王江龍
（陜鋼集團(tuán)漢中鋼鐵有限責(zé)任公司動力能源中心）
摘 要：鋼鐵企業(yè)是用水大戶，同時也是水污染大戶，目前大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的噸鋼耗新水量普遍在4立方米以上，節(jié)水是鋼鐵行業(yè)需要及早解決的一大課題。如采用系統(tǒng)優(yōu)化梯級補(bǔ)排水系統(tǒng)大循環(huán)工藝可以顯著節(jié)約新水使用，降低用水成本，保護(hù)水環(huán)境。鋼鐵企業(yè)梯級補(bǔ)排水、系統(tǒng)大循環(huán)工藝主要是采用分質(zhì)補(bǔ)水、將高水質(zhì)用戶的排水作為低水質(zhì)用戶的補(bǔ)水并進(jìn)行系統(tǒng)大循環(huán)，生產(chǎn)新水只作為大循環(huán)的補(bǔ)充水。
關(guān)鍵詞：鋼鐵企業(yè)；梯級補(bǔ)排水；大循環(huán)
1 概述
陜鋼集團(tuán)漢中鋼鐵有限責(zé)任公司生產(chǎn)規(guī)模為300萬噸鋼綜合產(chǎn)能，水系統(tǒng)投入1.8億元（不含各分廠水系統(tǒng)），建有水源泵站、生產(chǎn)新水處理系統(tǒng)、生活新水處理系統(tǒng)、生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)、生活污水處理系統(tǒng)、除鹽水處理系統(tǒng)、梯級補(bǔ)排水系統(tǒng)、各種循環(huán)水系統(tǒng)等。根據(jù)鋼鐵行業(yè)高耗水，我國又是一個嚴(yán)重缺水國家的現(xiàn)狀，在企業(yè)實(shí)行水資源循環(huán)利用勢在必行。漢鋼公司在生產(chǎn)用水系統(tǒng)上采用梯級補(bǔ)排水工藝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)新水多級利用，廢水重復(fù)使用，富余水高效利用。
國內(nèi)鋼鐵行業(yè)目前有很多節(jié)水技術(shù)，梯級補(bǔ)排水大循環(huán)工藝技術(shù)只有部分技術(shù)在少數(shù)企業(yè)得以使用。
由于近年來國家對環(huán)保和節(jié)水方面的日益重視，企業(yè)對降低運(yùn)行成本的迫切要求，該工藝必將全面普及。但由于鋼鐵行業(yè)目前全面虧損，很多企業(yè)近期對節(jié)水、環(huán)保投入偏少，預(yù)計(jì)2015年普及率為5%左右。作為新建企業(yè)，漢鋼公司從建設(shè)之初就選擇采用梯級補(bǔ)排水大循環(huán)工藝，一次性投入長期受益，既能夠節(jié)能減排又降低了生產(chǎn)成本。目前大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的噸鋼耗新水量普遍在4立方米以上，根據(jù)陜鋼集團(tuán)漢中鋼鐵有限責(zé)任公司年產(chǎn)300萬噸規(guī)模的鋼鐵企業(yè)實(shí)踐，實(shí)施該項(xiàng)目后，噸鋼耗新水量為1.9立方米左右，年可節(jié)水630萬噸新水左右。
根據(jù)國家“十二五”規(guī)劃對節(jié)水工作的政策要求：大力發(fā)展各類節(jié)水設(shè)施，完善水資源優(yōu)化配置和高效利用的工程技術(shù)體系。漢鋼公司采用的在單元內(nèi)部形成循環(huán)用水體系，采取循環(huán)、串級供排水技術(shù)，全部污水由中央水處理廠處理系統(tǒng)處理成為凈水全部二次利用，不外排，全廠實(shí)現(xiàn)了鋼鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策所要求的“零排放”。
該工藝技術(shù)得到推廣后同時也適用于具有多種不同水質(zhì)的用戶及循環(huán)水用量較大的大型行業(yè)，如：冶金、化工、石油、電力等都有著廣泛的應(yīng)用前景。
2 背景
我國是貧水國家，鋼鐵企業(yè)是高耗水行業(yè)之一，目前大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的噸鋼耗新水量普遍在4立方米以上，節(jié)水是鋼鐵行業(yè)需要及早解決的一大課題。采用系統(tǒng)優(yōu)化梯級補(bǔ)排水，系統(tǒng)大循環(huán)工藝，完全可以解決以下三個方面的問題。
2.1 由于鋼鐵企業(yè)大量向江河湖泊水體排水，造成水體污染，影響鋼鐵企業(yè)環(huán)保形象。
2.2 為了建設(shè)美麗中國，保護(hù)環(huán)境，避免水體污染，大幅度減少鋼鐵企業(yè)廢水排放量已勢在必行。
2.3 由于大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)水系統(tǒng)眾多，管網(wǎng)十分復(fù)雜，補(bǔ)、排水量波動大，運(yùn)行成本高，因此優(yōu)化補(bǔ)水、排水方式，節(jié)能減排即是國家鼓勵方向，節(jié)約運(yùn)行成本，也是企業(yè)永恒追求的目標(biāo)。
目前鋼鐵企業(yè)的現(xiàn)狀是各用水單位建有自己的水處理系統(tǒng)（如：軟水循環(huán)系統(tǒng)、凈循環(huán)水系統(tǒng)、濁循環(huán)水系統(tǒng)等），但普遍采用直補(bǔ)水和直排水方式。一般采用新水濃縮3倍左右作為排水指標(biāo)直接排放。由于沒有解決水中濃縮的鈣、鎂等結(jié)垢離子及其它腐蝕性離子，不能回用，一般廢水經(jīng)物理方式處理后外排到江河湖泊等水體（詳見圖1）。
圖1 常規(guī)直補(bǔ)排水流程圖
3 工藝的先進(jìn)性
鋼鐵企業(yè)梯級補(bǔ)排水、系統(tǒng)大循環(huán)工藝具有先進(jìn)性，具體方案就是采用分質(zhì)補(bǔ)水、將高水質(zhì)用戶的排水作為低水質(zhì)用戶的補(bǔ)水并進(jìn)行系統(tǒng)大循環(huán)（將煉鋼余熱鍋爐、軋鋼氣化冷卻、煉鐵軟水循環(huán)系統(tǒng)等的軟水排水排入各分廠凈循環(huán)水系統(tǒng)作為補(bǔ)充水，將各分廠的凈循環(huán)水系統(tǒng)的排水作為各分廠濁循環(huán)水系統(tǒng)的補(bǔ)充水，各分廠濁循環(huán)水系統(tǒng)的排水排入廢水處理系統(tǒng)，經(jīng)處理后用于雙膜法除鹽水制備系統(tǒng)，將制備的除鹽水用于余熱鍋爐、氣化冷卻、軟水循環(huán)系統(tǒng)等高水質(zhì)用戶的補(bǔ)水，完成一個大循環(huán)，開始下一個大循環(huán)），生產(chǎn)新水只作為大循環(huán)的補(bǔ)充水。
采用雙膜法除鹽水工藝分離出的濃鹽水用于澆灑道路、綠化、除塵、渣處理等雜用水消耗掉。經(jīng)廢水處理后的回用水也可直接用于對水質(zhì)要求不高的濁循環(huán)水和雜用水。本工藝可以收集雨水經(jīng)廢水工藝處理后加入大循環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)廢水零排放和節(jié)約用水的目標(biāo)，再配合干法除塵等節(jié)水工藝，一般可將噸鋼耗新水量控制在2立方米左右。采用梯級補(bǔ)排水，系統(tǒng)大循環(huán)工藝、優(yōu)化水系統(tǒng)運(yùn)行模式、采用恒壓變頻供水技術(shù)、量身定制供水設(shè)備等方式不僅節(jié)約了水資源，而且降低水系統(tǒng)運(yùn)行成本。因此梯級補(bǔ)排水、系統(tǒng)大循環(huán)工藝是一種系統(tǒng)解決目前高水耗、高排放、高成本運(yùn)行的問題，是低水耗（節(jié)水）、廢水零排放（環(huán)保）、低成本運(yùn)行（節(jié)能）的有效系統(tǒng)解決工藝（詳圖2）。
圖2 梯級補(bǔ)排水流程圖
4 此工藝主要創(chuàng)新點(diǎn)
(1) 通過采用雙膜法除鹽水工藝（反滲透），將廢水中的各種離子除去，變成高品質(zhì)的除鹽水，變廢為寶，形成了整個系統(tǒng)的大循環(huán)。
(2) 梯級補(bǔ)排水，分質(zhì)供水，做到了物盡其用，避免了水資源浪費(fèi)和降低了運(yùn)行成本。
(3) 由于該工藝不需要外排水，因此真正做到了廢水零排放，保護(hù)了環(huán)境。樹立了企業(yè)環(huán)保形象。
(4) 收集雨水，處理后使用，雨水硬度很低，是優(yōu)質(zhì)水，收集雨水處理后使用，即減少新水用量，又無直接成本，還可減少市政雨排壓力。
(5) 系統(tǒng)采用量體裁衣，系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)，做到即滿足生產(chǎn)需求，又做到降低運(yùn)行成本，對系統(tǒng)進(jìn)行模擬計(jì)算，制定出最佳配置和運(yùn)行方案，達(dá)到水系統(tǒng)運(yùn)行安全、成本低、耗能少、耗新水少、無外排目標(biāo)。
5 與當(dāng)前國內(nèi)外同類技術(shù)主要參數(shù)、效益、市場競爭力的比較
根據(jù)2010年國家環(huán)境保護(hù)部起草的《清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn) 鋼鐵行業(yè)》（討論稿）規(guī)定：鋼鐵聯(lián)合企業(yè)噸鋼耗新水量國際先進(jìn)水平為≤4.0立方米，國內(nèi)先進(jìn)水平為≤4.5立方米，國內(nèi)基本水平≤5.0立方米。根據(jù)年產(chǎn)300萬噸規(guī)模的鋼鐵企業(yè)實(shí)踐，噸鋼耗新水量為1.5立方米左右，年可節(jié)水900萬噸新水左右，實(shí)際技術(shù)水平在同行業(yè)到達(dá)國際先進(jìn)水平。通過梯級補(bǔ)排水項(xiàng)目的實(shí)施，漢鋼公司解決補(bǔ)水、排水、節(jié)水等水系統(tǒng)上的難題。
(1) 減少鋼鐵企業(yè)噸鋼用水量，做到水的循環(huán)利用，解決高耗水問題。
(2) 解決廢水零排放問題，達(dá)到環(huán)保目標(biāo)。
(3) 解決運(yùn)行成本高的問題。
6 應(yīng)用情況
陜鋼集團(tuán)漢鋼公司生產(chǎn)規(guī)模為300萬噸鋼綜合產(chǎn)能，水系統(tǒng)投入1.8億元（不含各分廠水系統(tǒng)），建有水源泵站、生產(chǎn)新水處理系統(tǒng)、生活新水處理系統(tǒng)、生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)、生活污水處理系統(tǒng)、除鹽水處理系統(tǒng)、梯級補(bǔ)排水系統(tǒng)、各種循環(huán)水系統(tǒng)等，目前已實(shí)現(xiàn)梯級補(bǔ)排水，系統(tǒng)大循環(huán)工藝。建有中央水處理站，運(yùn)行一年多時間，節(jié)水效果明顯，目前噸鋼耗新水在1.5立方米左右，達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平。
7 經(jīng)濟(jì)效益
(1) 節(jié)水效益：采用梯級補(bǔ)排水系統(tǒng)大循環(huán)工藝后，年可節(jié)約水900萬m³，新水費(fèi)用2.75元/m³，年可節(jié)約900*2.75=2475萬元。
(2) 節(jié)能效益：以1度電可運(yùn)行5m³水計(jì)算，按年節(jié)水量900萬m³，電價(jià)0.48元/度計(jì)算，年可節(jié)約用電900/5=180萬度電，年可節(jié)約180*0.48=86.4萬元。
(3) 減排效果：達(dá)到廢水零排放。按年節(jié)水量900萬立方米計(jì)算，排水按濃縮倍數(shù)3計(jì)算，一年可減少外排廢水300萬立方米。
8 結(jié)束語
目前陜鋼集團(tuán)漢中鋼鐵有限責(zé)任公司中央水處理建成了環(huán)保、節(jié)水、節(jié)能、花園式單位，讓社會各界參觀旅游，樹立企業(yè)和行業(yè)環(huán)保、節(jié)水、節(jié)能、綠色形象，讓企業(yè)周圍山青水碧，打造美麗漢鋼，在帶動區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時兼顧環(huán)境保護(hù)，響應(yīng)國家政策號召走低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展道路，其社會價(jià)值無法估量。
參考文獻(xiàn)
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[2] 中冶研究建筑總院有限公司 2012-10-07 HJ2019-2012《鋼鐵工業(yè)廢水治理及回用工程技術(shù)規(guī)范》