云上高博会

钢铁生产用水“最小化”相关技术

项目来源及背景工业的高速发展带来了物质上的富足、人们生活水平的提高，但同时也对自然环境产生了强烈的扰动，生态指标恶化，对人类生存与健康构成威胁。其中水资源短缺形势更加严峻，世界上已有43个国家和地区缺水(占总面积的60％)，约20亿人用水紧张，10亿人饮用超标水。水体污染明显加重，水资源短缺形势严峻，生态指标逐渐恶化。在20世纪世界人口增加了近3倍，淡水消耗量增加了6倍，其中工业用水增加了26倍，而水资源总量基本保持不变，结果使得人均占有水量急剧下降， 20世纪末人均占有水量减至20世纪初的1/18。正如联合国环境规划署前署长穆斯塔法·拉尔巴所说的那样，水资源短缺将成为21世纪最关键的问题。钢铁工业属高耗水，高污染的行业，据统计，2004年取水量约为34亿m3，2006年外排废水占全国工业废水的10%。如不采用更加有效的措施，将制约钢产量的进一步扩大（而2006年钢产量突破4亿吨），制约钢铁工业的发展。钢铁工业要实现可持续发展，必须从战略高度出发，节约用水，提高水资源利用效率。以往，我国工业发展沿袭了发达国家的工业发展模式，尽管经济取得了很大的进步，但是“高投入、高消耗、高污染”的经济发展模式却导致了环境质量的恶化，其中水环境的恶化尤为明显。我国的水环境当前存在的主要问题有三个：一是水资源短缺；二是水污染；三是用水的极大浪费。多年来，钢铁工业都是从末端治理的角度来处理废水，即污水处理达标后排放，甚至到目前仍有很多企业只看经济效益，未达标即排放，对生态环境造成了不可挽回的影响。随着经济的飞速发展，钢铁企业的大干快上，钢铁工业的废水排放量还要增加，水资源短缺和水质恶化已成为制约钢铁工业发展、破坏生态环境、影响人们生活和身体健康的突出问题。在现有水资源严重短缺的形势下，如果我们既想保持钢铁工业的高速发展，又想节约水资源，把生产对环境的影响降低到最低限度，那我们只有在同样多的，甚至更少的水资源的基础上获得更多的产品和服务。因此，钢铁工业必须从战略高度出发，开发潜力，节约用水。我国本属资源性缺水国家，长期的重效益、轻环保使得随经济的高速发展带来的后患越来越凸现出来，为此，《中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》提出了“十一五”期间：单位国内生产总值能耗降低20%左右；主要污染物排放总量减少10%的约束性指标。《国家中长期科学和技术发展规划纲要》（2006-2020年）：第二重点领域“水和矿产资源”中的第七优先主题综合节水提出了“重点研究开发工业用水循环利用技术和节水型生产工艺”；第五重点领域“制造业”提出的发展思路是积极发展绿色制造，形成高效、节能、环保和可循环的新型制造工艺。本项目以工业生态学理论为依据，提出“钢铁工业用水生态化治理”这一概念，指出钢铁工业用水生态化治理就是遵从循环经济的3R原则，在企业（分厂）内部、企业（分厂）之间及社会三个层面进行研究，将源头减量化、过程再循环及末端治理再利用结合起来，以整体性原理为指导，在生态系统水平上进行污水的治理与回用，实现钢铁工业水资源利用的“最大化”、污染物排放的“最小化”。这是实现钢铁工业生态化转向的必然选择，也是建设资源节约型、环境友好型社会的必经之路。项目基本工艺、技术特点及技术指标（1）项目基本工艺及关键技术在现有条件下，根据可靠性原则，开发使用绿色环保型水处理药剂。高效、绿色的阻垢、缓蚀剂低毒、高效复合絮凝剂采用絮凝——生物滤料吸附技术，以废治废，高效除油，回收油品。应用水夹点技术，辅以高效、绿色水处理技术，合理串接，最大限度地利用二次水资源，实现钢铁工业用水的“生态化”治理。（2）技术特点引入生态化治理新思路，对钢铁工业用水实行从摇篮到坟墓整个生命周期的控制；高效、绿色阻垢缓蚀技术处理循环冷却水，在提高浓缩倍数，降低新水消耗的同时，最大限度地避免传统技术所带来的二次污染问题；高效絮凝配合高效阻垢缓蚀技术处理钢铁工业浊环水，实现100%回用；应用高效絮凝——生物吸附过滤技术处理并回用钢铁行业中的含油废水，改善处理效果实现无废水排放，同时回收油品，一举多得；将水夹点技术应用于钢铁工业水处理与回用过程中，采用循环链接技术，逐级合理串接回用二次水源以达到钢铁工业用水的“生态化”治理。（3）技术指标确定合理浓缩倍数值为3.0～4.0，对于易实现废水合理串接与回用系统按下限控制；工业水重复利用率≥98%；吨钢新水耗量减少10%～30%；废水外派量减少10%～30%；废水处理率100%；废水处理废水达标率100%；废水外排废水达标率100%。

北京科技大学 2021-04-13