鋼鐵生產用水“最小化”相關技術
項目來源及背景 工業的高速發展帶來了物質上的富足、人們生活水平的提高,但同時也對自然環境產生了強烈的擾動,生態指標惡化,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。正如聯合國環境規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。 鋼鐵工業屬高耗水,高污染的行業,據統計,2004年取水量約為34億m3,2006年外排廢水占全國工業廢水的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),制約鋼鐵工業的發展。鋼鐵工業要實現可持續發展,必須從戰略高度出發,節約用水,提高水資源利用效率。 以往,我國工業發展沿襲了發達國家的工業發展模式,盡管經濟取得了很大的進步,但是“高投入、高消耗、高污染”的經濟發展模式卻導致了環境質量的惡化,其中水環境的惡化尤為明顯。我國的水環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只看經濟效益,未達標即排放,對生態環境造成了不可挽回的影響。隨著經濟的飛速發展,鋼鐵企業的大干快上,鋼鐵工業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發展、破壞生態環境、影響人們生活和身體健康的突出問題。在現有水資源嚴重短缺的形勢下,如果我們既想保持鋼鐵工業的高速發展,又想節約水資源,把生產對環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,鋼鐵工業必須從戰略高度出發,開發潛力,節約用水。 我國本屬資源性缺水國家,長期的重效益、輕環保使得隨經濟的高速發展帶來的后患越來越凸現出來,為此,《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十一個五年規劃綱要》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展規劃綱要》(2006-2020年):第二重點領域“水和礦產資源”中的第七優先主題綜合節水提出了“重點研究開發工業用水循環利用技術和節水型生產工藝”;第五重點領域“制造業”提出的發展思路是積極發展綠色制造,形成高效、節能、環保和可循環的新型制造工藝。 本項目以工業生態學理論為依據,提出“鋼鐵工業用水生態化治理”這一概念,指出鋼鐵工業用水生態化治理就是遵從循環經濟的3R原則,在企業(分廠)內部、企業(分廠)之間及社會三個層面進行研究,將源頭減量化、過程再循環及末端治理再利用結合起來,以整體性原理為指導,在生態系統水平上進行污水的治理與回用,實現鋼鐵工業水資源利用的“最大化”、污染物排放的“最小化”。這是實現鋼鐵工業生態化轉向的必然選擇,也是建設資源節約型、環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 在現有條件下,根據可靠性原則,開發使用綠色環保型水處理藥劑。 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,實現鋼鐵工業用水的“生態化”治理。 (2)技術特點 引入生態化治理新思路,對鋼鐵工業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冷卻水,在提高濃縮倍數,降低新水消耗的同時,最大限度地避免傳統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濁環水,實現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中的含油廢水,改善處理效果實現無廢水排放,同時回收油品,一舉多得; 將水夾點技術應用于鋼鐵工業水處理與回用過程中,采用循環鏈接技術,逐級合理串接回用二次水源以達到鋼鐵工業用水的“生態化”治理。 (3)技術指標 確定合理濃縮倍數值為3.0~4.0,對于易實現廢水合理串接與回用系統按下限控制; 工業水重復利用率≥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