城市生活污水作为钢铁工业水源的可行性探讨
来源： 阅读：7519 更新时间：2009-10-22 08:481.前言
中国的人均淡水资源拥有量仅为世界平均水平的四分之一。多年来，中国很多地区的水资源短缺、水污染严重的问题日益突出。随着我国工业化、城市化进程的加快，水资源已短缺已经成为制约经济发展的瓶颈，影响到城市的可持续发展以及公众健康和生活水平。
近年来，我国钢铁工业处于高速发展阶段，年钢产量增幅在15%-22%。2007年全国钢铁产量达到4.89亿吨，比上年增长15.66%。随着科学技术进步，不断采用各种先进的工艺、技术装备和加强对用水、节水的管理，我国钢铁工业用水量已从高速增长逐步转变为缓慢增长。我国重点钢铁企业2005-2007年吨钢耗新水量分别为8.6m3/t、6.43 m3/t、5.31 m3/t，就充分说明了这个发展趋势。但从用水量总体而言，钢铁企业的用水量仍很大，水资源短缺也已经成为我国部分地区钢铁企业生存和发展的制约因素。
在合适的城市建设大型联合钢铁企业，可直接带动整个城市的崛起，直接影响其经济地位和未来的发展，具有举足轻重的作用。目前，国内即将兴建新的大型联合钢铁企业，其年产量均在1000万吨以上。但即便是按照吨钢耗新水量为2.55m3/t的国内先进指标(国丰)，大型联合钢铁企业其年总用新水量也将达到2550万m3/a。而根据国家相应规范，特大城市居民生活用水定额也仅为最高日180-270L/(人?d)，其巨大的用水需求势必对地区的城市生活用水带来巨大的压力。如何合理的解决日益增长的钢铁工业用水需求与城市生活用水需求之间的矛盾，需要加以细致的研究。
与民争水，不应成为钢铁企业满足其自身用水需求的措施；钢铁企业也不应作为一个单纯的污染大户、耗水大户屹立于城市之中。和谐发展，协调发展，注重环保，应是钢铁企业水系统设计时所需要注重的。
本文从总体角度对钢铁工业用水和城市生活用水作了初步的分析，就城市生活污水作为钢铁工业水源的可行性进行了探讨，供参考。
2.城市生活污水的特点
城市生活污水来源，主要是人们日常洗刷、洗澡、洗衣用水、排泄物及冲洗水等几个方面。城市生活供水的80%都转化为了污水，城市生活污水主要为有机物，目前生物处理方法已经非常成熟。
经过城市市政污水处理厂出水水质一般执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18919-2002)二级标准。
| 表1 基本控制项目最高允许排放浓度(日均值) 单位：mg/L |
|
根据《2008年中国污水处理行业研究报告》，到2006年底，全国656个城市有城市污水处理厂814座，城市污水处理总量201亿立方米，城市污水处理率57.10%。到2010年城市污水处理率要达到70%，年处理污水约280亿立方米，全国将新建污水处理厂1000多座。
3.城市生活污水作为钢铁工业水源的可行性
3.1从水量上判断城市生活污水作为钢铁工业水源的可行性
按照我国重点钢铁企业2007年吨钢耗新水量5.31 m3/t指标，2007年全国钢铁产量4.89亿吨，全年工业新水总需求量约为25.97亿m3。城市污水处理总量远大于全国钢铁企业工业新水总需求量。从生活污水处理总量而言，城市生活污水完全可以作为钢铁工业水源，作为钢铁工业用水的可靠保证。
由于钢铁工业本身所产生的污水即便全部脱盐制取工业新水或纯水、软化水等，从水量上而言，是远远不能满足生产需求的。因此，将城市生活污水作为钢铁工业的可靠水源，进行深度处理用于制取工业所需用水，是非常合理的。
3.2从水质上判断城市生活污水作为钢铁工业水源的可行性
3.2.1作为钢铁企业回用水源
在钢铁企业中，大量的水用于直流冲渣和冲洗地坪等，该部分用水对水质要求较低。从水质指标来看，经过城市污水处理厂处理后的生活污水，完全可以直接作为钢铁行业的回用水使用，用于直流冲渣和冲洗地坪等。
3.2.2作为深度脱盐处理制取工业新水、纯水、软化水、脱盐水的水源
1).目前工业污水回用制取工业新水、纯水、软化水、脱盐水所存在的问题
钢铁工业污水也主要来源于浊循环水系统的排污水(敞开式净循环水系统的排污水一般作为浊循环水系统的补充水、冷轧、焦化工业废水等特种工业污水通常单独处理)。钢铁企业全厂工业污水一般具有以下主要污染物：浊度、COD、硬度与碱度、油类、盐类等。
表2是列举的国内几个钢厂工业污水的主要水质参数表。
| 表2 国内钢厂工业污水水质参数举例表 |
|
水质参数项目 |
钢铁厂甲 |
钢铁厂乙 |
钢铁厂丙 |
钢铁厂丁 |
|
pH |
7-8 |
7.8-8.8 |
11.14 |
6-9 |
|
浊度(NTU) |
30-40(最大到100) |
37-244 |
45 |
200 |
|
电导率μs/cm |
<3300 |
614-669 |
/ |
2000 |
|
SiO2 |
18 |
/ |
9 |
/ |
|
总硬度(mg/L) |
1200(最大到2200) |
194-282 |
325 |
500 |
|
钙硬度(mg/L) |
1100(最大到2000) |
148-214 |
207 |
330 |
|
碱度(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 |
|
铁(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 |
国内大型钢铁企业，如首钢、济钢、太钢等，均建设了工业污水采用双膜法制取工业新水、纯水、软化水、脱盐水回用的水处理设施。从实际运行效果来看，在不同程度上存在着系统污堵快、清洗频繁以及由于频繁清洗造成的反渗透脱盐率下降、频繁更换保安过滤器滤芯等现象。
这主要是由于进入脱盐深度处理系统的原水含有油及一定的COD造成的。由于工业污水经过常规处理后，其出水的COD、油含量虽然很难满足反渗透要求但已经处于低值，COD含量一般为每升水几十毫克，油含量一般为1~5mg/L，因此采用生化处理或是气浮法等均难以取得令人满意的效果。油和COD对于反渗透系统而言，影响巨大，也是目前钢铁企业工业污水采取双膜法脱盐回用所面临的主要问题。据统计，由这些有机物造成的反渗透系统故障占全部系统故障的60~80%。一般反渗透膜要求进水油的含量应低于0.5mg/L，COD不大于20mg/L(采用低污染膜)。
针对上述情况，一般在现有工业污水常规处理后采取活性炭过滤等方法加以解决，但效果仍不甚理想，往往也有将连铸、热轧浊循环水系统所排含油工业污水不纳入反渗透脱盐系统的。
2).将生活污水作为深度脱盐处理制取工业新水、纯水、软化水、脱盐水水源的优点
将城市生活污水进行进一步脱盐处理，可制取工业新水、纯水、软化水、脱盐水用于工业生产。与钢铁企业本身所产生的工业污水相比较，更容易通过预处理使之满足脱盐工艺进水的要求。
城市生活污水所含油类为植物性油，对反渗透膜影响较小；城市生活污水的可生化性也好，可以通过进一步的生化处理方法(如MBR法等工艺)降低COD和BOD含量。国内已经有大量成功采用MBR法与反渗透脱盐串联的水处理工艺流程。
3.3从经济投资角度判断城市生活污水作为钢铁工业水源的可行性
对于钢铁业本身而言，鉴于环保要求的日益增强，已经在企业建有污水废水处理站以及后续的深度脱盐处理设施。按钢铁企业本身用水的需求量引入城市生活污水作为水源，虽然会增加企业内部水处理站的一次性投资和长期的运行费用，但企业本身可省去大笔从城市引水的费用，另外，原先的工业新水处理站也可省去。从总体来说，仍然是比较合适的。
另外，更重要的一点，随着国家对水资源控制的日益严密，钢铁业要发展，必须极大的降低对新水的依赖性。如果钢铁行业能为本地区的环境保护做出积极的贡献，那其本身发展所受的限制也会放宽。
4.采用城市生活污水作为钢铁工业水源建立区域大串级用水的设想和建议
钢铁企业水系统现普遍采用循环-串级供水体制、限制工业新水的直流用水，以实现工业水系统的节能减排。但这只是企业内部一种小范围内的节水方式。企业内的串级用水仍无法改变钢铁业作为耗水大户这一地位。
如果城市生活污水回用能在钢铁行业普遍采用，既能缓解钢铁企业的用水压力，同时也能大大降低城市生活用水的压力，更多的上游水资源可以直接用于城市的发展。另外，将城市污水作为钢铁业的水源，可以将钢铁业从与城市争水转到城市用水的下游用户，既可以极大的减少对上游新水的需求量，也是城市生活污水一个最好的用途。将钢铁行业从一个耗能大户、污染大户转变为一个污水接受体，消耗城市污水。
5.小结
将城市生活污水作为非传统水源，深度处理回用于钢铁工业，可以解决生产发展与供水的矛盾，保障工业用水需求，实现钢铁工业的可持续发展，同时也能保障城市生活用水的需求，促进城市的可持续发展。
[作者简介]金亚飚（1975— ），1998年毕业于同济大学环境工程学院给水排水工程专业，高级工程师/注册公用设备工程师，中国水网咨询专家，兼任《环境科学与技术》特约编委、《科技创新导报》特约编委、《给水排水》杂志通讯员。主要从事钢铁企业给排水设计和冶金环境保护研究工作。电话：13651770822，E-mail：jinyabiao@baosteel.com。
