鞍鋼鲅魚圈降低新水耗量措施分析

張新宇，李成江，王慧，于豐浩，王軍強，侯勇，孫巍

（1.鞍鋼集團工程技術(shù)有限公司，遼寧 鞍山114021;2.鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司，遼寧 營口115007）

水是自然界最寶貴的資源，是人類賴以生存和經(jīng)濟發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。根據(jù)2004年第二次水資源評價，遼寧省人均水資源占有量僅為全國人均水資源占有量的1/3，世界人均占有量的1/12，全省除東部地區(qū)外，都屬于嚴(yán)重貧水地區(qū)。冶金行業(yè)是耗水大戶，占整個工業(yè)企業(yè)用水的26.9%。水利部“水節(jié)約【2019】373號”文件要求，含焦化不含冷軋的鋼鐵聯(lián)合企業(yè)用水定額領(lǐng)跑值是2.4 m3/t，先進值是3.2 m3/t，通用值是4.5 m3/t。鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司（以下簡稱“鲅魚圈分公司”）一期年產(chǎn)鋼650萬t,設(shè)計新水耗量為3.735 m3/t，生產(chǎn)實踐中采取了多項降低新水耗量的措施，實際新水耗量達到了2.03 m3/t，為實現(xiàn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供了有力保障。

1 給排水系統(tǒng)

鲅魚圈分公司主要生產(chǎn)熱軋卷板和寬厚板。給排水系統(tǒng)主要分為水源系統(tǒng)、生產(chǎn)新水（消防）供水系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)、生活水供水系統(tǒng)、污（廢）水處理及排水系統(tǒng)。

1.1 水源系統(tǒng)

鲅魚圈分公司水源由鞍鋼（營口）水業(yè)公司供給，設(shè)計最大供水5 250 m3/h。凈水廠自水庫取水，通過加藥→絮凝→混凝→沉淀→過濾→消毒處理，達到飲用水標(biāo)準(zhǔn)后，送至分公司廠區(qū)儲水池。

1.2 供水系統(tǒng)

為貫徹節(jié)約用水和生態(tài)環(huán)境防治的國家政策，分公司在設(shè)計之初即同步考慮了水系統(tǒng)的配套問題，一是原本外排水設(shè)計為低一級水質(zhì)需求的用戶補水，即串級用水，指的是某一道工序的排水可以直接應(yīng)用到另外一道工序的補水，比如將部分煉鋼除鹽水站的濃鹽水及其他一些用戶的較高質(zhì)量的排水，適量直接用于連鑄濁環(huán)水系統(tǒng)的補水；二是實現(xiàn)中水有效利用，即生產(chǎn)污水和生活污水處理后的水供給相關(guān)用戶回用。鲅魚圈分公司的生產(chǎn)用水與生活用水分管網(wǎng)供給，有三個主要供水系統(tǒng)：生產(chǎn)新水（消防）供水系統(tǒng)、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)和生活水供水系統(tǒng)。

1.2.1 生產(chǎn)新水（消防）供水系統(tǒng)

該系統(tǒng)的水取自廠區(qū)生產(chǎn)用水儲水池，由新水泵加壓，在廠區(qū)形成環(huán)狀網(wǎng)，主要用于對水質(zhì)要求較高的新水用戶（泵軸封水）、各循環(huán)系統(tǒng)補水（如煉鐵、煉鋼、熱軋、煉焦和厚板等生產(chǎn)單位的凈環(huán)水系統(tǒng)的補充水）等，同時用作消防用水。

1.2.2 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)

根據(jù)工藝用水條件的不同，建有不同用途而水質(zhì)各異的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，基本由軟水循環(huán)冷卻水系統(tǒng)、間接冷卻的凈循環(huán)冷卻水系統(tǒng)和直接冷卻的濁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)組成，向各生產(chǎn)廠供應(yīng)，另外，各系統(tǒng)有相關(guān)的水處理設(shè)施。

1.2.3 生活水供水系統(tǒng)

該系統(tǒng)的水取自廠區(qū)生活用水儲水池，由生活新水泵加壓，送至廠區(qū)各生活用水點。一期設(shè)計能力200 m3/h。

1.3 排水系統(tǒng)

鲅魚圈分公司廠區(qū)排水采用分流制，分為雨水、生活排水、生產(chǎn)排水三個排水系統(tǒng)。生活排水排至生活污水處理廠；生產(chǎn)排水排至生產(chǎn)廢水處理廠。

2 降低新水耗量措施分析

2.1 采用節(jié)水型工藝技術(shù)和裝備

（1）采用了干熄焦技術(shù)，不僅節(jié)約了大量的新水用量，還極大地提高了環(huán)保效果。

（2）高爐渣?；h(huán)水系統(tǒng)采用了中水回用水技術(shù)，示意圖見圖1。如圖1所示，高爐原有渣粒化循環(huán)水系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了一個容積較大的回用水池，池外設(shè)置供水泵，水泵從池內(nèi)抽水，將水送至高爐兩套水渣系統(tǒng)的轉(zhuǎn)鼓作為沖洗水使用（原有的轉(zhuǎn)鼓沖水為新水），因此可以節(jié)約等量的新水?；赜盟?jīng)過轉(zhuǎn)鼓后進入水渣?；h(huán)水系統(tǒng)成為其補水水源。渣和水的混合物經(jīng)過轉(zhuǎn)鼓進行渣水分離，渣經(jīng)過皮帶外運，水則由?；厮贸樗椭晾鋮s塔進行冷卻，經(jīng)過冷卻后繼續(xù)由?；┧贸樗椭两邮账?nèi)進行渣冷卻。該系統(tǒng)實現(xiàn)了串級用水，大幅度地減小了新水補充量。

圖1 高爐渣?；h(huán)水系統(tǒng)示意圖Fig.1 Diagram for Circulating Water System for BF Slag Treatment

（3）采用高爐煤氣干法除塵技術(shù)。原有濕法除塵包括濁環(huán)水處理系統(tǒng)和泥處理系統(tǒng)，這兩個系統(tǒng)存在如下問題：濁環(huán)水處理系統(tǒng)共有12臺各類泥漿泵，平時近一半運行，全部使用新水進行軸封冷卻，而且泥漿泵停機后使用新水反沖洗；泥處理系統(tǒng)中的帶式壓濾機使用新水沖洗濾布；加藥系統(tǒng)使用新水。高爐煤氣干法除塵技術(shù)是在原有濕法除塵技術(shù)基礎(chǔ)上進行的改造，采用該技術(shù)后，取消上述用水點，節(jié)約了大量新水，每天可節(jié)約1 500 t以上。

應(yīng)用上述節(jié)水型工藝技術(shù)和裝備后，在源頭上實現(xiàn)了水資源消耗減量化。

2.2 廢水處理技術(shù)

分公司生產(chǎn)污水處理的主要工藝流程見圖2，生產(chǎn)排水經(jīng)過污水管網(wǎng)收集后進入生產(chǎn)污水處理廠，污水先經(jīng)過粗格柵，去除塊狀雜物后，再經(jīng)過細(xì)格柵，進一步去除雜物。污水經(jīng)過粗細(xì)兩級格柵后，進入污水調(diào)節(jié)池，通過增加污水停留時間的辦法來增加水中懸浮物的沉淀效果，沉淀在池底的淤泥通過定期的池體清掃進行處理。污水經(jīng)過調(diào)節(jié)池后進入渦凹汽浮池，由于該污水來水乳化油含量極少，浮油的含量也很少，因此，渦凹?xì)飧∫猿恋砉δ転橹鳎瑲飧」δ転檩o，使用的混凝劑和助凝劑水處理藥劑較多，氣浮功能類的藥劑較少或不用。污水經(jīng)過渦凹?xì)飧〕睾?，進入機械加速澄清池，該池內(nèi)同時設(shè)置斜板以提高懸浮物的去除效果。經(jīng)過渦凹?xì)飧〕睾蜋C械加速澄清池兩個主要處理工藝段后，出水最后進入高效纖維束過濾器，對污水進行最后一步的處理，去除水中殘留的懸浮物、膠體和有機物。出水水質(zhì)清澈無異味，可以養(yǎng)魚、綠化和生產(chǎn)回用。

圖2 生產(chǎn)污水處理的主要工藝流程Fig.2 Main Process Flow for Treating Waste Water Produced in Production

處理后的回用水水質(zhì)主要指標(biāo)見表1。由表1看出，出水懸浮物、化學(xué)需氧量等指標(biāo)均低于標(biāo)準(zhǔn)值?；赜盟褂梅秶鷱V泛，已經(jīng)應(yīng)用于煉鐵鑄鐵機、綠化噴灑、凈環(huán)水系統(tǒng)和濁環(huán)水系統(tǒng)的補水、煉鐵高爐沖渣用水、現(xiàn)場噴灑用水和部分煤氣水封用水等，使用量達到了每天15 000 m3以上，相當(dāng)于650 m3/h，節(jié)約了等量新水。

分公司各工序均建有獨立的自循環(huán)水系統(tǒng)，同時配備循環(huán)污水處理和泥處理系統(tǒng)，因此大大減少了廢水外排。

表1 回用水水質(zhì)主要指標(biāo)Table 1 Main Indexes for Reused Water Quality

2.3 其它措施開源節(jié)流

（1）鲅魚圈廠區(qū)大部分為填海建廠，在廠房基礎(chǔ)地溝等處經(jīng)常有地滲水流出，其水質(zhì)能夠達到濁環(huán)水系統(tǒng)的補充水標(biāo)準(zhǔn)，因此地滲水可作為新水水源。如厚板廠濁環(huán)水系統(tǒng)約有30～50 m3/h的補水來自地滲水。

（2）采取措施減少溢流，如關(guān)小閥門控制補水量，以總開度為100圈的地下閘閥為例，將總開度由原來的100圈全開改為只開25圈，甚至只開5～10圈。這樣既可以避免短時間內(nèi)大量集中補水，造成瞬時供水量過大，導(dǎo)致管網(wǎng)供水壓力快速降低，又可以限制用戶浪費用水和降低管網(wǎng)漏水損失。此外，還把所有的循環(huán)水系統(tǒng)補水閥改成自動補水閥，根據(jù)水池水位的高低自動開關(guān)閥門。

（3）實行降壓供水制度，即把新水供水壓力由最初的0.35 MPa逐年下降到目前的0.12 MPa。主要措施是把所有外網(wǎng)直供用水點的水線能夠利用區(qū)域小循環(huán)水系統(tǒng)供水的均改為小循環(huán)系統(tǒng)供水，對于地理位置較高的用水點，增加管道泵對單用戶提壓供水，從而逐步實現(xiàn)總供水外網(wǎng)的降壓運行。

3 進一步降低新水耗量的措施

雖然鲅魚圈分公司噸鋼耗新水量在國內(nèi)已處于先進水平，但與國際同類用水先進企業(yè)相比仍有差距，要進一步降低新水耗量，應(yīng)進一步挖掘串級用水和中水利用潛能，不斷增加其他水源的合理利用，可以從如下幾個方面開展相關(guān)工作。

3.1 廢水回用

3.1.1 生產(chǎn)廢水處理廠出水回用

生產(chǎn)廢水處理廠出水已經(jīng)回用于下列工序：干熄焦粉塵、燒結(jié)混勻、煉鋼燜渣、水泥渣料噴灑、冬季余熱水補水、夏季料場噴灑、高爐沖渣、煉鋼煤氣水封、濁環(huán)水系統(tǒng)補水及燒結(jié)脫硫等。下一步應(yīng)該繼續(xù)大力加強回用水使用用戶的開發(fā)，如新水系統(tǒng)摻混回用水，部分凈環(huán)水系統(tǒng)補充回用水等。

3.1.2 雨水利用和生產(chǎn)廢水深度處理

可以在未來考慮雨水利用，利用一些構(gòu)筑物在雨季儲存大量降水，經(jīng)過必要的處理后能夠作為新水使用。還可以考慮對回用水進行深度處理，如將一部分經(jīng)生產(chǎn)廢水處理廠處理后的回用水，再經(jīng)過超濾、反滲透處理等工藝成為一級除鹽水，一級除鹽水打入儲水池作為新水回用及軟水使用。濃鹽水經(jīng)再處理，按環(huán)評要求達標(biāo)排放或回用。

3.2 減少外排水

3.2.1 除鹽水站濃鹽水利用

除鹽水站超濾反洗水量較大，主要原因在于超濾膜污堵快。為了降低超濾膜的污堵速度，反洗水設(shè)計采用的是新水，試驗驗證使用濃鹽水沖洗可以達到同樣的效果，因此可以考慮使用濃鹽水替代新水，既節(jié)約了新水，又減少了總排水量。目前已經(jīng)實現(xiàn)了煉鋼除鹽水站濃鹽水的再利用，即利用濃鹽水對四套超濾系統(tǒng)進行反沖洗，日節(jié)新水量約1 000 t。應(yīng)繼續(xù)加強其他除鹽水站濃鹽水的再利用。

3.2.2 加強生產(chǎn)管理

建立約束與考核機制。針對循環(huán)水電導(dǎo)率及濃縮倍數(shù)偏低的情況，采用低水位運行方式減少溢流，循環(huán)系統(tǒng)的濃縮倍率不低于4且水質(zhì)達到設(shè)計電導(dǎo)率時才能排放。

控制燃?xì)庠O(shè)施水封槽新水補水量，減少排水。目前，已經(jīng)有部分的水封用水改為生產(chǎn)回用水，下一步可以加強這方面的應(yīng)用。

3.3 減少新水補水量

3.3.1 增建原料場除塵風(fēng)機冷卻自循環(huán)泵房

原料場除塵風(fēng)機現(xiàn)采用新水冷卻，用后直排，造成新水資源的浪費。冷卻水循環(huán)使用后減少新水供應(yīng)，目前，已經(jīng)有部分風(fēng)機的用水改為生產(chǎn)回用水，下一步煉鐵原料區(qū)域應(yīng)該進一步加強使用回用水。

3.3.2 增加RH冷卻塔

由于現(xiàn)有的RH冷卻塔處理能力不足，為避免水溫過高影響生產(chǎn)，經(jīng)常采用大量補新水的方法降低水溫。因此，需增加一臺RH冷卻塔，有效減少新水用量，同時減少外排。

3.3.3 沖洗水改造

煉鋼廠污泥處理間濁環(huán)過濾器沖洗水由新水改成回濁環(huán)水。分析認(rèn)為采用轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵技術(shù)是未來的節(jié)水方向。

3.3.4 優(yōu)化計量管理

結(jié)合國家頒布的《取水定額第2部分：鋼鐵聯(lián)合企業(yè)》標(biāo)準(zhǔn)和國內(nèi)外用水先進企業(yè)指標(biāo)，分公司結(jié)合實際情況，制訂各主要工序的新水消耗定額，規(guī)范各主體用戶的用水定額管理。同時將調(diào)整、更換、增加部分計量水表，強化水系統(tǒng)計量管理，形成計量系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，對水資源使用狀況實行動態(tài)監(jiān)測與精確計量，能夠有效節(jié)約水資源。

4 降低新水耗量效果

實際生產(chǎn)中采取了上述措施后，新水耗量大幅度降低。統(tǒng)計鲅魚圈分公司近6年的新水耗量見表2。由表2看出，自2015年以來，新水耗量指標(biāo)均低于設(shè)計值，尤其自2019年以來，低于水利部用水定額的領(lǐng)跑值，在國內(nèi)冶金行業(yè)處于領(lǐng)先水平。

表2 鲅魚圈分公司近6年的新水耗量Table 2 Consumption of Fresh Water in Bayuquan Branch over Recent 6 Years m3/t

5 結(jié)語

鋼鐵企業(yè)要實現(xiàn)長期的可持續(xù)發(fā)展，降低新水耗量是一項重要舉措。鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司采取了干熄焦技術(shù)和高爐煤氣干法除塵技術(shù)，高爐渣?；h(huán)水系統(tǒng)采用了中水回用水技術(shù)，在源頭上實現(xiàn)了水資源消耗減量化。生產(chǎn)污水經(jīng)處理后廣泛回用于適應(yīng)該水水質(zhì)的生產(chǎn)工藝段，利用地滲水作為新水水源，采取措施減少溢流，實行降壓供水制度。采取上述措施后，新水耗量最低達到2.03 m3/t，處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。為了進一步降低新水消耗，應(yīng)進一步開發(fā)串級用水和中水利用潛能，不斷增加其他水源的合理利用，實現(xiàn)新水耗量2.0 m3/t以下的目標(biāo)，并且持續(xù)進步，為建成環(huán)境友好、資源節(jié)約型企業(yè)做出不懈的努力。