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我國水資源緊缺,尤其是大部分以城市為中心的地區,全國700多個地級市以上的城市中,有近400座城市缺水或嚴重缺水。由于城市的擴大和工業的迅速發展,水的需求量每年平均以5%以上的速度增長。直接排放雨水不僅造成了水資源的流失,而且加大了市政管網的壓力,近年來頻繁出現的城市內澇就是一個典型的例子。雨水利用將根據地形地貌,利用城市現有設施,通過工程措施和非工程措施,將汛雨攔蓄,使雨水成為可供利用的水資源。雨水利用有節約水資源、減緩洪澇災害、補充地下水、控制徑流污染和改善城市生態環境等多重意義。雨水回收利用將是解決城市水資源危機的有效途徑之一。而城市初期雨水污染在降雨初期污染濃度大,伴隨著降雨的增多,污水的濃度逐漸降低,降雨的突然性和非延續性的特點。因此,降雨量和雨水水質的監測是雨水回收利用基礎和前提,為回水回收利用方案提供有力數據;也是智能化,集約型雨水回收利用系統的數據源。
目前雨水回收利用研究主要集中在設計方法和雨水處理工藝(例如物理過濾法和生態處理法)上。然而對于處理系統本身的研究較少,特別是目前雨水處理系統的自動控制優化領域,往往出現設備難以長期有效運行的狀況,極大的影響了雨水利用工程的實際效果。本文針對這一問題,設計出一種智能化雨水回收利用系統,通過優化傳統雨水回收利用系統運行控制策略、實現系統運行狀況的遠程在線監控,提高其后期運行維護效率。
2 系統結構
系統主要由系統控制單元、數據采集單元、數據傳輸單元、數據信息平臺等部分構成,如圖1所示。
(1)系統控制單元
主要由控制部件、中繼單元、控制回路等組成。它主要完成系統中水泵、閥門、過濾等部件的控制,保證整個系統的正常安全運行。
(2)數據采集單元
該單元主要用于采集系統工作狀態的各參數,并更具各參數信息完成系統邏輯控制。參數包含有水池液位、藥桶液位、主要水泵工作電流、溫濕度、清水池PH值、供水流量等。
(3)數據傳輸單元
該單元通過無線傳輸方式,將數據采集單元采集到的數據傳輸至系統服務器端。目前數據傳輸采用中國移動網絡。
(4)數據信息平臺
該平臺主要由數據服務器和云數據顯示平臺構成;通過數據傳輸單元傳送過來的數據被儲存在數據服務器中,數據在服務器中完成數據處理及信息交換,最終通過云數據顯示平臺將系統參數直觀便捷的顯示出來。
3 控制策略
系統控制單元的控制邏輯分為手動控制和自動控制兩種。其中手動控制需要根據現場的需求情況,手動的啟停各水泵;而自動控制是將數據采集單元采集的各傳感器數據進行綜合判定,并根據設置對水泵等控制部件進行自動控制,從而完成整個系統的自動運行。基本的控制策略如下:
通過清水池/蓄水池液位控制補水系統的啟停;
通過清水池/蓄水池液位控制凈化泵的啟停;
通過凈化泵的啟停控制消毒系統的啟停;
通過清水池液位及供水壓力控制灌溉泵啟停;
通過蓄水池液位控制絮凝系統的啟停;
通過清水池液位控制自來水電磁閥的動作;
通過控制面板選擇手動/自動模式,手動模式下各水泵的手動啟停控;
通過控制面板顯示屏就地顯示部分系統運行參數。
關鍵詞:回收雨水;工程施工
中圖分類號:TU991 文獻標識碼:A 文章編號:1001-828X(2013)03-0-01
一、工程概況
角美、漳浦火車站都設計有室內地下及室外地下消防水池,由于地理位置相對比較偏僻,臨時自來水管線較遠,自來水接口及布管費用比較大,生活飲用水由現場打井供給,出水量較小,難以滿足現場的施工用水等需求,為了解決現場的施工、消防及保潔用水這一難題,在地下消防水池施工完畢后,利用消防水池對雨水進行回收儲存,用于現場施工、消防及保潔等,大大緩解了用水困難的難題,節約水資源,同時也為項目增加了經濟效益。
圖1 漳浦站消防水池平面布置圖
說明:雙線框部位表示消防水池位置及設計儲水方量
中鐵建工集團在角美、漳浦火車站的建設中,結合現場的實際情況,利用消防水池方便對雨水的回收利用這一特點,形成了本技術。
二、技術特點
1.利用建筑物四周及現場臨時道路兩側的排水溝對雨水進行有效的收集并儲存,減少自來水的使用,節約水資源,節約施工成本。
2.在臨時排水溝進入消防水池的前端設沉淀池一個,對泥沙及雜物進行沉淀過濾。設置時排水溝進入沉淀池的入水口要低于雨水進入消防水池的出水口,采用低進高出的方法使泥沙得到充分的過濾。以免泥沙進入消防水池污染消防水池。
3.利用管道在沉淀池和消防水池間進行連接,使雨水能順利進入消防水池,在沉淀池進入消防水池的管道上綁扎鋼絲網,以避免大的漂浮物進入消防水池,避免堵塞消防水池中水泵的吸水口,造成水泵的損壞,定期檢查沉淀池,清除較大漂浮物。
4.設置自動壓差開關控制系統,只需定期檢查設備即可,不額外增加用工,提高功效。
三、工藝原理
1.雨水回收
本技術采用施工現場雨水匯集到臨時水溝,由臨時水溝流到沉淀池,進行一次沉淀過濾,再進入消防儲水池。由消防水池中的水泵和自動壓差開關控制系統,按設定的壓力供給施工用水管網。
圖3.1-1 雨水回收平面示意圖
2.增壓供水
表3.2-1 水泵增壓系統參數表
四、施工工藝流程及操作要點
1.工藝流程
圖4.1 工藝流程圖
2.施工準備
根據現場情況及設計消防水池位置來布置現場施工給排水管網。
3.操作要點
(1)給排水管網布置:匯水區域劃分及排水坡度設置要合理,施工用水及消防等用水的給水點布置合理。
(2)供水設備型號的選用:根據施工現場匯水面積、年平均降雨量及用水高度來選擇合適的供水設備。
(3)設備控制系統的要點:①采用壓差系統,當給水管網中水壓低于設定值時,自動啟動水泵增壓,達到設定值后停止。②設置備用水泵,以便一臺設備有故障時,另一臺設備可以正常運行,達到不影響施工需要的目的。③設備與備用電源連接,以保證停電時,可以正常供水。④定期檢查自動控制系統及水泵,保證正常運行。
(4)枯水季節、雨水季節供水要點:①設置警戒水位,當枯水季節,降水量不足施工用水量時,即用井水來補給,使之達到警戒水位以上。②警戒水位通過施工階段用水量計算得到,其包括消費用水、施工用水、保潔用水等。③當雨水季節,降雨量多余用水及儲水量時,封閉消防水池進水口,另設置排水口,經沉淀池沉淀,滿足排放標準時排入現場臨時排洪管網。
(5)雨水沉淀過濾:定期檢查并清理沉淀池,保證進入消防水池的水無泥沙雜物。
五、效益分析
1.經濟效益分析:
本工程施工及消防用水總量21900m3,在節約水資源、保證施工及消防使用水壓、節約施工成本方面取得了非常大的經濟效益和社會效益。
節約水資源:經計算節水水資源見下表(立方米):
自來水費用2.01元/立方,自來水初裝費需37000元,打井17500元,管網、水泵及壓差設備不增加費用,設備用電0.37元/立方米。
角美站工程采用該技術共節約費用59417.6元。
11KW×1.25元/度÷37m3/h×1度/KW =0.37元/m3
(2.01元/立方米-0.37元/m3)×24340立方米+37000元-17500元=59417.6元
漳浦站工程共節約費用55416元。
(2.01元/立方米-0.37元/m3)×21900立方米+37000元-17500元=55416元
2.社會效益分析:
采用雨水回收利用系統,節約了水資源共22840立方米,贏得了公司及業主的一致好評。
商業用水單價較高,對商業企業來說,降低用水成本將直接降低其運營成本。如何減少企業用水量,除了經營中倡導節約用水,更需通過技術革新,提高水的利用率,中水回用為其中技術之一。下面將就中水回用技術在昆明某酒店、商場綜合體項目應用進行探討。
主要設計參數:
中水水源:酒店洗浴廢水等;
洗浴排水來源:酒店客房,公寓淋浴,洗臉盆,泳池排水等
中水用途:沖廁、綠化、戶外路面、車輛沖洗清洗等
水量:
備注:商業S(41192m2)x0.5(規模修正)x0.85(業態修正)
5、中水水質:處理后的水質滿足《城市污水再生利用-城市雜用水水質》(GB/T18920-2002)標準中沖廁、綠化、車輛沖洗標準:
處理后中水供水壓力:0.65mpa,變頻恒壓供水
設計方案:
國內中水處理常用基本工藝有:
二級處理消毒;二級處理后砂過濾消毒;
二級處理混凝沉淀(澄清、氣浮)砂過濾消毒;
二級處理微孔過濾消毒。
本項目選用工藝為:
設計方案經濟分析:
電費:195(度/天)*0.82(元/度)/100(噸)=1.6(元/噸)
維修費:0.17(元/噸)
年節約水費用=(5.6-1.6-0.17)*100*365=139795(元/年)
實際應用評估:
本項目2011年10月投入使用,設備運轉正常,相關數據分析如下:
中水水質:該系統2011年11月投入使用,處理后中水水質均符合GB/T 18920-2002《城市污水再生利用 城市雜用水水質》要求;
年中水回收利用量及相關運行數據詳見下表2012年統計數據:
經濟分析:
中水節約水費=14363(T)*5.6(元/T)=80433元
運行電費=56455(元)
石英砂、活性炭更換費用=1500(元/年)/3(年)=500元(3年換一次石英砂、活性炭)
維修費=1967(元)
年實際節約水費=80433-56455-1967-500=21511元
設計、實際運行數據對比:
從上述數據分析可以看到年實際利用中水量只有設計的約39.4%,主要原因是:酒店入住率只有68.27%,回收洗浴水量較設計估算值少;
回收水與中水使用時間不同步,中水的來源隨著客流量和時間的分布明顯不同,常有較大集中來水和完全斷流的情況。使水量平衡的難度增加,導致自來水補水較多,實際利用中水量未能達到設計要求。
改進建議方案:
增加調節池容積以減小中水來源不穩定的影響;
鑒于昆明地區雨水充足,且該酒店是與商貿一體的綜合體,實際中水需求大于目前回收洗浴水22%,可考慮雨水回收,單獨處理后進入原中水系統清水池。其處理工藝建議如下:
屋面雨水雨落管初期棄流裝置貯水池泵加藥裝置濾池中水池消毒裝置原中水清水池回用
中水利用在流程中,屋面雨水經雨落管進入初期棄流裝置:經初期棄流后的雨水通過貯水池收集,貯水池容積大小根據當地的暴雨強度公式,繪出不同歷時的雨量曲線來確定。
總結
在目前水資源緊張、水污染加重、生態環境惡化的情況下,提高水的再利用率勢在必行;
商業建筑在中水利用時,應充分考慮中水來源的不穩定,合理設計調節池容積;
1.1樓內水資源回收利用臨水系統施工現場樓內水資源回收利用系統和樓內臨水消防及施工用水系統組合設置為一套系統。
1.1.1系統設置形式確定及問題解決1)系統管道安裝位置的確定(見圖1)本工程只有位于核心筒東北角的主管井是有門的管井,其余水管井均是封閉的管井。主管井內有2趟消火栓立管,從地下3層消防水平環管起管井一直連接至位于16層的高區消防水箱出水管,此段是給高區消火栓底部環管及各立管供水的,在高區主管井內沒有這2趟消火栓立管。主管井內有給水、中水、排水、雨水、噴淋、雨淋等各系統主立管,管井內管道排列較密集,沒有多余空間,如果將樓內臨水消防及施工用水立管布置在主管井內,安裝正式管道后管井內各系統管道排布會受很大影響,因此臨水消防及施工用水立管不能安裝在主管井內。如果安裝在核心筒外大空間辦公區內,主體結構及二次結構階段沒有問題,但若進入裝修階段,就會明顯影響裝修進度及效果,到時再將管道拆除移位會影響現場安全及使用,消防用水不能停,施工用水也不能停,因此臨水消防及施工用水立管也不適合安裝在核心筒外大空間辦公區內。如果將臨水消防及施工用水立管安裝到核心筒內的封閉管井內,將來二次結構完成乃至裝修階段開始后,管道將被封閉起來無法拆改,但要是按消火栓系統圖紙直接將正式消火栓立管安裝,用作臨水消防立管,即便后來圖紙在不同階段會有調整,考慮到立管變動的可能性相對較小,只要管道安裝、試驗、保溫、使用起來沒有問題,管井二次結構砌墻時完全可以進行封閉。臨水施工用水立管同樣可以安裝在核心筒內封閉管井內,二次結構封閉管井時在墻上留口即可,裝修階段需要墻面施工時,墻上留口區域可以暫不施工,待大面積墻面完成后,將臨水施工用水和臨水消防合并,因本工程的消火栓箱內設計配備自救卷盤,臨水消防管道上連接自救卷盤的甩口也可提供臨水施工用水,此問題得到解決。綜上所述,臨水消防立管按圖紙采用正式管道在核心筒內封閉管井內安裝,2個管井共計2趟立管,做好保溫;臨水施工用水立管先在核心筒內另一封閉管井內安裝,1個管井共計2趟立管,1趟供水立管,1趟回收立管,待裝修階段墻面大面積施工完成后,拆除停用合并到臨水消防立管的自救卷盤甩口上。臨水消防立管按正式管道采用鍍鋅無縫鋼管,溝槽連接,臨水消防系統水平管段與立管的溝槽彎頭連接處也采用溝槽連接,連接處應注意支架的設置,接頭兩側均要設置吊架,吊架與接頭的凈間距不宜小于150mm和大于300mm。臨水消防系統水平管段不是正式管道,待臨水系統停用后拆除。2)如何解決冬季防凍的問題如果管道被凍住,不僅管道很容易出現開裂情況,需要進行拆除更換,維護起來費時費力,而且造成整個系統無法使用,嚴重影響施工現場的安全及施工進度。因北京冬季氣溫較低,主體結構階段管道相當于在室外環境,而裝修階段外幕墻安裝需要較長時間,管道還是要面臨防凍問題,即便是外幕墻全部封閉,冬季樓內溫度依然較低,管道依然要解決防凍問題。本系統中臨水消防及臨水施工用水供水管尤其需要解決防凍問題。如何選擇防凍措施很關鍵,防凍措施常規的有管道保溫、管道電伴熱等,前者在管道處于相當于室外環境溫度時效果并不好,后者的效果較好但投入較大,同時還增大施工現場臨電負荷,成本較高。因此,需要在保溫的基礎上加以改進,達到效果的同時又具有經濟性。冬季的室外有一個現象,就是靜止的水很容易被凍住,而不停流動的水卻不會被凍住,因此,讓管道里的水保持一直流動起來的狀態,就可以解決管道防凍的問題。這樣,系統就要設計成能讓管內水循環流動的形式。據此,臨水消防立管的底部和頂端用水平管連接,整體成環;臨水施工用水龍頭在冬季氣溫降至零度以下且外幕墻未封閉的情況下,將水龍頭稍微打開保持水的流動,未使用的水通過廢水回收管流回位于樓外首層的水泵水箱間再通過水泵循環供至樓內,形成水流不停的循環系統,同時,整個系統做好保溫。3)系統形式的確定在明確了管道的安裝位置及防凍措施后,接下來就是是否分區的問題。本工程建筑標高180m,地上32層,地下3層,若不分區,水泵的揚程很高,同時管道承壓較大,因此采用分成高低兩個區的形式,在16層設置水泵水箱,低區管道接至水泵水箱再接力往高區供水。臨水系統結束使用時,還有一個問題要解決,就是正式消防管用作臨水消防的立管與各分區消火栓正式水平干管連接的問題。本工程正式消火栓系統有3個分區,分別是-3~11層,12~17層,18~32層,而臨水立管采用高低兩個分區,即-3~16層,17~32層,與正式管道分區不同,因此,立管需要在樓上11,12,16,17,32層與各層環管分別連接。在結束使用后,立管需要在水平環管所在樓層斷開,但那時樓內裝修基本結束,管道所處封閉管井位置的吊頂及墻面均已完成,施工人員無法進入管井進行作業。為解決此問題,需要在水平環管安裝時就將連接立管的管段安裝好并甩口至管井里,只留管井內作業內容,同時消火栓箱安裝時與封閉管井墻面不封死,消火栓箱能方便拆掉,這樣施工人員便能進入封閉管井內進行管道連接及截斷多余管段作業,從而正式管道系統完成。
1.1.2樓內水資源回收利用臨水系統綜上所述,樓內水資源回收利用及臨水系統如圖2所示。圖2中施工用水供水龍頭、廢水回收桶、消火栓每層均設置。樓內回收系統如圖3所示。
1.2樓外水資源回收利用臨水系統
考慮到回收水源水量不能持續且水量不足的問題,采用市政水進行補充。為防止回收用水污染市政供水,市政供水管不能與回收水管連接。將樓外的臨水供水水箱清掏口蓋打開,將市政供水管引至清掏口上方,管道與水箱清掏口不接觸,保證足夠距離,市政供水管道上設置截止閥以及倒流防止器。施工用水與生活用水分開設置,生活用水由市政水源供水。在生活區設置1套中水處理裝置,將回收水進行處理,用于綠化、沖廁等使用。樓外首層水資源回收及臨水供水水箱如圖4所示。
2施工現場用水量分析
2.1施工前期用水量計算式中:k1為未預見施工用水系數,取1.15;Q1為計劃完成工程量,混凝土養護按220m3/臺班計、砌磚工程按200m3/臺班計,沖洗模板按450m2/臺班計,抹灰按250m2/臺班計;N1為施工用水定額,取混凝土養護350L/m3、砌磚工程200L/m3、沖洗模板5L/m2、抹灰30L/m2;K2為用水不均勻系數,取1.5;T1為作業天數,取1;t為每天工作數,按2臺班。因此施工用水量q1=3.796L/s=328m3/d。
2.2施工中后期用水量計算施工中后期用水量仍然用式(1)進行計算:q1=1.422L/s=123m3/d。
2.3綠化、沖廁、降塵等用水量。
2.4施工現場用水總量施工前期現場用水總量為328m3/d+20m3/d=348m3/d;施工中后期現場用水總量為123m3/d+20m3/d=143m3/d。
2.5用水量分析據測算,施工前期主要可回收利用水源基坑降水平均約可達到220m3/d,雨水平均30m3/d,工人洗手或水龍頭損壞漏掉的水平均約45m3/d,施工前期可回收利用水源總量為295m3/d,比施工現場用水總量348m3/d少53m3/d,差距不大,用市政水源補充即可。施工中后期主要可回收利用水源雨水平均30m3/d,工人洗手或水龍頭損壞漏掉的水平均約30m3/d,施工試驗用水平均約20m3/d,施工中后期可回收利用水源總量為80m3/d,比施工現場用水總量143m3/d少63m3/d,差距不算大,也用市政水源補充即可。
3經濟效益評價
施工前期每天回收利用水量為295m3/d,施工前期按1年計算,總的回收利用水量為107675m3。施工中后期每天回收利用水量為80m3/d,施工中后期按2年計算,總的回收利用水量為58400m3。施工期間總的回收利用水量為166075m3,按照4元/m3的市政水價計算,節約水費合計664300元。
4結語
關鍵詞:節水 分級供水 雨水回收 水處理
近年來,水資源短缺及水環境污染問題不斷引起國家高度重視。2012年1月國務院頒發了《關于實行最嚴格水資源管理制度的意見》;2013年5月,國家環保部、環境保護部、國土資源部、住房和城鄉建設部以及水利部聯合印發《華北平原地下水污染防治工作方案》。這是中國為解決日益嚴重的地下水污染問題及水資源短缺邁出的重要一步。鋼鐵企業作為耗水大戶,節水任務仍十分艱巨。水資源短缺和水環境污染必將成為制約鋼鐵企業發展的瓶頸問題,鋼鐵工業的節水減排工作的核心是提高用水效率和效益,要與鋼鐵企業的節能減排和循環經濟緊密結合。
一、前鋼集團水資源利用存在問題
隨著水資源的日益匱乏,企業生產規模的日益擴大。水資源緊缺已經成為制約鋼鐵行業發展的瓶頸。河北前鋼集團水資源面臨的主要問題有:
1.水源單一,沒有合理挖掘其他水源的使用價值。如蒸汽冷凝水、雨水、廢水等,直接外排勢必造成水資源的浪費。
2.各環節對水質要求掌握不夠且沒有合理分級,存在高質低用現象;
3.耗水量大,水的循環利用率低,分廠雖有獨立的循環水系統,各系統排放的廢水不能很好的得到回用,水的循環使用率低,缺乏總體規劃。
4.缺乏有效的節水流程,如串級供水工藝,各系統水質超標后直接外排,優質排水沒能排向下一級用水點。造成水資源白白浪費。
二、前鋼集團節水減排措施
河北前鋼集團自建廠以來不斷摸索節約用水、循環利用的經驗和技術,本著高度的社會責任意識積極推進循環冷卻水高濃縮倍數運行、中水回用、分級供水、串級使用、雨水收集等一系列節水舉措開創了水循環利用的新模式,為實現工業用水零開采和廢水零排放奠定了基礎。
1.投建廢水深度處理系統,實施中水回用,減少地下水開采
2009年9月份前鋼集團投資建設廢水深度處理及綜合利用系統(工藝流程圖見圖1)兩套,利用勝芳鎮污水處理廠產生的符合《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18198-2002)一級B標準的中水經2000m3調節池均質殺菌后進入兩座處理水量1300m3/h的高密度澄清池進行絮凝沉淀,沉淀后自流進入氣水反沖洗快濾池,過濾后的水濁度在5NTU以下進入深度處理車間,首先經過過濾精度為100μm自清洗過濾器過濾后,進入超濾過濾掉水中懸浮的固體小顆粒和有機大分子,最后進入反滲透前的最后一道屏障保安過濾器。反滲透處理后產生優質除鹽水及附屬品濃鹽水。濃鹽水用于煉鐵和煉鋼的沖渣,深度處理車間共設超濾、反滲透機組各8套,單套除鹽水產能為90m3/h,其中一級分滲透機組6套,產生除鹽水540m3/h,產水電導率小于50μs/cm,作為二級反滲透進水以及煉鋼汽化煙道、軋鋼加熱爐等對水質要求較高的系統補水;二級反滲透機組2套,產生二級除鹽水180m3/h,產水電導率小于5μs/cm,用于燒結余熱鍋爐、煤氣發電鍋爐的補水。該項目可實現年回收利用中水570萬m3,產生一級除鹽水270萬m3,產生二級除鹽水143萬m3。該項目的建設大大減少了地下水開采,同時也為公司廢水回用奠定了基礎。
前鋼集團廢水深度處理項目設計進出水水質見表1,實際運行出水水質PH7.80~7.93、總硬度9.1~11mg/l、氯離子27~29 mg/l滿足《城市污水再利用 工業用水水質》(GB/T19923-2005)水質標要求。
2.實現分級供水、串級使用
2012年5月前鋼集團投資建設了分級供水及水循環利用項目,項目建設內容主要包括以下幾個方面。
2.1 鋪設分級供水及串級使用管網
將公司水源按水質質量差別劃分為六個級別:二級除鹽水、一級除鹽水、冷凝水、備用水、中水、濃鹽水、其他水(中亭河水、煉鋼廢水、雨水),各級別水水質指標見表2,分級供水管網鋪設涉及六種管道,一級除鹽水DN200主管架空1320米,DN150分支管架空420米;二級除鹽水DN150 UPVC管架空1080米;備用水管道DN400地埋4400米,DN300地埋5400米;預處理中水主管DN300碳鋼管架空1100米;濃鹽水南區沖渣管DN250襯膠架空800米、北區沖渣管DN300地埋1415米;蒸汽冷凝水DN200架空550米。各種管道閥門共計98臺。按各系統對水質的不同要求提供相應補水,避免高質低用。
二級除鹽水供余熱鍋爐、煤氣鍋爐;一級除鹽水供煉鋼凈環、煉鋼氣化冷卻、轉爐軟水及中寬帶加熱爐使用,中水供給燒結混合配料、燒結脫硫、燒結壓濾機、球團選礦、廠區廁所、燒結廠區預留其他接入點。濃鹽水供南北區煉鐵沖渣、煉鋼沖渣、燒結脫硫;汽化冷卻過程中蒸汽冷凝水供給燒結余熱發電使用。
分級供水管網的鋪設改變了原有供水模式,實現了合理分級,對于發電鍋爐等用戶供給優質除鹽水(二級除鹽水)提升了設備用水質量,有效避免了設備腐蝕結垢及事故發生,延長了設備使用壽命,對于反滲透系統附屬產物濃鹽水及中水進行了回收再利用,減少了地下水的開采量。
分級供水管網鋪設同時,對分廠內部循環水系統原有獨立的供水排水模式進行改造,盡可能的采用串級供水方式,高要求用戶排水至低要求用戶,以減少廢水的外排量。主要改造內容有:增加煉鐵廠凈環系統不合格水外排至煉鐵濁環系統管路(DN150),增加煉鋼凈環不合格水外排至濁環系統管路(DN100管道三棵),增加球團循環水不合格外排水至球團選礦管路。通過以上串級管路的鋪設,使得煉鐵凈環、煉鋼凈環、球團凈環水系統基本達到零排污,從而減少了廢水外排量。
2.2建設配套水處理設備的中心水泵房
12年底,建設配套水處理設備的中心水泵房(含化學除油器、一體化水處理設備和兩座20萬m3容積的平流池),提高水處理能力,實現集中供水,同時將凈環排水給層流,層流排水給濁環,濁環排水泵送至廢水深度處理及綜合利用項目處理后回用,實現工業用水的串級使用、循環利用。中心水泵房主要分為凈環供水系統、層流供水系統、濁環供水系統。凈環供水系統循環水量9000m3/h,層流供水系統處理水量4000m3/h,層流水主要用于打包機、軋輥、卷取機等的直接冷卻,其廢水中主要污染物為氧化鐵皮及油類。系統采用10套一體化高效污水處理設備,經處理后的水含油量在5mg/L以下,懸浮物5mg/L以下;軋鋼濁環水主要用于冷卻軋機軸輥軸承,廢水中均為乳化油,該系統水量大,采用10套化學除油器設施,處理量15000m3/h,通過在廢水中投加絮凝劑助凝劑,使油類懸浮物雜質聚凝沉淀在池底排出。經處理后,懸浮物可由50mg/L降至25mg/L以下,含油量可由100mg/L降至10mg/L以下。
2.3建立外排水回收水池
建立外排水回收水池3個:制氧380m3廢水池位于制氧循環水泵房地下,主要用于收集北區高爐凈環排水、制氧系統排水;煉鋼360 m3廢水池位于煉鋼5#平流池南側,主要用于收集煉鋼連鑄濁環、轉爐濁環系統排水;余熱發電480m3廢水池位于余熱發電循環水池內,主要收集燒結凈環及發電凈環系統排水廢水池污水通過管道輸送。三座外排水回收池總容積為1220m3,各系統排水集中收集后泵送至廢水深度處理及綜合利用項目處理回用。
上述分級供水及串級使用項目的實施,可實現減少地下水開采90萬m3/年,減少廢水排放量15萬m3/年,同時兩座平流沉淀池可回收雨水3.6萬m3/年。
3.實施雨水回收,建設雨水收集設施
2010年建設雨水回收設施一套,在鋼鐵行業率先實現建設雨水回收項目。前進鋼鐵雨水回收系統設計總收集面積為54萬m2,包括道路雨水收集系統和屋頂雨水收集系統。道路雨水收集系統通過雨水收集口及雨水收集井將雨水收集至格柵式雨水收集明渠,各條道路明渠最終將雨水匯集至雨水收集池。屋頂雨水收集系統,是廠房將屋頂雨水全部回收,使其匯流至屋頂下明渠中,所有明渠與馬路雨水收集明渠匯流后一起流至6000m3的雨水收集池。雨水處理過程包括:雨水池內收集的雨水經過雨水泵揚升至水處理調節池,與中水勾兌后,作為水處理原水,經廢水深度處理及綜合利用項目處理后作為廠區循環水補給水使用。以多年平均降雨量502.8mm/年計算,年可回收利用雨水18.9萬m3。
三、結論
前鋼集團節水減排新模式著重解決了河北前進鋼鐵集團水資源短缺及水資源不合理利用問題,同時提高了供水系統的自動化與一體化,提高供水效率及質量,進而更好的保證生產平穩運行。
通過以上節水措施的實施,優化了公司用水結構、構建了取水、用水、排水三位一體的節水體系,在實現保護地下水資源、回收處理污水的同時實現了工業園區水循環利用,開創了鋼鐵行業節約用水、減少廢水排放的創新模式。2012年公司噸鋼耗新水大大下降,生產廢水基本得到回收利用。前鋼集團節水減排新模式值得在同類鋼鐵企業推廣應用。
我國鋼鐵工業節水減排工作應注入新的理念,如開創多元化、少量化、資源化、無害化水處理技術等。節水減排是一項持續性工作,不斷挖掘企業節水減排潛力對于企業生存發展至關重要,后期可通過耗水設備及工藝方面進行節水規劃。
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