分质供水模式在老钢铁联合企业节水减排改造中的应用.pdf

分质供水模式在老钢铁联合企业 节水减排改造中的应用 张兴华王海东孙玉亮 中国京冶工程技术有限公司，北京 100088 摘要 老钢铁联合企业在面对我国水资源短缺与企业用水之间的矛盾时， 承担了更大的压力。因此对老钢铁联合企业 全厂水系统进行节水减排改造的任务较多。而钢铁企业分质供水模式的建立， 具有普遍的指导意义， 是节水减排改造 的必经之路。 关键词 水资源; 节水减排;分质供水;老钢铁联合企业 THE MODEL OF WATER SUPPLY BY DIFFERENT QUALITY IN OLD STEEL COMPANIES IN TRANSATION OF WATER- SAVING AND EMISSION REDUCTION Zhang XinghuaWang HaidongSun Yuliang China Jingye Engineering Co. ， Ltd. Beijing 100088，China AbstractOld steel companies，in the face of the contradiction between water shortage and water use in our country， undertake a greater pressure. Therefore，the old steel companies have more tasks of water-saving and waste reduction in transation of the whole plant water systems. The steel company establish water supply by different quality mode with universal significance，which is the only route to the transation of water-saving and waste reduction. Keywordswater resource;water-saving and waste reduction;water supply by different quality;old steel companies 1钢铁企业用水概况 1. 1老钢铁联合企业节水减排压力巨大 我国粗钢产量已经连续 10 年稳居世界第一。据 世界钢铁协会公布的统计报告显示 见图 1 ， 2009 年中 国 的 粗 钢 产 量 达 到 5. 678 亿 t，同 比 增 长 13. 5 ， 占全球总产量的 46. 6 ， 比 2008 年提高 8. 9 个百分点。虽然实现了钢铁大国之梦， 但却未能实现 钢铁大国向钢铁强国的转变 ［ 1］。 在我国水资源紧缺的局面下， 钢铁产量的强劲增 长， 直接加重了钢铁企业的用水负担， 从表 1 可知， 用 水总量在 2005 年到 2009 年 4 年的时间内增长了 2 067 346. 02 万 t。尽管我国近年来积极贯彻节水减 排技术方针， 钢铁企业的吨钢新水、 外排废水、 用水循 环率均有较大改观 见表 1 ， 可由于我国钢铁企业节 水减排技术的发展并不平衡， 少数企业已经达到较高 水准， 而多数企业水平较低， 尤其是我国的老钢铁联 合企业。受历史、 地理、 政策、 主体工艺、 装备等因素 的影响， 老钢铁联合企业在面对我国水资源短缺与企 业用水之间的矛盾时， 比本世纪新上的特大型钢铁企 业和南方丰水区的钢铁企业承担了更大的节水减排 压力。 图 1我国与世界钢铁产业发展形势对比 1. 2分质供水模式是老钢铁联合企业节水减排改造 的必经之路 本文中的老钢铁联合企业泛指 70 年代之前已有 的钢铁联合企业， 其生产工序齐全， 年钢产量在 200 011 环境工程 2011 年 2 月第 29 卷第 1 期 表 12005 －2009 年我国主要钢铁企业用水指标情况 年份 用水总 量 /万 t 吨钢用水 / m3t － 1 吨钢新水 / m3t － 1 外排废 水量 /万 t 水复合利 用率 / 20053 835 304. 00144. 688. 60123 595. 2694. 15 20064 486 938. 95147. 816. 86114 403. 5595. 35 20075 297 937. 00148. 005. 58106 890. 3496. 23 20085 534 601. 60152. 315. 1891 283. 6596. 60 20095 902 650. 02151. 804. 579 950. 4897. 04 注 1 以上数据取自 2005 － 2008 年中国钢铁工业环境保护统 计 ; 2 数据均为主要钢铁企业合计 包括厂区和矿区 数据， 不包含矿山企业和辅助原材料企业合计数据。 万 t 以上， 这些企业有的是在解放前已经存在的， 有 的是在国家整体装备水平较弱的基础上建起来的。 当前， 企业普遍存在产品结构调整、 工艺装备现代 化更新、 规模扩大等诸多要求。但由于老钢铁联合 企业主体工艺及装备水平比较差， 再加上对水资源 和环保的重视不够， 进而使企业的给排水系统不能 适应社会环境、 水资源条件、 内部各工序对水质水 量的要求等。 目前， 随着各种用水指标日益跟进， 有一部分老 钢铁联合企业已变成用水科学、 管理先进的企业， 并 在水处理和水质保障技术方面有所突破， 给国内钢铁 企业节水减排做出了示范， 也达到了国家相关部门对 钢铁企业节水减排的限制指标。特别是 2000 年以后 随着我国由钢铁大国逐渐向钢铁强国转变， 分质用 水、 串接用水也随之成熟， 一些老钢铁联合企业逐渐 由单一供水模式向分质供水模式改造。钢铁企业分 质供水模式的建立， 具有普遍的指导意义， 是节水减 排技术改造的必经之路。 2分质供水概况 钢铁企业用水户繁多， 既有对水质要求极高的结 晶器等高端用户， 也有大量净循环系统的中端用户， 还有熄焦、 焖渣、 冲洗地坪等低端用户 ［ 2］。分质供水 广义上指根据各用水户对水质要求的不同分别提供 不同水质的用水。它一方面可以保障各用水户的用 水水质安全， 延长设备的使用寿命， 另一方面通过合 理分质供水， 可以节约新水用量。 老钢铁联合企业在过去很长的时间里采用单一 供水模式。这种供水模式是供水不发达的产物， 这种 水质无差异的供水方式一方面不能满足用户的按质 需求， 另一方面单一的供水体制无法做到对水资源的 合理配置和利用。在和谐发展、 可持续发展的理念 下， 我国老钢铁联合企业必须建立具有普遍指导意义 的分质供水模式。 3分质供水模式在老钢铁联合企业节水减排改造中 的应用 近些年来， 随着国家整体装备水平的提高、 水资 源的合理配置和环保力度的不断加大， 一些老钢铁联 合企业在节水减排改造中形成了不同于新建钢铁企 业和南方丰水区钢铁企业的分质供水模式。老钢铁 联合企业形成分质供水模式的共同之处 由于诸多原 因， 企业总排口排水量占企业取水量的比例高， 有的 可达 80 左右。所以在总排口建污水处理回用工 程， 解决对外排水达标和大量排水回收利用的问题。 与此同时， 把厂区对总排口污水处理工艺有害的特殊 污废水单独收集处置。经过调查研究， 对于我国老钢 铁联合企业改造后形成的分质供水模式， 应用以下不 同的三种 1常规处理和深度处理后的回用水统一进入全 厂工业水管网。污水厂处理后的水和原有工业新水 混合作为工业水回用; 少数不能适应回用水水质的系 统如软化站、 除盐站， 其水源由原有优质水供给; 为解 决全厂循环水大系统中溶解盐富集的问题， 设置了回 用水深度处理除盐工艺系统， 除盐水与其他回用水混 在一起进行整体的含盐量平衡， 见图 2。典型代表厂 有首钢、 承钢、 宣钢等。 注 图中数据 括号外为水量， m3/h; 括号内为水中盐含量 mg/L。 图 2模式一 某钢厂水量水质平衡 2回用水中的一部分进行深度处理， 用于高端 用户。把总排口回用水中的一部分进行深度处理， 满 足对水质要求较高 如除盐水 的高端用户如冷轧、 电站等， 将原有的为这些用户制备除盐水的优质水源 替换出来从而实现全厂用水的盐类平衡， 实现节水减 排效果的优化， 见图 3。典型代表厂有邯钢、 太钢等。 111 环境工程 2011 年 2 月第 29 卷第 1 期 图 3模式二 全厂用水示意 单位 万 m3 /d 3单独建设回用水管网， 分别送至不同用户。 有条件的企业在厂内把回用水单建管网， 供企业内对 溶解物质要求不严格的用户， 形成企业内的回用水系 统。这种方式应该是最经济合理的方式， 但许多老企 业因为地下管网敷设困难而难以实现。典型厂有日 钢 不属于老企业， 但具有改造代表性 等。 此三种模式基本涵盖了我国老钢铁联合企业的 生产实际， 企业可以根据自身现状选择改造， 或者选 不同形式进行组合改造。 分质供水模式的应用， 对于我国老钢铁联合企业 的节水减排改造非常重要。首先， 老钢铁联合企业在 改造中如果不能很好满足分质用水条件， 企业将无法 进行正常生产， 可能会导致用水系统的事故， 造成巨 大经济损失。比如 现代化大型高炉采用软水或除盐 水密闭循环技术， 宝钢高炉对热风阀单独采用纯水密 闭循环技术， 如果供应一般工业水这些技术就不能采 用， 并将影响高炉及热风阀的使用寿命。而高炉采用 软水或除盐水密闭循环， 其补水比例一般在 3‰以 下， 不需要排水。其次， 合理的分质用水体系保证高 端用户供应优质水种， 优质水种由优质水源制备， 可 以减少制水成本， 节约新水量; 排水分类可以有效减 少， 降低污水处理成本。以首钢厂区为例， 2002 年首 钢建成总排口污水处理厂并投入运行， 使首钢外排污 水量减少2 347 万 t/a， COD 排放量减少1 528 t/a， 石 油类减少47 t/a， 吨钢耗新水量由9. 13 t降低到5. 9 t， 年经济效益达2 000万元以上， 环境和社会效益显著。 4老钢铁联合企业分质供水的案例分析 近些年来， 老钢铁联合企业进行节水减排改造的 案例也越来越多， 并取得了显著效果， 其特点是分布 广泛， 缺水地区和丰水地区都有。我国东北地区主要 有鞍钢、 本钢等都在总排口建有污水处理回用工程; 华北地区有首钢、 太钢、 包钢、 首钢、 迁钢、 邯钢、 承钢 等均在各单元厂进行节水减排的前提下， 建了总排口 污水处理回用工程; 中南地区有武钢、 涟钢等， 华东地 区有梅钢、 济钢、 日钢、 合钢等; 正在筹建总排口污水 处理回用工程的有酒钢、 湘钢、 昆钢等企业。现把鞍 钢的分质供水案例进行简单分析。 鞍钢是我国具有代表性的特大型钢铁联合企业。 随着不断适合市场和节水减排的要求， 其主体工艺装 备发生了跨时代的变化。现已具有年产1 600 万 t 钢， 以汽车板、 家电板、 集装箱板、 造船板、 管线钢、 冷 轧硅钢等为主导产品的精品板材基地， 主体工艺装备 已经大型化、 现代化， 是我国首选自主创新改造的特 大型钢铁联合企业。鞍钢有地下水源、 地表河水水 源， 先后建有西大沟和北大沟污水处理回用工程， 鞍 钢供水系统见图 4。 图 4鞍钢供水系统示意 单位 m3 /h 目前吨钢取水 不含电厂 约6 m3， 其中地下水 约12 000 m3/h， 太子河， 水约为3 000 m3/h。西大沟 污水处理厂主要处理鞍钢一、 二发电厂、 烧结厂、 耐火 厂、 氧气厂及部分轧区生产、 生活污水， 生产和生活污 水比例9∶ 1， 设计规模22 万 m3/d， 1999 年投入运行， 采用物化法处理工艺， 污水回用约7 000 m3/h。鞍钢 厂区有地表工业水、 地下水、 回用水， 三种不同水种分 别供到各分厂。各分厂根据自己对水质的不同要求， 分质供水到不同用户， 构成分质供水体系。鞍钢厂区 和 矿 区 相 距 较 近， 西 大 沟 污 水 处 理 厂 处 理 量 约 9 000 m3/h， 约有6 000 m3/h回用于厂区净环、 浊环系 统。净、 浊环水系统排污量约1 000 m3/h， 串级供给 矿区。西大沟污水厂剩余2 000 m3/h水外排。目前 正规划将此部分水深度处理后回用。北大沟污水处 理厂主要处理北厂区冷轧、 无缝、 型材等轧钢区域生 产、 生活污水， 采用物化法水处理工艺， 处理后全部供 给矿山。南沟主要收集新区 1 号、 2 号、 3 号高炉及烧 结污水， 由单元厂处理循环利用后少量外排。污水处 理回用后早期全厂水系统含盐量呈上升趋势， 后达到 一个新的平衡。可满足企业水质要求， 包括钢铁生产 和大型矿山矿区。 鞍钢与其他企业相比除了产品高端齐全外， 大型 下转第 120 页 211 环境工程 2011 年 2 月第 29 卷第 1 期 的渗透保护效果。 3 在生物处理系统受到瞬时盐分冲击时， 活性 污泥中微生物细胞可以快速吸收添加的甜菜碱而平 衡外界渗透压， 从而缩短活性污泥对高盐环境的适应 期， 减轻盐分对活性污泥的毒害。 参考文献 ［1 ］ 农少梅，李捍东，张树增，等. 高盐废水处理技术研究新进展 ［J］ . 江苏环境科技，2008，21 3 72- 76. ［2 ］ 王志霞，王志岩，武周虎. 高盐度废水生物处理现状与前景展 望［J］ . 工业水处理，2002，22 111- 4. ［3 ］ 顾国维. 水污染治理技术研究［M］ . 上海同济大学出版社， 1997 20- 24. ［4 ］ 于德爽，彭永臻， 乔文涛. 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