抓住關(guān)鍵，以綜合統(tǒng)籌思想引領(lǐng)鋼鐵企業(yè)節(jié)水減排方向
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綜合污水處理及資源化利用。
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催化臭氧氧化
鋼鐵企業(yè)全流程廢水資源化利用及節(jié)水減排
智能管控集成技術(shù)體系
這個(gè)技術(shù)成果是一個(gè)基于我國大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)廢水處理及資源化利用技術(shù)模式，涵蓋了鋼鐵企業(yè)分質(zhì)供排水及污廢水回用安全保障技術(shù)、水網(wǎng)絡(luò)水質(zhì)水量平衡集成優(yōu)化技術(shù)、用排水全過程精細(xì)化管理技術(shù)、鋼鐵企業(yè)水處理全流程控制專家系統(tǒng)等創(chuàng)新技術(shù)的集成體系。
課題組創(chuàng)新研發(fā)了鋼鐵企業(yè)水處理全流程控制專家系統(tǒng)。
課題組將計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與工業(yè)水系統(tǒng)自動(dòng)控制反饋調(diào)節(jié)技術(shù)、水系統(tǒng)水質(zhì)變化趨勢預(yù)判技術(shù)、水質(zhì)運(yùn)行狀態(tài)判定算法、全流程多因子水平衡優(yōu)化技術(shù)相結(jié)合，開發(fā)出包括循環(huán)水處理運(yùn)行管理模塊及給排水系統(tǒng)平衡優(yōu)化管理模塊的自動(dòng)化、智能化專家管理系統(tǒng)。
這些系統(tǒng)使當(dāng)前的水處理工作狀態(tài)及其變化趨勢可視化，對水系統(tǒng)運(yùn)行不良趨勢進(jìn)行預(yù)警和報(bào)警，對當(dāng)前問題和全廠水系統(tǒng)優(yōu)化狀況進(jìn)行診斷并提出解決預(yù)案，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場水處理運(yùn)行的精細(xì)化管理，提高循環(huán)冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行濃縮倍數(shù)，降低水處理運(yùn)行成本。
課題組在國際上首次將水質(zhì)水量優(yōu)化平衡技術(shù)從用水過程拓展到涵蓋水源選擇、原水處理、用水處理、污水處理及回用的全生命用水周期，創(chuàng)新研發(fā)出全流程多因子水平衡優(yōu)化設(shè)計(jì)算法。
這項(xiàng)技術(shù)能夠指導(dǎo)鋼鐵企業(yè)提高水的重復(fù)利用率，減少供水及排水量，達(dá)到技術(shù)經(jīng)濟(jì)的優(yōu)化平衡。
課題組還研發(fā)了以多流向強(qiáng)化澄清工藝為核心的鋼鐵企業(yè)綜合污水處理與回用成套技術(shù)。
這個(gè)成套技術(shù)針對鋼鐵企業(yè)總排口綜合污水，以加強(qiáng)預(yù)處理為基礎(chǔ)，以自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)多流向強(qiáng)化澄清器和V型濾池為核心，以反滲透膜法脫鹽進(jìn)行深度處理并輔以回用水含鹽量控制技術(shù)，最終回用于工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)作為補(bǔ)充水。其主體工藝占地面積僅為常規(guī)工藝的1/2左右，工程投資僅為國外同類設(shè)備2/3。這項(xiàng)技術(shù)可使鋼鐵企業(yè)污水減排率達(dá)到80%以上，噸鋼新水用量下降率達(dá)20%以上。
課題組還研發(fā)了鋼鐵企業(yè)分質(zhì)供排水及污廢水回用安全保障技術(shù)。
課題組研發(fā)了不同鋼鐵企業(yè)用、排水的水平衡技術(shù)模式，依據(jù)模式進(jìn)行分質(zhì)供、排水。利用自主研發(fā)的YJ-305X、YJ-103X、YJ80X等系列水質(zhì)穩(wěn)定藥劑及相應(yīng)循環(huán)水水質(zhì)控制技術(shù)可使循環(huán)水含鹽量達(dá)到5000mg/L左右、總硬1000mg/L（以CaCO3計(jì)）左右，保障回用水安全的用于鋼鐵企業(yè)的凈環(huán)冷卻水系統(tǒng)。
這項(xiàng)技術(shù)在攀鋼集團(tuán)西昌鋼釩有限公司水處理過程控制運(yùn)營服務(wù)項(xiàng)目中進(jìn)行了示范。示范工程水處理總規(guī)模為201.9萬m3/d。示范運(yùn)營部分節(jié)約新水量達(dá)937m3/h，節(jié)約新水比例59.14%。通過技術(shù)成果中相應(yīng)技術(shù)與管理手段的應(yīng)用，全廠循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行濃縮倍率控制在不低于3.5；將工業(yè)新水用量從建廠之初的8萬m3/d，降低到2017年的5.5萬m3/d，降低了31%；全廠總排口沒有污水外排。
這項(xiàng)技術(shù)在國內(nèi)鋼鐵企業(yè)推廣應(yīng)用3項(xiàng)，并在TPCO美國德克薩斯州項(xiàng)目、馬來西亞馬中關(guān)丹產(chǎn)業(yè)園350萬噸鋼鐵項(xiàng)目等海外項(xiàng)目中進(jìn)行了推廣應(yīng)用，總產(chǎn)值超7億元。
國家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)（以下簡稱“水專項(xiàng)”）在“十二五”期間做出大幅削減鋼鐵冶金行業(yè)廢水排放量并強(qiáng)化廢水資源化利用的戰(zhàn)略安排。由中冶建筑研究總院有限公司牽頭，聯(lián)合中國科學(xué)院過程工程研究所、北京國環(huán)清華環(huán)境工程設(shè)計(jì)研究院有限公司、北京林業(yè)大學(xué)等單位，共同承擔(dān)了水專項(xiàng)課題“重點(diǎn)流域冶金廢水處理與回用技術(shù)產(chǎn)業(yè)化”（2013ZX07209-001）。
課題聚焦冶金廢水3個(gè)最關(guān)鍵的技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行創(chuàng)新開發(fā)：一是鋼鐵企業(yè)總排口污水集中處理回用；二是難降解的焦化污水深度處理資源化利用；三是貫穿鋼鐵冶金工業(yè)生產(chǎn)全過程的用水、排水全流程綜合管控以節(jié)約用水、減少廢水排放。
這三個(gè)技術(shù)領(lǐng)域抓住了鋼鐵冶金行業(yè)在廢水處理與資源化利用方面的重點(diǎn)和技術(shù)短板：以貫穿鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)用水、排水全過程的清潔生產(chǎn)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)為技術(shù)導(dǎo)向，綜合統(tǒng)籌占企業(yè)用水85%以上的循環(huán)水處理回用及其智能化管理調(diào)控、并圍繞重污染的焦化污水處理回用等關(guān)鍵問題進(jìn)行創(chuàng)新研發(fā)并推廣應(yīng)用，將極大促進(jìn)全行業(yè)在節(jié)約新水用量、大幅降低污廢水的排放、提高企業(yè)水重復(fù)利用率方面的技術(shù)進(jìn)步。
經(jīng)過幾年的技術(shù)攻關(guān)，課題完成了多項(xiàng)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵裝備及材料的產(chǎn)業(yè)化、系列化開發(fā)，形成了鋼鐵企業(yè)節(jié)水減排全流程智能管控集成技術(shù)體系、焦化廢水處理關(guān)鍵設(shè)備與產(chǎn)品規(guī)；苽涞葍身(xiàng)鋼鐵行業(yè)節(jié)水減排、廢水資源化利用領(lǐng)域的重要標(biāo)志性成果，對于鋼鐵聯(lián)合企業(yè)各工序極限水平衡優(yōu)化及智能運(yùn)行管理、廢水處理及資源化利用具有很強(qiáng)指導(dǎo)意義，為我國現(xiàn)階段鋼鐵行業(yè)節(jié)能及節(jié)水減排工作提供了關(guān)鍵技術(shù)手段并指出了發(fā)展方向。
課題組還組建了冶金工業(yè)廢水處理及資源化產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，并獲批建設(shè)鋼鐵工業(yè)環(huán)境保護(hù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，為今后的鋼鐵行業(yè)廢水處理及資源化利用技術(shù)進(jìn)步打下了良好的基礎(chǔ)。
攻克焦化污水預(yù)處理和深度處理難關(guān)
開發(fā)焦化廢水處理關(guān)鍵設(shè)備并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品規(guī)；苽
基于“十一五”水專項(xiàng)已研發(fā)出的焦化廢水處理關(guān)鍵技術(shù)的研究基礎(chǔ)，“十二五”期間，課題組繼續(xù)研發(fā)核心關(guān)鍵設(shè)備與產(chǎn)品進(jìn)行規(guī)；苽洌瑸榻够瘡U水處理技術(shù)的推廣應(yīng)用提供了技術(shù)支撐。
高通量蒸氨過程精餾關(guān)鍵設(shè)備
針對煤化工廢水的組成特點(diǎn)，課題組成功研發(fā)出了高通量、低阻降、高分離效率、操作彈性大和抗結(jié)垢新型組合塔內(nèi)件，很好地解決了傳統(tǒng)蒸氨塔在煤化工廢水處理應(yīng)用中出現(xiàn)的抗堵塞、高分離效率和操作彈性之間的矛盾，利用模擬軟件對精餾脫氨過程進(jìn)行量化設(shè)計(jì)，大大提高設(shè)計(jì)精度。課題組還建設(shè)了可進(jìn)行脫氨塔數(shù)據(jù)模擬優(yōu)化、塔內(nèi)件結(jié)垢優(yōu)化及三維可視化應(yīng)用、系統(tǒng)自動(dòng)控制等的蒸氨塔設(shè)備優(yōu)化平臺(tái)一套。
臭氧催化氧化深度處理關(guān)鍵設(shè)備與催化劑
含難降解有機(jī)污染物的工業(yè)廢水，危害程度高，治理難度大。針對此技術(shù)瓶頸，課題組研發(fā)了高效非均相催化臭氧氧化催化劑，可提高污染物的去除效率，且不產(chǎn)生二次污染。同時(shí)，建立催化氧化設(shè)備中臭氧、水、催化劑的溶解與化學(xué)反應(yīng)模型，對催化氧化塔進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)臭氧利用率的大幅提高及催化劑更換周期的延長。在前期開發(fā)催化劑的基礎(chǔ)上，課題實(shí)現(xiàn)了新一代碳基臭氧氧化催化劑的研發(fā)與規(guī)模應(yīng)用，并且大規(guī)模制備的催化劑保持較高活性，穩(wěn)定性高，可穩(wěn)定使用3年以上。另外，通過氣液傳質(zhì)模擬，調(diào)整臭氧氧化塔設(shè)計(jì)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了增強(qiáng)氣液傳質(zhì)效率、提高廢水處理的效果。在優(yōu)化條件下，催化臭氧化設(shè)備可穩(wěn)定運(yùn)行，且當(dāng)催化臭氧化進(jìn)水COD在100mg/L以上時(shí)，臭氧效率不低于1gCOD/gO3，噸水成本不高于2元。
焦化廢水生化出水通過臭氧催化設(shè)備，出水滿足《遼寧省污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB211627-2008）一級標(biāo)準(zhǔn)和《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16171-2012）要求。
高效混凝脫氰藥劑
現(xiàn)有絮凝劑對有機(jī)污染物以及氰化物去除能力有限，造成出水COD和氰化物難以滿足新標(biāo)準(zhǔn)的要求。高效脫氰劑是以復(fù)配絮凝劑為基礎(chǔ)，再添加不同脫氰助劑，通過協(xié)同作用，共同完成氰化物的高效沉淀去除。完成高效脫氰脫色混凝藥劑的篩選及應(yīng)用放大，脫氰藥劑高效、連續(xù)運(yùn)行，脫氰混凝藥劑氰化物去除率大于90%，COD去除率比傳統(tǒng)藥劑至少增加20%以上，出水滿足《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16171-2012）要求。完成脫氰藥劑規(guī)模制備中試平臺(tái)搭建。
這項(xiàng)技術(shù)在武漢平煤武鋼聯(lián)合焦化公司酚氰廢水提標(biāo)改造工程項(xiàng)目中進(jìn)行了工程示范。項(xiàng)目采用中科院過程所研發(fā)的臭氧非均相催化氧化技術(shù)，旨在對前端“預(yù)處理+生化處理+混凝沉淀”工藝后的出水進(jìn)一步處理，設(shè)計(jì)水量規(guī)模達(dá)480m3/h，深度處理工藝流程為“多介質(zhì)過濾-催化臭氧氧化-曝氣生物濾池”。目前項(xiàng)目已實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行三年。處理后出水COD、總氰、苯并芘濃度、色度分別為<50mg/L、<0.2mg/L和、<0.03μg/L和＜20倍，并回用于燜渣。這個(gè)項(xiàng)目實(shí)施后，每年處理污水400萬立方米，消減COD為334噸/年，節(jié)水200萬噸/年，減少了污染物排放量。
自2014年12月起，課題組分別將臭氧催化氧化深度處理關(guān)鍵技術(shù)推廣應(yīng)用于國內(nèi)多家焦化廢水系統(tǒng)改造工程，每年為企業(yè)實(shí)現(xiàn)廢水回用130.5萬立方米，COD減排139.2噸，總氰減排1.4噸，苯并芘減排20.8公斤。王海東
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