王江龙

（陕钢集团汉中钢铁有限责任公司动力能源中心）

摘  要：钢铁企业是用水大户，同时也是水污染大户，目前大型钢铁联合企业的吨钢耗新水量普遍在4立方米以上，节水是钢铁行业需要及早解决的一大课题。如采用系统优化梯级补排水系统大循环工艺可以显著节约新水使用，降低用水成本，保护水环境。钢铁企业梯级补排水、系统大循环工艺主要是采用分质补水、将高水质用户的排水作为低水质用户的补水并进行系统大循环，生产新水只作为大循环的补充水。

关键词：钢铁企业；梯级补排水；大循环    

1  概述

陕钢集团汉中钢铁有限责任公司生产规模为300万吨钢综合产能，水系统投入1.8亿元（不含各分厂水系统），建有水源泵站、生产新水处理系统、生活新水处理系统、生产废水处理系统、生活污水处理系统、除盐水处理系统、梯级补排水系统、各种循环水系统等。根据钢铁行业高耗水，我国又是一个严重缺水国家的现状，在企业实行水资源循环利用势在必行。汉钢公司在生产用水系统上采用梯级补排水工艺技术，实现新水多级利用，废水重复使用，富余水高效利用。

国内钢铁行业目前有很多节水技术，梯级补排水大循环工艺技术只有部分技术在少数企业得以使用。

由于近年来国家对环保和节水方面的日益重视，企业对降低运行成本的迫切要求，该工艺必将全面普及。但由于钢铁行业目前全面亏损，很多企业近期对节水、环保投入偏少，预计2015年普及率为5%左右。作为新建企业，汉钢公司从建设之初就选择采用梯级补排水大循环工艺，一次性投入长期受益，既能够节能减排又降低了生产成本。目前大型钢铁联合企业的吨钢耗新水量普遍在4立方米以上，根据陕钢集团汉中钢铁有限责任公司年产300万吨规模的钢铁企业实践，实施该项目后，吨钢耗新水量为1.9立方米左右，年可节水630万吨新水左右。

根据国家“十二五”规划对节水工作的政策要求：大力发展各类节水设施，完善水资源优化配置和高效利用的工程技术体系。汉钢公司采用的在单元内部形成循环用水体系，采取循环、串级供排水技术，全部污水由中央水处理厂处理系统处理成为净水全部二次利用，不外排，全厂实现了钢铁产业发展政策所要求的“零排放”。

该工艺技术得到推广后同时也适用于具有多种不同水质的用户及循环水用量较大的大型行业，如：冶金、化工、石油、电力等都有着广泛的应用前景。

2  背景

我国是贫水国家，钢铁企业是高耗水行业之一，目前大型钢铁联合企业的吨钢耗新水量普遍在4立方米以上，节水是钢铁行业需要及早解决的一大课题。采用系统优化梯级补排水，系统大循环工艺，完全可以解决以下三个方面的问题。

2.1  由于钢铁企业大量向江河湖泊水体排水，造成水体污染，影响钢铁企业环保形象。

2.2  为了建设美丽中国，保护环境，避免水体污染，大幅度减少钢铁企业废水排放量已势在必行。

2.3  由于大型钢铁联合企业水系统众多，管网十分复杂，补、排水量波动大，运行成本高，因此优化补水、排水方式，节能减排即是国家鼓励方向，节约运行成本，也是企业永恒追求的目标。

目前钢铁企业的现状是各用水单位建有自己的水处理系统（如：软水循环系统、净循环水系统、浊循环水系统等），但普遍采用直补水和直排水方式。一般采用新水浓缩3倍左右作为排水指标直接排放。由于没有解决水中浓缩的钙、镁等结垢离子及其它腐蚀性离子，不能回用，一般废水经物理方式处理后外排到江河湖泊等水体（详见图1）。

图1  常规直补排水流程图

3   工艺的先进性

钢铁企业梯级补排水、系统大循环工艺具有先进性，具体方案就是采用分质补水、将高水质用户的排水作为低水质用户的补水并进行系统大循环（将炼钢余热锅炉、轧钢气化冷却、炼铁软水循环系统等的软水排水排入各分厂净循环水系统作为补充水，将各分厂的净循环水系统的排水作为各分厂浊循环水系统的补充水，各分厂浊循环水系统的排水排入废水处理系统，经处理后用于双膜法除盐水制备系统，将制备的除盐水用于余热锅炉、气化冷却、软水循环系统等高水质用户的补水，完成一个大循环，开始下一个大循环），生产新水只作为大循环的补充水。

采用双膜法除盐水工艺分离出的浓盐水用于浇洒道路、绿化、除尘、渣处理等杂用水消耗掉。经废水处理后的回用水也可直接用于对水质要求不高的浊循环水和杂用水。本工艺可以收集雨水经废水工艺处理后加入大循环，从而实现废水零排放和节约用水的目标，再配合干法除尘等节水工艺，一般可将吨钢耗新水量控制在2立方米左右。采用梯级补排水，系统大循环工艺、优化水系统运行模式、采用恒压变频供水技术、量身定制供水设备等方式不仅节约了水资源，而且降低水系统运行成本。因此梯级补排水、系统大循环工艺是一种系统解决目前高水耗、高排放、高成本运行的问题，是低水耗（节水）、废水零排放（环保）、低成本运行（节能）的有效系统解决工艺（详图2）。

图2  梯级补排水流程图

4  此工艺主要创新点

(1) 通过采用双膜法除盐水工艺（反渗透），将废水中的各种离子除去，变成高品质的除盐水，变废为宝，形成了整个系统的大循环。

(2) 梯级补排水，分质供水，做到了物尽其用，避免了水资源浪费和降低了运行成本。

(3) 由于该工艺不需要外排水，因此真正做到了废水零排放，保护了环境。树立了企业环保形象。

(4) 收集雨水，处理后使用，雨水硬度很低，是优质水，收集雨水处理后使用，即减少新水用量，又无直接成本，还可减少市政雨排压力。

(5) 系统采用量体裁衣，系统优化技术，做到即满足生产需求，又做到降低运行成本，对系统进行模拟计算，制定出最佳配置和运行方案，达到水系统运行安全、成本低、耗能少、耗新水少、无外排目标。

5  与当前国内外同类技术主要参数、效益、市场竞争力的比较

根据2010年国家环境保护部起草的《清洁生产标准　钢铁行业》（讨论稿）规定：钢铁联合企业吨钢耗新水量国际先进水平为≤4.0立方米，国内先进水平为≤4.5立方米，国内基本水平≤5.0立方米。根据年产300万吨规模的钢铁企业实践，吨钢耗新水量为1.5立方米左右，年可节水900万吨新水左右，实际技术水平在同行业到达国际先进水平。通过梯级补排水项目的实施，汉钢公司解决补水、排水、节水等水系统上的难题。

(1) 减少钢铁企业吨钢用水量，做到水的循环利用，解决高耗水问题。

(2) 解决废水零排放问题，达到环保目标。

(3) 解决运行成本高的问题。

6  应用情况

陕钢集团汉钢公司生产规模为300万吨钢综合产能，水系统投入1.8亿元（不含各分厂水系统），建有水源泵站、生产新水处理系统、生活新水处理系统、生产废水处理系统、生活污水处理系统、除盐水处理系统、梯级补排水系统、各种循环水系统等，目前已实现梯级补排水，系统大循环工艺。建有中央水处理站，运行一年多时间，节水效果明显，目前吨钢耗新水在1.5立方米左右，达到国内先进水平。

7  经济效益

(1) 节水效益：采用梯级补排水系统大循环工艺后，年可节约水900万m³，新水费用2.75元/m³，年可节约900*2.75=2475万元。

(2) 节能效益：以1度电可运行5m³水计算，按年节水量900万m³，电价0.48元/度计算，年可节约用电900/5=180万度电，年可节约180*0.48=86.4万元。

(3) 减排效果：达到废水零排放。按年节水量900万立方米计算，排水按浓缩倍数3计算，一年可减少外排废水300万立方米。

8  结束语

目前陕钢集团汉中钢铁有限责任公司中央水处理建成了环保、节水、节能、花园式单位，让社会各界参观旅游，树立企业和行业环保、节水、节能、绿色形象，让企业周围山青水碧，打造美丽汉钢，在带动区域经济发展的同时兼顾环境保护，响应国家政策号召走低碳经济发展道路，其社会价值无法估量。

参考文献

[1]  江开伟，刘全金 2011-07-29  GB50721-2011《钢铁企业给水排水设计规范》

[2]  中冶研究建筑总院有限公司 2012-10-07 HJ2019-2012《钢铁工业废水治理及回用工程技术规范》