钢铁工业集聚区节水减排措施探讨

曹安琪 邢杨

（辽宁省生态环境保护科技中心，辽宁沈阳 110161）

1 引言

钢铁行业生产每个环节基本上都需要用水，矿石的采选、烧结、焦化、炼铁、炼钢、轧钢每一道工序以及生产辅助车间各部分都需要消耗大量水资源，故必须全过程统筹强化节水减排工作［1］。如何提高冶金工业集聚区的节水能力、深入实施节水代水技术、开发扩大非传统水资源等，是当前及今后很长一段时间内冶金工业集聚区节水减排工作的重中之重。钢铁工业节水减排的重点是提升水资源利用率和废水循环利用率，钢铁工业取水需统筹兼顾节流与开源，做到多级、串级利用，改变过去“按需供水”的旧观念，要科学供水和治污，按水质、水温进行优化组合，实行定量供水；要按企业的用水系统要求，建立多种循环用水系统，实行专用、专供，最大限度减少废水排放量和处理量。

2 钢铁工业节水减排技术措施

2.1 提前管理，计划用水

钢铁工业节水减排工作的思路要明确，措施需恰当。要提前实施管理，发展计划用水。

（1）拟定企业的取水规则和预算规划。摒弃“按需供水”的理念，采取合理供水方式。把钢铁工业的取水指标划分到各个工艺和流程中，制定高效取水指标体系，创造节水减排条件。

（2）依托科技进步，推动节水工艺革新和节水技术创新。改造重点节水环节，从起点、标准、要求3 个方面提出更高的改造要求。

（3）进一步实施废水资源化的研究。推动科学、合理的串级用水与实现废水“零排放”。

（4）充分发挥市场经济的作用，利用经济杠杆调节取水价格，降低污水治理成本，推动污水资源化利用；制定清水、中水和废水回用的差异化价格方案，促进中水和废水回用，降低清水取水量；增加节水工作的资金支持。

（5）创立成熟的节水工作制度和指标统计体系。钢铁企业应成立单独的水资源管理机构，机构的主要职责是针对计划取水、管控取水、限定取水和有效取水出台相关的措施和方法。如水表装备完成，计量要实时、精准、平稳，对每一个环节用水情况、产生问题与协调处理要有明确技术措施和有效手段。有条件的企业或钢铁工业集聚区应建立水系统网络信息平台。

2.2 实现废水资源化与处理少量化

钢铁工业应最大限度地实现废水资源化与废水处理少量化。

（1）尽可能做到串级用水，达到污水产生减量化。依据每个环节水质需求的差异，做到多环节串级用水，增加水的循环利用，降低污染治理的投入。如将冷却水先用于煤气清洗除尘，继续作为高炉冲渣水和原料场防尘用水等。部分治理后的浓缩水可回用为高炉冲渣水，达到废水“零排放”。

（2）钢铁工业集聚区应采取差异水质的循环方法，分级用水，摒弃整厂污水治理的大循环。采取多个软水密闭、生活水、净水、浊水循环系统，做好循环系统的相互连接，从而达到专水专供，系统规模低，管线少，污水产生量小，节约成本。依据开路循环和闭路循环的优缺点，根据企业的不同情况进行调整。

（3）依据污水的组分特征（有机物、无机物、色度、浊度）差异，优选适合的治理方法。治理后的水可供其他部门利用，既可以实现污水减量化，又降低了治理的难度和成本。

（4）提升水处理的浓缩倍数是推动节水的一项关键措施。浓缩倍数提升，新鲜补水量降低，排放的污水量减少，净循环水中的药物损耗量也降低，节水效果显著。《中国节水技术大纲》中提出在敞开式循环冷却系统，普及浓缩倍数高于4.0，报废浓缩倍数低于3.0 的污水处理设施。

2.3 推广节水工艺、技术、装备

钢铁工业应大力推广节水工艺、技术。

（1）大力推广“三干”等节水技术。普及高炉煤气、转炉煤气无水除尘、无水熄焦技术，推广高炉渣粒化、转炉滚筒法液态钢渣处理等方式，大幅度降低污水的产生量，做到污水减量化。无水除尘将节约70%的用电量，节水达到9 m3/t 铁，收回煤气显热可达11.3～21.7 kgce/t 铁，增加煤气温度达到节能8～15 kgce/t，去尘率高于99%以上，出口煤气尘含量为10 mg/m3左右，节水、节能与环保效果显著［2］。

（2）冷却环节节水选用高效制冷技术、加热炉汽化冷却技术、节水喷雾型高效冷却塔等（节水率达到4%～7%）。目前，首钢、唐钢、包钢、邯钢、太钢等企业使用的实践表明，节水效果良好。

（3）软水密闭循环系统可降低循环环节回用水的跑冒滴漏和蒸汽水量，节约水量达到总水量的1.5%。

（4）钢铁工业集聚区应建立取水环节和信息分类一体化智能水系统信息管理平台，其具有信息汇总、展示、用水合理性计算和改进调度等作用。建立钢铁工业集聚区水系统的在线监测工作制度，是节约用水、实现节水减排与废水“零排放”的重要手段与措施。要依据工作目标的差异，选取适当的监测办法、技术和方案，做到节水节能和水资源的高效、科学利用。据统计，我国钢铁企业水系统网络信息平台应用率约为20%，且平台功能基本仅限于水量和水温的潮流显示。因此，建立健全钢铁工业集聚区水系统网络信息平台和水质安全保障体系任重道远。

钢铁工业集聚区水系统网络信息平台的功能具体包括以下内容：

配备水种当作主线，水流图当作载体，构建“企业-流程-装备”三层次可视化用水体系。

建立涵盖每一层次用水工序进出口为节点，包括水温、关键水质、水压等信息储备库。

依据钢铁企业各个流程、各个取水设施的用水要求，开展水网络节点用水的合理性计算，通过分析，给出水系统优化与合理调度的用水优化方案。具体如下：用水状态分析，调取用水节点的真实水质、水温数据，利用数据库中设定好的节点用水指标，分析节点用水状态的合理性。存在问题分析，根据节点用水状态合理性分析得出的结论，得出不合理用水节点存在的问题，出现超标排放时，综合节点排放信息进行污染源辨识。合理用水建议，依据问题用水点用水规则与其他用水点的重要指标开展对比并进行排名，为问题用水点匹配科学用水方法。

具有用水指标预测功能，根据用水预测量的差异，为辅助企业生产调度以及依据水质预测情况制定科学、合理的用水方案。

具备企业用水、排水指标体系，通过调用平台数据库中的对应结果，获取系统中取水、用水、排水3个系统的诸多参数，为优化水资源方案提供依据。

3 钢铁工业节水减排管理措施

3.1 制定合理用水标准

我国钢铁企业在区域布局与水资源分布上很不平衡。根据统计，丰水地区华东、中南钢产量总和约占全国钢产量的40%，但新水用量约占总用水量的50%；东北、华北、西南和西北4 个地区的钢产量总和约占全国钢产量的50%，但新水用量仅占总用水量40%。南方用水高于北方用水是因为吨钢用水量大的企业在丰水地区居多，到目前为止仍有不少企业还用直供直排系统，应尽快进行改造，合理控制。尤其是贫水的辽宁省，应杜绝直供直排系统。

3.2 抓好大型钢铁企业节水减排工作

根据近年《钢铁企业环境保护统计》分析，大的钢铁企业（钢铁工业集聚区）采取节水措施，对行业和地区节水工作都是非常重要的。例如宝钢的用水指标属国内先进企业的标准，且钢产量又占该区的1/3～1/2，它对该地区节约行业用水量和改善该地区用水指标起了重要作用。对辽宁省而言，抓好鞍钢这样的钢铁工业集聚区的节水减排工作至关重要。

3.3 完善循环供水用水系统设施，提高用水循环率

循环系统设施不完善、不配套，是钢铁企业供、排水系统的通病；直供和半直供系统是造成钢铁企业用水量大、补充水量多的直接原因。这种供水系统和循环设施不完善的状况，不仅在中小型企业普遍存在，大型企业也不同程度地存在。因而应对这些供水系统尽快进行升级改造和完善，以提高全行业用水循环率，实现行业节水规划。

3.4 提升用水品质，强化串级用取水与循环利用

现代化的钢铁工业逐步提高了用水的品质，对水质要求越来越严。以宝钢为例，宝钢根据生产环节工序对水质高低的不同要求，建立了4 套供水系统，分别为工业水、过滤水、软水和纯水系统，目的是补充循环系统用水。钢铁厂的高炉炉体间接冷却水、炉底喷淋冷却水和高炉煤气洗涤水循环系统的“排污”水，依次串级利用，为循环系统补水。水冲渣循环系统实现闭环，达到“零排放”。采用这样的顺次串级排污系统措施，宝钢的用水循环率超过了95%。

3.5 改善工业布局，寻求新水源，缓解用水紧张

制约钢铁工业发展的矿产、水资源、能源、运输、环保等五大因素目前越显突出，仅靠节水以保证钢铁工业发展用水难度很大，应尽快调整与改善钢铁工业布局和寻求新的水源，再生水回用与城市污水回用等都是可选择的新水源。

3.6 加强节水技术与工艺设备的开发研究

我国钢铁企业组建大型企业集团后，为提高整体优势，加速开发高附加值的产品和品种，如特殊钢、冷轧不锈钢、镀层板、深冲汽车板、冷轧硅钢片和石油管等产品，以适应国际竞争和提高经济效益［3］。这些新产品、新材料的生产，既提高了工业用水量，也排出复杂程度各异的废水，如各种类型乳化液的含油废水、含锌废水、各种有毒有害废水、各种类型含酸（碱）废水、重金属废水等。这些废水有的在处理与回用技术开发方面仍有难度，未能回用或达标排放。因此，需要加强开发研究解决废水处理达标与回用问题。钢铁工业应根据生产发展与节水规划等规定要求，制定钢铁行业节水目标，按照钢铁企业生产规模确定用水指标与用水指导计划。加速革新、完备、配置和创新节水型先进模式、工艺流程与装备，对节水型先进技术、工艺与设备，应加强开发、完善、配套与研究。例如干无水熄焦技术方法、无水干式除尘技术工艺、焦化用水的循环利用模式、含油（泥）废水利用流程、高效空气冷却装备、节水型冷却装备、串级用取水流程、高效无毒的水稳药剂与自动监控等。

4 结语

通过节水减排措施的生产应用，结合钢铁工业集聚区的水资源、产业基础、污水处理能力、水环境承载力、基础设施布局等实际情况，统筹规划，选择适用的技术手段和管理措施，达到钢铁工业集聚区节水减排和改善水环境质量的最佳效果。