節(jié)能減排是整個(gè)國(guó)家的戰(zhàn)略目標(biāo)，鋼鐵工業(yè)作為重點(diǎn)能耗行業(yè)之一，是節(jié)能減排的重點(diǎn)。節(jié)約工業(yè)新水用量，減少工業(yè)污水的排放量，是鋼鐵企業(yè)水系統(tǒng)所追求的目標(biāo)。鋼鐵企業(yè)水系統(tǒng)現(xiàn)普遍采用循環(huán)—串級(jí)供水體制、限制工業(yè)新水的直流用水。將工業(yè)污水收集后處理制成回用水、工業(yè)新水、脫鹽水、軟化水或純水等用于生產(chǎn)，是目前鋼鐵企業(yè)回用工業(yè)污水、實(shí)現(xiàn)污水資源化的常見(jiàn)方式。但在詳細(xì)實(shí)施工業(yè)污水處理和回用時(shí)，很多企業(yè)卻面臨著工業(yè)污水量遠(yuǎn)大于回用水量，處理后的工業(yè)污水因缺少用戶(hù)只能外排而同時(shí)還需引入大量的工業(yè)新水的尷尬局面。要實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排不僅要研究水處理工藝，更重要的是要實(shí)現(xiàn)工業(yè)污水排放量和回用水量之間的平衡。作者針對(duì)在不同的生產(chǎn)工藝（長(zhǎng)流程和短流程）中，工業(yè)污水的回用方式和回用率的不同，分析了工業(yè)污水的回用方式、并探討了提高回用率的技術(shù)措施。

1 工業(yè)污水的主要來(lái)源及特點(diǎn)分析

鋼鐵企業(yè)工業(yè)污水主要來(lái)源于濁循環(huán)水系統(tǒng)的排污水（敞開(kāi)式凈循環(huán)水系統(tǒng)的排污水一般作為濁循環(huán)水系統(tǒng)的補(bǔ)充水，焦化、冷軋等特種工業(yè)污水通常單獨(dú)處理）。工業(yè)污水中含懸浮物、雜質(zhì)、油等，另外其含鹽量較高，就濃縮倍數(shù)而言，通常可達(dá)到工業(yè)新水的5～6倍以上（以Cl-含量來(lái)計(jì)算水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)及含鹽量的變化），這是工業(yè)污水重要的特點(diǎn)，也是影響其回用的重要因素。

2 工業(yè)污水目前常見(jiàn)回用方式

目前工業(yè)污水回用的常見(jiàn)方式為將工業(yè)污水收集后處理制成回用水、工業(yè)新水、脫鹽水、軟化水或純水等用于生產(chǎn)。

2.1工業(yè)污水經(jīng)過(guò)普通處理成回用水

工業(yè)污水經(jīng)過(guò)常規(guī)水處理工藝（如混凝、沉淀、除油、過(guò)濾等）處理后制成回用水，原工業(yè)污水中的懸浮物、雜質(zhì)、油等均得到了有效的去除，但其含鹽量并沒(méi)有降低，其含鹽量遠(yuǎn)高于工業(yè)凈循環(huán)水和濁循環(huán)水。

2.2工業(yè)污水經(jīng)脫鹽制成脫鹽水、軟化水及純水

脫鹽水、軟化水及純水，常用于鋼鐵企業(yè)煉鐵、煉鋼、連鑄等單元關(guān)鍵設(shè)備的間接冷卻密閉式循環(huán)水系統(tǒng)以及鍋爐、蓄熱器等的補(bǔ)充用水。隨著全膜法水處理系統(tǒng)造價(jià)和運(yùn)行成本的日益降低，超濾加二級(jí)反滲透工藝，已廣泛應(yīng)用于鋼鐵企業(yè)脫鹽水的制取。但在制成脫鹽水、軟化水及純水的同時(shí)，也將產(chǎn)生約占脫鹽水、軟化水及純水水量40～50%左右的濃鹽水，濃鹽水的含鹽量將更高，按常規(guī)工業(yè)污水反滲透的回收率約為75%計(jì)算，濃鹽水針對(duì)工業(yè)污水的濃縮倍數(shù)將達(dá)到4倍以上，其含鹽量針對(duì)工業(yè)新水而言達(dá)到了20倍以上。

2.3工業(yè)污水全部經(jīng)脫鹽制成工業(yè)新水

如果將全部工業(yè)污水脫鹽制成工業(yè)新水，其生產(chǎn)成本將大幅度提高，在短期內(nèi)缺乏實(shí)施的可操作性，同時(shí)制成工業(yè)新水的同時(shí)將產(chǎn)生更多的反滲透濃水。

3 鋼鐵企業(yè)主生產(chǎn)工藝對(duì)各類(lèi)水 的需求分析

3.1鋼鐵企業(yè)主生產(chǎn)工藝分類(lèi)

我國(guó)鋼鐵工業(yè)按其生產(chǎn)產(chǎn)品和生產(chǎn)工藝流程可分為長(zhǎng)流程生產(chǎn)和短流程生產(chǎn)兩類(lèi)。長(zhǎng)流程的生產(chǎn)流程主要包括燒結(jié)（球團(tuán)）、焦化、煉鐵、煉鋼、軋鋼等生產(chǎn)工序；短流程的生產(chǎn)流程主要包括煉鋼、軋鋼等生產(chǎn)工序。長(zhǎng)流程的煉鋼工藝一般是轉(zhuǎn)爐，短流程的煉鋼工藝一般是電爐。

3.2長(zhǎng)流程生產(chǎn)工藝用水需求

煉鐵、煉鋼、連鑄、冷軋等單元如爐體、氧槍、結(jié)晶器等關(guān)鍵設(shè)備的間接冷卻密閉式循環(huán)水系統(tǒng)以及鍋爐、蓄熱器等的補(bǔ)充用水一般采用脫鹽水、軟化水及純水。

燒結(jié)、煉鐵、煉鋼、連鑄、熱軋、冷軋等單元一般設(shè)備的間接冷卻循環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)充水一般采用工業(yè)新水。各主工藝單元濁循環(huán)水系統(tǒng)由凈循環(huán)強(qiáng)制排污水補(bǔ)水，水量不夠的采用工業(yè)新水。

燒結(jié)的一次混合和二次混合用水以及渣處理等直流用戶(hù)或是澆灑地坪等一般采用回用水，反滲透系統(tǒng)的濃水也可采用。燒結(jié)一次混合和二次混合的用水量一般為每小時(shí)十幾到幾十立方米；高爐爐渣粒化如采用沖渣方式，其噸渣耗水量約為8～12 m3，如采用泡渣方式，其噸渣耗水量約為1.0～1.5 m3；轉(zhuǎn)爐煉鋼渣量較大，一般采用淺熱潑渣盤(pán)工藝，耗水量約為噸渣1.2 m3[1]。

從用水需求量來(lái)看，由于存在一次混合和二次混合用水以及渣處理等工藝用戶(hù)，回用水量較大，與工業(yè)新水用量接近，甚至大于工業(yè)新水用量，其次是脫鹽水、軟化水及純水。

3.3短流程生產(chǎn)工藝用水需求

短流程工藝用水需求總的來(lái)說(shuō)與長(zhǎng)流程類(lèi)似，但是沒(méi)有煉鐵、燒結(jié)單元，因此也沒(méi)有燒結(jié)的一次混合、二次混合和煉鐵的爐渣粒化等回用水用戶(hù)，另外電爐爐渣處理也與轉(zhuǎn)爐爐渣處理工藝不同，回用水需求量遠(yuǎn)小于長(zhǎng)流程生產(chǎn)工藝。

從用水需求量來(lái)看，工業(yè)新水量是最大的，其次是脫鹽水、軟化水及純水，而回用水用水量的需求更少。

4.工業(yè)污水回用方式探討

4.1長(zhǎng)流程生產(chǎn)工藝污水回用

對(duì)于長(zhǎng)流程生產(chǎn)工藝的鋼鐵企業(yè)，鑒于回用水需求量較大，建議將部分工業(yè)污水制成脫鹽水、軟化水或純水用于生產(chǎn)，將反滲透濃水和其他由工業(yè)污水制成的回用水回用至燒結(jié)的一次混合和二次混合用水以及渣處理等直流用戶(hù)或是澆灑地坪。

4.2短流程生產(chǎn)工藝污水回用

對(duì)于短流程生產(chǎn)工藝的鋼鐵企業(yè)，工業(yè)污水排放量和回用水量之間不平衡的矛盾比較突出。首先是回用水用戶(hù)少，回用水需求量也少；而工業(yè)污水經(jīng)過(guò)常規(guī)處理制成的回用水含鹽量高，無(wú)法用于循環(huán)水系統(tǒng)做補(bǔ)充水，回用水無(wú)法有效地消耗；另外，在制取脫鹽水、軟化水及純水過(guò)程中將產(chǎn)生含鹽量更高的反滲透濃水。

5.解決短流程生產(chǎn)工藝水量平衡問(wèn)題的探討

解決工業(yè)污水量與回用水量之間不平衡的方法有兩種：一是增加回用水用戶(hù)，二是降低工業(yè)污水量。增加新的回用水用戶(hù)受到鋼鐵企業(yè)主生產(chǎn)工藝的嚴(yán)格限制，較為難以實(shí)施，因此如何有效地控制工業(yè)污水的排水量是研究的主要內(nèi)容。而要控制工業(yè)污水量，就要從源頭抓起，從工業(yè)新水和循環(huán)水系統(tǒng)（敞開(kāi)式凈循環(huán)水系統(tǒng)和濁循環(huán)水系統(tǒng)）本身入手加以研究。筆者將結(jié)合某鋼鐵企業(yè)的工程實(shí)例加以分析。如何提高短流程生產(chǎn)工藝污水回用率是急須解決的問(wèn)題。

5.1某鋼鐵公司全廠給排水現(xiàn)狀及面臨的問(wèn)題

某鋼鐵公司已有工業(yè)新水處理站、污水處理站。全廠工業(yè)用新水取自運(yùn)河地表水，經(jīng)工業(yè)新水處理站處理后，供公司工業(yè)水總管網(wǎng)，作各工藝單元（燒結(jié)、煉鐵、煉鋼、軋鋼、制氧等）的工業(yè)凈循環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)充水用。全公司污水集中回流至污水處理站，經(jīng)處理后供各工藝單元（主要是燒結(jié)的一次和二次混合用水以及煉鋼熱潑渣用水）及消防水系統(tǒng)等，多余的處理后的污水排放至運(yùn)河。

根據(jù)集團(tuán)及公司的總體規(guī)劃，公司將新建產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整和配套工程，工程建設(shè)完成后，將提出新的工業(yè)新水、回用水、純水用水以及工業(yè)污水排水的要求。原有的工業(yè)新水處理站、污水處理站已經(jīng)滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，必須建設(shè)新的水處理站。同時(shí)，根據(jù)《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》和環(huán)保部門(mén)的相關(guān)要求，應(yīng)實(shí)現(xiàn)總排放口的零排放。

為實(shí)現(xiàn)總排放口零排放，本工程擬將新建工程所產(chǎn)生的工業(yè)污水制成純水供生產(chǎn)使用。多余的工業(yè)污水采取常規(guī)處理后和在制取純水過(guò)程中產(chǎn)生的濃鹽水一起作為回用水使用。但經(jīng)過(guò)全廠水量平衡計(jì)算，排放的工業(yè)污水全部處理回收是完全可行的。但是由于原先已建的廠區(qū)工業(yè)污水量大于回用量，新建工程為短流程生產(chǎn)工藝，沒(méi)有燒結(jié)的混合用水和煉鋼熱潑渣等直流用戶(hù)（該部分用水與物料直接接觸，大部分被蒸發(fā)），進(jìn)一步加大了工業(yè)污水與回用水量之間的差值。即便已經(jīng)將部分工業(yè)污水用于純水的制取，但工業(yè)污水量仍遠(yuǎn)大于回用水量，無(wú)法實(shí)現(xiàn)總排放口零排放。如果將剩余工業(yè)污水全部脫鹽制后供生產(chǎn)使用，成本太高。

5.2 敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)及其補(bǔ)充水分析

5.2.1 凈循環(huán)冷卻水系統(tǒng)

凈循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補(bǔ)充水一般采用廠區(qū)工業(yè)新水。

在進(jìn)行凈循環(huán)水補(bǔ)充水的計(jì)算前，先設(shè)定如下參數(shù)：凈循環(huán)冷卻水含鹽量為B，凈循環(huán)水系統(tǒng)濃縮倍數(shù)值設(shè)定為N1；凈循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補(bǔ)充水用廠區(qū)工業(yè)新水，工業(yè)新水含鹽量設(shè)定為C。N1=B/C。[2][3]

凈循環(huán)冷卻水含鹽量B應(yīng)符合所需冷卻的工藝設(shè)備的最低限度要求，即可認(rèn)為B是恒定值。在這種條件下，如果工業(yè)新水的含鹽量越低（水質(zhì)好），則相應(yīng)的濃縮倍數(shù)也越大，扣除蒸發(fā)因素外所需補(bǔ)充的水量也就越少，其強(qiáng)制排污的水量也越少，所需的補(bǔ)充工業(yè)新水量也越少。

某鋼鐵公司新建項(xiàng)目工業(yè)凈循環(huán)水系統(tǒng)濃縮倍數(shù)與工業(yè)新水含鹽量降低率的關(guān)系曲線，工業(yè)凈循環(huán)水含鹽量為設(shè)定值（Cl-為180 mg/L）。

可以看出，隨著工業(yè)新水含鹽量降低率的升高，濃縮倍數(shù)的趨勢(shì)也在變大，而且變大的幅度更大。

5.2.2 濁循環(huán)冷卻水補(bǔ)充水的分析

濁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的補(bǔ)充水通常采用敞開(kāi)式凈循環(huán)冷卻水的強(qiáng)制排污水，在凈循環(huán)強(qiáng)制排污水量無(wú)法滿(mǎn)足需求的情況下，采用工業(yè)新水作為補(bǔ)充水源。

在進(jìn)行濁循環(huán)水補(bǔ)充水的計(jì)算前，先設(shè)定如下參數(shù)：以經(jīng)處理后的濁循環(huán)水含鹽量A為濁循環(huán)濃縮倍數(shù)計(jì)算的參照量，濁循環(huán)濃縮倍數(shù)值設(shè)定為N2；相關(guān)凈循環(huán)冷卻水含鹽量設(shè)定為B，凈循環(huán)水系統(tǒng)濃縮倍數(shù)值設(shè)定為N1；凈循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補(bǔ)充水采用廠區(qū)工業(yè)新水，工業(yè)新水含鹽量設(shè)定為C。

N1=B/C，N2=A/B→N2= A/（C·N1）

由上面的計(jì)算可以得出以下推論：

①如果C越低，則N2也越高，說(shuō)明當(dāng)凈循環(huán)排污水量已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足濁循環(huán)補(bǔ)水需求，采用工業(yè)新水作為濁循環(huán)水系統(tǒng)的補(bǔ)水時(shí)，降低工業(yè)新水的含鹽量，也可以提高濁循環(huán)水濃縮倍數(shù)，減少?gòu)?qiáng)制排污水量，從而降低補(bǔ)充水量；

②通常情況下A＞C，理論計(jì)算上來(lái)說(shuō)，當(dāng)A/C＜N1，則N2<1，當(dāng)A/C＞N1，則N2＞1，但當(dāng)N2<1時(shí)，濃縮倍數(shù)沒(méi)有意義；一般敞開(kāi)式凈循環(huán)水濃縮倍數(shù)N1=4~5，也就是說(shuō)只有在濁循環(huán)水含鹽量A是工業(yè)新水含鹽量C的4~5倍以上時(shí)，濁循環(huán)水濃縮倍數(shù)才可能＞1，濁循環(huán)說(shuō)濃縮倍數(shù)才有意義；反之，當(dāng)濁循環(huán)水的含鹽量不是工業(yè)新水含鹽量的4~5倍以上時(shí)，不應(yīng)使用凈循環(huán)強(qiáng)制排污水作為濁循環(huán)水系統(tǒng)的補(bǔ)充水，而應(yīng)考慮采用水質(zhì)更加好的工業(yè)新水。

5.2.3 補(bǔ)充水水質(zhì)對(duì)于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的影響

從上述理論分析的結(jié)果來(lái)看，可以得出以下初步結(jié)論：

工業(yè)新水作為循環(huán)水系統(tǒng)的補(bǔ)充水，含鹽量的降低確實(shí)可以有效的減少循環(huán)水系統(tǒng)強(qiáng)制排污水量，從而控制整個(gè)鋼廠工業(yè)水系統(tǒng)的排污量和補(bǔ)水量，采用水質(zhì)較好的工業(yè)新水，對(duì)節(jié)能減排有利。

某鋼鐵公司項(xiàng)目在新建的工業(yè)新水處理中加入不同純水量后所得的全廠總的工業(yè)新水量、工業(yè)污水量、純水量及回用水量的曲線圖（按年平均量）。

可以看出，改善工業(yè)新水水質(zhì)后，工業(yè)新水總用水量下降，工業(yè)污水與回用水水量之間的差距也逐步變小。提高工業(yè)新水水質(zhì)對(duì)于促進(jìn)工業(yè)水系統(tǒng)的節(jié)能減排確實(shí)有效。但從數(shù)據(jù)的比較分析來(lái)看，采取提高工業(yè)新水水質(zhì)的措施，其負(fù)面影響就是純水用量變大、工業(yè)污水排放量變大，回用水量也變大。另外，添加入原工業(yè)新水的脫鹽水、軟化水或純水占原工業(yè)新水比例不能超過(guò)30%時(shí)。當(dāng)超過(guò)這個(gè)比例時(shí)，會(huì)造成純水用量過(guò)大，導(dǎo)致在制取純水過(guò)程中所排濃鹽水量大幅度上升，濃鹽水排放量在工業(yè)污水總量中的比例上升，而這部分濃鹽水回用只能直流潑渣或是澆灑地坪；同時(shí)造成了對(duì)回用水的需求量也變大，而這部分需求量的增大無(wú)法通過(guò)濃鹽水排放回用量的增大加以解決。

6 短流程生產(chǎn)工藝鋼鐵企業(yè)工業(yè)污水回用方式

由以上分析可知，在工業(yè)新水中加入純水降低工業(yè)新水含鹽量，可以起到減少工業(yè)污水排放量的作用。

因此，在短流程生產(chǎn)工藝的鋼鐵企業(yè)，將工業(yè)污水制成脫鹽水、軟化水或純水除供煉鋼、連鑄等單元關(guān)鍵設(shè)備的間接冷卻密閉式循環(huán)水系統(tǒng)以及鍋爐、蓄熱器等的補(bǔ)充用水外，另外制取一部分脫鹽水、軟化水或純水直接補(bǔ)入工業(yè)新水系統(tǒng)。

7 小結(jié)

針對(duì)不同的鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)工藝（長(zhǎng)流程和短流程），采用不同的工業(yè)污水的回用方式，對(duì)于提高工業(yè)污水的回用率有著積極的意義。在詳細(xì)實(shí)施時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況進(jìn)行詳細(xì)的理論計(jì)算和分析。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 王笏曹.鋼鐵工業(yè)給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2002：400-402,489-490.

[2] GB 50050—1995，工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] GB/T 50102—2003，工業(yè)循環(huán)水冷卻設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. 來(lái)源：工業(yè)水處理