鋼鐵生產用水“最小化”相關技術
項目來源及背景 工業(yè)的高速發(fā)展帶來了物質上的富足、人們生活水平的提高,但同時也對自然環(huán)境產生了強烈的擾動,生態(tài)指標惡化,對人類生存與健康構成威脅。其中水資源短缺形勢更加嚴峻,世界上已有43個國家和地區(qū)缺水(占總面積的60%),約20億人用水緊張,10億人飲用超標水。水體污染明顯加重,水資源短缺形勢嚴峻,生態(tài)指標逐漸惡化。在20世紀世界人口增加了近3倍,淡水消耗量增加了6倍,其中工業(yè)用水增加了26倍,而水資源總量基本保持不變,結果使得人均占有水量急劇下降, 20世紀末人均占有水量減至20世紀初的1/18。正如聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署前署長穆斯塔法·拉爾巴所說的那樣,水資源短缺將成為21世紀最關鍵的問題。 鋼鐵工業(yè)屬高耗水,高污染的行業(yè),據(jù)統(tǒng)計,2004年取水量約為34億m3,2006年外排廢水占全國工業(yè)廢水的10%。如不采用更加有效的措施,將制約鋼產量的進一步擴大(而2006年鋼產量突破4億噸),制約鋼鐵工業(yè)的發(fā)展。鋼鐵工業(yè)要實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,必須從戰(zhàn)略高度出發(fā),節(jié)約用水,提高水資源利用效率。 以往,我國工業(yè)發(fā)展沿襲了發(fā)達國家的工業(yè)發(fā)展模式,盡管經濟取得了很大的進步,但是“高投入、高消耗、高污染”的經濟發(fā)展模式卻導致了環(huán)境質量的惡化,其中水環(huán)境的惡化尤為明顯。我國的水環(huán)境當前存在的主要問題有三個:一是水資源短缺;二是水污染;三是用水的極大浪費。 多年來,鋼鐵工業(yè)都是從末端治理的角度來處理廢水,即污水處理達標后排放,甚至到目前仍有很多企業(yè)只看經濟效益,未達標即排放,對生態(tài)環(huán)境造成了不可挽回的影響。隨著經濟的飛速發(fā)展,鋼鐵企業(yè)的大干快上,鋼鐵工業(yè)的廢水排放量還要增加,水資源短缺和水質惡化已成為制約鋼鐵工業(yè)發(fā)展、破壞生態(tài)環(huán)境、影響人們生活和身體健康的突出問題。在現(xiàn)有水資源嚴重短缺的形勢下,如果我們既想保持鋼鐵工業(yè)的高速發(fā)展,又想節(jié)約水資源,把生產對環(huán)境的影響降低到最低限度,那我們只有在同樣多的,甚至更少的水資源的基礎上獲得更多的產品和服務。因此,鋼鐵工業(yè)必須從戰(zhàn)略高度出發(fā),開發(fā)潛力,節(jié)約用水。 我國本屬資源性缺水國家,長期的重效益、輕環(huán)保使得隨經濟的高速發(fā)展帶來的后患越來越凸現(xiàn)出來,為此,《中華人民共和國國民經濟和社會發(fā)展第十一個五年規(guī)劃綱要》提出了“十一五”期間:單位國內生產總值能耗降低20%左右;主要污染物排放總量減少10%的約束性指標。《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要》(2006-2020年):第二重點領域“水和礦產資源”中的第七優(yōu)先主題綜合節(jié)水提出了“重點研究開發(fā)工業(yè)用水循環(huán)利用技術和節(jié)水型生產工藝”;第五重點領域“制造業(yè)”提出的發(fā)展思路是積極發(fā)展綠色制造,形成高效、節(jié)能、環(huán)保和可循環(huán)的新型制造工藝。 本項目以工業(yè)生態(tài)學理論為依據(jù),提出“鋼鐵工業(yè)用水生態(tài)化治理”這一概念,指出鋼鐵工業(yè)用水生態(tài)化治理就是遵從循環(huán)經濟的3R原則,在企業(yè)(分廠)內部、企業(yè)(分廠)之間及社會三個層面進行研究,將源頭減量化、過程再循環(huán)及末端治理再利用結合起來,以整體性原理為指導,在生態(tài)系統(tǒng)水平上進行污水的治理與回用,實現(xiàn)鋼鐵工業(yè)水資源利用的“最大化”、污染物排放的“最小化”。這是實現(xiàn)鋼鐵工業(yè)生態(tài)化轉向的必然選擇,也是建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的必經之路。 項目基本工藝、技術特點及技術指標 (1)項目基本工藝及關鍵技術 在現(xiàn)有條件下,根據(jù)可靠性原則,開發(fā)使用綠色環(huán)保型水處理藥劑。 高效、綠色的阻垢、緩蝕劑 低毒、高效復合絮凝劑 采用絮凝——生物濾料吸附技術,以廢治廢,高效除油,回收油品。 應用水夾點技術,輔以高效、綠色水處理技術,合理串接,最大限度地利用二次水資源,實現(xiàn)鋼鐵工業(yè)用水的“生態(tài)化”治理。 (2)技術特點 引入生態(tài)化治理新思路,對鋼鐵工業(yè)用水實行從搖籃到墳墓整個生命周期的控制; 高效、綠色阻垢緩蝕技術處理循環(huán)冷卻水,在提高濃縮倍數(shù),降低新水消耗的同時,最大限度地避免傳統(tǒng)技術所帶來的二次污染問題; 高效絮凝配合高效阻垢緩蝕技術處理鋼鐵工業(yè)濁環(huán)水,實現(xiàn)100%回用; 應用高效絮凝——生物吸附過濾技術處理并回用鋼鐵行業(yè)中的含油廢水,改善處理效果實現(xiàn)無廢水排放,同時回收油品,一舉多得; 將水夾點技術應用于鋼鐵工業(yè)水處理與回用過程中,采用循環(huán)鏈接技術,逐級合理串接回用二次水源以達到鋼鐵工業(yè)用水的“生態(tài)化”治理。 (3)技術指標 確定合理濃縮倍數(shù)值為3.0~4.0,對于易實現(xiàn)廢水合理串接與回用系統(tǒng)按下限控制; 工業(yè)水重復利用率≥98%; 噸鋼新水耗量減少10%~30%; 廢水外派量減少10%~30%; 廢水處理率100%; 廢水處理廢水達標率100%; 廢水外排廢水達標率100%。
北京科技大學
2021-04-13