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通知公告

MPI專家觀點│實施節水診斷 推進鋼鐵行業節水優先

  一、背景

  為貫徹落實習近平總書記有關“節水優先、空間均衡、系統治理、兩手發力”的重要指示,推動十九大報告提出的“推進資源全面節約和循環利用,實施國家節水行動”, 滿足《國務院關于實行最嚴格水資源管理制度的意見》《節水型社會建設“十三五”規劃》要求,全民節約用水已成為國家重點戰略。

  加強重點監控用水單位監督管理,是嚴格水資源管理的重要內容。2011年中央1號文件提出,對取用水量達到一定規模的用水戶實行重點監控。2012年國務院印發《關于實施最嚴格水資源管理制度的意見》提出確立水資源開發利用控制、用水效率控制和水功能區限制納污“三條紅線”,從制度上推動經濟社會發展與水資源水環境承載能力相適應。2015年國務院《關于印發水污染防治行動計劃的通知》要求抓好工業節水,開展節水診斷、水平衡測試、用水效率評估,嚴格用水定額管理。到2020年,電力、鋼鐵、紡織、造紙、石油石化、化工、食品發酵等高耗水行業達到先進定額標準。

  21世紀以來,我國高度重視鋼鐵行業用水,積極推動鋼鐵企業采用工藝節水、循環用水、串接用水、聯合用水、廢水回用等技術,隨著技術裝備的更新、工藝的優化、管理的強化,我國鋼鐵行業重點鋼鐵企業噸鋼取水量呈大幅度下降趨勢,噸鋼取水量由2006年的6.84m3降至2017年的3.12m3,水重復利用率從2006年的95.35%升至2017年的97.79%,節水總體成效顯著。

  用水先進企業與用水落后企業共存是我國鋼鐵企業用水的基本特征。由于在南北方水資源稟賦不同,根據相關調研數據,在同等生產工藝流程的情況下,噸鋼取水量差異很大,先進與落后企業相差達2倍以上。根據我國水資源貧乏的特點以及相關政策的要求,即使豐水地區也應大力推進節水工作。

  二、鋼鐵行業用水現狀

  2006-2017年重點統計鋼鐵企業用水情況, 2017年比2006年總用水量增加72.4%,取水量減少18.2%,水的重復利用率提高了2.4個百分點。2006-2017年間噸鋼用水范圍在141~155m3,變化幅度10%以內,變化不大;噸鋼取水6.84~3.12m3,下降了54%。具體數據如圖1所示。

 

  圖1 重點統計企業噸鋼取水變化趨勢圖

  2006-2017年重點統計鋼鐵企業粗鋼產量數30473萬t/a-54764萬t/a;排水量112998萬m3/a-42960萬m3/a,排水量減少62%;噸鋼排水量3.70-0.78m3,下降了79%。具體數據變化見圖2。

  圖2 重點統計企業噸鋼排水變化趨勢圖

  三、鋼鐵企業節水診斷必要性

  (一)提升用水效率

  鋼鐵行業節水依然存在一系列問題,制約著企業用水效率的提升,企業需要通過節水診斷來解決。主要表現在以下幾個方面。

  1.企業節水管理方面

  鋼鐵企業目前節水管理水平差別很大,如中國寶武、沙鋼、首鋼京唐等企業有完善的管理機構,有健全的企業水管理的規章制度。但也有部分企業,沒有專職節水管理人員,沒有節水管理機構,也無用水定額管理制度,用水計量設施不完善,沒有規范的用水臺賬,未進行正規的水平衡測試工作。通過節水診斷可以查漏補缺,提升企業的用水管理水平。

  2.濃鹽水處理方面

  隨著節水工作的不斷深入,企業采取提高循環水濃縮倍數,實施污水回用等節水措施,使循環水系統排污水中鹽份增加,電導率升高,導致綜合污水中的鹽份增加、電導率升高,綜合污水高效回用就必須進行除鹽處理,還有要求將特殊污水如焦化酚氰廢水、冷軋廢水單獨處理回用于生產水系統等,都需采用膜法除鹽等工藝裝備解決水中的鹽份和電導率問題,影響企業用水效率的提高,而且排放還會影響生態環境。針對這些問題,通過節水診斷可以根據企業特點,分別制定不同的濃鹽廢水消納途徑。

  3.循環水系統用水效率方面

  鋼鐵企業水處理系統重中之重是滿足鋼鐵生產工藝用水要求,因此,循環水系統普遍存在用水效率低的現象,特別是在水資源相對富余的企業,造成系統濃縮倍數偏低等問題。而在缺水地區的企業,則是采用定期清洗后集中排放,直接影響鋼鐵行業用水效率。經調研發現,在水資源相對富余地區的企業有的循環水系統濃縮倍數只有1.1倍,遠遠達不到相應規范要求,用水效率低。通過節水診斷可以針對不同的系統特點,實施不同的高效穩定水質或平衡水量的措施。

  4.先進節水工藝技術采用方面

  部分鋼鐵企業節水工藝、技術還較為落后,通過鋼鐵企業節水診斷,可以尋找水系統短板,優化用水工藝、用水系統,提升企業用水效率。

  (二)節約水資源和降低用水成本

  當前治水的主要矛盾已經發生深刻變化,由同水旱災害作斗爭,轉變為解決水資源短缺、水生態損害、水環境污染等問題。治水工作重點也隨之改變,轉變為水利工程補短板、水利行業強監管。鋼鐵行業屬于高耗水行業,是各地水行政主管部門重點監控對象。新時代隨著水資源日趨緊張,用水矛盾凸顯,加強工業行業節水力度,提升用水效率,進一步減少水資源消耗將成為常態。

  1.國家實施最嚴格的水資源管理和考核制度

  各地均下達了用水總量指標等“三條紅線”指標,就用水緊張趨勢而言,增加企業用水指標的難度提高。這就要求企業必須苦練內功,通過節水管理、節水技改等措施,降低企業水資源消耗。鋼鐵行業作為高耗水行業,應強化用水效率提升,助力國家節水行動,而開展鋼鐵企業的節水診斷是實施國家節水行動重要抓手。

  2. 節水型社會建設“十三五”規劃對鋼鐵行業提出具體指標要求

  “十三五”規劃要求鋼鐵行業水重復利用率提高到98%以上,現階段多數鋼鐵企業還沒有達到這個目標,開展鋼鐵企業節水診斷,促進鋼鐵企業用水工藝升級,實施節水措施,從而提升用水效率,為節水型社會建設“十三五”規劃提供支撐。

  3. 有利于管理者掌握用水情況,更有針對性地開展工作

  鋼鐵企業開展節水診斷,可以讓管理者真正了解掌握企業的用水短板所在,得出與用水效率高的鋼鐵企業的用水差別,便于引導企業間尋求差距,切實在生產運行中找到用水效率提升的關鍵因素,取長補短,從而提升企業的自身用水的效率,節約企業用水成本。

  (三)某北方地區企業開展節水診斷案例

  1. 企業用水現狀

  企業為包括原料場、燒結、焦化、煉鐵、煉鋼、軋鋼、制氧、熱電等工序的鋼鐵聯合企業,年產粗鋼約400萬噸。由于企業處于缺水地區,水資源條件較差,用水水源主要包括有地表水、地下水、礦井水、城市中水等。診斷前用水量為3045m3/h,噸鋼取水量為5.86 m3,主要水源水質見表1。

  表1 企業主要水源水質表

  2.企業水系統存在主要問題

  (1)管網系統混亂。原料單元除塵供水與焦化單元、燒結單元混為一體,管路供應復雜,沒有分系統供應,不同系統的壓力、溫度要求不一,影響各生產系統穩定運行。

  (2)燒結脫硫廢水缺少治理設施,排污綜合污水處理系統,導致整體氯根、電導率等指標升高,影響回用水系統水質。

  (3)凈環水濃縮倍數低,凈環水濃縮倍數在1.45-2.1,低于《工業循環冷卻水處理設計規范》對于間接冷卻開式系統不應小于3.0的要求,不利于節約用水。

  (4)由于循環水系統補水水質太差,導致排水量大,同時沒有水質指標控制排水,采用每班排放一次的方式,無法精準控制水系統運行。

  (5)設備維護有待加強。如冷卻塔存在振動大(風機無法開高速運行),冷卻效果差,骨架存在腐蝕情況,需要維護;水泵管道存在腐蝕情況,容易導致跑冒滴漏,不利于節水。連鑄二冷水化學除油器出水水質較差,容易影響連鑄二冷水整體用水效率。

  (6)企業給排水系統計量不完善,特別是三級計量需要完善。

  (7)企業給排水系統操作水平低,基本為人工現場開啟水泵,同時缺少流量監控系統。

  3. 采用主要措施

  針對企業存在問題,分別從水源、主要工序用水單元、綜合污系統、脫硫廢水處理、焦化廢水處理等幾方面進行了優化。

  (1)對水源系統進行了用水前的優化,將供水水質提前處理完善,滿足鋼鐵企業新水補充要求,提升用水效率。

  (2)綜合污水處理系統進行提升改造,將生活污水與生產廢水分別處理,根據不同的水質設計了不同的處理工藝,提升回用水水質。

  (3)針對重點用水系統的水處理設備進行了優化,強化設備穩定性,提升處理效率,減少外排廢水量。

  (4)燒結脫硫廢水、焦化廢水等低質廢水設置了高效處理設施,設置專屬管道,用于低水質用戶。

  (5)完善給排水系統計量設施,實現用水系統智能化優化,同時強化水質監測,嚴格按照水質指標控制補水,提升循環水系統濃縮倍率到3以上。

  (6)根據用水壓力不一致、水質要求不同等特點,對管網系統進行了優化,降低了富余水頭,實現了分質供水。

  (7)針對企業合流制現狀,進行了雨污分流優化,降低了綜合污水處理廠的處理符合。

  4. 節水診斷效果

  經過診斷優化,企業用水效率提升,實施節水改造后,企業節水效果明顯。

  (1)根據企業水質特點,設置了循環水系統水質控制指標,采用化學和物理方法相結合的方式,提循環水系統用水效率。同時,嚴格控制循環水系統排水量,降低污水處理符合,減少污水處理費用,優化后濃縮倍率可以達到3以上。

  (2)供水系統設施優化。建立智能化控制系統,提升管理水平。對重點用水系統水處理設備,進行了強化穩定,提升了處理效率,確保了重點用水設備安全性。

  (3)脫硫廢水、焦化廢水的優化,避免了企業環保風險,特別是優化了脫硫廢水中的重金屬污染物處理系統。

  (4)管網系統的優化,一方面實現了雨污分流,降低雨季綜合污水處理廠的運行負荷;另一方面,降低了管網富余水頭,實現節水和節能雙贏局面。

  (5)企業噸鋼取水量可以降低到3.75m3,按照400萬噸粗鋼產量估算,年節約新水量840萬m3,緩解當地水資源壓力,降低了企業用水成本,助力當地用水總量等“三條紅線”的完成。

  四、結論和建議

  國家節水形勢不斷從嚴,各地水行政主管部門以 “節水優先”為指導,積極推進節水型社會建設工作,未來會不斷加大各行業的節水管理,加快區域內的節水載體建設。而鋼鐵企業作為用水大戶,用水工藝、結構較為復雜以及受生產排序等因素影響,節水改造等措施實施需要一個較長的施工周期,建議企業提前謀劃,以提前改造、提前受益的理念,快速開展鋼鐵企業節水診斷工作,提升鋼鐵企業用水效率,減少新水消耗,助力我國節水型社會的建設。

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