摘要:鋼鐵企業(yè)是用水大戶，節(jié)約工業(yè)新水量、降低噸鋼耗新水指標已經成為鋼鐵企業(yè)節(jié)能減排的重要任務之一。雨水作為一種重要的淡水資源，日益受到鋼鐵企業(yè)的重視。開發(fā)利用雨水資源是鋼鐵企業(yè)擺脫有限水資源束縛、可持續(xù)發(fā)展的重要出路之一。本文從實際情況出發(fā)，對鋼鐵企業(yè)雨水資源應用的前景和需要解決的問題作了初步的分析。

關鍵詞:鋼鐵企業(yè),節(jié)能減排,雨水資源

近年來，我國鋼鐵工業(yè)處于高速發(fā)展階段。隨著科學技術的進步，鋼鐵企業(yè)不斷采用各種先進的工藝、技術裝備，并加強對用水、節(jié)水的管理，使我國鋼鐵工業(yè)用水量已從高速增長逐步轉變?yōu)榫徛鲩L。但總體而言，鋼鐵企業(yè)的用水量仍很大，水資源短缺已經成為我國部分地區(qū)鋼鐵企業(yè)生存和發(fā)展的制約因素。

根據國家提出的鋼鐵聯合企業(yè)噸鋼耗新水指標，新建≥1000萬噸/年的鋼廠，其噸鋼耗新水指標應控制在4.0m3以下；已建≥1000萬噸/年的鋼廠，其噸鋼耗新水指標應控制在5.0m3以下；其余鋼鐵聯合企業(yè)，其噸鋼耗新水指標應控制在6.0m3以下；遠期目標，鋼鐵聯合企業(yè)的噸鋼耗新水指標均應控制在4.0m3以下。

隨著新水用量的日益受限，鋼鐵企業(yè)正逐步重視中水回用及雨水的回收利用。開發(fā)利用雨水資源是鋼鐵企業(yè)擺脫有限水資源束縛、可持續(xù)發(fā)展的出路。本文從我國的實際情況出發(fā)，對鋼鐵企業(yè)雨水資源應用的前景和需要解決的問題作了初步的分析。

1 雨水資源的特點

1.1 雨水資源在時程變化上存在周期性和隨機性

降雨與氣候因素關系密切，影響降雨的氣候因素有氣溫、氣壓、濕度、風等，而氣候因素具有年、季、日及多年的周期變化規(guī)律，因此雨水資源具有時程變化的周期性。冬季，我國在強大的西北氣流控制下，氣候寒冷干燥，全國降水量少；夏季，西南季風和東南季風把大量水汽帶入我國，是全國雨量最多的季節(jié)；春秋季的降水量介于冬夏季之間。

影響降雨的各因素因時空分布多變，導致降雨在不同時間的數量大小和時程變化在各周期是不同的，在單日或者小段時間內，降雨具有隨機性和偶然性，因此雨水資源具有時程變化的隨機性。

1.2 雨水水量

我國全年降雨量分布從東南向西北減少。江南平原及東南沿海地區(qū)是我國降水量最多的地區(qū)，降水量為1000～2000mm，長江流域為1000mm以上，黃河流域為800mm左右，華北地區(qū)為500～600mm，東北大興安嶺以東地區(qū)為500～600mm，大興安嶺以西僅為300～500mm。

就全年的雨水總量而言，水量較大，但在鋼鐵企業(yè)實施雨水資源化的過程中，必須對降水的周期性和隨機性加以考慮。

1.3 雨水水質

雨水是大氣降水，其本身水質較好。雨水在降落過程中，空氣中的溶解性氣體、溶解或懸浮狀固體、重金屬及細菌等會進入其中。但最終地面雨水中的污染物主要來自降雨對地面或建筑物頂部的沖刷。所以，地面或建筑物頂部的沉積物是雨水中污染物的主要來源。地面或建筑物頂部沉積物的組成決定著雨水污染的性質。地面或建筑物頂部沉積物包括許多污染物，有固態(tài)廢棄物碎屑、化學藥品、車輛排放物等。具有不同土地使用功能的地面沉積物的來源不同。因此，雨水水質會因地點、時間的不同而有所差異。

另外，在降雨過程中，初期雨水污染物含量較高，水質較差；隨著降雨的延續(xù)和徑流的持續(xù)，雨水徑流的表面被不斷沖刷，雨水水質逐步改善，污染物逐漸減少、濃度穩(wěn)定。

2 鋼鐵企業(yè)用水分析

鋼鐵企業(yè)生產過程中水的作用主要有：作為設備和產品的冷卻水、蒸汽鍋爐和蓄熱器等的原水、除塵洗滌和工藝用水（如連鑄噴霧、軋鋼除鱗等）以及直流沖渣、沖洗地坪用水等。

鋼鐵工業(yè)按用水水質來分，可分為工業(yè)新水、純水、軟化水、生活水、回用水等。鋼鐵企業(yè)工業(yè)新水主要作為敞開式循環(huán)水系統的補充水。純水、軟化水主要作為密閉式循環(huán)冷卻水系統的補充水以及鍋爐、蓄熱器等的用水�；赜盟饕鳛闆_洗地坪、場地灑水、設備軸封沖洗水、煤氣水封補水、沖渣等。工業(yè)新水通常是從天然水體（如河流、地下水等）取水后進行處理而成的；純水、軟化水等一般是由工業(yè)新水脫鹽制取的；生活水取自市政管網或是自建生活水廠用工業(yè)新水進行處理制取�；赜盟鞘占珡S生活污水、工業(yè)廢水后進行處理而成的。

從用水量分析來看，鋼鐵工業(yè)用水主要是工業(yè)新水用水，鋼鐵企業(yè)噸鋼新水耗水量也是指工業(yè)新水用量。如果能降低工業(yè)新水用量，提高回用水用量，可直接降低鋼鐵行業(yè)對外界的用水需求。

為實現節(jié)水減排，鋼鐵企業(yè)將生活污水、工業(yè)廢水收集后處理制成回用水用于生產，但回用水含鹽量較高，無法作為循環(huán)水系統的補充水。因為如果將回用水直接補入循環(huán)水系統，將使循環(huán)水被進一步濃縮而提高了含鹽量，易造成系統結垢。如果將回用水全部脫鹽制成工業(yè)新水，不僅會大幅度增加成本，還會產生大量的濃鹽水。因此，淡水水源的缺乏已經成為困擾鋼鐵企業(yè)發(fā)展的嚴重障礙，也使得工業(yè)新水耗量進一步降低的難度越來越大。

3 鋼鐵企業(yè)雨水系統的特點

3.1 鋼鐵企業(yè)雨水排水系統現狀

現新建的鋼鐵企業(yè)均采用了分流制排水體制，將雨水和生活污水、工業(yè)廢水分別在兩個以上各自獨立的管渠系統內排出。老企業(yè)也通過技術改造，完成了對原有合流制排水系統的改造。雨水最終以重力流直排天然水體或是設置雨水排水泵房加壓后排放水體。

鋼鐵企業(yè)雨水排水系統收集廠區(qū)內各工業(yè)主廠房（如煉鋼車間、軋鋼車間）屋面雨水、配套公輔站（如水處理站、空壓站、鍋爐房、制氧站、制氫站、機修車間）房屋面雨水以及整個區(qū)域內的地坪雨水排水、道路雨水排水等。

從實際情況分析，國內鋼鐵企業(yè)已經基本建成了一套完整而獨立的雨水排水系統。

3.2 鋼鐵企業(yè)雨水水質特點

鋼鐵企業(yè)內金屬粉塵相對含量較高，因此雨水中最主要的污染物是金屬粉塵產生的SS，污染物以無機物為主。

4 雨水資源在鋼鐵企業(yè)的應用前景

4.1 從環(huán)保角度上判斷雨水資源化勢在必行

鋼鐵企業(yè)內的建筑物、構筑物、道路眾多，綠地的占地面積相對較小，廠區(qū)范圍內不透水面積大，降雨產生的徑流量大。大量初期雨水如果直排河流，將會對河流水體構成嚴重污染，并導致區(qū)域生態(tài)環(huán)境的日趨惡化。因此將雨水作為一種優(yōu)質的水源進行開發(fā)利用勢在必行。

4.2 從水質上判斷雨水資源作為鋼鐵工業(yè)水源的可行性

雨水是大氣降水，其本身是淡水。因此，雖然在地面徑流的過程中受到污染，但是總體而言，作為制取工業(yè)新水的原水是非常合適的。

4.3 從水量上判斷雨水資源作為鋼鐵工業(yè)水源的可行性

按噸鋼耗新水量為5m3/t的指標進行計算，年產鋼500萬噸、占地3.2km2的鋼鐵聯合企業(yè)年需新水量約為2500萬m3，在不同地區(qū)的全年雨水總量為96萬～640萬m3，雨水總量為工業(yè)新水總需求量的3.84%～25.6%，其使用的經濟價值和環(huán)境效益十分可觀。因此，雨水資源完全可以作為鋼鐵工業(yè)水源的一部分。

4.4 從供水可靠性上判斷雨水資源作為鋼鐵工業(yè)水源的可行性

鋼鐵企業(yè)對工業(yè)用水水源的可靠性要求較高，生產不允許斷水。而雨水資源具有隨季節(jié)變化的特點。我國是一個季風氣候明顯的國家，降水的季節(jié)分配差異較大。每年雨季降水量約占年總量的70%。就大范圍而言，一般南方雨季為4-9月，北方為6-9月。因此，從供水可靠性而言，雨水資源應是現有供水水源的補充和備用，而不應以雨水資源作為主要的供水水源。

4.5 判斷雨水資源作為鋼鐵工業(yè)水源的具體實施的可行性

國內鋼鐵企業(yè)目前已經基本建設了完整而獨立的雨水排水系統，因此將雨水資源收集、處理并加以利用，是具備可實施條件的。

5 雨水資源在鋼鐵企業(yè)中應用的主要問題

5.1 關于可利用的雨水量的問題

雨水資源在實際利用時會受到許多因素的制約，如受到氣候條件、降雨季節(jié)的分配、雨水水質情況以及建筑物或構筑物的布局和結構等因素的影響。因此所謂的雨水利用，主要是根據利用的目的，通過合理的規(guī)劃，在技術和經濟可行的條件下使降雨量盡可能多地轉化為可利用水量。

雨水主要有屋面、地面、綠地三種匯流介質。在這三種匯流介質中，地面徑流雨水水質較差；綠地徑流雨水基本以滲透為主，可收集雨量有限；屋面雨水既便于收集利用，水質也相對較好，其利用價值最高。

鋼鐵企業(yè)內建有大量的工業(yè)廠房，主工藝車間的屋面面積小則幾千m2，大則十幾萬m2。主工藝車間及附屬公輔配套站房的屋面面積一般占整個工廠占地面積的1/3以上（按建筑容積率不小于0.3考慮）。地面徑流雨水包括道路雨水和場地地坪雨水。隨著鋼鐵企業(yè)內生產管理的日益加強和環(huán)境的不斷改善，其道路和場地地坪的污染也大為減少。因此，對于鋼鐵企業(yè)的可利用雨水量應包括屋面雨水和地面徑流雨水。但在地面徑流雨水的收集方面，也需要根據實際情況區(qū)別對待。例如對于鋼鐵企業(yè)內的石灰窯區(qū)域的場地雨水應直接排入全廠生產廢水處理系統。

5.2 關于初期雨水的處理問題

初期雨水是從水質和環(huán)境角度來講的。如果將初期雨水棄流排入天然水體就會嚴重破壞水體生態(tài)環(huán)境，而如果將初期雨水排入全廠生活污水管網或生產廢水管網，會給生活污水處理設施或生產廢水處理設施帶來較大的沖擊負荷。

鋼鐵企業(yè)的初期雨水中的污染物含量雖然可能較高，但是多為固體顆粒和無機雜質（如氧化鐵粉塵顆粒等），經過簡單沉淀處理后，水質是可以達到較好的標準的。因此，可以考慮將初期雨水引至工業(yè)新水處理設施加以處理利用。

5.3 關于雨水處理設施的問題

由于雨水資源在時程變化上存在周期性和隨機性，因此單獨建設雨水處理設施對于鋼鐵企業(yè)而言是不合適的。雨水的處理應和廠區(qū)工業(yè)新水處理統一考慮。

目前國內大型鋼鐵企業(yè)一般以天然水體（江河湖水）為工業(yè)水源。工業(yè)新水處理通常采用蓄凝、沉淀、過濾的處理工藝。下表是某大型鋼鐵聯合企業(yè)工業(yè)新水處理設施原水水質和處理后工業(yè)新水水質對比表。鋼鐵企業(yè)雨水水質（包括初期雨水水質）以懸浮物為例，一般僅為幾十mg/L，因此按照下表中的數據進行分析，雨水符合原水進水的要求，采用工業(yè)新水處理設施處理雨水是合理的。

5.4 雨水、工業(yè)新水、原水之間的關系

當雨水資源作為工業(yè)新水處理設施取水的原水后，并不意味著鋼鐵企業(yè)工業(yè)新水處理設施無須再從天然水體中取水，雨水資源只是作為總取水量的一部分。當雨季來臨時，大量雨水進入工業(yè)新水處理系統，工業(yè)新水處理設施可以適當減少從天然水體的取水量；當雨季結束時，工業(yè)新水處理設施仍應按照生產要求從天然水體中取水。雨水、工業(yè)新水、原水三者之間存在著平衡互補的關系。

5.5 雨水與廠區(qū)回用水的關系

在鋼鐵企業(yè)，通常把全廠的生產廢水、生活污水處理后做回用水使用。由于回用水含鹽量較高，因此其用途遠比工業(yè)新水的范圍小，用量也遠比工業(yè)新水的用量小，另外回用水用水量波動性較大。

從技術上講，將雨水處理用作廠區(qū)的回用水是可行的。但由于降雨量的季節(jié)波動性和隨機性很大，如將雨水與回用水系統聯合運行，會加劇回用水系統的波動。在這種情況下，要使系統正常運行，必須增大調蓄設施。而當雨季結束后，雨水和回用水的系統將無法滿負荷運行。因此不宜將雨水和回用水系統結合。

5.6 關于雨水排水系統管理的問題

當雨水成為鋼鐵企業(yè)的有效水源后，應加強對全廠雨水排水系統的監(jiān)督和管理。在很多企業(yè)，雨水排水系統同時也會成為一個雜排水系統。要實現雨水的資源化，應當杜絕將一切不符合雨水排水系統的排水排入雨水管網。具體措施如下：

（1）凡不允許直接排放的污水系統，系統內的各種水池（槽）和給排水設備均不得設置通向雨水排水系統的溢流管和放空管；

（2）受粉塵、油污、酸堿等污染的地坪，其沖洗水未經處理，不應直接排入雨水排水系統；

（3）在定（年）修時，有較多污水排出的設備或設施，應設置污水收集坑（槽），其污水通過管道或槽車送往有能力進行處理的單元進行處理，而不應將該部分污水排入雨水排水系統；

（4）專用的汽車停車場的汽車沖洗水系統排污水應送入全廠含油排水系統集中處理，如確有困難，無法送入時，須經處理達標后排放，不能排入雨水排水系統。

參考文獻：

[1] 郭雪寶.水文學[M].上海：同濟大學出版社，1989.

[2] 金亞飚.鋼鐵工業(yè)污水回用方式和提高回用率的探討[J].工業(yè)水處理， 2009，1：80-83.

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