城市生活污水作為鋼鐵工業水源的可行性探討
來源： 閱讀：7946 更新時間：2009-10-22 08:481.前言
中國(guo)(guo)的(de)人(ren)均(jun)淡水(shui)資源擁有量僅為(wei)世界平均(jun)水(shui)平的(de)四(si)分之一。多年來(lai)，中國(guo)(guo)很多地區(qu)的(de)水(shui)資源短缺(que)、水(shui)污染(ran)嚴重的(de)問題日益突(tu)出。隨著我(wo)國(guo)(guo)工業化(hua)、城市化(hua)進程的(de)加快，水(shui)資源已(yi)短缺(que)已(yi)經成為(wei)制(zhi)約經濟(ji)發(fa)展(zhan)的(de)瓶(ping)頸(jing)，影響到城市的(de)可持續發(fa)展(zhan)以及公眾健康和生活(huo)水(shui)平。
近年來，我(wo)(wo)國(guo)(guo)(guo)(guo)鋼(gang)(gang)鐵工業(ye)處(chu)于高速發(fa)(fa)(fa)展階(jie)段，年鋼(gang)(gang)產量增幅在15%-22%。2007年全國(guo)(guo)(guo)(guo)鋼(gang)(gang)鐵產量達到4.89億噸，比(bi)上(shang)年增長15.66%。隨著科學技(ji)術進(jin)步，不斷采(cai)用各種先進(jin)的(de)(de)(de)工藝、技(ji)術裝備和(he)(he)加強對用水(shui)、節水(shui)的(de)(de)(de)管(guan)理，我(wo)(wo)國(guo)(guo)(guo)(guo)鋼(gang)(gang)鐵工業(ye)用水(shui)量已從高速增長逐步轉變為緩慢增長。我(wo)(wo)國(guo)(guo)(guo)(guo)重點鋼(gang)(gang)鐵企業(ye)2005-2007年噸鋼(gang)(gang)耗新水(shui)量分(fen)別為8.6m3/t、6.43 m3/t、5.31 m3/t，就充分(fen)說明了這個發(fa)(fa)(fa)展趨勢。但從用水(shui)量總體而言，鋼(gang)(gang)鐵企業(ye)的(de)(de)(de)用水(shui)量仍很大，水(shui)資源短缺也(ye)已經成為我(wo)(wo)國(guo)(guo)(guo)(guo)部分(fen)地區鋼(gang)(gang)鐵企業(ye)生存和(he)(he)發(fa)(fa)(fa)展的(de)(de)(de)制約(yue)因素。
在(zai)合適的(de)(de)城市(shi)建(jian)設大(da)(da)型聯合鋼鐵企(qi)業(ye)(ye)，可直(zhi)(zhi)接帶(dai)動整個城市(shi)的(de)(de)崛起，直(zhi)(zhi)接影響其經濟地位和未來的(de)(de)發展(zhan)，具有(you)舉(ju)足輕重的(de)(de)作用(yong)。目前，國內即(ji)將興建(jian)新(xin)的(de)(de)大(da)(da)型聯合鋼鐵企(qi)業(ye)(ye)，其年產量均在(zai)1000萬噸以上。但即(ji)便是按照噸鋼耗新(xin)水(shui)(shui)(shui)量為2.55m3/t的(de)(de)國內先進指標(國豐)，大(da)(da)型聯合鋼鐵企(qi)業(ye)(ye)其年總用(yong)新(xin)水(shui)(shui)(shui)量也將達到2550萬m3/a。而根(gen)據國家相應規范，特大(da)(da)城市(shi)居民生(sheng)活用(yong)水(shui)(shui)(shui)定額也僅為最(zui)高日180-270L/(人?d)，其巨大(da)(da)的(de)(de)用(yong)水(shui)(shui)(shui)需求(qiu)(qiu)勢必對地區的(de)(de)城市(shi)生(sheng)活用(yong)水(shui)(shui)(shui)帶(dai)來巨大(da)(da)的(de)(de)壓力(li)。如(ru)何合理的(de)(de)解決日益增長(chang)的(de)(de)鋼鐵工業(ye)(ye)用(yong)水(shui)(shui)(shui)需求(qiu)(qiu)與城市(shi)生(sheng)活用(yong)水(shui)(shui)(shui)需求(qiu)(qiu)之間(jian)的(de)(de)矛盾，需要加(jia)以細致的(de)(de)研究。
與民爭(zheng)水(shui)(shui)，不(bu)應(ying)成為(wei)鋼(gang)鐵企(qi)業(ye)滿足其自身用(yong)水(shui)(shui)需求的措施；鋼(gang)鐵企(qi)業(ye)也不(bu)應(ying)作為(wei)一個單純的污染大戶(hu)、耗(hao)水(shui)(shui)大戶(hu)屹立于(yu)城市之中。和諧發展，協調(diao)發展，注重環保，應(ying)是鋼(gang)鐵企(qi)業(ye)水(shui)(shui)系統(tong)設計時所需要注重的。
本文從總體角度對鋼鐵(tie)(tie)工業用(yong)(yong)水和城(cheng)市生活(huo)用(yong)(yong)水作(zuo)了初步的分析，就城(cheng)市生活(huo)污水作(zuo)為鋼鐵(tie)(tie)工業水源的可行(xing)性進行(xing)了探討，供參考。
2.城市生活污水的特點
城(cheng)市(shi)生活(huo)污(wu)水來源，主要是人們日常洗刷、洗澡、洗衣用(yong)水、排泄物(wu)(wu)及沖洗水等幾個(ge)方(fang)面。城(cheng)市(shi)生活(huo)供(gong)水的(de)80%都(dou)轉化為了(le)污(wu)水，城(cheng)市(shi)生活(huo)污(wu)水主要為有機(ji)物(wu)(wu)，目前生物(wu)(wu)處理方(fang)法(fa)已(yi)經非(fei)常成熟。
經過城(cheng)(cheng)市市政污水處理廠出水水質一般執(zhi)行(xing)《城(cheng)(cheng)鎮污水處理廠污染物排放標(biao)準(zhun)》(GB18919-2002)二級(ji)標(biao)準(zhun)。
| 表1 基本控制項目最高允許排放濃度(日均值) 單位：mg/L |
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根據《2008年中國(guo)污(wu)水(shui)處(chu)理(li)(li)(li)行(xing)業研究(jiu)報(bao)告》，到(dao)(dao)2006年底，全國(guo)656個城(cheng)市(shi)有城(cheng)市(shi)污(wu)水(shui)處(chu)理(li)(li)(li)廠(chang)814座，城(cheng)市(shi)污(wu)水(shui)處(chu)理(li)(li)(li)總量201億(yi)立方(fang)米，城(cheng)市(shi)污(wu)水(shui)處(chu)理(li)(li)(li)率57.10%。到(dao)(dao)2010年城(cheng)市(shi)污(wu)水(shui)處(chu)理(li)(li)(li)率要(yao)達到(dao)(dao)70%，年處(chu)理(li)(li)(li)污(wu)水(shui)約280億(yi)立方(fang)米，全國(guo)將新建污(wu)水(shui)處(chu)理(li)(li)(li)廠(chang)1000多座。
3.城市生活污水作為鋼鐵(tie)工業水源的可行(xing)性
3.1從(cong)水量上判(pan)斷城市生活污水作為(wei)鋼鐵工業水源的(de)可行性
按照我國(guo)重點鋼(gang)(gang)鐵(tie)(tie)(tie)企業(ye)2007年噸(dun)鋼(gang)(gang)耗新(xin)(xin)水(shui)(shui)量(liang)(liang)5.31 m3/t指標，2007年全國(guo)鋼(gang)(gang)鐵(tie)(tie)(tie)產(chan)量(liang)(liang)4.89億噸(dun)，全年工業(ye)新(xin)(xin)水(shui)(shui)總(zong)需求量(liang)(liang)約為(wei)25.97億m3。城(cheng)市污(wu)水(shui)(shui)處理總(zong)量(liang)(liang)遠大于全國(guo)鋼(gang)(gang)鐵(tie)(tie)(tie)企業(ye)工業(ye)新(xin)(xin)水(shui)(shui)總(zong)需求量(liang)(liang)。從生活污(wu)水(shui)(shui)處理總(zong)量(liang)(liang)而言，城(cheng)市生活污(wu)水(shui)(shui)完(wan)全可(ke)以作為(wei)鋼(gang)(gang)鐵(tie)(tie)(tie)工業(ye)水(shui)(shui)源，作為(wei)鋼(gang)(gang)鐵(tie)(tie)(tie)工業(ye)用(yong)水(shui)(shui)的可(ke)靠保證。
由于鋼(gang)(gang)鐵(tie)工業本身所產生的污水(shui)(shui)即便全部脫鹽制取工業新水(shui)(shui)或純水(shui)(shui)、軟化水(shui)(shui)等，從水(shui)(shui)量上而言，是遠遠不能滿足(zu)生產需(xu)求的。因(yin)此，將城市生活污水(shui)(shui)作為鋼(gang)(gang)鐵(tie)工業的可靠水(shui)(shui)源，進(jin)行深度(du)處理用于制取工業所需(xu)用水(shui)(shui)，是非常合理的。
3.2從水(shui)質上判斷城市生(sheng)活污水(shui)作為鋼鐵(tie)工(gong)業水(shui)源的可行性
3.2.1作為(wei)鋼鐵企(qi)業回用水源
在鋼鐵(tie)企業中，大量的(de)水(shui)(shui)用(yong)于直流沖渣和沖洗地坪(ping)等(deng)，該部分(fen)用(yong)水(shui)(shui)對水(shui)(shui)質要求較(jiao)低。從水(shui)(shui)質指標(biao)來看，經過(guo)城市污水(shui)(shui)處理廠處理后的(de)生(sheng)活(huo)污水(shui)(shui)，完全可以(yi)直接(jie)作為鋼鐵(tie)行業的(de)回(hui)用(yong)水(shui)(shui)使用(yong)，用(yong)于直流沖渣和沖洗地坪(ping)等(deng)。
3.2.2作為(wei)深(shen)度脫(tuo)(tuo)鹽處理制取工業新水(shui)(shui)、純(chun)水(shui)(shui)、軟化水(shui)(shui)、脫(tuo)(tuo)鹽水(shui)(shui)的水(shui)(shui)源
1).目前工業污水(shui)回用(yong)制(zhi)取工業新(xin)水(shui)、純(chun)水(shui)、軟化水(shui)、脫鹽水(shui)所存在(zai)的問題
鋼鐵工(gong)(gong)業污(wu)(wu)水(shui)(shui)也主要(yao)來源(yuan)于(yu)濁(zhuo)循環水(shui)(shui)系(xi)(xi)統(tong)的排(pai)污(wu)(wu)水(shui)(shui)(敞開式凈循環水(shui)(shui)系(xi)(xi)統(tong)的排(pai)污(wu)(wu)水(shui)(shui)一般作為(wei)濁(zhuo)循環水(shui)(shui)系(xi)(xi)統(tong)的補(bu)充水(shui)(shui)、冷軋(ya)、焦化工(gong)(gong)業廢(fei)水(shui)(shui)等特(te)種工(gong)(gong)業污(wu)(wu)水(shui)(shui)通(tong)常單獨(du)處理)。鋼鐵企業全廠工(gong)(gong)業污(wu)(wu)水(shui)(shui)一般具有(you)以下主要(yao)污(wu)(wu)染物：濁(zhuo)度(du)(du)(du)、COD、硬度(du)(du)(du)與堿(jian)度(du)(du)(du)、油類(lei)、鹽類(lei)等。
表2是列舉(ju)的(de)國內幾個鋼廠工業污水(shui)的(de)主要水(shui)質參數表。
| 表2 國內鋼廠工業污水水質參數舉例表 |
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水質參數項目 |
鋼鐵廠甲 |
鋼鐵廠乙 |
鋼鐵廠丙 |
鋼鐵廠丁 |
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pH |
7-8 |
7.8-8.8 |
11.14 |
6-9 |
|
濁度(NTU) |
30-40(最大到100) |
37-244 |
45 |
200 |
|
電導率μs/cm |
<3300 |
614-669 |
/ |
2000 |
|
SiO2 |
18 |
/ |
9 |
/ |
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總硬度(mg/L) |
1200(最大到2200) |
194-282 |
325 |
500 |
|
鈣硬度(mg/L) |
1100(最大到2000) |
148-214 |
207 |
330 |
|
堿度(mg/L) |
130 |
50-120 |
171 |
200 |
|
硫酸根(mg/L) |
540 |
/ |
878 |
/ |
|
氯化物(mg/L) |
280(最大到700) |
/ |
464 |
300 |
|
鐵(mg/L) |
3-6 |
4.88-18.8 |
0.36 |
0.4 |
|
油(mg/L) |
5-10 |
0.133-1.244 |
/ |
10 |
|
COD(mg/L) |
30-40(最大到60) |
30.44-107.9 |
114.2 |
150 |
國內大型鋼鐵企業，如首鋼、濟(ji)鋼、太鋼等，均建設(she)了工業污水(shui)采用雙膜(mo)法制取(qu)工業新水(shui)、純水(shui)、軟(ruan)化水(shui)、脫鹽(yan)水(shui)回用的(de)水(shui)處理設(she)施。從實際(ji)運行(xing)效果(guo)來看，在(zai)不同程度(du)上存在(zai)著系統污堵快、清洗頻繁以及由于頻繁清洗造成的(de)反滲(shen)透脫鹽(yan)率(lv)下降、頻繁更換保安過(guo)濾(lv)器濾(lv)芯(xin)等現象。
這主要是由于進入脫鹽深度處理系統的原水含有油及一定的COD造成的。由于工業污水經過常規處理后，其出水的COD、油含量雖然很難滿足反滲透要求但已經處于低值，COD含量一般為每升水幾十毫克，油含量一般為1~5mg/L，因此采用生化處理或是氣浮法等均難以取得令人滿意的效果。油和COD對于反滲透系統而言，影響巨大，也是目前鋼鐵企業工業污水采取雙膜法脫鹽回用所面臨的主要問題。據統計，由這些有機物造成的反滲透系統故障占全部系統故障的60~80%。一般反滲透膜要求進水油的含量應低于0.5mg/L，COD不大于20mg/L(采用低污染膜)。
針(zhen)對上述情況，一般在現有(you)工業污水常規處理后采取活性(xing)炭過(guo)濾等方法(fa)加以解(jie)決，但(dan)效果仍不甚理想(xiang)，往往也有(you)將連鑄、熱(re)軋(ya)濁循(xun)環水系(xi)統所排含油工業污水不納入反滲透脫鹽(yan)系(xi)統的。
2).將生活污水作為深度脫鹽處理制取工業新水、純水、軟化水、脫鹽水水源的優點
將城市生活污水進行進一步脫鹽處理，可制取工業新水、純水、軟化水、脫鹽水用于工業生產。與鋼鐵企業本身所產生的工業污水相比較，更容易通過預處理使之滿足脫鹽工藝進水的要求。
城市生(sheng)(sheng)活污水所(suo)含(han)(han)油類(lei)為植物性油，對(dui)反滲透膜(mo)影響較小(xiao)；城市生(sheng)(sheng)活污水的可(ke)生(sheng)(sheng)化(hua)性也好(hao)，可(ke)以(yi)通過進一步的生(sheng)(sheng)化(hua)處(chu)(chu)理(li)方法(如MBR法等(deng)工(gong)藝(yi))降低COD和(he)BOD含(han)(han)量。國內已經有(you)大量成功采用MBR法與(yu)反滲透脫鹽(yan)串(chuan)聯的水處(chu)(chu)理(li)工(gong)藝(yi)流程。
3.3從經濟(ji)投(tou)資角(jiao)度判斷(duan)城(cheng)市生活污(wu)水作為鋼鐵工(gong)業水源的可行性
對于(yu)鋼(gang)鐵(tie)業(ye)本(ben)(ben)身而言，鑒于(yu)環(huan)保要求(qiu)的日益增強，已經(jing)在企(qi)(qi)業(ye)建(jian)有污(wu)水廢水處(chu)理(li)站以及后續(xu)的深度(du)脫鹽處(chu)理(li)設(she)施。按鋼(gang)鐵(tie)企(qi)(qi)業(ye)本(ben)(ben)身用(yong)(yong)水的需求(qiu)量(liang)引入城(cheng)(cheng)市生(sheng)活污(wu)水作為(wei)水源，雖然會增加(jia)企(qi)(qi)業(ye)內部水處(chu)理(li)站的一次性投資和長期的運行費(fei)用(yong)(yong)，但企(qi)(qi)業(ye)本(ben)(ben)身可省去大(da)筆從(cong)城(cheng)(cheng)市引水的費(fei)用(yong)(yong)，另外，原先的工(gong)業(ye)新水處(chu)理(li)站也可省去。從(cong)總(zong)體來說(shuo)，仍(reng)然是比較合適的。
另外，更重要的(de)(de)一點(dian)，隨著(zhu)國家對(dui)水資源控制的(de)(de)日益嚴密，鋼鐵業(ye)要發展(zhan)，必須極大(da)的(de)(de)降低對(dui)新(xin)水的(de)(de)依賴性。如果鋼鐵行業(ye)能為(wei)本(ben)地(di)區的(de)(de)環境保護做出積極的(de)(de)貢獻(xian)，那其本(ben)身發展(zhan)所受的(de)(de)限制也會放寬。
4.采用城市生活污水作為鋼鐵工業水源建立區域大串級用水的設想和建議
鋼鐵企業水系統現普遍采用循環-串級供水體制、限制工業新水的直流用水，以實現工業水系統的節能減排。但這只是企業內部一種小范圍內的節水方式。企業內的串級用水仍無法改變鋼鐵業作為耗水大戶這一地位。
如果城(cheng)市(shi)生活污水(shui)(shui)回用能(neng)在鋼(gang)(gang)鐵(tie)行業(ye)(ye)普(pu)遍(bian)采用，既能(neng)緩解鋼(gang)(gang)鐵(tie)企(qi)業(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)用水(shui)(shui)壓(ya)力(li)，同(tong)時也能(neng)大大降低城(cheng)市(shi)生活用水(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)壓(ya)力(li)，更多的(de)(de)(de)(de)上游(you)水(shui)(shui)資源可以直接用于城(cheng)市(shi)的(de)(de)(de)(de)發展。另外，將城(cheng)市(shi)污水(shui)(shui)作為(wei)鋼(gang)(gang)鐵(tie)業(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)源，可以將鋼(gang)(gang)鐵(tie)業(ye)(ye)從與(yu)城(cheng)市(shi)爭水(shui)(shui)轉(zhuan)到城(cheng)市(shi)用水(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)下(xia)游(you)用戶(hu)，既可以極(ji)大的(de)(de)(de)(de)減少(shao)對上游(you)新水(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)需(xu)求(qiu)量，也是城(cheng)市(shi)生活污水(shui)(shui)一個最好的(de)(de)(de)(de)用途(tu)。將鋼(gang)(gang)鐵(tie)行業(ye)(ye)從一個耗(hao)能(neng)大戶(hu)、污染大戶(hu)轉(zhuan)變(bian)為(wei)一個污水(shui)(shui)接受體，消耗(hao)城(cheng)市(shi)污水(shui)(shui)。
5.小結
將城市生(sheng)活(huo)污水(shui)(shui)(shui)作(zuo)為(wei)非傳統水(shui)(shui)(shui)源，深度處理回用于鋼(gang)(gang)鐵工業，可以解決生(sheng)產發(fa)(fa)展(zhan)與供水(shui)(shui)(shui)的(de)矛盾，保障工業用水(shui)(shui)(shui)需求(qiu)，實現(xian)鋼(gang)(gang)鐵工業的(de)可持續發(fa)(fa)展(zhan)，同時也(ye)能保障城市生(sheng)活(huo)用水(shui)(shui)(shui)的(de)需求(qiu)，促進(jin)城市的(de)可持續發(fa)(fa)展(zhan)。
[作者簡介]金亞飚（1975— ），1998年畢業于同濟大學環境工程學院給水排水工程專業，高級工程師/注冊公用設備工程師，中國水網咨詢專家，兼任《環境科學與技術》特約編委、《科技創新導報》特約編委、《給水排水》雜志通訊員。主要從事鋼鐵企業給排水設計和冶金環境保護研究工作。電話：13651770822，E-mail：jinyabiao@baosteel.com。
