劉奕杰

（中冶東方控股有限公司,內蒙古包頭014010）

鋼廠廢水零排放實踐與探索

劉奕杰

（中冶東方控股有限公司,內蒙古包頭014010）

通過對西部某鋼廠總排廢水處理及回用項目的總結，探討發(fā)現實現鋼廠廢水“零排放”技術是可行的，但需要解決工藝和管理上所面臨的諸多瓶頸和困難，來實現鋼廠廢水“零排放”這一目標。

鋼廠廢水；零排放；水量平衡；節(jié)水工藝；水處理技術

1 引言

近年來，水資源的短缺與水污染已經成為制約一個地區(qū)或城市社會國民經濟發(fā)展和企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。隨著國家對鋼鐵企業(yè)節(jié)能減排的日益重視，結合創(chuàng)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型企業(yè)，實現可持續(xù)發(fā)展的需要，鋼鐵企業(yè)也都加快了工業(yè)廢水處理和提高水循環(huán)利用及配套排水設施建設，以符合國家“三廢”排放標準的要求，并逐步實現廢水處理資源化利用，最終達到廢水“零排放”。

為實現鋼廠廢水“零排放”的目標，各大鋼鐵企業(yè)近年來都在加緊改造舊有生產線及其循環(huán)水處理系統(tǒng)，對全廠水資源利用進行全面系統(tǒng)的水量平衡，采用了大量先進的節(jié)水工藝和水處理技術，通過各種節(jié)水措施的實施，將鋼廠廢水處理與資源化利用相結合，實現水資源的循環(huán)利用。

本文通過對西部某鋼廠總排廢水處理及回用項目的總結，探討實現鋼廠廢水“零排放”技術的可行性，以及實現“零排放”面臨的實際困難。

2 鋼廠的水量平衡

西部某鋼廠為大型特鋼企業(yè)，全廠包含原料場、球團廠、石灰窯、燒結廠、焦化廠、煉鐵廠、煉鋼廠、軋鋼廠等工藝系統(tǒng)，以及制氧站、煤氣柜、空壓站、水處理等公輔系統(tǒng)。整個全廠生產系統(tǒng)復雜，用水用戶的用水量和水質需求也不盡相同，因此要實現鋼廠廢水“零排放”的目標，首先要對全廠各用水用戶需求進行系統(tǒng)的梳理，對全廠的排水現狀進行科學的調查分析，對全廠水資源利用進行全面系統(tǒng)的水量平衡。

通過調研，各系統(tǒng)根據各自水量、水壓、水質需求的不同，基本都有自己的水循環(huán)系統(tǒng)，每個系統(tǒng)均有一定量的新水補水量、軟水補水量和廢水排放量。該廠生產新水總補水量850 m3/h，生活水總用水量139 m3/h，廠區(qū)僅新區(qū)軟水補水量247 m3/h；全廠生產廢水總排放量507 m3/h，生活廢水總排放量110 m3/h，處理的初期雨水排水量125 m3/h。全廠排水系統(tǒng)為生產廢水、生活廢水及雨水合流制排水系統(tǒng)，廠區(qū)總排廢水量約為742 m3/h，遠小于廠區(qū)總用水量，因此本項目將所有處理后的廢水全部回用，回用規(guī)模確定為614 m3/h，主要用途為工業(yè)循環(huán)冷卻水、綠化及雜用水，處理達到GB18918-2002一級A標準。根據回用用戶需求調研回用作為工業(yè)補充用水的水量為414 m3/h，回用作為軟水的水量為120 m3/h，回用作為生產雜用水（主要為高爐渣處理用水等）的水量為80 m3/h。詳見表1。

表1 某企業(yè)回用水量一覽表

3 先進的節(jié)水工藝

現階段很多鋼鐵企業(yè)已經開始采用一些先進的節(jié)水工藝來促進廢水“零排放”目標的實現，其中主要是提高循環(huán)冷卻水的濃縮倍數、采用閉路循環(huán)供水系統(tǒng)及串級供水方式等幾種工藝方法。

目前國內大多數鋼鐵企業(yè)因歷史原因循環(huán)水濃縮倍數普遍較低，而提高濃縮倍數，可降低補充水的用量，同時減少排污水量，進而降低水處理成本。然而，循環(huán)水的濃縮倍數也并非是越高越好，要在節(jié)約用水、處理效果和處理成本之間尋找最佳結合點。根據計算在濃縮倍數等于4時，節(jié)水率（與直流水相比節(jié)約補充水量的百分數）為98%，此后再進一步提高濃縮倍數則節(jié)水率的增加幅度很小，當濃縮倍數為無窮大時即在零排污的情況下，補充水量等于蒸發(fā)水量，節(jié)水率的極限值為98.5%。因此，將該廠循環(huán)水的濃縮倍數控制指標提高到4～5是最合理的。

此外，在大型高爐、轉爐、電爐及連鑄機等冷卻構件熱負荷較高的冶煉設備上采用軟水閉路循環(huán)供水系統(tǒng)，大大降低了排污量和補充水量，從而實現節(jié)水目標。同時，在各生產系統(tǒng)之間采用串級供水方式，一水多用，把廢水消耗在使用過程中，也可減少外排廢水量。如要求低溫水的變壓器冷卻，冷卻回水可進入溫度適合的其他凈環(huán)水系統(tǒng)；高爐聯合軟水閉路循環(huán)系統(tǒng)中爐底冷卻后的軟水加壓供給爐體冷卻；制備軟水產生的濃鹽水供給燒結廠混料用水或高爐沖渣水等用戶。

4 前沿的水處理技術

目前，鋼鐵污廢水處理技術按其作用機理可分為三類，即物理處理法、化學處理法和生物處理法。

物理處理法系通過物理作用，分離、回收廢水中呈懸浮狀態(tài)的污染物質，在處理過程中不改變污染物的化學性質。常用的方法有截留、過濾、沉淀、隔油、氣浮、離心分離、均和調節(jié)等。

化學法系通過化學反應和傳質作用，來分離、回收廢水中呈溶解、膠體狀態(tài)的污染物質，或將其轉換為無害物質。常用的方法有加藥、電解、傳質法（吸附、離子交換、膜分離、萃取、吹脫、汽提）等。

生物處理法系通過水微生物的代謝作用，使廢水中呈溶解狀態(tài)、膠體狀體以及某些不溶解的有機甚至無機污染物質，轉化為穩(wěn)定、無害的物質，從而使廢水得到凈化。此法也稱為生物化學處理法。常用的方法有活性污泥法（以A/O、A2/O、SBR、氧化溝、A-B法為代表）、生物膜法（以生物濾池、生物轉盤、生物接觸氧化、生物流化床、生物活性炭工藝為代表）、厭氧生化法、自然進化處理（以氧化塘、土地處理為代表）等。

西部某鋼廠總排廢水處理及回用項目廢水的85%～90%是工業(yè)廢水，原廢水有機成分的含量很低，通過對本廠總排廢水水質分析研究，經過多個方案的篩選，本項目選擇了物理化學法處理工藝。物理化學法處理工藝流程見圖1：廢水先經過粗格柵和細格柵兩道去除雜質，分離后用柵渣壓榨機脫水后運走，廢水繼續(xù)流到均質調節(jié)池，調節(jié)進入處理構筑物的水量及水質，通過提升進入輻流式沉淀池，投加混凝劑，使廢水中的懸浮物及重金屬離子得以去除，廢水再自流至高密度沉淀池，懸浮物在沉淀區(qū)中沉降，高密度沉淀池出水進入V型濾池過濾，然后經過消毒接觸池消毒，出水可作為工業(yè)補充水回用。部分處理后水再經過深度處理（超濾及反滲透）可以作為廠區(qū)軟水補水回用，深度處理產生的濃鹽水送至雜用水池，作為高爐渣用水。所有流程產生的污泥送至污泥濃縮池，加藥改變污泥的比阻后，送至板框壓濾機脫水，然后送至污泥堆場，進行妥善安置。

圖1某鋼廠物理化學法處理廢水工藝流程

該處理工藝為目前較為前沿的鋼鐵廢水處理工藝，而深度處理中的雙膜法（超濾及反滲透）也是當

前較為前沿的水處理技術。經過工程實踐，本廢水處理及回用項目完全達到了設計要求，消毒接觸池平均出水水質：pH≈8.4,SS≈2.8 mg/L，CODCr≈27.3 mg/L，BOD5≈4.61 mg/L，油類≈0.32 mg/L，總堿度≈4.28 mg/L；反滲透平均出水水質：總硬度≈0.1 mg/L，氯離子≈33.5 mg/L，硫酸鹽≈52.7 mg/L。主要污染物中的懸浮物和COD去除率分別達到了99.2%和91.6%，各項水質指標完全滿足各回用水用戶的工藝要求，為該廠實現廢水“零排放”奠定了堅實的基礎。

5 “零排放”面臨的瓶頸及解決方案

隨著科學技術的進步和國家對環(huán)境保護日益重視，各大鋼鐵企業(yè)廢水“零排放”已經成為一種不可逆轉的趨勢，但要真正實現“零排放”也要面臨很多困難和瓶頸。通過該廠廢水處理及回用項目的實踐，我們進行了一些粗淺地總結：

①鋼鐵企業(yè)各生產系統(tǒng)相對繁多復雜，進行全面水量平衡比較困難，需要長時間系統(tǒng)詳實地科學調查研究，并進行細致地分析計算比較。這就需要企業(yè)各級人員對前期水量平衡的調研工作足夠重視，各系統(tǒng)生產技術人員通力配合，盡可能提供詳實準確的數據參數；

②對舊有循環(huán)水系統(tǒng)進行全面升級改造，可能會對現有生產造成一定影響，這就需要提前做好升級改造規(guī)劃，不要因為生產線更新造成的新的水量不平衡，進行水量平衡計算時一定要考慮企業(yè)未來的發(fā)展規(guī)劃；

③提高濃縮倍數，減少排污量，必須認識到管道設備結垢的風險也會增加，需要采取相應的措施來降低這種風險。如采用先進的加藥設備、在線監(jiān)測設備，執(zhí)行現代化的生產管理方法，盡量減少管道設備的漏損，保證系統(tǒng)中水質的穩(wěn)定，及時發(fā)現問題癥結并快速解決；

④膜處理產生的濃鹽水需要找到合理的出路。這就要求廢水深度處理時要綜合考慮各系統(tǒng)用戶的需求，不盲目追求回用水水質極端優(yōu)秀，控制好進入膜處理工藝的水量，也就控制了濃鹽水的產量；條件許可的情況盡量讓原料廠料堆噴灑水、燒結廠混料用水、高爐沖渣水、煉鋼熱悶渣用水使用濃鹽水；

⑤焦化廢水等難處理廢水如混合進入總排廢水處理廠會影響整體處理工藝和出水水質，可能造成回用水不達標等嚴重后果。因此，焦化廢水等難處理廢水最好單獨設置一套處理設施，如該鋼廠生產廢水中含有少量的焦化廢水（約20 m3/h），在焦化區(qū)域單獨設置了一套焦化廢水處理設施，采用生物流化床A/O/O組合工藝處理，經處理后就近全部回用。

6 結論

綜上所述，實現鋼廠廢水“零排放”是一項復雜的系統(tǒng)工程，需要統(tǒng)籌考慮規(guī)劃，需要進行詳細的調研、理論分析和計算，做好全廠水資源利用的水量平衡，采用了大量先進的節(jié)水工藝和水處理技術，大刀闊斧對舊有老化系統(tǒng)升級改造，積極掌握科學的生產管理方法。通過解決以上工藝和管理上所面臨的困難，實現鋼廠廢水“零排放”總體看是完全可行的。

[1]仲惟雷，彭立新.反滲透技術在鋼廠廢水零排放項目中的應用［J］.工業(yè)水處理，2011年11期.

[2]金亞飚.煉鋼廢水零排放設計探討［J］.環(huán)境科學與管理，2010年11期.

[3]魏姜波.煤制油廢水零排放實踐與探索[J].工業(yè)用水與廢水，2011年05期.

[4]張君正.循環(huán)水高濃縮倍率下的風險分析和對策[J].內蒙古科技與經濟，2004年20期.

[5]張書珍，孫曉然.國內鋼鐵工業(yè)廢水處理現狀及發(fā)展趨勢[J].中國鋼鐵業(yè)，2010年09期.

Practice and Exploration of Zero Discharge of Waste Water from Steelmaking Plants

LIU Yijie
(MCC Dongfang Holding Company Limited,Baotou,Inner Mongolia 014010,China)

Through discussion and summing up of the waste water treatment and recovery project of a steelmaking plant in West China,it was found that realizing the technology of waste water“zero discharge”was possible,but before achieving the“zero discharge”goal various bottlenecks and difficulties in process and management must be solved.

steelmakingwastewater;zerodischarge;balanceofwatervolume;water conservation process;water treatment technology

TQ085

B

1006-6764（2014）05-0068-03

2014-02-19

劉奕杰（1981-），男，內蒙古包頭人，2004年畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學，大學本科學歷，工程師，現從事給排水專業(yè)設計工作。