(环境工程专业论文)宝钢水资源利用体系和锰砂生物过滤工艺处理围厂河水技术研究.pdf_第1页
(环境工程专业论文)宝钢水资源利用体系和锰砂生物过滤工艺处理围厂河水技术研究.pdf_第2页
(环境工程专业论文)宝钢水资源利用体系和锰砂生物过滤工艺处理围厂河水技术研究.pdf_第3页
(环境工程专业论文)宝钢水资源利用体系和锰砂生物过滤工艺处理围厂河水技术研究.pdf_第4页
(环境工程专业论文)宝钢水资源利用体系和锰砂生物过滤工艺处理围厂河水技术研究.pdf_第5页
已阅读5页,还剩96页未读 继续免费阅读

(环境工程专业论文)宝钢水资源利用体系和锰砂生物过滤工艺处理围厂河水技术研究.pdf.pdf 免费下载

版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领

文档简介

摘要 在水资源日益紧缺的背景下,钢铁工业发展因供水不足而受到严重制约。针 对我国钢铁企业水资源循环利用率低、吨钢耗新水量高等现状,开展废水深度处 理回用技术己成为钢铁工业可持续发展的主要方向之一。本课题以宝钢为研究基 地,开展水资源利用体系和锰砂生物过滤工艺处理回用围厂河水技术研究,为宝 钢进一步开展节水工作提供技术支持,为国内其他大型钢铁企业建立高效的水资 源利用体系提供借鉴。 研究表明,宝钢水资源利用体系的显著特点是分质供水、循环用水、串接用 水,其节水水平己达到国内领先水平。但对比国外先进钢铁企业,宝钢还可以采 取提高浓缩倍数、优化串级水使用系统、再生回用围厂河废水、收集利用雨水和 海水、水夹点技术等对整体水资源利用体系进行进一步改造和优化。其中,围厂 河水处理回用是最有效的途径之一。通过对围厂河的调查研究表明,铁、锰、 c i 、s o ? 。、电导率和硬度是围厂河水回用的重点水质控制指标。 课题进行了锰砂生物过滤工艺处理围厂河水的试验研究,结果表明,当采用 锰砂粒径为0 6 - - 1 2 m m 的巩义锰砂,锰砂滤层厚度1 0 0 c m ,生物膜培养成熟后, 滤速为5 m h 以下,工作周期为4 d ,反冲洗强度为2 7 l ( s m 2 ) ,冲洗历时5 m i n 。 d o 含量维持在4 5 m g l ,滤柱出水总铁和锰分别稳定达到0 3 m g l 和0 1 m g l 以下,达到宝钢工业用水水质标准。 课题进行了锰砂生物过滤工艺的微生物学研究。结果表明,锰砂表面的生物 膜和滤料缝隙间的铁泥构成了锰砂滤柱的微生物群落,筛选、培育出两种鞘细菌 类的铁、锰氧化细菌,成熟的生物滤层内每克干砂上存在1 0 3 1 0 4 个铁锰细菌, 混合菌种对f e 2 + 、m n 2 + 都具有很好的降解效果,具有不同的降解动力学规律。 课题提出了锰砂生物过滤工艺在宝钢水回用系统中的适用途径。围厂河水经 锰砂生物过滤后可与宝钢制水厂工业水产水按比例混配回用;围厂河水经过锰砂 生物过滤预处理和反渗透脱盐处理后的产水可直接回用于工业水系统。宝钢制水 厂也可建立锰砂生物滤池,替代原有工艺,提高水处理效果。 关键词:宝钢,围厂河,水回用,锰砂生物过滤,铁、锰氧化细菌 a b s t r a c t a b s t r a c t a tt h eb a c k g r o u n do f w a t e rr e s o u r c es h o r t a g e ,t h ed e v e l o p m e n to fi r o na n ds t e e l i n d u s t r yi sl i m i t e db yw a t e rs u p p l yi n s u f f i c i e n c y a c c o r d i n gt ot h ec u r r e n ts i t u m i o no f l o we f f i c i e n c yo f w a t e rr e s o u r c er e c y c l i n ga n dh i g hw a t e rc o n s u m p t i o np e rt o ns t e e l , t h es t u d yo nt h ek e yt e c h n o l o g yo f a d v a n c e dt r e a t m e n tf o ri n t e g r a t e dw a s t ew a t e r r e u s ei ni r o na n ds t e e li n d u s t r yh a sb e e nu r g e n ta f f a i r s t h es t u d yf o c u s e so nr e s e a r c h o nw a t e ru t i l i z a t i o ns y s t e ma n dt r e a t m e n tt e c h n o l o g yo f m a n g a n e s em i n e r a lb i o l o g i c a l f d t r a t i o nf o rf a c t o r ym o a t , w h i c hc 锄o f f e rt e c h n i c a ls u p p o r tf o rw a t e rs a v i n gw o r k a n dc o n s t r u c th i g he f f i c i e n tw a t e rr e s o u r c eu t i l i z a t i o ns y s t e mf o ro t h e rl a r g e - s c a l ei r o n a n ds t e e le m e r p r i s e si no u rc o u n t r y t h er e s u l ts h o w s ,i nb a n s t e e lt h el e v e lf o rw a t e rr e c y c l i n gc o u l db et o po f c h i n a t h r o u g ht h ew a y o f t h eq u a l i t yo f s u p p l y ,w a t e rr e c y c l i n ga n dc a s c a d ew a t e r c o m p a r e dw i t ha d v a n c e de n t e r p r i s ei nt h ew o r d t h ew a t e ru t i l i z a t i o ns y s t e mi n b a o s t e e lc o u l db eo p t i m i z e dt h r o u g hs o m ew a y s t h em e t h o d si n c l u di n c r e a s i n g c o n d e n s ed e g r e e ,o p t i m i z i n gt h ec a s c a d ew a t e rs y s t e m ,r e s u i n gf a c t o r ym o a t , w a t e r p i n c ht e c h n o l o g y ,g a t h e r i n gr a i nw a t e ra n dd e s a l t i n gs e a w a t e r t h ew a yo f r e u s i n g t h e f a c t o r ym o a ti st h em o s te c o n o m i c a l t h r o u g ht h ei n v e s t i g a t i o nf o rt h ef a c t o r ym o a t , f e 、b t n 、c i 。、s 0 4 2 - 、c o n d u c t a n c ea n dr i g i d i t y a r ea r et h ei m p o r t a n tw a t e rq u a i i t y f a c t o r si nr e u s i n gt h ef a c t o r ym o a t t h es t u d yh a dd o n et h ee x p e r i m e n to fi r o na n dm a n g a n e s er e m o v a lb y m a n g a n e s em i n e r a lb i o l o g i c a lf i l t r a t i o n t h er e s u l ti l l u s t r a t e s ,m a n g a n e s es a n dc o m e s f r o mg o n gy iw h i c hp a r t i c u l a t ed i a m e t e rr a n g e sf r o m0 6t o1 2 m m , a n db i o l o g i c a l f i l t e rh e i g h ti s1 0 0 c m a f a rb i o f i h ni sm a t u r e ,t h ep r o p e rf d t e f i n gv e l o c i t ys h o u l db e l o w e rt h a n5 m h ,w o r kp e r i o di s4 d ,b a c k w a s hi n t e n s i t yi s2 7 l ( s m 。) a n dd u r a t i o n t i m ei s5r a i n , d oc o n c e n t r a t i i sb e t w e e n4a n d5 m g l t h ec o n c e n t r a t i o no f t o t a l i r o na n dm a n g a n e s ei ne f f l u e n tc o u l db el o w e rt h a no 3 m e c la n do 1 m g l w h i c h m e e t st h er e q u i r e m e n tf o rw 砒c rq u a l i t yi nb a o s t e e l t h es t u d ya l s oh a dd o n et h ee x p e r i m e n to f a n i m a l c u l e si n t h em a n g a n e s es a n d c o l u m n t h er e s u l ts h o w s ,t h em i e r o b i a ic o m m u n i t yi sc o m p o s e do f b i o f d ma n di r o n s l u d g e t w ok i n d so f i r o na n dm a n g a n e s eo x i d i z i n gb a c t e r i aa r ef i l t r a t e da n d n u r t u r e d ,w h i c hb e l o n gt os h e a t h e db a c t e r i & t h ei r o no x i d i z i n gb a c t e r i aa m o u n t st o a b s l r a c t 1 0 3 t o , p e rg r a md r ys a n di nb i o f i l m m i x e db a c t e r i ah a sg o o de f f e c to fd e g r a d a t i n g f 矿+ a n dm n 2 + ) w h i c hf o l l o w sd i f f e r e n tk i n e c t i c sr u l e s 1 1 1 es t u d yp u t sf o r w a r ds o m ea p p l i c a t i o nw a y sf o rt h et e c h n o l o g yo f m a n g a n e s e m i n e r a lb i o l o g i c a lf i l t r a t i o ni nb a o s t e e l t h ef a c t o r ym o a tc o u l db et r e a t e da n d e f f l u e n to f m a n g a n e s em i n e r a lb i o l o g i c a lf i l t r a t i o nc o u l db em i x e dw i t hi n d u s l t yw a t e r a st h er c u s ew a t e ri ni n d u s t r yw a t e rs y s t e m t h ew a s t e w a t e ro f f a c t o r ym o a tc o u l d b eu s e da si n d u s t r yw a t e rd i r e c t l ya f t e rt r e a t m e n tb ym a n g a n e s es a n df i l t e ra n d n a n o f i l t r a t i o n t h ew a t e r w o r k si nb a o s t e e lc o u l dc o n s t r u c ta m a n g a n e s es a n df i l t e r t a n kt oi r l c r c a s et h ee f f 托o f t r e a t m e n t k e y w o r d a :b a o s t e l l ,f a c t o r ym o a t ,w a t e rr e u s e ,m a n g a n e s em i n e r a lb i o l o g i c a l f i l t r a t i o n ,i r o na n dm a n g a n e s eo x i d i z i n gb a c t e r i a m 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定, 同意如下各项内容:按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本,o 学校有权保存学位论文的印刷本和电子版,并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文;学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务;学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版;在不以赢利为目的的前 提下,学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动 学位论文作者签名鸯蔚琴 砧年j 月妒日 经指导教师同意,本学位论文属于保密,在年解密后适用 本授权书。 指导教师签名:学位论文作者签 名: 年月日年月日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师指导下,进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体,均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 签名:奄访 矽# 年 ;月抄e l 第1 章绪论 第1 章绪论 1 1我国钢铁工业发展和水利用概况 1 1 1 我国钢铁工业发展状况 钢铁是人类社会重要的基础性、功能性材料。钢铁工业在中国经济中占有重 要地位。“十五”期间,我国钢铁行业累计产粗钢1 1 9 1 5 亿吨,满足了国内市 场9 2 8 的需求,为国民经济发展做出了重大贡献。 我国是一个经济总量较大的发展中国家,城市升级与改造等基础设施投资均 成为钢铁消费大户,内需的强劲增长促使我国钢铁产量与质量逐步提升。自1 9 5 0 年,我国冶金工业进入了一个高速发展的春天,取得了令世人嘱目的进步:1 9 5 0 1 9 9 6 年,钢产量由1 5 8 万吨上升到1 0 1 2 4 万吨,排名跃居到世界第一。1 9 9 9 年 钢产量达到1 2 3 9 5 4 万吨i l 】;目前全世界钢的生产能力约1 0 亿吨,中国共有1 0 0 0 多家钢铁企业,2 0 0 7 年,中国炼钢能力已达到5 亿吨,钢产量达4 9 亿吨。作为 世界上最大的产钢国和钢铁消费国,中国钢产量相当于排名2 至4 位的美国、俄 罗斯和日本三国的总和。图l l 为近年全国钢产量统计情况。 訾 攀 v 栅 钆 幂 2 0 0 02 0 0 l2 0 0 22 0 0 32 0 0 42 0 0 52 0 0 62 0 0 7 在 圈1 - 1 近年全国钢产量情况 我国钢铁企业规模也在明显扩大。2 0 0 6 年,钢产量在5 0 0 万吨以上的企业 ( 集团) 已达有2 2 家,其中产钢量1 0 0 0 万吨以上企业有9 家;钢产量在2 0 0 5 0 0 万吨企业已达3 3 家,1 0 0 万2 0 0 万吨的钢铁企业也有1 9 家。其中宝钢集 团钢产量达2 2 5 3 万吨,成为我国第一个年产钢超过2 0 0 0 万吨的钢铁集团。2 0 0 6 6 5 4 3 2 1 0 第i 章绪论 年全国钢产量排名前十豹企业依次为宝钢、唐钢、鞍钢、沙钢、武钢、济钢、马 钢、莱钢、首钢、华菱钢铁。 中国钢铁行业虽然得到了长足快速发展,但目前面临严重的产能过剩、产能 落后和产业集中度低等重要问题。落后的炼铁和炼钢生产能力主要集中在华北和 华东。由于中国钢铁产业集中度低,企业数量过多,2 0 0 4 年中国钢铁工业集中 度仅为1 5 7 ,企业价格行为受到的约束就较弱。价格竞争的倾向比较强,不能 像欧美国家的钢铁公司那样,通过钢厂自愿减产,改善供求关系来达到稳定钢材 价格的目的。另一方面,从产品品种看,棒线材等低端产品严重过剩,冷轧硅钢 片、轿车用板、高档家电板等高附加值产品仍然不足。钢铁行业面临的问题是提 高产品的质量和技术含量;钢铁的产能过剩,既是生产能力与需求的相对过剩, 又是结构性过剩。高级钢材的生产能力远远不够,相当一部分必须靠进口解决。 当前钢板材市场的供应“虚缺”仍然明显。因此调整产品结构和资本结构将是中 国钢铁企业今后发展的主要方向,这主要包括:积极采用世界先进工艺和技术, 实现装备大型化、现代化,加快淘汰落后工艺、装备和产品,提高钢铁产品的档 次和质量;推进企业跨地区联合重组,建成若干个具有国际竞争力的大型企业集 团,提高全行业产业集中度;降低消耗,改善环境,提高资源回收利用率和资源 有效利用率;调整钢铁工业布局,通过兼并联合、搬迁改造、新建扩建等方式, 做到产业布局基本合理。 1 1 2 我国钢铁工业水资源利用现状 我国水资源严重短缺,属于贫水国家,水资源供需矛盾十分突出,同时我国 又属于发展中国家,人民生活和社会经济需要迅速改善和极大提高,这就要求工 业经济迅速健康稳定发展,但是目前水资源分布不均衡,水污染严重,水资源利 用效率也比较低,水资源的供需矛盾已成为制约我国国民经济和社会可持续发展 的突出问题。我国水资源总量逐年下降,2 0 0 0 2 0 0 4 年水资源总量由2 7 7 万亿 m 3 下降至2 4 l 万亿m 3 ,人均水资源占有量由2 1 9 3 m 3 下降到1 8 5 6 m 3 t ”。工业用 水占全国总取水量的2 0 左右,其中钢铁工业是耗水大户之一,仅次于火力发 电、纺织印染、造纸。钢铁行业既是用水大户,又是主要的环境污染源。要实现 钢铁工业的可持续发展,必须从战略的高度出发,节约用水,提高用水效率。 据不完全统计,2 0 0 5 年全国工业废水排放2 4 3 亿m 3 ,其中钢铁工业排放废 水1 8 4 1 7 3 亿m 3 ,占工业废水总排放量的8 5 3 。钢铁工业2 0 0 0 年用水量约为 3 0 6 亿m ,约占全国工业用水量的2 7 。,预计2 0 2 0 年钢铁工业需水量将高 达8 3 3 亿m 3 ,水资源将难以支撑行业可持续发展p j 。 2 第1 章绪论 2 0 世纪以来,随着工艺、装备和技术水平的提高,我国钢铁工业在节水方 面已经取得显著进步,用水和排水形势逐步好转,因此,近年来随着钢产量的逐 年增加,钢铁行业的取水量却逐年减少,并呈现负增长的可喜局面。2 0 0 4 年钢 铁全行业年取新水总量在3 4 亿m 3 左右,吨钢取新水和吨钢外排废水分别为 1 1 1 5m 3 和6 om 3 ,2 0 0 5 年全国大型钢铁企业( 年产钢量大于6 0 0 万吨) 平均 吨钢耗新水量达到7 6 4m 3 t 的指标1 4 】,2 0 0 6 年吨钢耗新水量再创新低,大中型 钢铁企业平均吨钢耗新水量达到6 5 6m 3 t ,2 0 0 7 年全国钢铁企业吨钢用水量约 为5 6 4m 3 t ,图1 2 为近年来国内重点大中型钢铁企业用水情况表p 】。以上数据 表明,自2 0 0 0 年以来全国钢铁企业节水水平显著提高。这主要是因为近年来企 业通过实施兼购合并,淘汰落后生产工艺,连铸比率大大提高,改善用水水质、 优化循环水系统、改进用水设施、提高循环水技术水平和水重复利用率等措施, 使我国钢铁工业的水资源利用状况正逐步趋于合理化,吨钢耗新水量逐年降低。 3 0 2 5 0 0 、2 0 3 * 1 5 辐 糕1 0 器 冒5 0 2 0 0 02 0 0 l2 0 0 22 0 0 32 0 0 42 0 0 52 0 0 62 0 0 7 年 圈1 - 2 近年国内重点大中型钢铁企业吨钢耗新水情况 但是,国内大中型钢铁企业与国外先进水平相比,仍然存在一定差距。我国 钢铁工业整体水资源利用水平与国内外先进水平比较见表卜1 【6 】。 表l - 12 0 0 6 年国内外钢铁企业水资源利用情况 国内钢铁企业国内落后企国际先进水 指标宝钢 平均值业值 吨钢耗新水量( m 3 t )6 5 63 6 53 6 1 22 1 废水处理率( ) 9 9 61 0 04 01 0 0 外排废水达标率( ) 9 5 2 9 1 0 0 3 8l o o 吨钢排废水量( k g t ) 5 0 72 0 5|2 工业水重复利用率( )9 4 49 7 63 9 79 8 从表l - 1 可见,我国钢铁工业废水处理率和达标排放率与国外先进水平相差 不大,但在吨钢取新水、吨钢外排废水和水重复利用率方面则存在很大差距。2 0 0 5 年我国大中型钢铁企业吨钢耗新水量平均为8 6 m 3 t ,较2 0 0 4 年同比降低2 9 3 , 第1 章绪论 工业水重复利用率平均达9 2 ,o 。但比较日本扇岛2 1 m 3 t 、德国蒂森克虏伯 2 6 m 3 t 、韩国浦项3 5m 3 t 等国外钢铁企业的吨钢耗新水量先进值,我国除宝钢 达到国际先进领先水平外,其他大中型钢铁企业的节水潜力都有待提高。 比较国内大中型钢铁企业与宝钢以及世界先进钢铁企业,中国钢铁行业在水 资源利用方面存在的主要问题包括以下几个方面。 ( 1 ) 钢铁企业装备先进化同发达国家有明显差距。小焦炉、小高炉、小转 炉、小电炉、落后轧机等落后装备仍占有相当大的比例。2 0 0 6 年全国现有高炉 1 2 5 0 座,1 0 0 0 m 3 以下的有1 1 3 0 座,占炼铁能力的6 0 以上,与国际水平存在较 大差距。关停和淘汰落后工艺装备,可以减少钢铁企业数量,提高产业集中度, 促进大型企业调整改造,提升技术装备水平。 ( 2 ) 我国钢铁工业管理水平和节水理念落后。国外钢铁企业在水资源的利 用方面管理严格,并不断通过技术创新达到废水零排放的目标,而国内钢铁企业 水量计量和水质监测不完善,缺乏对水资源合理利用的科学管理,丰水地区的钢 铁企业节水意识较差,廉价用水导致忽视节水工艺的创新。全国缺乏健全的钢铁 行业节水管理结构,无法从整体上协调用水、节水,不能及时纠正企业内部常见 的浪费水资源工艺,不能有效淘汰一些生产工艺落后的中小型钢厂,致使国内各 钢铁企业之间用水水平差距很大。同时由于缺乏全国钢铁生产的协调管理,各钢 铁厂盲目扩大生产,造成钢铁行业污染物排放量进一步增大。 ( 3 ) 水循环深度处理工艺普及性不高。近年来干法息焦技术、干法除尘技 术、高炉喷吹煤粉技术、高炉密闭循环水系统、浊循环水零排放、串级水利用技 术、外排废水综合回用等先进技术在宝钢、鞍钢、包钢、本钢、唐钢等大型钢铁 集团广泛使用和借鉴,大大提高了水循环利用率,但在中型钢铁企业中普及性还 比较低,钢产量在2 0 0 万吨5 0 0 万吨的钢铁企业吨钢耗水量和吨钢外排废水量 偏高,大多数循环处理系统仍然保持在初级水平,并未达到国际先进钢铁企业“一 水多用”的水平,只是将收集的生产废水进行简单的处理之后回用于厂区冲渣、 浇灌等低水质用户;而一些老钢铁企业仍使用原有的简单处理设施,使含有污染 物的生产废水经过处理与其他废水汇流后达标排放,缺乏采用反渗透、纳滤等先 进的深度水处理技术,使废水在循环系统中经处理后可以进一步的循环利用满足 高水质用户的要求。 ( 4 ) 非传统水源利用较少。钢铁企业的非传统水源主要包括企业的生产废 水、企业内部所收集的雨水以及海水资源。我国的大型钢铁企业近年来在生产废 水的回收利用上取得了较大的进步,不少企业都开始重视生产废水的处理回用并 达到了不错的效果,但由于大部分企业的废水回用方向还仅限于冲渣灰、浇灌等, 并未有效充分的利用这部分废水资源。国内钢铁企业在雨水和海水的收集和利用 4 第1 章绪论 上与国外先进企业相比还存在较大的差距,目前还无建立完善的雨水回用和海水 淡化水循环系统。 综上所述,我国钢铁工业在改进钢铁生产工艺、提高管理水平、更新节水理 念的基础上,更需要进一步完善水循环系统,普及先进节水技术,创新串级水使 用,引进废水深度处理技术,扩大废水回用途径,同时有效利用现有的生产废水、 雨水和海水资源,对于改进我国钢铁企业的用水现状也有着很大的现实意义,目 前我国许多钢铁企业并未合理利用自身的废水资源,更没有涉及到雨水与海水资 源的处理利用,因此若能够在这方面进一步努力,对促进我国钢铁企业整体的用 水水平将有十分重要的意义。 上述分析说明,钢铁工业生产用水供需矛盾仍十分突出,节水工作依然十分 艰巨。针对我国钢铁企业的现状和发展潜力,总结和学习国内外钢铁企业的先进 经验,研究钢铁企业水资源循环利用的先进实用技术,使我国钢铁企业整体吨钢 耗新水量逐步达到国际先进水平,这不仅促进了钢铁工业这一我国国民经济支柱 产业快速稳定发展,对促进国家经济社会稳定发展也有着十分重要的现实意义。 1 2宝钢钢铁生产和水利用概况 1 2 1宝钢钢铁生产状况 宝钢建厂于1 9 8 5 ,先后完成一、二、三期工程建设和十五规划项目建设, 1 9 9 8 年宝山钢铁公司联合上海冶金控股公司和上海梅山公司,组建成立上海宝 钢集团公司( 以下简称宝钢) 。联合重组近6 年来,宝钢充分发挥联合优势,统 筹规划调整产品结构,推进科技进步,全面加强管理,加快技术改造和建设钢铁 精品基地步伐,企业经济效益显著提高,整体实力明显增强,初步形成我国现代 化程度最高、工艺技术最先进、规模最大的钢铁精品基地,成为我国创新能力最 强、科技成果转化率最高的钢铁工业新工艺、新技术、新材料研发基地,跻身于 世界先进钢铁企业行列1 7 1 。 宝钢目前拥有三个烧结厂、三个炼焦厂、四座炼铁高炉、两座炼钢转炉、四 个连铸车间、两个冷扎厂、三个热轧厂、一个条钢厂、一个彩涂车间、一个钢管 公司、三处煤气精炼及三处化产等生产部门,是我国唯一一家年产钢超过2 0 0 0 万吨的钢铁联合企业。近几年来,宝钢钢产量一直呈递增趋势,2 0 0 3 年粗钢产 量排名世界第六,宝钢以1 4 5 4 8 亿美元销售总额名列第3 7 2 位,从而成为中国 竞争性行业和制造业中第一批进入世界5 0 0 强的企业【s 1 。2 0 0 4 年宝钢产钢2 1 4 1 万吨,实现销售收入1 6 1 8 亿元,利润2 1 9 亿元。2 0 0 6 年,宝钢粗钢产量达到2 2 5 3 第1 章绪论 万吨,世界钢铁企业排名第六,中国钢铁企业排名第一。图1 3 为宝钢近年钢产 量情况。 3 5 0 0 3 0 0 0 ,、2 5 0 0 留 r2 0 0 0 喇1 5 0 0 钆 骚1 0 0 0 5 0 0 o 2 0 0 02 0 0 12 0 0 22 0 0 32 0 0 42 0 0 5 2 0 0 62 0 0 7 燕 图1 - 3 宝钢近年钢产量 宝钢致力于成为中国钢铁精品基地和新工艺新技术新材料研发基地,产品结 构以板管材为主、棒线材为辅,专业生产高技术含量、高附加值的钢铁产品。产 品聚焦于汽车、家电、造船、石油开采、油气输送、压力容器、集装箱用材、高 等级建筑用钢等高端产品领域,建立了相对合理的产品结构,板材比例达到8 0 。 近年来,宝钢的汽车板、造船板、石油和管线用钢、不锈钢、电工钢、高等级建 筑用钢等高技术含量、高附加值产品的比例大幅上升。宝钢不但成为中国市场主 要钢材供应商,而且其产品也已出口日本、韩国、欧洲、美洲等四十多个国家和 地区,在国际钢材市场中占有重要地位。 宝钢新一轮的战略目标是:继续保持在中国钢铁业中的领先地位,建成中国 最大、最具竞争力的钢铁生产集团,至2 0 1 0 年,宝钢钢铁主业的综合竞争力进 入世界前三名,成为拥有自主知识产权和强大综合竞争力、备受社会尊重的、“一 业特强、适度相关多元化”发展的世界一流跨国集团。 1 2 2 宝钢水利用概况 宝钢在水资源的运作和实践上,都体现了“办世界一流企业,创世界一流水 平”的精神。按照原设计,宝钢吨铜用水量和吨钢耗新水量分别为2 0 0 m 3 t 和 9 9 q n 3 t ,重复利用率约为9 5 。经过十年的运行实践,宝钢在节水方面都取得 了长足进展。宝钢虽处于水资源较为丰富的长江边,但从节约国家资源、保护环 境出发,瞄准世界先进水平,加强对水的管理,并将其纳入能源管理的范畴,有 效地做好节水工作,取得了较好的成绩。宝钢2 0 0 0 - 2 0 0 6 年吨钢耗新水量统计见 图1 - 4 。 6 第1 章绪论 z u l ,02 0 0 l2 0 0 2z 0 0 32 0 0 42 0 0 52 0 0 6 焦 图l - 4 宝钢历年吨钢耗水量变化图 近几年来,宝钢积极向世界先进水平看齐,开展各种节水技术的研究和应用。 从2 0 0 1 年开始,宝钢开展了杜绝用水“跑、冒、滴、漏”的活动,并通过对各工 序的用水情况进行全面摸底,实施改进制水工艺、完善管网系统、实现多级用水、 优化运行管理等方面的攻关,开发和应用多项节水技术,到2 0 0 6 年,宝钢吨钢 耗新水量达到3 6 5m 3 t ,仅为国内平均水平的一半,基本达到国际先进水平。 但与世界先进的钢铁企业相比,宝钢吨钢耗新水量还未达到3 5m 3 t ,而安 赛乐一米塔尔等大型钢铁集团的吨钢耗新水已达到3m 3 t 以下,图l - 5 为2 0 0 5 年宝钢与世界先进钢铁企业吨钢耗新水量的比较情况。 举最墨铎g*田 州米哥孵艘酶但 哑 艟 哑 o 锅* 霉 姐 嚣 谣 叮 搬 图1 - 5 世界先进钢铁企业吨钢耗新水量比较 宝钢尽管在近年内不断创新,引进高新工艺,改造高炉,淘汰落后除尘设备, 应用各种水循环技术,串级利用含油废水,但相比较国外先进钢铁企业,宝钢还 需要向国外钢铁企业借鉴绿色节水理念和先进节水技术,主要体现在: ( 1 ) 生产工艺有待进一步向世界先进水平看齐。传统的钢铁长流程生产工 艺存在着高能耗、工艺复杂、高废物产生量等不足,先进钢铁生产工艺不仅可以 7 8 7 6 5 4 3 2 1 o 。m)簧鞲骥器冒 5 4 3 2 1 0 芝,5旆耀幂首 第1 章绪论 省略一些不必要的工序,从而缩短工艺流程,而且可以提高钢铁生产过程的连续 性,避免钢铁生产中中间产品( f 炭t k 等) 经常性的加热和冷却,所以具有很好的 节水效果。宝钢在生产工艺方面相比世界钢铁企业自主创新和大胆改革还不足, 2 0 世纪兴起的c o r e x 工艺省去了污染最严重的炼焦和烧结两道工序,工艺能 耗要比传统高炉能耗低1 2 左右,在环境保护方面有很大优势,是新代绿色 清洁生产炼铁工艺【9 】,宝钢可试点选择用c o r e x 工艺取代一些老高炉,从根本 上降低耗水量和废水产生量。 ( 2 ) 全厂“零排放”模式有待进一步完善。宝钢高炉、转炉以及电炉内部 系统水循环利用率都达到了9 5 以上,水串级使用率很高,但缺乏各个工序部 门间整体协调和串级使用,没有将全厂用水作为一个循环水系统进行优化设计。 目前只有部分含油废水经处理后回用至清扫、除尘方面,各部门排放废水没有能 有效综合串级使用到其他部门,造成全厂的水重复使用率低于世界先进水平。应 建立全厂水量平衡测试,运用集成技术对系统用水进行优化,构建全厂水循环网 络图。 ( 3 ) 深度综合处理和回用各种水资源不足。宝钢目前建立了约1 3 0 个水循 环系统,工业水经清循环、浊循环后最终排放。处理后的废水直接排入围厂河, 宝钢没有对围厂河水进行综合处理回用,部分生活污水经处理后也直接排放没有 建立中水系统,另外宝钢厂区每年的降雨量达到1 0 5 6 8 m m ,年平均径流量达 1 0 5 8 6 万m 3 ,但没有设立专门的雨水收集系统和处理回用。相比较,米塔尔集 团有独立的雨水处理回用系统,由于雨水的水质相对较好,因此经过的简单的处 理之后便可以回用补充一些低水质要求用户,进一步减少了米塔尔集团的新水取 水量1 1 0 】。只有将各种废水都纳入全厂水循环系统中,对废水进行综合深度处理, 降低回用水含盐量,使回用水水质恢复到工业新水水质指标,取代工业新水,才 能真正达到回用目的,使企业真正实现废水零排放。深度处理排放废水并回用将 是钢铁企业直接、经济、有效的节水途径。 8 第2 章课题研究目标和研究内容 第2 章课题研究目标和研究内容 2 1 研究目标 针对我国钢铁工业快速发展与水资源短缺的矛盾,本课题在国内外大型钢铁 企业水资源利用调研的基础上,开展了宝钢水资源利用体系调研工作,评价宝钢 水循环系统的特点,分析收集外排废水的围厂河水质特征,研究锰砂生物过滤工 艺处理宝钢围厂河废水的可行性。通过对宝钢水回用体系调研分析和废水回用处 理技术研究,为宝钢进一步降低吨钢耗新水量提供技术依据,也为其他大型钢铁 企业降低吨钢耗新水量提供借鉴。总体研究目标如下: ( 1 ) 在已进行的国内外大型钢铁企业水资源循环利用调研分析基础上,总 结出宝钢先进的水循环系统的实践经验。同时,提出宝钢水资源利用体系进一步 优化的措施,为宝钢进一步开展节水工作拓宽途径,也为国内其他大型钢铁企业 完善水资源利用体系及降低吨钢耗新水量提供借鉴。 ( 2 ) 针对收集宝钢达标外排工业废水的围厂河水量水质特性,开展锰砂生 物过滤工艺处理回用围厂河水的技术研究,取得相关工艺应用技术参数,使处理 的围厂河水回用水质达到城市污水再生利用一工业用水水质( g 阱 1 9 9 2 3 2 0 0 5 ) 和宝钢工业用水水质标准。 ( 3 ) 开展锰砂生物过滤工艺的微生物学研究,深入研究铁、锰氧化细菌的 特性及作用机理,为钢铁废水应用锰砂生物过滤工艺提供充足的理论依据,促进 国内锰砂生物过滤工艺的发展。 ( 4 ) 根据宝钢各工业用水水质要求、水循环系统优化改进的措施和目标, 提出锰砂生物过滤工艺在宝钢工业用水回用中的技术途径及经济分析。 2 2研究内容 课题以宝钢水资源利用体系和围厂河水为研究对象,在宝钢水回用系统分析 研究、围厂河水锰砂生物过滤工艺处理技术和水回用途径等方面开展研究,主要 研究内容如下: ( 1 ) 宝钢水资源利用体系评价与分析 宝钢水资源利用体系研究主要通过实地调研、资料收集、统计分析等方式, 在用水种类与水质、用水分布、水循环利用系统特点等方面开展调查研究,提出 9 第2 章课题研究目标和研究内容 宝钢水资源利用体系的改进措施和优化技术,结合围厂河水水质特点,提出围厂 河水大规模回用的技术方法和回用途径。 ( 2 ) 锰砂生物过滤工艺研究 以锰砂作为生物固锰除锰介质,通过天然挂膜方式研究锰砂滤柱对围厂河水 的处理效果。对污染物的处理效果、锰砂填料的选择、工艺工况参数进行研究, 并结合理论分析锰砂生物滤柱的去除机理,获得锰砂生物过滤工艺处理围厂河水 的1 况参数,为宝钢深度处理回用围厂河水提供关键技术及应用工艺。 ( 3 ) 锰砂生物过滤工艺的微生物学研究 对锰砂滤柱内的微生物群落开展研究,运用微生物学方法,分析微生物群落 的组成和特性,研究群落内各种铁、锰氧化细菌的性能,验证生物氧化去除铁锰 的动力学规律和作用机理,获得生物除铁除锰的理论依据,为提高生物除铁除锰 技术的效率提供理论基础。 2 3测试方法 试验研究中,测定铁、锰、p h 、浊度、电导率和c o d 值、氨氮及总磷等指 标,其分析方法均按照国家标准分析方法或国家环境局组织编写的水和废水监 测分析方法( 第四版) 规定的方法进行测定。具体分析指标及方法见表2 一l 。 表2 - 1 水质指标测试分析方法 序号项目 分析方法方法来源 ld o溶解氧仪法 g b l1 9 1 3 8 9 2 p h 玻璃电极法 g b 6 9 2 0 8 6 3 电导率电导仪法 ( 1 ) 4 浊度分光光度法 g b l 3 2 0 0 - - 9 1 5c o d c r重铬酸盐法g b l l 9 1 4 8 9 6 n i - i r n 纳氏试剂比色法g b 7 4 7 9 - - 8 7 7p钼酸铵分光光度法g b l l 8 9 3 8 9 8t f e 邻菲哆啉分光光度法 ( 1 ) 9 m n 2 + 高碘酸钾氧化光度法g b l l 9 0 6 8 9 ( 1 ) 水和废水监测分析方法( 第四版) ,中国环境科学出版社,2 0 0 2 年。 1 0 第3 章宝钢水资源利用体系分析研究 第3 章宝钢水资源利用体系分析研究 3 1研究内容与方法 3 1 1 研究内容及目的 ( 1 ) 调研宝钢主要水循环系统的运行情况,获得全厂各部门用水方式、用 水种类及用水分布资料。调查宝钢纯水密闭循环系统、开路清循环系统、污循环 系统、煤气洗涤水系统、串级水系统的工艺流程和用水水质等,总结宝钢用水系 统的分质供水、循环用水、串接用水途径等水资源利用的经验及特点,并与国际 先进钢铁企业节水技术对比分析,提出宝钢水循环系统改进优化的技术和方法, 拓宽宝钢进一步开展水资源节约利用的途径。 ( 2 ) 针对宝钢水资源利用体系改进措施和优化方法,结合围厂河水的水质 特点及分布等方面的调研资料,按照废水再生利用于循环冷却水系统和宝钢工业 用水标准,提出围厂河大规模回用途径。 3 1 2 研究方法 采用资料统计和现场勘察结合的方式开展调查研究。统计资料主要来源于宝 钢能源使用年报、能源安全环保月报、岗位操作规程及培训教材等资料进行统计 分析,取得相关数据和材料。现场勘察主要通过深入各用水部门进行走访、咨询、 现场测量等方法获取相关资料。统计资料和现场勘察所获得数据及材料汇总归类 后,采用统计图、统计表及相关模式相结合的方法进行分析研究。 3 2宝钢水资源利用体系评价 3 2 1 宝钢水系统概述 钢铁工业历来是用水大户,大型钢铁企业每天的用水量达几百万吨,为最大 限度的降低水资源的消耗,一般均实行循环用水,宝钢的工业水循环率为9 5 , 其消耗的水量由制水系统补充。 宝钢地处长江口,因此选择长江作为其水源地,长江为中国第一大河,水量 丰富、水质较好,但由于地处出海口,在冬季长江来水量较少时,容易受到海水 第3 章宝钢水资源利用体系分析研究 倒灌的影响,因此在冬季长江秸水季节,利用宝山湖水库的调蓄容量,确保生产 用水。在夏季长江丰水期时,可直接用长江钢泵向第一、二中央水处理厂供原水, 以节约电力消耗并改善水质。 长江原水送入第一、第二中央水处理厂,经过加药混凝、沉淀、过滤、离子 交换等处理工艺,分别被制成工业水、过滤水、软化水、纯水,分别送各自的管 网,使各自的管网保持一定的水压,各用户点根据补水需要,随时自管网补充新 水,在本系统内循环使用。 宝钢主要用水部门包括化学工艺公司、炼铁、炼钢、连铸、热轧、冷轧、高 线、钢管等其他能源部门,用水水量大,水质种类多,根据生产的要求,一般可 将用水分为以下几类,见表3 1 。 表3 1 宝钢用水种类及用途 用水种类 定义 用途 原水自然水体或城市给水制取工业用水 混凝沉淀或澄清处理后达 工业新水敞开式循环冷却水系统的补充水 到规定水质指标的水 工业新水过滤处理后达到作为软水、纯水等处理设施的原料水;水 过滤水 规定水质指标的水处理药剂、酸、碱稀释水:工艺设备表面冷却水 经离子交换、反渗透、电渗 工业新水不能满足的循环冷却水系统, 软水 如:大型高炉炉体循环冷却水系统、连铸结 析处理硬度达到指标 晶器循环冷却水系统,小型低压锅炉给水 锅炉给水,高质量钢材表面处理水。 纯水物化法去除盐类,含微量盐 高炉、连铸机循环冷却水补充水 全厂工业废水处理达到回原料场洒水,原料输送机的皮带洒水, 回用水 用标准,进行再次利用的水烧结添加水,高炉水渣补充水,钢渣洒水 水质要求较高的用户排出 串接水的废水,供给对于水质要求 用作洒水和煤气洗涤除尘系统的补充水之用 较低的用户使用 各系统的排污水,经过处理达到排放标准后,排入就近的排水系统,并最终 汇入宝钢围厂河,雨水也经雨排水系统汇入围厂河,最终由l 匕矿排水泵站排入 长江,确保宝钢的水量平衡及防汛安全。 3 2 2 宝钢用水分布 根据宝钢各用水单位的调查和统计分析结果,宝钢共有炼铁厂、炼钢厂、轧 钢厂、条钢厂、化学工业公司等1 4 个主要用水部门,以及一些零散用水部门, 用水单位较多,分散较广,具体见表3 2 和图3 一l 、图3 - 2 。 1 2 第3 章宝钢水资源利用体系分析研究 表9 22 6 年宝钢各生产部门用水量 总用水总 序号用水单位 工业水( m 过滤水( m 3 )纯水( m 3 )软水( m 3 ) 量( m 3 ) l化学工业公司5 9 6 4 4 0 32 2 3 8 8 55 2 0 0 06 2 4 0 2 8 8 2 炼铁厂 9 0 6 6 1 6 86 6 7 0 03 0 0 9 6 6 41 2 1 4 2 5 3 2 3 炼钢厂8 7 4 9 6 1 9 2 5 7 7 2 88 4 6 8 5 7 3 4 4 4 0 4 1 0 1 9 8 6 0 8 4热轧厂4

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

评论

0/150

提交评论