劉 揚，曹 麟，劉家宏，王建華，王 浩

（中國水利水電科學研究院，100038，北京）

近10年，我國工業(yè)用水呈持續(xù)增加態(tài)勢，由2000年的1139億m3增加到2010年1447億m3。工業(yè)用水由于對供水保證率要求較高，同時對水質(zhì)也有一定的要求，因此在一些地區(qū)水資源對工業(yè)發(fā)展的約束越來越明顯，尤其部分缺水地區(qū)。由于我國工業(yè)節(jié)水技術(shù)水平不高，節(jié)水設(shè)備、節(jié)水工藝還未廣泛應(yīng)用，工業(yè)布局不合理，工業(yè)結(jié)構(gòu)性矛盾比較突出，工業(yè)用水效率還比較低，加之工業(yè)污水未得到及時有效的處理，對水生態(tài)與環(huán)境的破壞非常大，雖然工業(yè)用水只占全國總用水量的20%左右，但工業(yè)污水占全國污水排放量比例約70%，工業(yè)污水攜帶的污染物占全部水污染物的50%以上，絕大部分有毒有害物質(zhì)都隨工業(yè)污水排入水體。因此，為了解決工業(yè)用水問題，保護生態(tài)與環(huán)境，須強化工業(yè)用水管理，首先就需要了解工業(yè)用水過程。

一、我國鋼鐵行業(yè)發(fā)展概述

眾所周知，鋼鐵行業(yè)是耗水大戶，其生產(chǎn)全流程幾乎都離不開水，采選礦、燒結(jié)、焦化、煉鐵、煉鋼、軋鋼各工序都需要消耗和排出大量水資源。水在鋼鐵生產(chǎn)中不僅作為冷卻用水、熱力和工藝用水，除塵洗滌還需大量的用水等。據(jù)估算，鋼鐵行業(yè)的用水量約占全國工業(yè)用水的10%，新水用量約占全國工業(yè)用新水的14%。

鋼鐵工業(yè)是我國國民經(jīng)濟中的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)和支柱產(chǎn)業(yè)，我國鋼產(chǎn)量已達到世界第一。《鋼鐵行業(yè)“十二五”規(guī)劃》中提到“十一五”時期，我國粗鋼產(chǎn)量由 3.5億t增加到6.3億t，年均增長12.2%。據(jù)《世界鋼鐵統(tǒng)計數(shù)據(jù)2012》統(tǒng)計，2012年中國內(nèi)地粗鋼產(chǎn)量7.16億t，比2011年提高了0.9個百分點，占全球鋼產(chǎn)量的46.3%。同時，不同區(qū)域不同程度的水資源短缺，嚴重制約了行業(yè)發(fā)展，未來隨著我國鋼鐵工業(yè)的急速發(fā)展，水資源的短缺問題將越來越尖銳。在如此緊迫的要求和我國節(jié)水型社會建設(shè)的背景下，鋼鐵行業(yè)節(jié)水勢在必行。

鋼鐵行業(yè)用水的區(qū)域模式，是指在不同的水資源條件、鋼鐵用水效率、經(jīng)濟發(fā)達水平及廢污水回用水平下，我國各區(qū)域所形成的用水方式上的差別，集中體現(xiàn)在鋼鐵企業(yè)的新水取用總量指標、用水效率指標及廢污水排放總量及質(zhì)量指標等。目前，我國各區(qū)域的鋼鐵產(chǎn)業(yè)規(guī)模有顯著差別，東部地區(qū)的鋼鐵產(chǎn)能約占我國鋼鐵總產(chǎn)能的80%，但部分東部地區(qū)水資源條件又難以滿足如此高產(chǎn)量的供水要求。因此研究我國鋼鐵行業(yè)用水區(qū)域模式，并分析出最優(yōu)的區(qū)域用水模式，可為提出各區(qū)域下一階段節(jié)水重點及鋼鐵行業(yè)區(qū)域結(jié)構(gòu)調(diào)整提供支撐。

二、我國鋼鐵行業(yè)區(qū)域模式分析

1.鋼鐵行業(yè)整體用水形勢

2000—2012年的13年間，隨著鋼產(chǎn)量的不斷增長，企業(yè)用水總量也隨之增加，但是企業(yè)的新水取用量卻沒有明顯增加。據(jù)《中國鋼鐵工業(yè)環(huán)境保護統(tǒng)計》統(tǒng)計，國內(nèi)重點統(tǒng)計鋼鐵企業(yè)的粗鋼產(chǎn)量從2000年的7755.98萬t上升到2012年的44293萬t，粗鋼產(chǎn)量增長5.71倍，但同期生產(chǎn)使用新水量卻從224613.18萬t下降到166099萬t，降低了26.05%。說明我國鋼鐵企業(yè)節(jié)水工作取得了顯著進展，鋼鐵行業(yè)依靠技術(shù)進步和科學管理，通過采用節(jié)水新工藝、新技術(shù)，完善循環(huán)水系統(tǒng)、串接利用水資源、回收利用外排水、擴大非常規(guī)水資源利用等措施，不斷降低產(chǎn)品新水消耗，減少污水排放，取得了較好的節(jié)水效果。

根據(jù)《國家鋼鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策》，鋼鐵行業(yè)的節(jié)水目標為：2005年噸鋼耗新水12 t以下，2010年噸鋼耗新水降到8 t以下，2020年噸鋼耗新水降到6 t以下，鋼鐵工業(yè)在水資源消耗總量減少的前提下實現(xiàn)總量適度發(fā)展。2005年我國鋼鐵行業(yè)噸鋼耗新水8.6 t，小于規(guī)定的 12 t；2010 年噸鋼耗新水 4.11 t， 小于規(guī)定的 8 t；2012年噸鋼耗新水為3.75 t，超前達到了2020年小于6 t的預定目標。同時，粗鋼產(chǎn)量從2005年的26509萬t增加到2010年的44293萬t，保持了年均9.58%的高增長率，也較好地完成了預定任務(wù)。

由此可見，我國各大鋼鐵企業(yè)已經(jīng)認識到先進工藝技術(shù)在節(jié)水方面的重要作用，并逐步采用了先進的工藝技術(shù)，加強了對各工序的用水節(jié)水的管理，開始重視將污水處理后，回用作循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的補充水，進一步提高了水的循環(huán)利用率，使得我國鋼鐵企業(yè)取新水量趨于平穩(wěn)并略有負增長。

2.區(qū)域模式劃分

雖然我國鋼鐵行業(yè)整體用水形勢良好，但部分區(qū)域仍存在鋼鐵產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理、用水效率低等現(xiàn)象，且區(qū)域間產(chǎn)能、節(jié)水技術(shù)水平等差別很大，因此需要對全國進行分區(qū)比較，分析其鋼鐵行業(yè)用水情況。

為便于分析對比，按以下7個區(qū)域?qū)︿撹F企業(yè)用水狀況進行分析統(tǒng)計：華東地區(qū) （包括山東、江蘇、安徽、浙江、福建、上海）；華南地區(qū)（包括廣東、廣西、海南）；華中地區(qū) （包括湖北、湖南、河南、江西）；華北地區(qū)（包括北京、天津、河北、山西、內(nèi)蒙古）；西北地區(qū)（包括寧夏、新疆、青海、陜西、甘肅）；西南地區(qū)（包括四川、云南、貴州、西藏、重慶）；東北地區(qū)（包括遼寧、吉林、黑龍江）。

各地區(qū)鋼鐵企業(yè)產(chǎn)量及用水數(shù)據(jù)，均出自重點統(tǒng)計鋼鐵企業(yè)，地方小企業(yè)的數(shù)據(jù)未列入其中。

一般而言，當?shù)厮Y源條件、鋼鐵行業(yè)用水效率、經(jīng)濟發(fā)展水平、鋼鐵行業(yè)廢污水回用水平這四者是決定當?shù)劁撹F行業(yè)用水的關(guān)鍵因素。

①當?shù)厮Y源條件。當?shù)氐乃Y源特點是鋼鐵行業(yè)用水區(qū)域模式劃分的第一依據(jù)。評價水資源的緊缺程度，一般采用平均降水量，體現(xiàn)區(qū)域干旱程度，并對水資源條件進行界定。本研究將多年平均年降水量大于800 mm的區(qū)域劃定為豐水地區(qū)；多年平均年降水量小于800 mm的區(qū)域劃定為缺水地區(qū)。

②鋼鐵行業(yè)用水效率。鋼鐵行業(yè)是高耗水行業(yè)，鋼鐵產(chǎn)量與總用水量有線性增長的關(guān)系，而且我國的鋼鐵產(chǎn)量有著明顯的地區(qū)差別，因此把鋼鐵行業(yè)用水效率指標作為鋼鐵行業(yè)用水區(qū)域模式劃分的第二依據(jù)。噸鋼耗新水量一般作為鋼鐵行業(yè)用水效率的評價指標，本研究采用此指標將我國劃分為高效用水區(qū)和非高效用水地區(qū)，噸鋼耗新水小于3.8 m3/t為高效用水地區(qū)；3.8～5.5 m3/t為中效用水地區(qū)；高于5.5 m3/t為低效用水地區(qū)。

③經(jīng)濟發(fā)展水平。區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展水平雖然無法直接決定鋼鐵企業(yè)用水模式，但是將為企業(yè)設(shè)備升級改造、技術(shù)研發(fā)等提供必要的經(jīng)濟支撐。因此將地區(qū)人均GDP作為衡量鋼鐵行業(yè)用水區(qū)域模式劃分的第三依據(jù)。本研究將人均8000美元劃為經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)；人均5000～8000美元劃為經(jīng)濟中等發(fā)達地區(qū)；人均5000美元以下地區(qū)劃為經(jīng)濟較不發(fā)達地區(qū)。

④鋼鐵行業(yè)廢污水回用水平。在節(jié)水防污型社會建設(shè)中，噸鋼廢污水回用水平是考核區(qū)域鋼鐵企業(yè)節(jié)水技術(shù)的一個十分重要的指標。由于鋼鐵行業(yè)廢污水排放量大，因此降低噸鋼廢污水排放量，不僅將有利于減少廢水排放，而且也為鋼鐵行業(yè)供水提供了水源保障。因此把噸鋼廢水排放量指標作為鋼鐵行業(yè)用水區(qū)域模式劃分的第四依據(jù)。本研究中噸鋼廢水排放量低于1 m3/t的即為回用水平高地區(qū)；1～2 m3/t為回用水平中地區(qū)；2～3 m3/t為回用水平較高地區(qū)；高于3 m3/t即為回用水平高地區(qū)。

綜合考慮以上四個劃分依據(jù)，將我國七大區(qū)域劃分為三大類、五種模式，分別為水資源豐沛高效型中的優(yōu)秀示范模式、水資源緊缺高效型中的節(jié)水示范模式和政府扶持模式、水資源豐沛低效型中的深度挖潛模式和重度挖潛模式。具體劃分結(jié)果如表1。

3.各類鋼鐵行業(yè)區(qū)域用水模式特點

①優(yōu)秀示范模式。即為水資源豐沛且用水效率依然很高的地區(qū)，主要代表區(qū)域為華東地區(qū)。華東地區(qū)一直是我國粗鋼的主產(chǎn)區(qū)，總產(chǎn)量占全國的2/3，該地區(qū)鋼廠主要有26家。華東地區(qū)鋼鐵企業(yè)噸鋼耗新水量低、用水效率高、廢水回用效率較高。該區(qū)域經(jīng)濟發(fā)達、技術(shù)支撐條件好、管理政策相對較嚴格，區(qū)域內(nèi)的鋼鐵企業(yè)普遍采用了先進的節(jié)水型設(shè)備和技術(shù)工藝，加強了節(jié)水管理等措施。近年該區(qū)域在產(chǎn)能不斷上升的情況下，新水用量卻保持了較低的增長水平，噸鋼耗新水量從2000年的23.27 m3/t到2011年的3.73 m3/t，降低了84%；而噸鋼廢水排放量從2000年的16.6 m3/t到 2011年的 0.95 m3/t， 降低了94%。說明該區(qū)域目前已經(jīng)實施的節(jié)水技術(shù)具有良好效果，該區(qū)域成為推廣實施節(jié)水技術(shù)的主要示范區(qū)。

②節(jié)水示范模式。即為水資源稟賦差、用水效率高的地區(qū)，主要代表區(qū)域為華北地區(qū)。其中華北地區(qū)的主要鋼廠包括華北鋼廠有27家。華北地區(qū)的鋼鐵產(chǎn)能名列全國第二，但由于該區(qū)域水資源極度緊缺，難以支撐鋼鐵行業(yè)等高耗水行業(yè)用水，10年間該地區(qū)的產(chǎn)能有所萎縮，從2000年占全國粗鋼產(chǎn)量的25%下降到2011年的23%。結(jié)合國家近期關(guān)于加強京津冀地區(qū)環(huán)境治理的相關(guān)要求，該區(qū)域產(chǎn)能將進一步萎縮，但新水用量比例卻在不斷增加，從2000年占全國總新水用量的14%增加到2011年的19%，因此應(yīng)重點關(guān)注節(jié)水技術(shù)在此區(qū)域的推廣，并分析區(qū)域產(chǎn)能下降、新水用量卻上升的主要原因。在節(jié)能、降耗、挖潛上下大工夫，通過推廣實施各種節(jié)水技術(shù)，力求達到產(chǎn)能小幅度下降、新水用量也能下降的目標。但總體而言，華北地區(qū)鋼鐵企業(yè)一直比較重視節(jié)水工作，在“十五”期間用水各項指標均優(yōu)于其他區(qū)域，尤其是2011年噸鋼新水用量已經(jīng)降到3.43 m3/t。

表1 鋼鐵行業(yè)用水區(qū)域模式劃分

③政府扶持模式。即為水資源稟賦差、用水效率高的地區(qū)，主要代表地區(qū)為西北地區(qū)。該地區(qū)鋼廠主要有3家。西北地區(qū)的新水用量比例一直低于相應(yīng)地區(qū)的粗鋼產(chǎn)量比例，這主要因為區(qū)域內(nèi)多數(shù)為水資源緊缺省份，“十一五”期間開始重視節(jié)水工作，至2011年已取得了較好的節(jié)水效果，噸鋼新水用量從2000年的20.98 m3/t降到 2011 年的3.43 m3/t，降低了84%。由于緊缺的水資源稟賦條件，該地區(qū)對取用新水有嚴格限制，但是隨著重工業(yè)向西北偏遠地區(qū)轉(zhuǎn)移，該區(qū)域的粗鋼產(chǎn)量將不斷增加，因此，必須確保新建鋼鐵企業(yè)早部署，引入最先進的生產(chǎn)方式，力求將企業(yè)的新水用量達到先進水平。但該地區(qū)經(jīng)濟水平較低，基礎(chǔ)設(shè)施條件差，因此政府必須加強引導用水效率高的先進鋼鐵企業(yè)進入該地區(qū)，或者加大資金投入力度，加快該地區(qū)的產(chǎn)業(yè)升級改造。

④深度挖潛模式。水資源稟賦好但用水效率低的地區(qū)，主要為東北、華中、華南三地區(qū)，但區(qū)域情況各有差別。

東北地區(qū)鋼廠有8家，華中和華南地區(qū)鋼廠有14家。東北地區(qū)屬于我國鋼鐵工業(yè)發(fā)源地，過去產(chǎn)能所占比例較大，但近年產(chǎn)能有逐漸下降趨勢，從2000年占全國的15%下降到2011年的11.5%，新水取用量同時從占全國2000年的15%下降到2011年的12%?？梢娫摰貐^(qū)由于設(shè)備老化，節(jié)水技術(shù)推廣力度不大，各項用水指標屬于各區(qū)域平均水平。噸鋼新水用量從2000年的23.40 m3/t到2011年的4.52 m3/t，只降低了80%。東北地區(qū)應(yīng)進一步加強節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用及節(jié)水管理。

華中、華南兩地區(qū)，2000—2011年間產(chǎn)能有所增加，而新水用量均有所下降，但降幅不大。其中華中地區(qū)的粗鋼產(chǎn)量一直維持著占全國總產(chǎn)量15%左右的水平，位列三甲且近年稍有上升，但是新水用量卻占到全國的20%以上；而華南地區(qū)粗鋼產(chǎn)量雖然占全國比例不大，只占4%，產(chǎn)能增幅也很小，但新水用量占5%左右，2011年前該區(qū)域新水用量比例較大，之后所占比重有所降低。這說明華中和華南區(qū)域已認識到節(jié)水的重要性，并正在實施節(jié)水生產(chǎn)技術(shù)，近年的節(jié)水技術(shù)有一定成效，但2011年的噸鋼耗新水量分為 5.17 m3/t、3.89 m3/t， 還需要充分挖掘節(jié)水潛力。

⑤重度挖潛型。西南鋼廠有7家。西南地區(qū)雖然產(chǎn)能占比很小，占全國總量的8%，且不斷下降，2011年已經(jīng)下降到5%，但新水用量卻由2000年的8%上升到12%，且2011年噸鋼耗新水量達到全國最高值9.2 m3/t，說明西南地區(qū)在鋼鐵生產(chǎn)中對節(jié)水技術(shù)的要求較低。因此，該區(qū)域是推廣節(jié)水技術(shù)的重點區(qū)域。

三、結(jié) 語

本文詳細分析了我國各區(qū)域用水情況和特點，總結(jié)了各區(qū)域節(jié)水的新要求和新潛力，對推動節(jié)水型社會建設(shè)不斷深化具有較為重要的指導意義。我國區(qū)域鋼鐵行業(yè)發(fā)展必須以當?shù)氐乃Y源條件為約束，根據(jù)當?shù)噩F(xiàn)有的用水效率、經(jīng)濟發(fā)展水平及廢污水回用水平等，優(yōu)化區(qū)域鋼鐵企業(yè)布局，合理考慮內(nèi)陸鋼廠水資源需求，適度調(diào)減內(nèi)陸鋼廠產(chǎn)能，向水資源富裕地區(qū)、沿海區(qū)域傾斜?！笆濉笔俏覈?jié)水型社會建設(shè)的關(guān)鍵時期，鋼鐵行業(yè)作為高耗水行業(yè)，不僅應(yīng)對新建項目進行節(jié)水評估和審核，更要對現(xiàn)存設(shè)施進行專業(yè)管理和控制，淘汰高耗水、高污染產(chǎn)能，采取嚴格的準入標準，推廣鋼鐵工業(yè)節(jié)水及廢水資源化利用技術(shù)模式，建立適用的節(jié)水指標系統(tǒng)，使鋼鐵行業(yè)節(jié)水設(shè)施發(fā)揮更大的經(jīng)濟社會效益，從而使整個鋼鐵行業(yè)節(jié)水減排工作真正走到我國工業(yè)行業(yè)的前列。

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