鞍钢鲅鱼圈降低新水耗量措施分析

张新宇，李成江，王慧，于丰浩，王军强，侯勇，孙巍

（1.鞍钢集团工程技术有限公司，辽宁 鞍山114021;2.鞍钢股份有限公司鲅鱼圈钢铁分公司，辽宁 营口115007）

水是自然界最宝贵的资源，是人类赖以生存和经济发展的物质基础。根据2004年第二次水资源评价，辽宁省人均水资源占有量仅为全国人均水资源占有量的1/3，世界人均占有量的1/12，全省除东部地区外，都属于严重贫水地区。冶金行业是耗水大户，占整个工业企业用水的26.9%。水利部“水节约【2019】373号”文件要求，含焦化不含冷轧的钢铁联合企业用水定额领跑值是2.4 m3/t，先进值是3.2 m3/t，通用值是4.5 m3/t。鞍钢股份有限公司鲅鱼圈钢铁分公司（以下简称“鲅鱼圈分公司”）一期年产钢650万t,设计新水耗量为3.735 m3/t，生产实践中采取了多项降低新水耗量的措施，实际新水耗量达到了2.03 m3/t，为实现企业可持续发展提供了有力保障。

1 给排水系统

鲅鱼圈分公司主要生产热轧卷板和宽厚板。给排水系统主要分为水源系统、生产新水（消防）供水系统、循环水系统、生活水供水系统、污（废）水处理及排水系统。

1.1 水源系统

鲅鱼圈分公司水源由鞍钢（营口）水业公司供给，设计最大供水5 250 m3/h。净水厂自水库取水，通过加药→絮凝→混凝→沉淀→过滤→消毒处理，达到饮用水标准后，送至分公司厂区储水池。

1.2 供水系统

为贯彻节约用水和生态环境防治的国家政策，分公司在设计之初即同步考虑了水系统的配套问题，一是原本外排水设计为低一级水质需求的用户补水，即串级用水，指的是某一道工序的排水可以直接应用到另外一道工序的补水，比如将部分炼钢除盐水站的浓盐水及其他一些用户的较高质量的排水，适量直接用于连铸浊环水系统的补水；二是实现中水有效利用，即生产污水和生活污水处理后的水供给相关用户回用。鲅鱼圈分公司的生产用水与生活用水分管网供给，有三个主要供水系统：生产新水（消防）供水系统、循环冷却水系统和生活水供水系统。

1.2.1 生产新水（消防）供水系统

该系统的水取自厂区生产用水储水池，由新水泵加压，在厂区形成环状网，主要用于对水质要求较高的新水用户（泵轴封水）、各循环系统补水（如炼铁、炼钢、热轧、炼焦和厚板等生产单位的净环水系统的补充水）等，同时用作消防用水。

1.2.2 循环冷却水系统

根据工艺用水条件的不同，建有不同用途而水质各异的循环冷却水系统，基本由软水循环冷却水系统、间接冷却的净循环冷却水系统和直接冷却的浊循环冷却水系统组成，向各生产厂供应，另外，各系统有相关的水处理设施。

1.2.3 生活水供水系统

该系统的水取自厂区生活用水储水池，由生活新水泵加压，送至厂区各生活用水点。一期设计能力200 m3/h。

1.3 排水系统

鲅鱼圈分公司厂区排水采用分流制，分为雨水、生活排水、生产排水三个排水系统。生活排水排至生活污水处理厂；生产排水排至生产废水处理厂。

2 降低新水耗量措施分析

2.1 采用节水型工艺技术和装备

（1）采用了干熄焦技术，不仅节约了大量的新水用量，还极大地提高了环保效果。

（2）高炉渣粒化循环水系统采用了中水回用水技术，示意图见图1。如图1所示，高炉原有渣粒化循环水系统的基础上增加了一个容积较大的回用水池，池外设置供水泵，水泵从池内抽水，将水送至高炉两套水渣系统的转鼓作为冲洗水使用（原有的转鼓冲水为新水），因此可以节约等量的新水。回用水经过转鼓后进入水渣粒化循环水系统成为其补水水源。渣和水的混合物经过转鼓进行渣水分离，渣经过皮带外运，水则由粒化回水泵抽送至冷却塔进行冷却，经过冷却后继续由粒化供水泵抽送至接收塔内进行渣冷却。该系统实现了串级用水，大幅度地减小了新水补充量。

图1 高炉渣粒化循环水系统示意图Fig.1 Diagram for Circulating Water System for BF Slag Treatment

（3）采用高炉煤气干法除尘技术。原有湿法除尘包括浊环水处理系统和泥处理系统，这两个系统存在如下问题：浊环水处理系统共有12台各类泥浆泵，平时近一半运行，全部使用新水进行轴封冷却，而且泥浆泵停机后使用新水反冲洗；泥处理系统中的带式压滤机使用新水冲洗滤布；加药系统使用新水。高炉煤气干法除尘技术是在原有湿法除尘技术基础上进行的改造，采用该技术后，取消上述用水点，节约了大量新水，每天可节约1 500 t以上。

应用上述节水型工艺技术和装备后，在源头上实现了水资源消耗减量化。

2.2 废水处理技术

分公司生产污水处理的主要工艺流程见图2，生产排水经过污水管网收集后进入生产污水处理厂，污水先经过粗格栅，去除块状杂物后，再经过细格栅，进一步去除杂物。污水经过粗细两级格栅后，进入污水调节池，通过增加污水停留时间的办法来增加水中悬浮物的沉淀效果，沉淀在池底的淤泥通过定期的池体清扫进行处理。污水经过调节池后进入涡凹汽浮池，由于该污水来水乳化油含量极少，浮油的含量也很少，因此，涡凹气浮以沉淀功能为主，气浮功能为辅，使用的混凝剂和助凝剂水处理药剂较多，气浮功能类的药剂较少或不用。污水经过涡凹气浮池后，进入机械加速澄清池，该池内同时设置斜板以提高悬浮物的去除效果。经过涡凹气浮池和机械加速澄清池两个主要处理工艺段后，出水最后进入高效纤维束过滤器，对污水进行最后一步的处理，去除水中残留的悬浮物、胶体和有机物。出水水质清澈无异味，可以养鱼、绿化和生产回用。

图2 生产污水处理的主要工艺流程Fig.2 Main Process Flow for Treating Waste Water Produced in Production

处理后的回用水水质主要指标见表1。由表1看出，出水悬浮物、化学需氧量等指标均低于标准值。回用水使用范围广泛，已经应用于炼铁铸铁机、绿化喷洒、净环水系统和浊环水系统的补水、炼铁高炉冲渣用水、现场喷洒用水和部分煤气水封用水等，使用量达到了每天15 000 m3以上，相当于650 m3/h，节约了等量新水。

分公司各工序均建有独立的自循环水系统，同时配备循环污水处理和泥处理系统，因此大大减少了废水外排。

表1 回用水水质主要指标Table 1 Main Indexes for Reused Water Quality

2.3 其它措施开源节流

（1）鲅鱼圈厂区大部分为填海建厂，在厂房基础地沟等处经常有地渗水流出，其水质能够达到浊环水系统的补充水标准，因此地渗水可作为新水水源。如厚板厂浊环水系统约有30～50 m3/h的补水来自地渗水。

（2）采取措施减少溢流，如关小阀门控制补水量，以总开度为100圈的地下闸阀为例，将总开度由原来的100圈全开改为只开25圈，甚至只开5～10圈。这样既可以避免短时间内大量集中补水，造成瞬时供水量过大，导致管网供水压力快速降低，又可以限制用户浪费用水和降低管网漏水损失。此外，还把所有的循环水系统补水阀改成自动补水阀，根据水池水位的高低自动开关阀门。

（3）实行降压供水制度，即把新水供水压力由最初的0.35 MPa逐年下降到目前的0.12 MPa。主要措施是把所有外网直供用水点的水线能够利用区域小循环水系统供水的均改为小循环系统供水，对于地理位置较高的用水点，增加管道泵对单用户提压供水，从而逐步实现总供水外网的降压运行。

3 进一步降低新水耗量的措施

虽然鲅鱼圈分公司吨钢耗新水量在国内已处于先进水平，但与国际同类用水先进企业相比仍有差距，要进一步降低新水耗量，应进一步挖掘串级用水和中水利用潜能，不断增加其他水源的合理利用，可以从如下几个方面开展相关工作。

3.1 废水回用

3.1.1 生产废水处理厂出水回用

生产废水处理厂出水已经回用于下列工序：干熄焦粉尘、烧结混匀、炼钢焖渣、水泥渣料喷洒、冬季余热水补水、夏季料场喷洒、高炉冲渣、炼钢煤气水封、浊环水系统补水及烧结脱硫等。下一步应该继续大力加强回用水使用用户的开发，如新水系统掺混回用水，部分净环水系统补充回用水等。

3.1.2 雨水利用和生产废水深度处理

可以在未来考虑雨水利用，利用一些构筑物在雨季储存大量降水，经过必要的处理后能够作为新水使用。还可以考虑对回用水进行深度处理，如将一部分经生产废水处理厂处理后的回用水，再经过超滤、反渗透处理等工艺成为一级除盐水，一级除盐水打入储水池作为新水回用及软水使用。浓盐水经再处理，按环评要求达标排放或回用。

3.2 减少外排水

3.2.1 除盐水站浓盐水利用

除盐水站超滤反洗水量较大，主要原因在于超滤膜污堵快。为了降低超滤膜的污堵速度，反洗水设计采用的是新水，试验验证使用浓盐水冲洗可以达到同样的效果，因此可以考虑使用浓盐水替代新水，既节约了新水，又减少了总排水量。目前已经实现了炼钢除盐水站浓盐水的再利用，即利用浓盐水对四套超滤系统进行反冲洗，日节新水量约1 000 t。应继续加强其他除盐水站浓盐水的再利用。

3.2.2 加强生产管理

建立约束与考核机制。针对循环水电导率及浓缩倍数偏低的情况，采用低水位运行方式减少溢流，循环系统的浓缩倍率不低于4且水质达到设计电导率时才能排放。

控制燃气设施水封槽新水补水量，减少排水。目前，已经有部分的水封用水改为生产回用水，下一步可以加强这方面的应用。

3.3 减少新水补水量

3.3.1 增建原料场除尘风机冷却自循环泵房

原料场除尘风机现采用新水冷却，用后直排，造成新水资源的浪费。冷却水循环使用后减少新水供应，目前，已经有部分风机的用水改为生产回用水，下一步炼铁原料区域应该进一步加强使用回用水。

3.3.2 增加RH冷却塔

由于现有的RH冷却塔处理能力不足，为避免水温过高影响生产，经常采用大量补新水的方法降低水温。因此，需增加一台RH冷却塔，有效减少新水用量，同时减少外排。

3.3.3 冲洗水改造

炼钢厂污泥处理间浊环过滤器冲洗水由新水改成回浊环水。分析认为采用转炉煤气干法除尘技术是未来的节水方向。

3.3.4 优化计量管理

结合国家颁布的《取水定额第2部分：钢铁联合企业》标准和国内外用水先进企业指标，分公司结合实际情况，制订各主要工序的新水消耗定额，规范各主体用户的用水定额管理。同时将调整、更换、增加部分计量水表，强化水系统计量管理，形成计量系统网络，对水资源使用状况实行动态监测与精确计量，能够有效节约水资源。

4 降低新水耗量效果

实际生产中采取了上述措施后，新水耗量大幅度降低。统计鲅鱼圈分公司近6年的新水耗量见表2。由表2看出，自2015年以来，新水耗量指标均低于设计值，尤其自2019年以来，低于水利部用水定额的领跑值，在国内冶金行业处于领先水平。

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

5 结语

钢铁企业要实现长期的可持续发展，降低新水耗量是一项重要举措。鞍钢股份有限公司鲅鱼圈钢铁分公司采取了干熄焦技术和高炉煤气干法除尘技术，高炉渣粒化循环水系统采用了中水回用水技术，在源头上实现了水资源消耗减量化。生产污水经处理后广泛回用于适应该水水质的生产工艺段，利用地渗水作为新水水源，采取措施减少溢流，实行降压供水制度。采取上述措施后，新水耗量最低达到2.03 m3/t，处于国内领先水平。为了进一步降低新水消耗，应进一步开发串级用水和中水利用潜能，不断增加其他水源的合理利用，实现新水耗量2.0 m3/t以下的目标，并且持续进步，为建成环境友好、资源节约型企业做出不懈的努力。