鋼鐵工業(yè)集聚區(qū)節(jié)水減排措施探討

曹安琪 邢楊

（遼寧省生態(tài)環(huán)境保護科技中心，遼寧沈陽 110161）

1 引言

鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)每個環(huán)節(jié)基本上都需要用水，礦石的采選、燒結(jié)、焦化、煉鐵、煉鋼、軋鋼每一道工序以及生產(chǎn)輔助車間各部分都需要消耗大量水資源，故必須全過程統(tǒng)籌強化節(jié)水減排工作［1］。如何提高冶金工業(yè)集聚區(qū)的節(jié)水能力、深入實施節(jié)水代水技術(shù)、開發(fā)擴大非傳統(tǒng)水資源等，是當(dāng)前及今后很長一段時間內(nèi)冶金工業(yè)集聚區(qū)節(jié)水減排工作的重中之重。鋼鐵工業(yè)節(jié)水減排的重點是提升水資源利用率和廢水循環(huán)利用率，鋼鐵工業(yè)取水需統(tǒng)籌兼顧節(jié)流與開源，做到多級、串級利用，改變過去“按需供水”的舊觀念，要科學(xué)供水和治污，按水質(zhì)、水溫進行優(yōu)化組合，實行定量供水；要按企業(yè)的用水系統(tǒng)要求，建立多種循環(huán)用水系統(tǒng)，實行專用、專供，最大限度減少廢水排放量和處理量。

2 鋼鐵工業(yè)節(jié)水減排技術(shù)措施

2.1 提前管理，計劃用水

鋼鐵工業(yè)節(jié)水減排工作的思路要明確，措施需恰當(dāng)。要提前實施管理，發(fā)展計劃用水。

（1）擬定企業(yè)的取水規(guī)則和預(yù)算規(guī)劃。摒棄“按需供水”的理念，采取合理供水方式。把鋼鐵工業(yè)的取水指標(biāo)劃分到各個工藝和流程中，制定高效取水指標(biāo)體系，創(chuàng)造節(jié)水減排條件。

（2）依托科技進步，推動節(jié)水工藝革新和節(jié)水技術(shù)創(chuàng)新。改造重點節(jié)水環(huán)節(jié)，從起點、標(biāo)準(zhǔn)、要求3 個方面提出更高的改造要求。

（3）進一步實施廢水資源化的研究。推動科學(xué)、合理的串級用水與實現(xiàn)廢水“零排放”。

（4）充分發(fā)揮市場經(jīng)濟的作用，利用經(jīng)濟杠桿調(diào)節(jié)取水價格，降低污水治理成本，推動污水資源化利用；制定清水、中水和廢水回用的差異化價格方案，促進中水和廢水回用，降低清水取水量；增加節(jié)水工作的資金支持。

（5）創(chuàng)立成熟的節(jié)水工作制度和指標(biāo)統(tǒng)計體系。鋼鐵企業(yè)應(yīng)成立單獨的水資源管理機構(gòu)，機構(gòu)的主要職責(zé)是針對計劃取水、管控取水、限定取水和有效取水出臺相關(guān)的措施和方法。如水表裝備完成，計量要實時、精準(zhǔn)、平穩(wěn)，對每一個環(huán)節(jié)用水情況、產(chǎn)生問題與協(xié)調(diào)處理要有明確技術(shù)措施和有效手段。有條件的企業(yè)或鋼鐵工業(yè)集聚區(qū)應(yīng)建立水系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)信息平臺。

2.2 實現(xiàn)廢水資源化與處理少量化

鋼鐵工業(yè)應(yīng)最大限度地實現(xiàn)廢水資源化與廢水處理少量化。

（1）盡可能做到串級用水，達到污水產(chǎn)生減量化。依據(jù)每個環(huán)節(jié)水質(zhì)需求的差異，做到多環(huán)節(jié)串級用水，增加水的循環(huán)利用，降低污染治理的投入。如將冷卻水先用于煤氣清洗除塵，繼續(xù)作為高爐沖渣水和原料場防塵用水等。部分治理后的濃縮水可回用為高爐沖渣水，達到廢水“零排放”。

（2）鋼鐵工業(yè)集聚區(qū)應(yīng)采取差異水質(zhì)的循環(huán)方法，分級用水，摒棄整廠污水治理的大循環(huán)。采取多個軟水密閉、生活水、凈水、濁水循環(huán)系統(tǒng)，做好循環(huán)系統(tǒng)的相互連接，從而達到專水專供，系統(tǒng)規(guī)模低，管線少，污水產(chǎn)生量小，節(jié)約成本。依據(jù)開路循環(huán)和閉路循環(huán)的優(yōu)缺點，根據(jù)企業(yè)的不同情況進行調(diào)整。

（3）依據(jù)污水的組分特征（有機物、無機物、色度、濁度）差異，優(yōu)選適合的治理方法。治理后的水可供其他部門利用，既可以實現(xiàn)污水減量化，又降低了治理的難度和成本。

（4）提升水處理的濃縮倍數(shù)是推動節(jié)水的一項關(guān)鍵措施。濃縮倍數(shù)提升，新鮮補水量降低，排放的污水量減少，凈循環(huán)水中的藥物損耗量也降低，節(jié)水效果顯著。《中國節(jié)水技術(shù)大綱》中提出在敞開式循環(huán)冷卻系統(tǒng)，普及濃縮倍數(shù)高于4.0，報廢濃縮倍數(shù)低于3.0 的污水處理設(shè)施。

2.3 推廣節(jié)水工藝、技術(shù)、裝備

鋼鐵工業(yè)應(yīng)大力推廣節(jié)水工藝、技術(shù)。

（1）大力推廣“三干”等節(jié)水技術(shù)。普及高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣無水除塵、無水熄焦技術(shù)，推廣高爐渣?；⑥D(zhuǎn)爐滾筒法液態(tài)鋼渣處理等方式，大幅度降低污水的產(chǎn)生量，做到污水減量化。無水除塵將節(jié)約70%的用電量，節(jié)水達到9 m3/t 鐵，收回煤氣顯熱可達11.3～21.7 kgce/t 鐵，增加煤氣溫度達到節(jié)能8～15 kgce/t，去塵率高于99%以上，出口煤氣塵含量為10 mg/m3左右，節(jié)水、節(jié)能與環(huán)保效果顯著［2］。

（2）冷卻環(huán)節(jié)節(jié)水選用高效制冷技術(shù)、加熱爐汽化冷卻技術(shù)、節(jié)水噴霧型高效冷卻塔等（節(jié)水率達到4%～7%）。目前，首鋼、唐鋼、包鋼、邯鋼、太鋼等企業(yè)使用的實踐表明，節(jié)水效果良好。

（3）軟水密閉循環(huán)系統(tǒng)可降低循環(huán)環(huán)節(jié)回用水的跑冒滴漏和蒸汽水量，節(jié)約水量達到總水量的1.5%。

（4）鋼鐵工業(yè)集聚區(qū)應(yīng)建立取水環(huán)節(jié)和信息分類一體化智能水系統(tǒng)信息管理平臺，其具有信息匯總、展示、用水合理性計算和改進調(diào)度等作用。建立鋼鐵工業(yè)集聚區(qū)水系統(tǒng)的在線監(jiān)測工作制度，是節(jié)約用水、實現(xiàn)節(jié)水減排與廢水“零排放”的重要手段與措施。要依據(jù)工作目標(biāo)的差異，選取適當(dāng)?shù)谋O(jiān)測辦法、技術(shù)和方案，做到節(jié)水節(jié)能和水資源的高效、科學(xué)利用。據(jù)統(tǒng)計，我國鋼鐵企業(yè)水系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)信息平臺應(yīng)用率約為20%，且平臺功能基本僅限于水量和水溫的潮流顯示。因此，建立健全鋼鐵工業(yè)集聚區(qū)水系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)信息平臺和水質(zhì)安全保障體系任重道遠。

鋼鐵工業(yè)集聚區(qū)水系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)信息平臺的功能具體包括以下內(nèi)容：

配備水種當(dāng)作主線，水流圖當(dāng)作載體，構(gòu)建“企業(yè)-流程-裝備”三層次可視化用水體系。

建立涵蓋每一層次用水工序進出口為節(jié)點，包括水溫、關(guān)鍵水質(zhì)、水壓等信息儲備庫。

依據(jù)鋼鐵企業(yè)各個流程、各個取水設(shè)施的用水要求，開展水網(wǎng)絡(luò)節(jié)點用水的合理性計算，通過分析，給出水系統(tǒng)優(yōu)化與合理調(diào)度的用水優(yōu)化方案。具體如下：用水狀態(tài)分析，調(diào)取用水節(jié)點的真實水質(zhì)、水溫數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)庫中設(shè)定好的節(jié)點用水指標(biāo)，分析節(jié)點用水狀態(tài)的合理性。存在問題分析，根據(jù)節(jié)點用水狀態(tài)合理性分析得出的結(jié)論，得出不合理用水節(jié)點存在的問題，出現(xiàn)超標(biāo)排放時，綜合節(jié)點排放信息進行污染源辨識。合理用水建議，依據(jù)問題用水點用水規(guī)則與其他用水點的重要指標(biāo)開展對比并進行排名，為問題用水點匹配科學(xué)用水方法。

具有用水指標(biāo)預(yù)測功能，根據(jù)用水預(yù)測量的差異，為輔助企業(yè)生產(chǎn)調(diào)度以及依據(jù)水質(zhì)預(yù)測情況制定科學(xué)、合理的用水方案。

具備企業(yè)用水、排水指標(biāo)體系，通過調(diào)用平臺數(shù)據(jù)庫中的對應(yīng)結(jié)果，獲取系統(tǒng)中取水、用水、排水3個系統(tǒng)的諸多參數(shù)，為優(yōu)化水資源方案提供依據(jù)。

3 鋼鐵工業(yè)節(jié)水減排管理措施

3.1 制定合理用水標(biāo)準(zhǔn)

我國鋼鐵企業(yè)在區(qū)域布局與水資源分布上很不平衡。根據(jù)統(tǒng)計，豐水地區(qū)華東、中南鋼產(chǎn)量總和約占全國鋼產(chǎn)量的40%，但新水用量約占總用水量的50%；東北、華北、西南和西北4 個地區(qū)的鋼產(chǎn)量總和約占全國鋼產(chǎn)量的50%，但新水用量僅占總用水量40%。南方用水高于北方用水是因為噸鋼用水量大的企業(yè)在豐水地區(qū)居多，到目前為止仍有不少企業(yè)還用直供直排系統(tǒng)，應(yīng)盡快進行改造，合理控制。尤其是貧水的遼寧省，應(yīng)杜絕直供直排系統(tǒng)。

3.2 抓好大型鋼鐵企業(yè)節(jié)水減排工作

根據(jù)近年《鋼鐵企業(yè)環(huán)境保護統(tǒng)計》分析，大的鋼鐵企業(yè)（鋼鐵工業(yè)集聚區(qū)）采取節(jié)水措施，對行業(yè)和地區(qū)節(jié)水工作都是非常重要的。例如寶鋼的用水指標(biāo)屬國內(nèi)先進企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，且鋼產(chǎn)量又占該區(qū)的1/3～1/2，它對該地區(qū)節(jié)約行業(yè)用水量和改善該地區(qū)用水指標(biāo)起了重要作用。對遼寧省而言，抓好鞍鋼這樣的鋼鐵工業(yè)集聚區(qū)的節(jié)水減排工作至關(guān)重要。

3.3 完善循環(huán)供水用水系統(tǒng)設(shè)施，提高用水循環(huán)率

循環(huán)系統(tǒng)設(shè)施不完善、不配套，是鋼鐵企業(yè)供、排水系統(tǒng)的通??；直供和半直供系統(tǒng)是造成鋼鐵企業(yè)用水量大、補充水量多的直接原因。這種供水系統(tǒng)和循環(huán)設(shè)施不完善的狀況，不僅在中小型企業(yè)普遍存在，大型企業(yè)也不同程度地存在。因而應(yīng)對這些供水系統(tǒng)盡快進行升級改造和完善，以提高全行業(yè)用水循環(huán)率，實現(xiàn)行業(yè)節(jié)水規(guī)劃。

3.4 提升用水品質(zhì)，強化串級用取水與循環(huán)利用

現(xiàn)代化的鋼鐵工業(yè)逐步提高了用水的品質(zhì)，對水質(zhì)要求越來越嚴。以寶鋼為例，寶鋼根據(jù)生產(chǎn)環(huán)節(jié)工序?qū)λ|(zhì)高低的不同要求，建立了4 套供水系統(tǒng)，分別為工業(yè)水、過濾水、軟水和純水系統(tǒng)，目的是補充循環(huán)系統(tǒng)用水。鋼鐵廠的高爐爐體間接冷卻水、爐底噴淋冷卻水和高爐煤氣洗滌水循環(huán)系統(tǒng)的“排污”水，依次串級利用，為循環(huán)系統(tǒng)補水。水沖渣循環(huán)系統(tǒng)實現(xiàn)閉環(huán)，達到“零排放”。采用這樣的順次串級排污系統(tǒng)措施，寶鋼的用水循環(huán)率超過了95%。

3.5 改善工業(yè)布局，尋求新水源，緩解用水緊張

制約鋼鐵工業(yè)發(fā)展的礦產(chǎn)、水資源、能源、運輸、環(huán)保等五大因素目前越顯突出，僅靠節(jié)水以保證鋼鐵工業(yè)發(fā)展用水難度很大，應(yīng)盡快調(diào)整與改善鋼鐵工業(yè)布局和尋求新的水源，再生水回用與城市污水回用等都是可選擇的新水源。

3.6 加強節(jié)水技術(shù)與工藝設(shè)備的開發(fā)研究

我國鋼鐵企業(yè)組建大型企業(yè)集團后，為提高整體優(yōu)勢，加速開發(fā)高附加值的產(chǎn)品和品種，如特殊鋼、冷軋不銹鋼、鍍層板、深沖汽車板、冷軋硅鋼片和石油管等產(chǎn)品，以適應(yīng)國際競爭和提高經(jīng)濟效益［3］。這些新產(chǎn)品、新材料的生產(chǎn)，既提高了工業(yè)用水量，也排出復(fù)雜程度各異的廢水，如各種類型乳化液的含油廢水、含鋅廢水、各種有毒有害廢水、各種類型含酸（堿）廢水、重金屬廢水等。這些廢水有的在處理與回用技術(shù)開發(fā)方面仍有難度，未能回用或達標(biāo)排放。因此，需要加強開發(fā)研究解決廢水處理達標(biāo)與回用問題。鋼鐵工業(yè)應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)發(fā)展與節(jié)水規(guī)劃等規(guī)定要求，制定鋼鐵行業(yè)節(jié)水目標(biāo)，按照鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模確定用水指標(biāo)與用水指導(dǎo)計劃。加速革新、完備、配置和創(chuàng)新節(jié)水型先進模式、工藝流程與裝備，對節(jié)水型先進技術(shù)、工藝與設(shè)備，應(yīng)加強開發(fā)、完善、配套與研究。例如干無水熄焦技術(shù)方法、無水干式除塵技術(shù)工藝、焦化用水的循環(huán)利用模式、含油（泥）廢水利用流程、高效空氣冷卻裝備、節(jié)水型冷卻裝備、串級用取水流程、高效無毒的水穩(wěn)藥劑與自動監(jiān)控等。

4 結(jié)語

通過節(jié)水減排措施的生產(chǎn)應(yīng)用，結(jié)合鋼鐵工業(yè)集聚區(qū)的水資源、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)、污水處理能力、水環(huán)境承載力、基礎(chǔ)設(shè)施布局等實際情況，統(tǒng)籌規(guī)劃，選擇適用的技術(shù)手段和管理措施，達到鋼鐵工業(yè)集聚區(qū)節(jié)水減排和改善水環(huán)境質(zhì)量的最佳效果。