 t轉(zhuǎn)爐等落后裝備,淘汰煉鐵能力 100萬 t、煉鋼能力 120萬 t。新建 2座1 780m3高爐、2臺(tái) 230m2燒結(jié)機(jī)和 2套 1450薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線等設(shè)施;投資 1.1億元建設(shè)公司深度處理站 2座,投資 5 000萬元建設(shè)公司污水處理站 2座,建設(shè) 8座化學(xué)除油器等。

2008年 7月唐山國豐鋼鐵有限公司結(jié)束了生產(chǎn)使用地下水的歷史,生產(chǎn)用水全部使用中水,成為全國鋼鐵企業(yè)中率先實(shí)現(xiàn)工業(yè)用地下水“零開采”的企業(yè)。

2 中水水源

唐山國豐鋼鐵有限公司生產(chǎn)用水水源為唐山市西郊污水處理二廠的中水和豐南區(qū)利源污水處理有限公司的中水,兩個(gè)污水處理廠可供給公司中水 2 310萬 m3/a。

2.1 唐山市西郊污水處理二廠的中水

唐山市西郊污水處理二廠 2002年開工建設(shè),于 2005年建成通水,占地 11.67 ha,總投資 24 421.44萬元,設(shè)計(jì)處理污水 9.0萬 m3/d,污水處理采用 A/O生物脫氮工藝同步實(shí)施中水回用。

唐山市西郊污水處理二廠現(xiàn)狀處理污水 9.0萬 m3/d,產(chǎn)出深度處理再生水 7.2萬 m3/d,根據(jù)用水協(xié)議規(guī)定,首先滿足西郊熱電廠的循環(huán)冷卻水 1.5萬 m3/d,再滿足唐山貝氏體鋼鐵 (集團(tuán))有限公司生產(chǎn)用水 1.0萬 m3/d,可向唐山國豐鋼鐵有限公司供水 3萬 m3/d,剩余水量排入青龍河作為景觀用水。

唐山市西郊污水處理二廠處理的中水水質(zhì)不能完全滿足唐山國豐鋼鐵有限公司生產(chǎn)用水水質(zhì)要求見表 1,需經(jīng)深度處理站進(jìn)一步處理。

表 1 唐山市西郊污水處理二廠中水水質(zhì)

2.2 豐南區(qū)利源污水處理有限公司的中水

豐南區(qū)利源污水處理有限公司于 2005年建成投產(chǎn),總投資 1.1億元,設(shè)計(jì)處理污水 5萬 m3/d,生產(chǎn)再生水 4萬m3/d。污水處理工藝選用前置厭氧池的氧化溝工藝,其工藝由機(jī)械處理和生化處理兩部分組成。

豐南區(qū)利源污水處理有限公司現(xiàn)狀處理污水 5萬 m3/d,生產(chǎn)再生水 4萬 m3/d,根據(jù)用水協(xié)議規(guī)定,豐南區(qū)利源污水處理有限公司向唐山國豐鋼鐵有限公司供水 4萬 m3/d,剩余水量排入銀豐渠。

豐南區(qū)利源污水處理有限公司處理的中水水質(zhì)不能完全滿足唐山國豐鋼鐵有限公司生產(chǎn)用水水質(zhì)要求見表 2,需經(jīng)深度處理站進(jìn)一步處理。

表 2 豐南區(qū)利源污水處理有限公司中水水質(zhì)

3 中水、污水處理工藝流程

3.1 中水深度處理工藝流程

唐山國豐鋼鐵有限公司 2座深度處理站的作用是將唐山市西郊污水處理二廠和豐南區(qū)利源污水處理有限公司供給的中水經(jīng)過深度處理站深度處理,然后向各生產(chǎn)車間輸送達(dá)標(biāo)生產(chǎn)用水。

中水深度處理工藝流程:通過先進(jìn)的西門子超濾、反滲透等處理技術(shù),將唐山市西郊污水處理二廠和豐南區(qū)利源污水處理有限公司供給的中水進(jìn)一步凈化成為生產(chǎn)需要的軟水,經(jīng)深度處理后的中水可以滿足公司循環(huán)冷卻水水質(zhì)要求。對(duì)于鍋爐補(bǔ)充水,經(jīng)深度處理后的中水尚不能滿足鍋爐補(bǔ)給水水質(zhì)要求,需進(jìn)一步處理,經(jīng)深度處理后的再生水經(jīng)過濾 +二級(jí)反滲透 +EDI裝置進(jìn)行脫鹽處理。中水深度處理工藝流程見圖 1。

圖 1 中水深度處理工藝流程圖

污水處理廠的中水經(jīng)深度處理后水質(zhì)符合中華人民共和國《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》中循環(huán)冷卻水和鍋爐用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 污水處理工藝流程

唐山國豐鋼鐵有限公司為減少排放廢水對(duì)環(huán)境的影響,保證廢水達(dá)到 “零排放”,公司在南北廠區(qū)分別建設(shè)了污水處理站,將生產(chǎn)廢水回收處理后根據(jù)不同水質(zhì)再返回生產(chǎn)工序使用,實(shí)現(xiàn)閉路循環(huán)。

污水處理工藝流程:首先將污水經(jīng)格柵去除部分雜物,經(jīng)提升泵站水泵提升送預(yù)沉池去除水中大顆粒懸浮物和浮油,同時(shí)加入聚合硫酸鐵混凝藥劑 (PES)之后,在混合池內(nèi)將污水藥劑充分混合,增強(qiáng)反應(yīng)效果。經(jīng)上述預(yù)處理后,投加助凝劑 (PAM),使污水中的磷、重金屬和以膠體及懸浮物狀態(tài)存在的有機(jī)物以污泥的形式沉淀。沉淀的上清液經(jīng)過加氯系統(tǒng)消毒之后,通過投加聚合氯化鋁 (PAC)和助凝劑(PAM),多次沉淀、過濾,徹底除去污水中的有機(jī)物,使水質(zhì)等到凈化后,用加壓泵加壓送入各生產(chǎn)車間,公司實(shí)現(xiàn)廢水“零排放”。污水經(jīng)處理后水質(zhì)達(dá)到污水再生利用工程設(shè)計(jì)規(guī)范 (GB 50335-2005)標(biāo)準(zhǔn)。污水處理工藝流程見圖 2。

圖 2 污水處理工藝流程圖

4 中水回用分析

唐山國豐鋼鐵有限公司有南北兩個(gè)廠區(qū),年設(shè)備綜合利用天數(shù) 330 d(7920h),產(chǎn)鋼總量 600萬 t/a,南廠區(qū)包括:第一煉鐵廠、第一煉鋼廠、第一軋鋼廠、熱軋薄板廠和第一制氧廠;北廠區(qū)包括:第二煉鐵廠、第二煉鋼廠、第二軋鋼廠和第二制氧廠。

公司取水量為 2 412.5m3/h(1 917萬 m3/a),其中生產(chǎn)取中水量 2 337.5m3/h(1 851.3萬 m3/a),生活取地下水量75m3/h(65.7萬 m3/a),見表 3。中水在生產(chǎn)過程中主要用于:原料場 105m3/h、燒結(jié)車間 485 m3/h、煉鐵車間 508.5 m3/h、煉鋼車間 601m3/h、軋鋼車間 487m3/h、制氧工程 140 m3/h、公司深度處理站 11 m3/h[3]。公司生產(chǎn)用水初步實(shí)現(xiàn)分質(zhì)供應(yīng)、分級(jí)處理、梯級(jí)利用。公司生產(chǎn)用水重復(fù)利用率達(dá)到 97.57%,噸鋼耗水量為 3.20 m3/t,廢污水全部回收利用,實(shí)現(xiàn)“零排放”。

5 中水回用的必要性

5.1 水資源短缺的需要

唐山市豐南區(qū)是河北工業(yè)重鎮(zhèn),水資源緊缺形勢(shì)日趨嚴(yán)峻,地下水開采率較高,深、淺層地下水均已超采,部分區(qū)域已形成了地下水位降落漏斗區(qū)。豐南的胥各莊鎮(zhèn)、銀豐鎮(zhèn),唐坊、黃各莊以南的沿海區(qū)域均屬于地下水超采區(qū),老王莊、楊家泊一帶屬深層地下水嚴(yán)重超采區(qū)。豐南區(qū)平原區(qū)淺層地下水 (礦化度≤1 g/L區(qū))多年平均總補(bǔ)給量為 9 565萬m3/a,多年平均總排泄量 10 411萬 m3/a,地下水年虧損 846萬m3/a[4]。

唐山國豐鋼鐵有限公司用中水代替地下水用于企業(yè)生產(chǎn)需水,實(shí)現(xiàn)工業(yè)用地下水“零開采”,公司 31眼地下水井停用29眼,保留 2眼用于生活用水,減少地下水開采量 1 549.9萬 m3/a,豐南區(qū)地下水位每年可回升 1m左右,大大緩解豐南區(qū)地下水資源用水緊張趨勢(shì)。中水回用是解決豐南區(qū)水資源短缺問題的必要措施。

5.2 保護(hù)環(huán)境的需要

唐山市西郊污水處理二廠和豐南區(qū)利源污水處理有限公司年處理污水 5 110萬 m3/a,回用污水量達(dá)到 3 468萬 m3/a。唐山市豐南區(qū)將污水處理后經(jīng)深度處理直接回用于工業(yè)用水,使得城市污水處理產(chǎn)生直接的收益和經(jīng)濟(jì)效益,既減少了污染排放,保護(hù)了生活和工作環(huán)境,又節(jié)約了有限的水資源,達(dá)到了國家要求的節(jié)能減排的目的。

中水是城市穩(wěn)定的淡水資源,唐山市豐南區(qū)中水回用減少了城市對(duì)自然水的需求量,削減了對(duì)水環(huán)境的污染負(fù)荷,減弱了對(duì)水自然循環(huán)的干擾,維持健康的水循環(huán)。中水回用是保護(hù)環(huán)境的需要。

5.3 鋼鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要

水是鋼鐵工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要環(huán)境影響評(píng)價(jià)指標(biāo)。《鋼鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策》(國家發(fā)改委令第 35號(hào))明確指出:“最大限度地提高廢氣、廢水、廢物的綜合利用水平,力爭實(shí)現(xiàn)“零排放”,建立循環(huán)型鋼鐵工廠”。隨著國家對(duì)現(xiàn)有鋼鐵企業(yè)和新建企業(yè)的工業(yè)污水排放提出的要求更為嚴(yán)格,在現(xiàn)有常規(guī)處理工藝的基礎(chǔ)上將全廠工業(yè)污水做進(jìn)一步深度脫鹽處理制成工業(yè)新水、脫鹽水、軟化水及純水等用于生產(chǎn),已成為提高鋼鐵工業(yè)新水有效利用率和企業(yè)節(jié)水水平的有效措施。

唐山國豐鋼鐵有限公司投資 1.1億元建設(shè)公司深度處理站 2座,投資 5 000萬元建設(shè)公司污水處理站 2座,利用 2座污水處理站和 2座深度處理站將生活污水、生產(chǎn)廢水以及雨水回收處理后根據(jù)不同水質(zhì)再返回生產(chǎn)工序使用,使生產(chǎn)用水初步實(shí)現(xiàn)了分質(zhì)供應(yīng)、分級(jí)處理、梯級(jí)利用,實(shí)現(xiàn)了閉路循環(huán)。唐山國豐鋼鐵有限公司廢水“零排放”和工業(yè)用地下水“零開采”,提高了水的重復(fù)利用率,減少工業(yè)新水取水量,降低噸鋼耗水,節(jié)約了寶貴的水資源。

表 3 唐山國豐鋼鐵有限公司取用水量統(tǒng)計(jì)表

5.4 經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的需要

中水可應(yīng)用到城市綠化、沖廁、道路清掃、車輛沖洗、建筑施工、冷卻、洗滌、觀賞性景觀、濕地等方面使用,也可在鋼鐵廠、化工廠、熱電廠等企業(yè)作為生產(chǎn)用水使用。唐山市豐南區(qū)中水的回用置換出城一定范圍內(nèi)生產(chǎn)使用的地下水,保護(hù)地下水資源;同時(shí),使用中水的企業(yè)向污水處理廠支付的中水使用費(fèi),減輕了維持污水處理廠運(yùn)轉(zhuǎn)的財(cái)政負(fù)擔(dān),也有效解決了污水處理廠建成后運(yùn)轉(zhuǎn)的難題。中水回用是水資源有效利用的一種形式,是區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展保障。

6 結(jié)語

中水回用是污水處理后的再利用,是污水處理的延伸和開發(fā)。為推動(dòng)城市污水的綜合利用,保證中水回用事業(yè)更好地發(fā)展,完善和提高可用水源在水循環(huán)中的使用效率,更好地實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)和利用,政府和水行政部門應(yīng)以最大力度推廣中水。中水的集水、凈化處理、供水、計(jì)量、檢測(cè)設(shè)施以及其他附屬設(shè)施的規(guī)劃、建設(shè)、管理等,應(yīng)按照“誰投資、誰受益”的原則,鼓勵(lì)單位和個(gè)人以獨(dú)資、合資、合作等方式建設(shè)中水設(shè)施,從事中水經(jīng)營活動(dòng)。

[1]沈光范,徐強(qiáng) .積極穩(wěn)妥地開展中水回用工作[J].中國給水排水,2001,17(4):31-32.

[2]武貴桃.大力推廣中水回用 實(shí)現(xiàn)污水資源化[J].人口?資源與環(huán)境,2003,13(2):120-121.

[3]唐山國豐鋼鐵有限公司技改工程建設(shè)項(xiàng)目水資源論證報(bào)告[R].石家莊:河北省水利水電第二勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.2009.

[4]唐山市水資源評(píng)價(jià)報(bào)告[R].唐山:唐山市水務(wù)局 .2005.

TV 213.9

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1004-1184(2010)03-0078-02

2009-12-03

趙宏亮(1977—),男,河北樂亭人,工程師,主要從事水文水資源分析與評(píng)價(jià)工作。