王江龍

（陜鋼集團漢中鋼鐵有限責任公司動力能源中心）

摘  要：鋼鐵企業是用水大戶，同時也是水污染大戶，目前大型鋼鐵聯合企業的噸鋼耗新水量普遍在4立方米以上，節水是鋼鐵行業需要及早解決的一大課題。如采用系統優化梯級補排水系統大循環工藝可以顯著節約新水使用，降低用水成本，保護水環境。鋼鐵企業梯級補排水、系統大循環工藝主要是采用分質補水、將高水質用戶的排水作為低水質用戶的補水并進行系統大循環，生產新水只作為大循環的補充水。

關鍵詞：鋼鐵企業；梯級補排水；大循環    

1  概述

陜鋼集團漢中鋼鐵有限責任公司生產規模為300萬噸鋼綜合產能，水系統投入1.8億元（不含各分廠水系統），建有水源泵站、生產新水處理系統、生活新水處理系統、生產廢水處理系統、生活污水處理系統、除鹽水處理系統、梯級補排水系統、各種循環水系統等。根據鋼鐵行業高耗水，我國又是一個嚴重缺水國家的現狀，在企業實行水資源循環利用勢在必行。漢鋼公司在生產用水系統上采用梯級補排水工藝技術，實現新水多級利用，廢水重復使用，富余水高效利用。

國內鋼鐵行業目前有很多節水技術，梯級補排水大循環工藝技術只有部分技術在少數企業得以使用。

由于近年來國家對環保和節水方面的日益重視，企業對降低運行成本的迫切要求，該工藝必將全面普及。但由于鋼鐵行業目前全面虧損，很多企業近期對節水、環保投入偏少，預計2015年普及率為5%左右。作為新建企業，漢鋼公司從建設之初就選擇采用梯級補排水大循環工藝，一次性投入長期受益，既能夠節能減排又降低了生產成本。目前大型鋼鐵聯合企業的噸鋼耗新水量普遍在4立方米以上，根據陜鋼集團漢中鋼鐵有限責任公司年產300萬噸規模的鋼鐵企業實踐，實施該項目后，噸鋼耗新水量為1.9立方米左右，年可節水630萬噸新水左右。

根據國家“十二五”規劃對節水工作的政策要求：大力發展各類節水設施，完善水資源優化配置和高效利用的工程技術體系。漢鋼公司采用的在單元內部形成循環用水體系，采取循環、串級供排水技術，全部污水由中央水處理廠處理系統處理成為凈水全部二次利用，不外排，全廠實現了鋼鐵產業發展政策所要求的“零排放”。

該工藝技術得到推廣后同時也適用于具有多種不同水質的用戶及循環水用量較大的大型行業，如：冶金、化工、石油、電力等都有著廣泛的應用前景。

2  背景

我國是貧水國家，鋼鐵企業是高耗水行業之一，目前大型鋼鐵聯合企業的噸鋼耗新水量普遍在4立方米以上，節水是鋼鐵行業需要及早解決的一大課題。采用系統優化梯級補排水，系統大循環工藝，完全可以解決以下三個方面的問題。

2.1  由于鋼鐵企業大量向江河湖泊水體排水，造成水體污染，影響鋼鐵企業環保形象。

2.2  為了建設美麗中國，保護環境，避免水體污染，大幅度減少鋼鐵企業廢水排放量已勢在必行。

2.3  由于大型鋼鐵聯合企業水系統眾多，管網十分復雜，補、排水量波動大，運行成本高，因此優化補水、排水方式，節能減排即是國家鼓勵方向，節約運行成本，也是企業永恒追求的目標。

目前鋼鐵企業的現狀是各用水單位建有自己的水處理系統（如：軟水循環系統、凈循環水系統、濁循環水系統等），但普遍采用直補水和直排水方式。一般采用新水濃縮3倍左右作為排水指標直接排放。由于沒有解決水中濃縮的鈣、鎂等結垢離子及其它腐蝕性離子，不能回用，一般廢水經物理方式處理后外排到江河湖泊等水體（詳見圖1）。

圖1  常規直補排水流程圖

3   工藝的先進性

鋼鐵企業梯級補排水、系統大循環工藝具有先進性，具體方案就是采用分質補水、將高水質用戶的排水作為低水質用戶的補水并進行系統大循環（將煉鋼余熱鍋爐、軋鋼氣化冷卻、煉鐵軟水循環系統等的軟水排水排入各分廠凈循環水系統作為補充水，將各分廠的凈循環水系統的排水作為各分廠濁循環水系統的補充水，各分廠濁循環水系統的排水排入廢水處理系統，經處理后用于雙膜法除鹽水制備系統，將制備的除鹽水用于余熱鍋爐、氣化冷卻、軟水循環系統等高水質用戶的補水，完成一個大循環，開始下一個大循環），生產新水只作為大循環的補充水。

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。經廢水處理后的回用水也可直接用于對水質要求不高的濁循環水和雜用水。本工藝可以收集雨水經廢水工藝處理后加入大循環，從而實現廢水零排放和節約用水的目標，再配合干法除塵等節水工藝，一般可將噸鋼耗新水量控制在2立方米左右。采用梯級補排水，系統大循環工藝、優化水系統運行模式、采用恒壓變頻供水技術、量身定制供水設備等方式不僅節約了水資源，而且降低水系統運行成本。因此梯級補排水、系統大循環工藝是一種系統解決目前高水耗、高排放、高成本運行的問題，是低水耗（節水）、廢水零排放（環保）、低成本運行（節能）的有效系統解決工藝（詳圖2）。

圖2  梯級補排水流程圖

4  此工藝主要創新點

(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，變成高品質的除鹽水，變廢為寶，形成了整個系統的大循環。

(2) 梯級補排水，分質供水，做到了物盡其用，避免了水資源浪費和降低了運行成本。

(3) 由于該工藝不需要外排水，因此真正做到了廢水零排放，保護了環境。樹立了企業環保形象。

(4) 收集雨水，處理后使用，雨水硬度很低，是優質水，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) 系統采用量體裁衣，系統優化技術，做到即滿足生產需求，又做到降低運行成本，對系統進行模擬計算，制定出最佳配置和運行方案，達到水系統運行安全、成本低、耗能少、耗新水少、無外排目標。

5  與當前國內外同類技術主要參數、效益、市場競爭力的比較

根據2010年國家環境保護部起草的《清潔生產標準　鋼鐵行業》（討論稿）規定：鋼鐵聯合企業噸鋼耗新水量國際先進水平為≤4.0立方米，國內先進水平為≤4.5立方米，國內基本水平≤5.0立方米。根據年產300萬噸規模的鋼鐵企業實踐，噸鋼耗新水量為1.5立方米左右，年可節水900萬噸新水左右，實際技術水平在同行業到達國際先進水平。通過梯級補排水項目的實施，漢鋼公司解決補水、排水、節水等水系統上的難題。

(1) 減少鋼鐵企業噸鋼用水量，做到水的循環利用，解決高耗水問題。

(2) 解決廢水零排放問題，達到環保目標。

(3) 解決運行成本高的問題。

6  應用情況

陜鋼集團漢鋼公司生產規模為300萬噸鋼綜合產能，水系統投入1.8億元（不含各分廠水系統），建有水源泵站、生產新水處理系統、生活新水處理系統、生產廢水處理系統、生活污水處理系統、除鹽水處理系統、梯級補排水系統、各種循環水系統等，目前已實現梯級補排水，系統大循環工藝。建有中央水處理站，運行一年多時間，節水效果明顯，目前噸鋼耗新水在1.5立方米左右，達到國內先進水平。

7  經濟效益

(1) 節水效益：采用梯級補排水系統大循環工藝后，年可節約水900萬m³，新水費用2.75元/m³，年可節約900*2.75=2475萬元。

(2) 節能效益：以1度電可運行5m³水計算，按年節水量900萬m³，電價0.48元/度計算，年可節約用電900/5=180萬度電，年可節約180*0.48=86.4萬元。

(3) 減排效果：達到廢水零排放。按年節水量900萬立方米計算，排水按濃縮倍數3計算，一年可減少外排廢水300萬立方米。

8  結束語

目前陜鋼集團漢中鋼鐵有限責任公司中央水處理建成了環保、節水、節能、花園式單位，讓社會各界參觀旅游，樹立企業和行業環保、節水、節能、綠色形象，讓企業周圍山青水碧，打造美麗漢鋼，在帶動區域經濟發展的同時兼顧環境保護，響應國家政策號召走低碳經濟發展道路，其社會價值無法估量。

參考文獻

[1]  江開偉，劉全金 2011-07-29  GB50721-2011《鋼鐵企業給水排水設計規范》

[2]  中冶研究建筑總院有限公司 2012-10-07 HJ2019-2012《鋼鐵工業廢水治理及回用工程技術規范》