实施节水诊断 推进钢铁行业节水优先

□ 武建国 程继军 李春风

一、背景

为贯彻落实习近平总书记有关“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的治水思路，推动十九大报告提出的“推进资源全面节约和循环利用，实施国家节水行动”， 满足《国务院关于实行最严格水资源管理制度的意见》 《节水型社会建设“十三五”规划》要求，全民节约用水已成为国家重点战略。

加强重点监控用水单位的监督管理，是严格水资源管理的重要内容。2011年中央1号文件提出，对取用水量达到一定规模的用水户实行重点监控。2012年国务院印发《关于实施最严格水资源管理制度的意见》提出确立水资源开发利用控制、用水效率控制和水功能区限制纳污“三条红线”，从制度上推动经济社会发展与水资源水环境承载能力相适应。2015年国务院印发《关于印发水污染防治行动计划的通知》要求抓好工业节水，开展节水诊断、水平衡测试、用水效率评估，严格用水定额管理，到2020年，电力、钢铁、纺织、造纸、石油石化、化工、食品发酵等高耗水行业达到先进定额标准。

进入21世纪以来，我国高度重视钢铁行业用水，积极推动钢铁企业采用工艺节水、循环用水、串接用水、联合用水、废水回用等技术，随着技术装备的更新、工艺的优化、管理的强化，我国钢铁行业重点企业吨钢取水量呈大幅度下降趋势，吨钢取水量由2006年的6.84m3降至2017年的3.12m3，水重复利用率从2006年的95.35%升至2017年的97.79%，节水总体成效显著。

用水先进企业与用水落后企业共存是我国钢铁企业用水的基本特征。由于南北方水资源禀赋不同，根据相关调研数据，在同等生产工艺流程情况下，吨钢取水量差异很大，先进企业与落后企业相差达2倍以上。根据我国水资源贫乏的特点及相关政策的要求，即使丰水地区也应大力推进节水工作。

二、钢铁行业用排水现状

1.钢铁行业用水现状

2006—2017年重点统计钢铁企业用水情况， 2017年比2006年总用水量增加72.4%，取水量减少18.2%，水的重复利用率提高了2.4个百分点。2006—2017年吨钢用水范围141～155m3，变化幅度10%以内，变化不大；吨钢取水由2006年的6.84m3逐年下降至2017年的3.12m3，下降了54%，详见图1。

图1 2006—2017年重点统计企业吨钢取水变化趋势

2.钢铁行业排水现状

2006—2017年重点统计钢铁企业年均粗钢产量30 473万～54 764万吨；年均排水量112 998万～42 960万立方米，排水量减少62%；吨钢排水量由2006年的3.70m3下降至2017年的0.78m3，下降了79%，详见图2。

图2 2006—2017年重点统计企业吨钢排水变化趋势

三、钢铁企业节水诊断必要性

1.提升用水效率

钢铁行业节水依然存在一系列问题，制约着企业用水效率的提升，企业需要通过节水诊断来解决。

（1）企业节水管理方面

目前，钢铁企业节水管理水平差别很大，如中国宝武、沙钢、首钢京唐等企业有完善的管理机构，有健全的企业水管理的规章制度。但也有部分企业，没有专职节水管理人员、节水管理机构，也无用水定额管理制度，用水计量设施不完善，没有规范的用水台账，未进行正规的水平衡测试工作。对此，通过节水诊断可以查漏补缺，提升企业的用水管理水平。

（2）浓盐水处理方面

随着节水工作的不断深入，企业采取提高循环水浓缩倍数，实施污水回用等节水措施，使循环水系统排污水中盐分增加、电导率升高，导致综合污水中的盐分增加、电导率升高。综合污水高效回用就必须进行除盐处理，还有要求将特殊污水如焦化酚氰废水、冷轧废水单独处理回用于生产水系统等，都需采用膜法除盐等工艺装备解决水中的盐分和电导率问题。针对这些问题，通过节水诊断，可以根据企业特点，分别制定不同的浓盐废水消纳途径。

（3）循环水系统用水效率方面

钢铁企业水处理系统重中之重是满足钢铁生产工艺的用水要求，因此，循环水系统普遍存在用水效率低的现象，特别是在水资源相对富余的企业，造成系统浓缩倍数偏低等问题。而在缺水地区的企业，则是采用定期清洗后集中排放的方式，直接影响钢铁行业用水效率。经调研发现，在水资源相对富余地区的企业，有的循环水系统浓缩倍数只有1.1倍，远远达不到相应规范的要求，用水效率低。通过节水诊断，可以针对不同的系统特点，实施不同的高效稳定水质或平衡水量的措施。

（4）先进节水工艺技术采用方面

部分钢铁企业节水工艺、技术还较为落后，通过钢铁企业节水诊断，可以寻找水系统短板，优化用水工艺、用水系统，提升企业用水效率。

2.节约水资源和降低用水成本

目前，治水的主要矛盾已经发生深刻变化，由同水旱灾害作斗争，转变为解决水资源短缺、水生态损害、水环境污染等问题。治水工作重点也随之改变，转变为水利工程补短板、水利行业强监管。钢铁行业作为高耗水行业，是各地水行政主管部门的重点监控对象。在新时期，随着水资源日趋紧张，用水矛盾凸显，加强工业行业节水力度、提升用水效率、进一步减少水资源消耗将成为常态。

（1）国家实施最严格的水资源管理和考核制度

各地均下达了用水总量指标等“三条红线”指标，就用水紧张趋势而言，增加企业用水指标的难度提高。这就要求企业必须苦练内功，通过节水管理、节水技改等措施，降低企业水资源消耗。钢铁行业作为高耗水行业，应强化用水效率提升，助力国家节水行动，而开展钢铁企业的节水诊断是实施国家节水行动的重要抓手。

（2）节水型社会建设“十三五”规划对钢铁行业提出了具体指标要求

“十三五”规划要求钢铁行业水重复利用率要提高到98%以上，而现阶段多数钢铁企业还没有达到这个目标。因此，开展钢铁企业节水诊断，可促进钢铁企业用水工艺升级、实施节水措施，从而提升用水效率，为节水型社会建设“十三五”规划提供支撑。

（3）有利于掌握用水情况，更有针对性地开展工作

钢铁企业开展节水诊断，可以让管理者真正了解掌握企业的用水短板所在，得出与用水效率高的钢铁企业的用水差别，便于引导企业间寻求差距，切实在生产运行中找到用水效率提升的关键因素，取长补短，从而提升企业自身的用水效率，节约企业用水成本。

3.某北方地区企业开展节水诊断案例

（1）企业用水现状

该企业为包括原料场、烧结、焦化、炼铁、炼钢、轧钢、制氧、热电等工序的钢铁联合企业，年产粗钢约400万吨。由于企业处于缺水地区，水资源条件较差，用水水源主要包括地表水、地下水、矿井水、城市中水等。诊断前用水量为3 045m3/h，吨钢取水量为5.86m3，主要水源水质见表1。

表1 企业主要水源水质

（2）企业水系统存在的主要问题

——管网系统混乱。原料单元除尘供水与焦化单元、烧结单元混为一体，管路供应复杂，未分系统供应，不同系统的压力、温度要求不一，影响各生产系统稳定运行。

——烧结脱硫废水缺少治理设施，如排污综合污水处理系统，导致整体氯根、电导率等指标升高，影响回用水系统水质。

——净环水浓缩倍数低。净环水浓缩倍数在1.45～2.1，低于《工业循环冷却水处理设计规范》对于间接冷却开式系统不应小于3的要求，不利于节约用水。

——由于循环水系统补水水质太差，导致排水量大，同时没有水质指标控制排水，采用每班排放1次的方式，无法精准控制水系统运行。

——设备维护有待加强。如冷却塔存在振动大（风机无法开高速运行）、冷却效果差、骨架存在腐蚀等情况，需要维护；水泵管道存在腐蚀情况，容易导致跑冒滴漏，不利于节水；连铸二冷水化学除油器出水水质较差，容易影响连铸二冷水整体用水效率。

——企业给排水系统计量不完善，特别是三级计量需要完善。

——企业给排水系统操作水平低，基本为人工现场开启水泵，同时缺少流量监控系统。

（3）主要措施

针对企业存在问题，分别从水源、主要工序用水单元、综合污系统、脱硫废水处理、焦化废水处理等方面进行了优化：

——对水源系统进行用水前优化，将供水水质提前处理完善，满足钢铁企业新水补充要求，提升用水效率。

——综合污水处理系统进行提升改造，将生活污水与生产废水分别处理，根据不同水质设计了不同的处理工艺，提升回用水水质。

——针对重点用水系统的水处理设备进行优化，强化设备稳定性，提升处理效率，减少外排废水量。

——为烧结脱硫废水、焦化废水等低质废水设置高效处理设施，设置专属管道，用于低水质用户。

——完善给排水系统计量设施，实现用水系统智能化优化；同时强化水质监测，严格按照水质指标控制补水，提升循环水系统浓缩倍率至3以上。

——根据用水压力不一致、水质要求不同等特点，对管网系统进行优化，降低富余水头，实现了分质供水。

——针对企业合流制现状，进行雨污分流优化，降低综合污水处理厂的处理负荷。

（4）节水诊断效果

经过诊断优化，企业用水效率提升，实施节水改造后，企业节水效果明显。

——根据企业水质特点，设置循环水系统水质控制指标，将化学和物理方法相结合，提高循环水系统用水效率。同时，严格控制循环水系统排水量，降低污水处理负荷，减少污水处理费用，优化后浓缩倍率可达3以上。

——供水系统设施优化。建立智能化控制系统，提升管理水平。对重点用水系统水处理设备，进行强化稳定，提升了处理效率，确保了重点用水设备的安全性。

——脱硫废水、焦化废水的优化，避免了企业环保风险，特别是优化了脱硫废水中的重金属污染物处理系统。

——管网系统优化，一方面实现了雨污分流，降低雨季综合污水处理厂的运行负荷；另一方面，降低了管网富余水头，实现节水和节能双赢局面。

——企业吨钢取水量可以降低到3.75m3，按照400万吨粗钢产量估算，年节约新水量840万立方米，缓解了当地水资源压力，降低了企业用水成本，助力当地用水总量等“三条红线”的完成。

四、结论和建议

国家节水形势不断从严，各地水行政主管部门以 “节水优先”为指导，积极推进节水型社会建设，未来会不断加大各行业的节水管理，加快区域内的节水载体建设。而钢铁企业作为用水大户，用水工艺、结构较为复杂及受生产排序等因素影响，节水改造等措施实施需要较长的施工周期，建议企业提前谋划，以提前改造、提前受益的理念，快速开展钢铁企业节水诊断工作，提升钢铁企业用水效率，减少新水消耗，助力我国节水型社会建设。