城市生活污水作為鋼鐵工業水源的可行性探討
來源： 閱讀：7917 更新時間：2009-10-22 08:481.前言
中國的人均淡水資源擁有量僅為世界平均水平的四分之一。多年來，中國很多地區的水資源短缺、水污染嚴重的問題日益突出。隨著我國工業化、城市化進程的加快，水資源已短缺已經成為制約經濟發展的瓶頸，影響到城市的可持續發展以及公眾健康和生活水平。
近年來，我國鋼鐵工業處于高速發展階段，年鋼產量增幅在15%-22%。2007年全國鋼鐵產量達到4.89億噸，比上年增長15.66%。隨著科學技術進步，不斷采用各種先進的工藝、技術裝備和加強對用水、節水的管理，我國鋼鐵工業用水量已從高速增長逐步轉變為緩慢增長。我國重點鋼鐵企業2005-2007年噸鋼耗新水量分別為8.6m3/t、6.43 m3/t、5.31 m3/t，就充分說明了這個發展趨勢。但從用水量總體而言，鋼鐵企業的用水量仍很大，水資源短缺也已經成為我國部分地區鋼鐵企業生存和發展的制約因素。
在合適的城市建設大型聯合鋼鐵企業，可直接帶動整個城市的崛起，直接影響其經濟地位和未來的發展，具有舉足輕重的作用。目前，國內即將興建新的大型聯合鋼鐵企業，其年產量均在1000萬噸以上。但即便是按照噸鋼耗新水量為2.55m3/t的國內先進指標(國豐)，大型聯合鋼鐵企業其年總用新水量也將達到2550萬m3/a。而根據國家相應規范，特大城市居民生活用水定額也僅為最高日180-270L/(人?d)，其巨大的用水需求勢必對地區的城市生活用水帶來巨大的壓力。如何合理的解決日益增長的鋼鐵工業用水需求與城市生活用水需求之間的矛盾，需要加以細致的研究。
與民爭水，不應成為鋼鐵企業滿足其自身用水需求的措施；鋼鐵企業也不應作為一個單純的污染大戶、耗水大戶屹立于城市之中。和諧發展，協調發展，注重環保，應是鋼鐵企業水系統設計時所需要注重的。
本文從總體角度對鋼鐵工業用水和城市生活用水作了初步的分析，就城市生活污水作為鋼鐵工業水源的可行性進行了探討，供參考。
2.城市生活污水的特點
城市生活污水來源，主要是人們日常洗刷、洗澡、洗衣用水、排泄物及沖洗水等幾個方面。城市生活供水的80%都轉化為了污水，城市生活污水主要為有機物，目前生物處理方法已經非常成熟。
經過城市市政污水處理廠出水水質一般執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18919-2002)二級標準。
| 表1 基本控制項目最高允許排放濃度(日均值) 單位：mg/L |
|
根據《2008年中國污水處理行業研究報告》，到2006年底，全國656個城市有城市污水處理廠814座，城市污水處理總量201億立方米，城市污水處理率57.10%。到2010年城市污水處理率要達到70%，年處理污水約280億立方米，全國將新建污水處理廠1000多座。
3.城市生活污水作為鋼鐵工業水源的可行性
3.1從水量上判斷城市生活污水作為鋼鐵工業水源的可行性
按照我國重點鋼鐵企業2007年噸鋼耗新水量5.31 m3/t指標，2007年全國鋼鐵產量4.89億噸，全年工業新水總需求量約為25.97億m3。城市污水處理總量遠大于全國鋼鐵企業工業新水總需求量。從生活污水處理總量而言，城市生活污水完全可以作為鋼鐵工業水源，作為鋼鐵工業用水的可靠保證。
由于鋼鐵工業本身所產生的污水即便全部脫鹽制取工業新水或純水、軟化水等，從水量上而言，是遠遠不能滿足生產需求的。因此，將城市生活污水作為鋼鐵工業的可靠水源，進行深度處理用于制取工業所需用水，是非常合理的。
3.2從水質上判斷城市生活污水作為鋼鐵工業水源的可行性
3.2.1作為鋼鐵企業回用水源
在鋼鐵企業中，大量的水用于直流沖渣和沖洗地坪等，該部分用水對水質要求較低。從水質指標來看，經過城市污水處理廠處理后的生活污水，完全可以直接作為鋼鐵行業的回用水使用，用于直流沖渣和沖洗地坪等。
3.2.2作為深度脫鹽處理制取工業新水、純水、軟化水、脫鹽水的水源
1).目前工業污水回用制取工業新水、純水、軟化水、脫鹽水所存在的問題
鋼鐵工業污水也主要來源于濁循環水系統的排污水(敞開式凈循環水系統的排污水一般作為濁循環水系統的補充水、冷軋、焦化工業廢水等特種工業污水通常單獨處理)。鋼鐵企業全廠工業污水一般具有以下主要污染物：濁度、COD、硬度與堿度、油類、鹽類等。
表2是列舉的國內幾個鋼廠工業污水的主要水質參數表。
| 表2 國內鋼廠工業污水水質參數舉例表 |
|
水質參數項目 |
鋼鐵廠甲 |
鋼鐵廠乙 |
鋼鐵廠丙 |
鋼鐵廠丁 |
|
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 |
/ |
|
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、濟鋼、太鋼等，均建設了工業污水采用雙膜法制取工業新水、純水、軟化水、脫鹽水回用的水處理設施。從實際運行效果來看，在不同程度上存在著系統污堵快、清洗頻繁以及由于頻繁清洗造成的反滲透脫鹽率下降、頻繁更換保安過濾器濾芯等現象。
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)。
針對上述情況，一般在現有工業污水常規處理后采取活性炭過濾等方法加以解決，但效果仍不甚理想，往往也有將連鑄、熱軋濁循環水系統所排含油工業污水不納入反滲透脫鹽系統的。
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。
城市生活污水所含油類為植物性油，對反滲透膜影響較小；城市生活污水的可生化性也好，可以通過進一步的生化處理方法(如MBR法等工藝)降低COD和BOD含量。國內已經有大量成功采用MBR法與反滲透脫鹽串聯的水處理工藝流程。
3.3從經濟投資角度判斷城市生活污水作為鋼鐵工業水源的可行性
對于鋼鐵業本身而言，鑒于環保要求的日益增強，已經在企業建有污水廢水處理站以及后續的深度脫鹽處理設施。按鋼鐵企業本身用水的需求量引入城市生活污水作為水源，雖然會增加企業內部水處理站的一次性投資和長期的運行費用，但企業本身可省去大筆從城市引水的費用，另外，原先的工業新水處理站也可省去。從總體來說，仍然是比較合適的。
另外，更重要的一點，隨著國家對水資源控制的日益嚴密，鋼鐵業要發展，必須極大的降低對新水的依賴性。如果鋼鐵行業能為本地區的環境保護做出積極的貢獻，那其本身發展所受的限制也會放寬。
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。
如果城市生活污水回用能在鋼鐵行業普遍采用，既能緩解鋼鐵企業的用水壓力，同時也能大大降低城市生活用水的壓力，更多的上游水資源可以直接用于城市的發展。另外，將城市污水作為鋼鐵業的水源，可以將鋼鐵業從與城市爭水轉到城市用水的下游用戶，既可以極大的減少對上游新水的需求量，也是城市生活污水一個最好的用途。將鋼鐵行業從一個耗能大戶、污染大戶轉變為一個污水接受體，消耗城市污水。
5.小結
將城市生活污水作為非傳統水源，深度處理回用于鋼鐵工業，可以解決生產發展與供水的矛盾，保障工業用水需求，實現鋼鐵工業的可持續發展，同時也能保障城市生活用水的需求，促進城市的可持續發展。
[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。
