淺談鋼鐵行業污水零排放的實踐應用

呂森 劉成紅 呂建軍

(寶武集團鄂城鋼鐵有限責任公司 湖北鄂州 436000)

0 引言

合理利用水資源是企業長久發展的保證，鋼鐵行業作為高耗能、高污染行業，在節能減排工作上任重而道遠。有效的水資源管控和廢水的回收利用是工業污水零排放的前提和保障[1]。鄂鋼公司2019年全面貫徹落實《中共中央國務院關于全面加強生態環境保護堅決打好污染防治攻堅戰的意見》和國務院《“十三五”節能減排綜合工作方案》，以“三治四化”(三治指大氣超低排、固廢不出廠、污水零排放；四化指潔化、綠化、美化、文化)為抓手加快實施綠色城市鋼廠建設行動方案，以零排放為目標倒逼全過程資源能源消耗管控及工藝技術革新，以問題整改為導向全面提升環境風險管控能力，確保完成各級政府部門、集團公司下達的“十三五”節能減排目標與任務。

1 鄂鋼水資源利用存在的問題

1.1 新水取水量大

鄂鋼有3處取水泵站，分別為一泵站、四泵站和二泵站，前2處泵站為內河取水泵站，主要供應生產用水原水；后1處泵站為江水取水泵站，主要供應生活區生活水原水，多余的補給生產水。3處泵站2018年峰值取水量為生產用水2 657 m3/h，生活水641 m3/h，對于年產量500萬t的鋼廠來說，新水占比較高。

1.2 回用水利用量低，外排水量大

鄂城鋼鐵綜合廢水處理站原二期工程建于 2008 年，設計規模為 6 000 m3/h，設有4座初沉池(每座2格)、1座高效沉淀池(6組，每組處理能力1 000 m3/h)、6 座污泥濃縮池、1 座 V 型濾池(6 組，每組處理能力 1 000 m3/h)、1座污泥脫水間、1個加藥間。廢水經初沉池、高效沉淀池、V 型濾池主體工藝處理后返回廠區循環利用。該站主要設備有4臺粗格柵、8臺中格柵、8臺吸泥機、8臺長軸提升泵、6臺加藥機、3臺鼓風機、16臺攪拌機、15臺污泥泵、6臺隔膜泵、6臺供水泵、3 臺反洗水泵、7 臺板框壓濾機。原有工藝流程見圖1。

改造前污水處理站運行主要存在如下問題：

(1)鄂鋼綜合廢水處理站建成投產后近10 a未進行改造，部分設備年久失修，不能滿足污水處理正常運行要求。

(2)初沉池集水槽未利用，長軸提升泵位置設置不合理，導致沉淀效果不好。

(3)高效沉淀池污泥回流系統未使用，沉淀池負荷偏大，處理效果較差。

(4)V型濾池未使用，配氣配水不均勻，反沖洗曝氣效果差，濾板及濾頭損壞，相應的鼓風機、反洗水泵也無法正常運行。

(5)原系統設置了消毒區域，但未安裝設備。無消毒設施，回用水水質達不到用戶的使用要求，改造前具體水質情況見表1。

圖1 污水廠原有工藝流程

1.3 循環水補水大補大排嚴重

由于回用水水質不理想，各生產用戶投訴較多，回用水使用量少，造成過多的回用水只能外排且外排水水量大，2018年平均外排水水量為1 393 m3/h。具體水量平衡圖見圖2。

從圖2可以看出部分生產用戶新水使用量占比較高，回用水使用量占比較低，廢水處理外排量較大，結合前期走訪用戶及循環水排水檢查的情況來看，一是各用戶普遍認為回用水水質不好，容易造成設備結垢腐蝕；二是各用戶循環水存在大補大排的現象，循環水幾乎無濃縮倍數。

2 改造方案實施

2019年1月鄂城鋼鐵辦公室《綠色城市鋼廠創建工作領導小組會議紀要》指出： 將鄂城鋼鐵打造成“節能、控煤、低碳、環保”型綠色城市鋼廠的典范。為了落實“節能、控煤、低碳、環保” 目標要求，必須實施鄂鋼能源動力廠綜合廢水處理站提質改造與焦化深度脫鹽處理項目。該工程的建設將改善城市生態環境，有利于降低新水消耗。

表1 改造前回用水水質情況

圖2 2018年公司水量平衡圖

能源動力廠綜合廢水處理站新增加了預處理設備和脫鹽設備，工藝流程如下：

(1)預處理部分為生產廢水處理提質改造4 000 m3/h，主要工藝為：粗格柵(新建)—細格柵(新建)—隔油沉砂池(新建)—初沉池(利舊修配改)—接觸氧化池(利舊改建)—污水提升(新建)—高效沉淀池(利舊大修)—V型濾池(利舊大修)—消毒(新建)—循環水池(利舊清淤)—外送用戶。

(2)深度除鹽500 m3/h，主要工藝為：預處理出水—超濾— 一級反滲透—濃鹽水反滲透—濃鹽水外輸至焦化除鹽水站進行進一步處理。

(3)除鹽水池—除鹽水外送至用戶(熱電車間)。

(4)部分除鹽水勾兌至循環水池(改善循環水質)—外送用戶。

(5)焦化除鹽水站濃水外送至煉鋼熱燜渣和煉鐵沖渣使用。

3 改造完成后

改造項目于2019年12月完工投產，回用水各項指標情況大大改善，具體見表2。

回用水水質經公司能源環保部多次取樣化驗確認，部分指標值已接近新水指標值，可以滿足各類用戶的需求。2020年1月公司出臺了《污水零排放行動工作方案》，方案中規定除生產特殊需要必須使用新水外，各單位一律倒用回用水。各單位落實該方案后，新水取水量明顯下降，外部1處取水泵站(四泵站)也暫停取水，回用水外排量也從1 393 m3/h降至0 m3/h，達到了污水零排放的目的。

表2 改造后回用水水質情況

4 經濟效益分析

自公司綜合廢水站提質改造完成后，回用水水質得到很大改善，回用水使用量增加，新水用量減少，新水取水泵站也從2處降為1處，公司整體的噸鋼耗新水指標大幅下降。

(1)直接效益：根據目前污水排放量為1 393 m3/h，排污費按0.2元/m3計算，減少排污費244萬元/a，減少新水取水費48萬元/a，另外外送除鹽水至熱電車間，每年可減少設備及運行費用60萬元。

(2)間接效益：回用水制除鹽水較新水制除鹽水使企業更具備可持續發展性，對企業節能減排有重要意義，且成本更低。外送按300 m3/h計算，價格6元/m3，每年可回收成本約1 576萬元。

5 結語

本文介紹了鄂鋼水資源利用存在的問題及廢水站提質改造處理工藝。經綜合污水處理廠提質改造后，各項水質指標情況大幅改善，部分指標值接近新水指標值，出水滿足各類用戶生產要求，從而達到提高水循環利用率，節約水資源的目的。很多單位無法做到污水零排放，是因為技術存在一個嚴重問題，即濃鹽水的后續處理問題。濃鹽水若未經處理排至外環境，就會造成嚴重的水環境污染，無法真正做到廢水零排放[2]。鄂鋼為解決此問題在進行廢水站提質改造的同時新建焦化除鹽水站，將濃鹽水進一步濃縮后輸送至煉鐵、煉鋼使用，無濃水外排，真正做到了污水零排放。鄂鋼作為城市化鋼廠，持續推進“三治四化”工作，提升公司生態環保的本質化水平；優化能源消費結構，從源頭上實現減排；構建全流程的生產潔凈化、制造綠色化、管控智能化、廠區園林化的鋼鐵制造體系，能源環保指標進一步改善，廠區綠化率進一步提高，打造與城市相融共生的綠色智慧型城市鋼廠。