圖為中天（南通）綠色精品鋼項(xiàng)目的智能高效沉淀池。
圖為中天（南通）綠色精品鋼項(xiàng)目的膜濃縮車間。
本報(bào)記者 陶海銀 通訊員 葉思齊
鋼鐵行業(yè)是耗水大戶，以一家千萬噸級鋼鐵聯(lián)合企業(yè)為例，每天用水量約10萬噸，產(chǎn)生廢水約3萬噸，解決水的“用”“排”問題已然成為踐行習(xí)近平生態(tài)文明思想，推動鋼鐵行業(yè)綠色發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。
“分鹽結(jié)晶”是廢水零排放領(lǐng)域的前沿技術(shù)，能夠?qū)U水中的水鹽分離、冷凝水回用，鹽晶則可作為其他行業(yè)的原材料，以此實(shí)現(xiàn)壓降工業(yè)新水用量、廢水零排放的目的。
近年來，鋼鐵行業(yè)積極探索分鹽結(jié)晶技術(shù)應(yīng)用，但由于傳統(tǒng)水處理設(shè)計(jì)缺少對鋼廠水質(zhì)水量的系統(tǒng)性精準(zhǔn)預(yù)測，常規(guī)廢水預(yù)處理技術(shù)缺乏對加藥量的精確控制，管理方式落后及投資運(yùn)行成本偏高等原因，致使鋼廠廢水達(dá)不到分鹽結(jié)晶的要求，最終影響了鋼廠水資源利用效率和廢水零排放成效。
中冶賽迪擁有60余年鋼鐵行業(yè)給排水系統(tǒng)工程技術(shù)服務(wù)經(jīng)驗(yàn)，掌握鋼廠水處理核心技術(shù)，是鋼鐵行業(yè)給排水國家規(guī)范的制訂者，鋼廠廢水零排放技術(shù)的領(lǐng)先企業(yè)。在分鹽結(jié)晶領(lǐng)域，中冶賽迪能夠結(jié)合鋼鐵企業(yè)自身發(fā)展需求和鋼廠給排水特點(diǎn)，從總體設(shè)計(jì)、系統(tǒng)集成、技術(shù)創(chuàng)新等方面提供量身訂制的系統(tǒng)解決方案；自主研發(fā)了行業(yè)領(lǐng)先的水鹽平衡測算計(jì)算系統(tǒng)、“礬花視境”智能加藥系統(tǒng)等核心技術(shù)和產(chǎn)品，將大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)與水鹽平衡相結(jié)合，精確控制水處理效果，助力分鹽結(jié)晶系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行、成本可控，真正實(shí)現(xiàn)廢水零排放。
2020年5月，中冶賽迪在中天（南通）綠色精品鋼基地總承包建成國內(nèi)首個一步到位的分鹽結(jié)晶廢水零排放系統(tǒng)，項(xiàng)目投產(chǎn)即實(shí)現(xiàn)零排放，系統(tǒng)運(yùn)行持續(xù)穩(wěn)定。
水鹽平衡精確測算
支撐廢水零排放頂層設(shè)計(jì)
水鹽平衡是全廠的水量平衡和鹽量平衡的總稱，用于規(guī)劃并指導(dǎo)水處理設(shè)施的具體設(shè)計(jì)。水鹽平衡的系統(tǒng)性精準(zhǔn)預(yù)測及設(shè)計(jì)對于鋼鐵企業(yè)水處理工藝選擇起著至關(guān)重要的作用，也是廢水零排放成功的關(guān)鍵。
分鹽結(jié)晶系統(tǒng)對進(jìn)水水質(zhì)水量要求很高，既要在前期設(shè)計(jì)階段準(zhǔn)確預(yù)測水質(zhì)水量，同時還要保證其運(yùn)行過程的進(jìn)水穩(wěn)定性。目前，鋼鐵行業(yè)已有數(shù)家分鹽結(jié)晶案例，但大多由于水質(zhì)水量預(yù)測控制的偏差問題，導(dǎo)致分鹽結(jié)晶系統(tǒng)建而不用，甚至以失敗告終。
中冶賽迪在中天項(xiàng)目的成功，得益于在項(xiàng)目實(shí)施前就準(zhǔn)確預(yù)測了全廠水系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生的廢水的關(guān)鍵水質(zhì)和主要成分參數(shù)，為工藝設(shè)計(jì)提供了科學(xué)依據(jù)。
中冶賽迪水鹽平衡設(shè)計(jì)具有獨(dú)特優(yōu)勢和先進(jìn)理念：全國領(lǐng)先的水鹽平衡計(jì)算模型。運(yùn)用大數(shù)據(jù)算法，對國內(nèi)數(shù)十家鋼鐵企業(yè)的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘與分析，獨(dú)創(chuàng)了水鹽平衡計(jì)算模型。以中天項(xiàng)目中央水處理廠工程為例，水鹽平衡計(jì)算模型精準(zhǔn)預(yù)測了水系統(tǒng)的用水量，輔以先進(jìn)的雨水收集利用系統(tǒng)，進(jìn)一步減少鋼廠實(shí)際取水量，最終將全廠噸鋼耗水精確到2.43m3/t，遠(yuǎn)低于水利部發(fā)布的先進(jìn)值（3.2 m3/t）要求。
“三粒鹽”分治理念。中冶賽迪基于對中天項(xiàng)目水質(zhì)的精準(zhǔn)預(yù)測，提出了Na、K、Ca分而治之的對策。根據(jù)廢水來源及水質(zhì)的不同，將全廠廢水、洗氯灰廢水、脫硫廢水進(jìn)行獨(dú)立分鹽結(jié)晶。這既避免了高鹽廢水遠(yuǎn)距離輸送的危險(xiǎn)性和污染泄漏，又有利于控制分鹽結(jié)晶系統(tǒng)的進(jìn)水水質(zhì)，提升鹽晶品質(zhì)、降低運(yùn)行成本。目前實(shí)際生產(chǎn)的NaCl純度達(dá)99%，滿足工業(yè)干鹽一級標(biāo)準(zhǔn)，成為行業(yè)內(nèi)首個高精度預(yù)測水質(zhì)的成功案例，解決了鋼鐵行業(yè)廢水零排放最大的技術(shù)問題。
人工智能加藥系統(tǒng)
奠定廢水零排放底層基礎(chǔ)
絮凝沉淀是廢水零排放系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，關(guān)鍵在于有效控制絮凝沉淀工藝的加藥量。過去，專業(yè)人員要定期到絮凝沉淀池現(xiàn)場巡檢，根據(jù)肉眼觀察和經(jīng)驗(yàn)判斷加藥計(jì)量，但存在加藥時間、藥劑量控制不精確的問題。如果加藥量大，會引入不必要的鹽分，導(dǎo)致分鹽結(jié)晶進(jìn)水水質(zhì)發(fā)生變化，影響分鹽結(jié)晶效果，同時還容易使膜系統(tǒng)發(fā)生結(jié)晶體污堵、有機(jī)污堵、結(jié)垢污堵等現(xiàn)象，給鋼廠帶來較高的運(yùn)行成本。
為解決傳統(tǒng)工藝的不足，中冶賽迪自主研發(fā)了鋼鐵行業(yè)首套“礬花視境”智能加藥系統(tǒng)，結(jié)合公司多年的“除硬”實(shí)驗(yàn)研究，利用人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)，內(nèi)置PH值、攪拌G值等關(guān)鍵參數(shù)特性，對水中的礬花進(jìn)行圖像識別和自學(xué)習(xí)計(jì)算，以智能化設(shè)備取代傳統(tǒng)人工加藥。
該專利產(chǎn)品不僅節(jié)約了藥劑成本和人工成本，還有力保障了出水水質(zhì)的穩(wěn)定性，降低了懸浮物和硬度，有效解決了后續(xù)膜系統(tǒng)的污堵與結(jié)垢情況。該產(chǎn)品目前已在湛江鋼鐵、中天鋼鐵南通公司等多家鋼廠使用，并進(jìn)入市政領(lǐng)域。
在中天項(xiàng)目中央水處理廠，通過采用礬花視鏡智能加藥系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了30%以上的藥劑量節(jié)約，并保證水濁度穩(wěn)定在1NTU以下，硬度穩(wěn)定在150mg/L以下，保證了后續(xù)膜系統(tǒng)和分鹽結(jié)晶系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運(yùn)行。
數(shù)字化管控
保證廢水零排放穩(wěn)定運(yùn)行
在運(yùn)行管理中對水質(zhì)水量及時性、準(zhǔn)確性的反饋，是鋼廠廢水零排放長期穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。對水質(zhì)、水量變化反應(yīng)不及時會帶來預(yù)料之外的沖擊負(fù)荷，難以保證出水水質(zhì)，進(jìn)而影響分鹽結(jié)晶系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。
中冶賽迪在行業(yè)率先開發(fā)了全廠水系統(tǒng)全流程集中智能管控平臺，2019年在寶鋼湛江鋼鐵成功建設(shè)了全球首座鋼鐵企業(yè)智慧水控中心，將原本分散在全廠數(shù)十個孤立的水系統(tǒng)、10多萬個數(shù)據(jù)點(diǎn)全部集中到水系統(tǒng)大數(shù)據(jù)平臺，對數(shù)據(jù)進(jìn)行高效集成應(yīng)用、全流程實(shí)時管控，大幅提高了勞動效率，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)減量，避免廢水排放，降低了生產(chǎn)成本。
在中天鋼鐵南通公司，中冶賽迪結(jié)合客戶需要，實(shí)施了一系列的智慧管控手段：以生產(chǎn)單元補(bǔ)水排水監(jiān)控為例，按照行業(yè)用水定額的先進(jìn)值，對全廠各生產(chǎn)單元補(bǔ)水排水進(jìn)行限額限質(zhì)，并通過流量監(jiān)控儀、水質(zhì)監(jiān)控儀實(shí)時監(jiān)控單元補(bǔ)水排水情況；當(dāng)用水量或水質(zhì)超過冗余指標(biāo)時，數(shù)據(jù)將直接傳回中央水廠智控中心并自動報(bào)警，在生產(chǎn)運(yùn)行階段保障用水的合理性和科學(xué)性。此項(xiàng)措施避免了廠內(nèi)水資源大補(bǔ)、大排現(xiàn)象，也減小了后續(xù)廢水處理工藝的壓力，最終保證了鋼廠廢水零排放的長期穩(wěn)定運(yùn)行。（圖片均由中冶賽迪提供）
《中國冶金報(bào)》（2022年10月11日 04版四版）
