數據顯示，2013年我國粗鋼產量達到7.82億噸，超過了全球總產量的50%，鋼鐵行業用水約占全國工業用水量的14%。鋼鐵行業是全國的用水大戶，反滲透膜技術為鋼鐵行業節水減排。

     

     隨著水資源短缺局面的加劇，鋼鐵企業通過采用串級用水、循環用水、一水多用和分級使用等方式提高了廢水重復利用率，而這些方式實現的重要前提是離子交換技術和反滲透膜技術的應用。特別是近些年來，反滲透膜技術憑借其性能穩定、占地面積小、運行費用低、管理簡單等特點而在鋼鐵行業獲得了快速發展。但是由于對鋼鐵行業廢水水量、水質特征認識不足，以及對反滲透膜在鋼鐵行業應用規模、地區分布、水源、工藝及回用類型等特征的總結不足，影響了其進一步應用。
     一、鋼鐵行業取、排水特征
     1、取、排水水量特征
近年來，通過不斷采用各種先進工藝和技術設備，特別是采用各種節水、廢水回用等措施，我國鋼鐵行業噸鋼取水量和噸鋼排水量分別由2002年的15.7m3/t、11.0m3/t逐步下降到2009年的4.5m3/t、2.06m3/t（圖1）。2007年以來，噸鋼取水量達到鋼鐵企業清潔生產一級標準，2009年噸鋼外排水量也接近鋼鐵企業清潔生產一級標準中噸鋼排水量≤2m3/t的標準。但是，與國外鋼鐵行業相比我國鋼鐵行業還存在較大的差距，例如噸鋼取水量日本鹿島為2.1m3/t，阿薩洛為2.4m3/t，德國蒂森克虜伯為2.6m3/t[5]。因此要進一步降低噸鋼取水量和噸鋼排水量，采取適當的水處理技術對鋼鐵廢水回用是必然的選擇。
     隨著水處理技術的發展和不斷應用，我國鋼鐵行業的水重復利用率由2002年的90.5%逐步提升至2009年的97%，已經達到鋼鐵企業清潔生產一級標準。相應地，在這期間，噸鋼COD排放量由0.56kg/t下降到0.09kg/t，達到鋼鐵企業清潔生產一級標準，重點鋼COD排放量，又可以提高水的重復利用率。所以，降低鋼鐵行業噸鋼取、排水量和噸鋼COD排放量，以及提高水重復利用率的關鍵措施就是大力開展廢水回用技術。
     2、廢水水質特征
     鋼鐵廠耗水工序較多，根據耗水量大小主要有電爐、冷軋、煉鐵、鋼絲、鐵合金、鋼加工、熱軋、煉鋼等工序，它們是鋼鐵廠廢水的主要來源。不同工序產生的廢水水質差異較大，例如煉鐵廢水水溫高、懸浮物含量大，熱軋廢水含有大量氧化鐵和油脂，冷軋廢水含有油脂、乳化液和酸、堿。但是大部分鋼鐵企業是將各工序的廢水（或經單獨處理后，如軋鋼廢水）匯總到總排車間統一處理或排放[1]。因此鋼鐵企業的廢水水質有一定的共性，張智瑞等通過對安鋼、韶鋼、天剛、唐鋼等12個鋼鐵企業排放的廢水水質情況進行匯總，得到表1所示的鋼鐵企業廢水水質情況。從中可以看出廢水中pH值呈弱堿性，主要污染為懸浮物和油類，總硬度、總堿度、含鹽量較高。
     鋼鐵廠廢水一般要經過簡單的物理處理才能排放，傳統的處理系統包括：混凝澄清、高密度澄清、曝氣生物濾池、快速氧化、V型濾池等。經過這些常規前處理后，水質指標如表1所示。其特點為：pH值有一定下降，基本呈中性；懸浮物和油類得到一定的去除，一般在30mg/L和1.4mg/L左右；CODCr受進水水質影響較大，一般保持在40mg/L以上；總硬度、總堿度、含鹽量依然較高。從這些特征可以發現，這類廢水非常適合用膜法水處理技術進行回用，特別是對廢水進行脫鹽，反滲透膜技術以其性能穩定、占地面積小、運行費用低、管理簡單等特點而具有較大的優勢。
     二、反滲透膜在鋼鐵企業應用現狀和問題
     1、地區分布特點
     截止到2010年，反滲透膜在我國鋼鐵企業的投運規模已超過36.6萬m3/d，呈典型的地區分布特征。總體來說，主要可以分為以下四類地區：第一類是山西、河北、內蒙古，分別占總應用規模的28.9%、26.0%、17.5%，它們的應用規模之和占到了總規模的72.3%以上；其次是山東和安徽，它們的應用規模占比分別為5.8%、7.5%；第三類是北京、河南、上海，它們的應用規模占比分別是3.9%、3.8%、3.2%；第四類為天津、江蘇、廣東，分別為1.3%、0.79%、1.3%，而其他地區尚無反滲透膜應用。
     通過將反滲透膜應用規模地區分布與人均水資源量、地區鋼鐵產量的地區分布進行比較，發現如下特征：（1）水資源極度匱乏（人均水資源量在1000m3以下）、鋼鐵產量很大（3000萬噸以上）的地區，反滲透膜技術應用最多，如河北、山西、山東；（2）有一定水資源（人均水資源量在1000~2500m3之間），但生態環境脆弱地區，反滲透膜技術的應用也較大，如內蒙古；（3）水資源較豐沛，鋼鐵產量小的地區基本沒有發展反滲透技術，如江西、四川、廣西、云南、福建等。（4）鋼鐵產量小，但水資源緊缺地區，反滲透技術得到了一定發展，如北京、天津、河南、上海等。從中還可以發現未來反滲透膜技術得到較快發展的地區將是遼寧、江蘇、湖北、湖南等鋼鐵產量大，但水資源緊缺地區。
     2、水源、工藝、回用特點反滲透膜作為鋼鐵企業脫鹽水處理工藝，其水源主要有冶煉軋鋼廢水、地表水、綜合廢水、市政污水等。通過對反滲透在鋼鐵企業中的29個應用實例的水源統計，發現其水源主要是冶煉軋鋼廢水、綜合廢水、市政污水等非常規水源，具體見表2。此外，唐鋼利用企業周邊的礦井廢水作為反滲透膜工藝的水源，取得了非常好的效果（文獻）。而利用地表水、地下水等常規水源作為反滲透的水源比重不到24%，這可能跟鋼鐵企業大都處在水資源較為緊缺地區有關。可以預見，隨著水資源進一步短缺和對水資源回收利用程度的加大，常規水源的比重將進一步減小。
     從工藝類型看，目前反滲透在鋼鐵廢水回用主要有三種工藝，即：超濾+反滲透、多介質過濾+反滲透、多介質過濾+超濾+反滲透，其中前兩種工藝的占比之和超過90%（表2）。它們的主要區別在于反滲透的預處理，即超濾和活性炭。超濾主要是能去除水中非溶解性雜質，特別是鋼鐵廢水中的總鐵，其產水的濁度（NTU）在1以下，SDI15<3。活性炭工藝通過吸附作用去除油類和小分子有機物，保證后續反滲透膜的進水安全。因此，在具體應用時可根據廢水性質進行選用，一般來說廢水中當含油脂較多（如軋鋼冶煉廢水）時，可優先考慮多介質過濾+反滲透工藝，當廢水中含非溶解性雜質較多（如煉鐵廢水）時，則可考慮超濾+反滲透工藝。而當廢水中這兩類污染物質都較多時，可考慮多介質+超濾+反滲透，這也是該工藝有接近10%應用規模的原因。
     從回用類型看，反滲透膜出水主要運用于污水綜合回用、工業用純水、循環水系統補水、冷軋用水等，各回用類型所占比重見表2。一般來說，一級反滲透出水的的電導率在25μS/cm以下，基本能滿足以上回用水水質要求，但要滿足鍋爐補水水質標準，需要增加后續處理單元，如多級反滲透膜或電滲析等，使得除鹽水的電導率在5μS/cm以下，這樣就增加了處理成本，這是目前除鹽水回用于鍋爐補給水的占比只有1.77%的重要原因。

     反滲透膜的運用降低了回用水的含鹽量，提高了水資源的循環利用率，大大降低了廢水排放量。

    

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