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