天鋼廢水綜合利用現(xiàn)狀分析

薛文英，王增報(bào)

（天津鋼鐵集團(tuán)有限公司，天津300301）

0 引言

天津鋼鐵集團(tuán)有限公司擁有板材、棒材、線材等七大類產(chǎn)品，名列中國企業(yè)500強(qiáng)、中國制造業(yè)企業(yè)500強(qiáng)、天津市百強(qiáng)企業(yè)，多項(xiàng)指標(biāo)處于全國同行業(yè)領(lǐng)先或先進(jìn)水平。2014年全國重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)噸鋼耗新水 3.33 m3/t，較 2005 年的 8.03 m3/t下降了近6成。這與大多數(shù)鋼企采用雙膜法再生回用技術(shù)處理的城市污水替代新水，工業(yè)用水全部通過管網(wǎng)分級、閉路循環(huán)實(shí)現(xiàn)分質(zhì)供水是分不開的。2014年，太鋼噸鋼耗新水1.96 m3/t，被工信部列為國家節(jié)水標(biāo)桿指標(biāo)。

為改進(jìn)天鋼的用水節(jié)水效率，加強(qiáng)污水深度處理技術(shù)，提高廢水資源化水平，非常有必要針對同行業(yè)和本企業(yè)的用水節(jié)水和污水處理新技術(shù)、新裝備的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢進(jìn)行必要了解，以利于針對天鋼廢水綜合利用進(jìn)行簡要分析，從而推廣采用清潔生產(chǎn)技術(shù)，不斷提高企業(yè)的廢水綜合利用水平，使企業(yè)獲得綠色發(fā)展、循環(huán)發(fā)展和低碳發(fā)展。

1 企業(yè)用水現(xiàn)狀

1.1 天鋼用水指標(biāo)情況

2011年，公司新水總耗指標(biāo)為1683萬t，噸鋼耗新水指標(biāo)為4.07 t，全部為自來水。萬元產(chǎn)值耗新水指標(biāo)高達(dá)4.60 t?！笆濉逼陂g，天鋼萬元產(chǎn)值水耗指標(biāo)的歷史變化情況見圖1。

圖1 天鋼萬元產(chǎn)值水耗指標(biāo)的歷史變化情況

“十一五”時(shí)期末，我公司的噸鋼耗新水等用水指標(biāo)與國內(nèi)同行業(yè)企業(yè)的用水先進(jìn)指標(biāo)普遍存在著較大的差距，具體見表1。

1.2 天鋼用水構(gòu)成情況

天鋼用水中的新水構(gòu)成情況及主要用戶用水量指標(biāo)見表2。

表1 天鋼與國內(nèi)噸鋼耗新水指標(biāo)先進(jìn)企業(yè)對標(biāo)表（2009—2010年） /t

表2 天鋼用水構(gòu)成表/萬t

天鋼主要用戶循環(huán)水用量指標(biāo)的歷史變化情況見圖2。

圖2 天鋼主要用戶循環(huán)水用量指標(biāo)的歷史變化情況

2 水平衡現(xiàn)狀及存在的問題

2.1 水平衡現(xiàn)狀

天鋼的新水平衡及主要用戶使用情況見表3。

2.2 公司水平衡存在的問題

（1）自來水結(jié)算水量占公司中心給水泵站總送出水量的60.84%，離生產(chǎn)用自來水零取用的最終設(shè)計(jì)目標(biāo)尚有不小的差距。

（2）公共新水量（用戶包括生活、綠化、施工、其它）占公司中心給水泵站總送出水量的30.55%，所占比例過高，其中所包括的生活用水量過大。

（3）煉鐵新水總用量占生產(chǎn)計(jì)量合計(jì)的32.44%，其中水沖渣新水總用量占煉鐵新水總用量的42.22%，均為同級別用戶中所占比例最高的用戶。

（4）2#煤氣清洗、2#水沖渣、2#煉鋼水泵站、板坯連鑄凈環(huán)補(bǔ)水、鼓風(fēng)機(jī)水泵站和除鹽水站為公司六大生產(chǎn)新水用戶，其小時(shí)用水量（2014年全年平均值）均在 106～236 m3/h。

3 企業(yè)廢水綜合利用影響因素分析

表3 天鋼新水平衡現(xiàn)狀 /m3·h-1

3.1 公司的廢水產(chǎn)生量偏大

從公司水平衡現(xiàn)狀看，由于工藝設(shè)計(jì)的限制，少數(shù)凈環(huán)水系統(tǒng)的部分水量進(jìn)入濁環(huán)水，以及個(gè)別水系統(tǒng)的蒸發(fā)損耗率偏高，相應(yīng)造成生產(chǎn)新水的補(bǔ)水量偏高（2#煤氣清洗、2#水沖渣、2#煉鋼水泵站、除鹽水站等水系統(tǒng)），而且由于水平衡不好，系統(tǒng)的廢水產(chǎn)生量偏大。另外，有的用水系統(tǒng)由于設(shè)備老化和磨損，相應(yīng)造成水的損耗升高（比如板坯連鑄凈環(huán)水等水系統(tǒng)），同樣會造成水系統(tǒng)的廢水產(chǎn)生量偏大。

3.2 循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)偏低

目前，公司各主要循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)保持在3.0左右，少量系統(tǒng)密閉性較強(qiáng)的系統(tǒng)濃縮倍數(shù)可達(dá)到4.0。2015年初，公司相關(guān)部門組成考察團(tuán)針對唐山豐南的唐山達(dá)豐焦化有限公司進(jìn)行考察學(xué)習(xí)。該公司將其蒸氨廢水經(jīng)生化處理后的產(chǎn)水作為凈環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)水，并經(jīng)采取相應(yīng)水質(zhì)穩(wěn)定措施后，保持高濃縮倍數(shù)長時(shí)間可靠運(yùn)行。根據(jù)系統(tǒng)整體的運(yùn)行情況進(jìn)行分析，其濃縮倍數(shù)可達(dá)60倍左右。循環(huán)水系統(tǒng)在高鹽份、高濁度的情況下，保持了緩蝕與阻垢的微妙平衡。

3.3 生產(chǎn)新水系統(tǒng)的計(jì)量檢測率偏低

公司的生產(chǎn)送出新水量占公司中心給水泵站總送出水量的80.10%，而生產(chǎn)計(jì)量合計(jì)（即各生產(chǎn)水用戶的總用量）僅占公司中心給水泵站總送出水量的73.96%，計(jì)量檢測率偏低。

公司的勾兌水量占公司中心給水泵站總送出水量的33.30%，而生產(chǎn)廢水系統(tǒng)再生新水占公司中心給水泵站總送出水量的48.20%，兩者差距過大，計(jì)量準(zhǔn)確率有待進(jìn)一步提高。

3.4 公司的中水利用率偏低

2012年1-6月份中水利用率分別為：28.5%、15.0%、30.7%、6.7%、23.6%、24.7%，大量的水被排入趙家河。由于天鋼已建成的深度水處理站對全廠的污水、廢水方面有一定的處理能力，并且能夠生產(chǎn)工業(yè)新水，目前再利用水站生產(chǎn)的中水利用率已顯著提高。

3.5 生產(chǎn)廢水的深度濃縮處理率偏低

公司生產(chǎn)廢水的深度處理站采用“雙膜法”進(jìn)行生產(chǎn)廢水的再生處理，所產(chǎn)的新水與自來水進(jìn)行勾兌后作為生產(chǎn)新水，進(jìn)行各生產(chǎn)水子系統(tǒng)的補(bǔ)水；而“雙膜法”所產(chǎn)生的濃鹽水由于“膜”的性能限制，需采用具備更高性能的高規(guī)格“膜”作進(jìn)一步濃縮處理。目前，由于生產(chǎn)廢水的深度濃縮處理率偏低，加之濃鹽水用戶的用量限制，無法做到大量生產(chǎn)廢水的徹底利用。由于目前公司濃鹽水用戶的用量偏低，市政中水再生系統(tǒng)無法投用，否則所產(chǎn)生的大量濃鹽水一旦不能充分、及時(shí)得到無害化利用，可能相應(yīng)造成外排和環(huán)境污染事故。

4 建議采取的對策措施

4.1 基本對策

（1）采用清潔生產(chǎn)理念，從源頭加強(qiáng)節(jié)水管理，推行節(jié)水新工藝、新技術(shù)、新材料、新設(shè)備等，淘汰落后高耗水技術(shù)與設(shè)備，以進(jìn)一步減少生產(chǎn)新水的總使用量，,從根本上減少生產(chǎn)廢水的總產(chǎn)生量。

（2）加強(qiáng)生產(chǎn)新水的計(jì)量工作，穩(wěn)步提高其計(jì)量檢測率和計(jì)量準(zhǔn)確率。逐步杜絕無用水計(jì)量的小用戶點(diǎn)，并根據(jù)計(jì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)性分析，找出主要用戶和次要用戶，實(shí)行分級管理，即推行公司級重點(diǎn)用戶、分廠或車間級重點(diǎn)用戶、其它三級用戶，分別加強(qiáng)設(shè)備修理及跑冒滴漏等應(yīng)急節(jié)水管理，減少甚至杜絕水的浪費(fèi)。

（3）進(jìn)一步系統(tǒng)梳理公司生產(chǎn)廢水的排放、收集、處理及利用系統(tǒng)設(shè)施，做好系統(tǒng)內(nèi)老化、損壞及非正常設(shè)備的及時(shí)更新工作，確保中水等生產(chǎn)廢水綜合利用設(shè)施的正常、高效運(yùn)轉(zhuǎn)。必要時(shí)，在各泵站內(nèi)建立廢水收集與儲存設(shè)施，作為檢修節(jié)水與應(yīng)急設(shè)施，優(yōu)先保證廢水的“小循環(huán)”，減少進(jìn)入公司“大循環(huán)”的生產(chǎn)廢水。

（4）緊緊抓住生產(chǎn)廢水的濃縮減量與深度處理這一關(guān)鍵因素，及時(shí)增建濃鹽水深度處理與利用系統(tǒng)設(shè)施，打開這一限制市政中水深度處理與綜合利用的“瓶頸”環(huán)節(jié)，也從根本上避免了產(chǎn)生嚴(yán)重環(huán)境污染的重大環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，并為公司節(jié)水工作的進(jìn)一步開展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（5）加強(qiáng)廢水處理與綜合利用的應(yīng)用研究，特別是要加強(qiáng)開展針對水系統(tǒng)高濃縮倍數(shù)運(yùn)行、高鹽分水系統(tǒng)的緩蝕阻垢、廢水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定性保障等技術(shù)課題的基礎(chǔ)研究，確保在公司生產(chǎn)正常、穩(wěn)定進(jìn)行的前提下，無任何環(huán)境污染發(fā)生。

4.2 管理措施

（1）在工程設(shè)計(jì)施工階段，將節(jié)水理念融入工程建設(shè)，對生產(chǎn)用水優(yōu)先采用清濁分流、一水多用、串級使用、循環(huán)利用等高效節(jié)水工藝技術(shù)和設(shè)備系統(tǒng)，使投產(chǎn)以后的生產(chǎn)水重復(fù)利用率不低于98%。

（2）推進(jìn)和強(qiáng)化能源統(tǒng)計(jì)與定額管理、能源成本對標(biāo)管理、用水計(jì)量檢測率攻關(guān)、經(jīng)濟(jì)責(zé)任制考核等項(xiàng)工作，對節(jié)水工作從管理上予以持續(xù)改進(jìn)。

4.3 技術(shù)措施

（1）在建設(shè)初期設(shè)計(jì)階段，充分考慮節(jié)能節(jié)水工作，尤其在節(jié)水方面，配合生產(chǎn)工藝采用國內(nèi)先進(jìn)的設(shè)備，在直接和間接循環(huán)水使用中，采用投用化學(xué)藥劑的方法，提高循環(huán)水的濃縮倍率。

（2）將生產(chǎn)排出的廢水進(jìn)行處理后用于原料場噴淋、燒結(jié)降塵、道路灑水、車間衛(wèi)生、廁所沖洗等用水，將生產(chǎn)廢水充分利用起來。

（3）建設(shè)生產(chǎn)廢水深度處理站，將未回收利用的生產(chǎn)廢水全部收集起來加以回用，實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢水趨零排放。

（4）投資建設(shè)綜合型水處理中心，將公司生產(chǎn)過程中排放的生產(chǎn)廢水收集后處理，使公司生產(chǎn)廢水實(shí)現(xiàn)全部回收再利用等。

5 實(shí)施改進(jìn)效果

為充分落實(shí)上述節(jié)水對策措施，天鋼相繼啟動了以廢水、煤氣、固體廢棄物三個(gè)趨零排放為重點(diǎn)的新一輪十大循環(huán)經(jīng)濟(jì)項(xiàng)目。在努力把天鋼建設(shè)成為低投入、低消耗、高產(chǎn)出的先進(jìn)鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的過程中，取得了豐碩的節(jié)水成果。

5.1 天鋼“十一·五”節(jié)水成果

為實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢水趨零排放，創(chuàng)造最大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，天鋼于“十一·五”期間建設(shè)了生產(chǎn)廢水深度處理站。通過對天鋼廠區(qū)的生產(chǎn)廢水進(jìn)行深度處理，將產(chǎn)水全部回用。公司生產(chǎn)廢水深度處理站工程，處理水量為555 m3/h，外供反滲透產(chǎn)水372 m3/h。每年反滲透產(chǎn)水量為252.96萬t。反滲透濃水產(chǎn)水量為124 m3/h，供鋼渣處理間、電爐渣場做為悶渣和噴灑。

5.2 天鋼“十二·五”節(jié)水成果

“十二·五”期間，天鋼建成生產(chǎn)廢水深度處理綜合利用項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)全廠生產(chǎn)廢水的全部回收。通過管道最終進(jìn)入新水池與廢水深度水出水進(jìn)行勾兌，一期工程出水1 200 m3/h，出水水質(zhì)滿足用戶要求。工程建成后，廢水、中水處理能力分別達(dá)到1 000 m3/h、1 200 m3/h。公司的用水一部分由勾兌水替代自來水，每年可節(jié)省自來水1 200萬t，節(jié)省外購自來水7 800萬元/年（按6.5元/t計(jì)算），每年可創(chuàng)造效益4 000多萬元，從而為天鋼帶來了良好的社會和經(jīng)濟(jì)效益。

6 結(jié)論

隨著水資源短缺的現(xiàn)狀越來越嚴(yán)峻，水資源對鋼鐵企業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的制約將越來越大。特別是京津冀地區(qū)，嚴(yán)重的水資源供需矛盾使很多鋼鐵企業(yè)已經(jīng)意識到廢水回收和中水利用的重要意義，通過廢水回收和中水利用既可有效地減少自來水取水量，緩解供需矛盾，又符合國家節(jié)能減排的政策導(dǎo)向。天津鋼鐵集團(tuán)有限公司對生產(chǎn)用水優(yōu)先采用清濁分流、一水多用、串級使用、循環(huán)利用等高效節(jié)水工藝技術(shù)和設(shè)備系統(tǒng)，使得投產(chǎn)以后的生產(chǎn)水重復(fù)利用率高達(dá)98%以上。建成了生產(chǎn)廢水深度處理綜合利用項(xiàng)目，將公司生產(chǎn)過程中排放的生產(chǎn)廢水收集后處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)公司生產(chǎn)廢水全部回收再利用。