钢铁企业中水回用分析

　2010年3月第32卷　第2期　　　　　　　　　　　　　　　　　地下水　　　　　　　　　　　　　　　　　Mar 1, 2010

Gr ound water Vol 132　NO 12

钢铁企业中水回用分析

赵宏亮

(河北省唐秦水文水资源勘测局, 河北唐山063000)

[摘　要]　简述了中水回用的概念及其重要作用, 以唐山国丰钢铁有限公司中水回用为例, 分析中水经过深度

处理工艺处理以后在钢铁企业各生产车间的综合应用, 并从水资源短缺、保护环境、钢铁产业发展以及经济社会可

持续发展四个方面论述了中水回用的必要性。

[关键词]　中水回用; 污水处理; 必要性

[中图分类号]　T V21319　　[文献标识码]　B 　　[文章编号]　1004-1184(2010) 03-0078-02

1　概况

所谓中水, 主要是指城市污水或生活污水经处理后达到一定的水质标准、可在一定范围内重复使用的非饮用杂用水, 其水质介于上水与下水之间, 是水资源有效利用的一种形式。因为它的水质指标低于生活饮用水的水质标准, 又高于允许排放的污水的水质标准, , 做“中水”。中水回用, , [2]根据国家《》的节能降耗和污染减排要求, 唐山国丰钢铁有限公司于2007年开始进行技术改造工程, 拆除4座179m 3高炉、5座20t 转炉等落后装备, 淘汰炼铁能力100万t 、炼钢能力120万t 。新建2座

32

1780m 高炉、2台230m 烧结机和2套1450薄板坯连铸连轧生产线等设施; 投资111亿元建设公司深度处理站2座, 投资5000万元建设公司污水处理站2座, 建设8座化学除油器等。

2008年7月唐山国丰钢铁有限公司结束了生产使用地下水的历史, 生产用水全部使用中水, 成为全国钢铁企业中率先实现工业用地下水“零开采”的企业。

[1]

唐山市西郊污水处理二厂处理的中水水质不能完全满足

唐山国丰钢铁有限公司生产用水水质要求见表1, 需经深度处理站进一步处理。

表1　/(mg ・L -1) 浊度/(N T U ) BOD 5/(mg ・L -1) COD cr /(mg ・L -1)

铁/(mg ・L -1) 锰/(mg ・L -1) 氯/(mg ・L -1)

总硬度(以CaCO 3计) /

≤260

(-1)

项目

总碱度(以CaCO 3计) /

710～910

(mg ・L -1)

NH 3-N /(mg ・L -1) ≤4

≤4总磷(以P 计) /(mg ・L -1) ≤10溶解性总固体/(mg ・L -1) ≤40游离余氯/(mg ・L -1) ≤013大肠菌群

/(个・L -1)

S O 42-/(mg ・L -1) ≤011

≤150硅酸/(mg ・L -1)

石油类/(mg ・L -1)

含量含量≤160≤5

≤015≤800≥012≤2000≤240≤60≤2

212　丰南区利源污水处理有限公司的中水

2　中水水源

唐山国丰钢铁有限公司生产用水水源为唐山市西郊污水

处理二厂的中水和丰南区利源污水处理有限公司的中水, 两个污水处理厂可供给公司中水2310万m 3/a。211　唐山市西郊污水处理二厂的中水

唐山市西郊污水处理二厂2002年开工建设, 于2005年建成通水, 占地11167ha, 总投资24421144万元, 设计处理污水910万m 3/d,污水处理采用A /O生物脱氮工艺同步实施中水回用。

唐山市西郊污水处理二厂现状处理污水910万m 3/d,产出深度处理再生水712万m 3/d,根据用水协议规定, 首先满足西郊热电厂的循环冷却水115万m 3/d,再满足唐山贝氏体钢铁(集团) 有限公司生产用水110万m 3/d,可向唐山国丰钢铁有限公司供水3万m 3/d,剩余水量排入青龙河作为景观用水。

丰南区利源污水处理有限公司于2005年建成投产, 总投资111亿元, 设计处理污水5万m 3/d,生产再生水4万3

m /d。污水处理工艺选用前置厌氧池的氧化沟工艺, 其工艺由机械处理和生化处理两部分组成。

丰南区利源污水处理有限公司现状处理污水5万m 3/d,生产再生水4万m 3/d,根据用水协议规定, 丰南区利源污水处理有限公司向唐山国丰钢铁有限公司供水4万m 3/d,剩余水量排入银丰渠。

丰南区利源污水处理有限公司处理的中水水质不能完全满足唐山国丰钢铁有限公司生产用水水质要求见表2, 需经深度处理站进一步处理。

表2　丰南区利源污水处理有限公司中水水质

项目

SS /(mg ・L -1) COD cr /(mg ・L -1) BOD /(mg ・L -1)

含量≤10≤50项目

NH 3-N /(mg ・L

-1

含量

)

-1

总磷/(mg ・L ) -1≤8≤13　中水、污水处理工艺流程

311　中水深度处理工艺流程

唐山国丰钢铁有限公司2座深度处理站的作用是将唐山市西郊污水处理二厂和丰南区利源污水处理有限公司供给

[收稿日期]　2009-12-03[作者简介]　赵宏亮(1977—) , 男, 河北乐亭人, 工程师, 主要从事水文水资源分析与评价工作。

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第32卷　第2期　　　　　　　　　　　　　　　　　地下水　　　　　　　　　　　　　　　　　2010年3

月

的中水经过深度处理站深度处理, 然后向各生产车间输送达标生产用水。

中水深度处理工艺流程:通过先进的西门子超滤、反渗透等处理技术, 将唐山市西郊污水处理二厂和丰南区利源污水处理有限公司供给的中水进一步净化成为生产需要的软水, 经深度处理后的中水可以满足公司循环冷却水水质要求。对于锅炉补充水, 经深度处理后的中水尚不能满足锅炉补给水水质要求, 需进一步处理, 经深度处理后的再生水经过滤+二级反渗透+ED I 装置进行脱盐处理。中水深度处理工艺流程见图1

。

公司取水量为241215m 3/h(1917万m 3/a) , 其中生产取中水量233715m 3/h(185113万m 3/a) , 生活取地下水量

33

75m /h(6517万m /a) , 见表3。中水在生产过程中主要用于:原料场105m 3/h、烧结车间485m 3/h、炼铁车间508153

m /h、炼钢车间601m 3/h、轧钢车间487m 3/h、制氧工程1403

m /h、公司深度处理站11m 3/h[3]。公司生产用水初步实现分质供应、分级处理、梯级利用。公司生产用水重复利用率达到97157%, 吨钢耗水量为3120m 3/t, 废污水全部回收利用, 实现“零排放”。

5　中水回用的必要性

511　水资源短缺的需要

图1　中水深度处理工艺流程图

国《工业循环冷却水处理设计规范水水质标准。312　污水处理工艺流程

唐山国丰钢铁有限公司为减少排放废水对环境的影响, 保证废水达到“零排放”, 公司在南北厂区分别建设了污水处理站, 将生产废水回收处理后根据不同水质再返回生产工序使用, 实现闭路循环。

污水处理工艺流程:首先将污水经格栅去除部分杂物, 经提升泵站水泵提升送预沉池去除水中大颗粒悬浮物和浮油, 同时加入聚合硫酸铁混凝药剂(PES ) 之后, 在混合池内将污水药剂充分混合, 增强反应效果。经上述预处理后, 投加助凝剂(PAM ) , 使污水中的磷、重金属和以胶体及悬浮物状态存在的有机物以污泥的形式沉淀。沉淀的上清液经过加氯系统消毒之后, 通过投加聚合氯化铝(PAC ) 和助凝剂(PAM ) , 多次沉淀、过滤, 彻底除去污水中的有机物, 使水质等到净化后, 用加压泵加压送入各生产车间, 公司实现废水“零排放”。污水经处理后水质达到污水再生利用工程设计规范(G B50335-2005) 标准。污水处理工艺流程见图2

。

图2　污水处理工艺流程图

4　中水回用分析

唐山国丰钢铁有限公司有南北两个厂区, 年设备综合利用天数330d (7920h ) , 产钢总量600万t/a,南厂区包括:第一炼铁厂、第一炼钢厂、第一轧钢厂、热轧薄板厂和第一制氧厂; 北厂区包括:第二炼铁厂、第二炼钢厂、第二轧钢厂和第二制氧厂。

唐山市丰南区是河北工业重镇, 水资源紧缺形势日趋严

峻, 地下水开采率较高, 深、浅层地下水均已超采, 部分区域已形成了地下水位降落漏斗区。丰南的胥各庄镇、银丰镇, 唐坊、, 老王庄、。丰南区平原区浅层g 9565万3

10411万m /a,地下水年亏损846唐山国丰钢铁有限公司用中水代替地下水用于企业生产需水, 实现工业用地下水“零开采”, 公司31眼地下水井停用29眼, 保留2眼用于生活用水, 减少地下水开采量154919万m 3/a,丰南区地下水位每年可回升1m 左右, 大大缓解丰南区地下水资源用水紧张趋势。中水回用是解决丰南区水资源短缺问题的必要措施。512　保护环境的需要

唐山市西郊污水处理二厂和丰南区利源污水处理有限公司年处理污水5110万m 3/a,回用污水量达到3468万m 3/a 。唐山市丰南区将污水处理后经深度处理直接回用于工业用水, 使得城市污水处理产生直接的收益和经济效益, 既减少了污染排放, 保护了生活和工作环境, 又节约了有限的水资源, 达到了国家要求的节能减排的目的。

中水是城市稳定的淡水资源, 唐山市丰南区中水回用减少了城市对自然水的需求量, 削减了对水环境的污染负荷, 减弱了对水自然循环的干扰, 维持健康的水循环。中水回用是保护环境的需要。513　钢铁产业发展的需要

水是钢铁工业可持续发展的重要环境影响评价指标。《钢铁产业发展政策》(国家发改委令第35号) 明确指出:“最大限度地提高废气、废水、废物的综合利用水平, 力争实现“零排放”, 建立循环型钢铁工厂”。随着国家对现有钢铁企业和新建企业的工业污水排放提出的要求更为严格, 在现有常规处理工艺的基础上将全厂工业污水做进一步深度脱盐处理制成工业新水、脱盐水、软化水及纯水等用于生产, 已成为提高钢铁工业新水有效利用率和企业节水水平的有效措施。

唐山国丰钢铁有限公司投资111亿元建设公司深度处理站2座, 投资5000万元建设公司污水处理站2座, 利用2座污水处理站和2座深度处理站将生活污水、生产废水以及雨水回收处理后根据不同水质再返回生产工序使用, 使生产用水初步实现了分质供应、分级处理、梯级(下转接第84页)

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第32卷　第2期

212　工程规划原则

　　　　　　　　　　　　　　　　　地下水　　　　　　　　　　　　　　　　　2010年3

月

氟病区供水工程规划与当地发展规划相结合, 充分利用现有工程, 根据当地具体情况采用不同的工程措施, 尽量做到供水线路短、起伏小、土方工程量小、投资省、效益大的原则。考虑到农村供水相对城区分散, 用水量少, 为减少渗漏和输水损失, 因此输水线路宜采用管道输水, 在用水比较集中的地方建小型调蓄工程集中供水。调蓄工程尽量安排的少而集中, 以减少工程投资和便于管理。21211　管道工程规划

(1) 供水方案

近期解决距输水干渠、调蓄工程、水厂10km 范围内的氟病区村1120个, 人口11215万人。根据工程规划原则, 供水区内共布置供水管道101条, 总长64919km , 小型调蓄工程101处, 在任丘、河间、肃宁、献县、泊头、东光、吴桥、青县、沧县、南皮等10个县市供水渠道旁规划扬水站47座。

(2) 工程规模

①需水量:由于当地没有可用水源, 因此实际用水量即为需水量。农村用水量标准按55L /人1d, 输水管道控制的人口按1999年实际普查的人口, 考虑人口增长率预测未来人口计算。

②管道流量:合确定, 每天集中供水, 水规模。

(上接第79页)

③管材:考虑输水管道流量大小, 采用预制混凝土管和球墨铸铁管, 经计算输水管道管径从013～016m 不等, 管径等于013m 时采用球墨铸铁管, 大于013m 时采用预制混凝土管。21212　调蓄工程规划

(1) 规划方案

根据工程规划原则, 规划小型调蓄工程101处。(2) 工程规模

工程规模以输水管道控制范围内氟病区村人口的需水量为基础, 适当考虑人口的发展速度确定。从调蓄水库、水厂、管道向各乡直接供水的调蓄工程按供水范围内2天的需水量设计, 从明渠分水口向各乡供水的调蓄工程按供水范围内30天的需水量设计, 经计算调蓄水池的蓄水量在10208～

3

56055m 之间。

(3) 工程布置

。一种是调蓄1万3, 大于1万m 3的采用调63个, 调蓄水池。2为确保氟病区村的饮水安全, 水质达到饮用水标准, 拟在一条管道上小型调蓄工程的末端配置一套净水设备。

放”和工业用地下水“零开采”, 提高了水的重复利用率, 减少

利用, 实现了闭路循环。唐山国丰钢铁有限公司废水“零排工业新水取水量, 降低吨钢耗水, 节约了宝贵的水资源。

表3　唐山国丰钢铁有限公司取用水量统计表

项目原料场

烧结车间炼铁车间炼钢车间轧钢车间制氧工程生活系统公司深度处理站公司污水处理站

总　计

总用水量

/(m 3・h -1)

[***********][***********]9

重复利用量

循环用水量/(m 3・h -1)

[***********]969110590

[1**********]6

串联用水量/(m 3・h -1)

耗水量/(m 3・h -1)

[***********][1**********]15

取水量

地下水/(m 3・h -1)

中水/(m 3・h -1)

[***********]40

75

11

75

233715

重复利用率/%

[***********][1**********]0

[**************]

514　经济社会可持续发展的需要

中水可应用到城市绿化、冲厕、道路清扫、车辆冲洗、建筑施工、冷却、洗涤、观赏性景观、湿地等方面使用, 也可在钢铁厂、化工厂、热电厂等企业作为生产用水使用。唐山市丰南区中水的回用置换出城一定范围内生产使用的地下水, 保护地下水资源; 同时, 使用中水的企业向污水处理厂支付的中水使用费, 减轻了维持污水处理厂运转的财政负担, 也有效解决了污水处理厂建成后运转的难题。中水回用是水资源有效利用的一种形式, 是区域经济社会可持续发展保障。

地实现水资源的循环和利用, 政府和水行政部门应以最大力度推广中水。中水的集水、净化处理、供水、计量、检测设施以及其他附属设施的规划、建设、管理等, 应按照“谁投资、谁受益”的原则, 鼓励单位和个人以独资、合资、合作等方式建设中水设施, 从事中水经营活动。

参考文献

[1]沈光范, 徐强1积极稳妥地开展中水回用工作[J ]1中国给水排

水, 2001, 17(4) :31-321

[2]武贵桃1大力推广中水回用实现污水资源化[J ]1人口? 资源

6　结语

中水回用是污水处理后的再利用, 是污水处理的延伸和开发。为推动城市污水的综合利用, 保证中水回用事业更好地发展, 完善和提高可用水源在水循环中的使用效率, 更好

与环境, 2003, 13(2) :120-1211

[3]唐山国丰钢铁有限公司技改工程建设项目水资源论证报告

[R ]1石家庄:河北省水利水电第二勘测设计研究院120091[4]唐山市水资源评价报告[R ]1唐山:唐山市水务局120051

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