我國工業節水的進展、成效與展望
一、背景
習近平總書記提出“節水優先、空間均衡、系統治理、兩手發力”的治水思路,要求堅持以水定城、以水定地、以水定人、以水定產,把水資源作為最大的剛性約束,合理規劃人口、城市和產業發展。
國家實施用水總量和用水強度雙控制度。水利部、工業和信息化部等多部門密集出臺一系列工業節水政策,推動工業水效升級、產業綠色可持續發展。
國家發展改革委、水利部發布《國家節水行動方案》,要求強化指標剛性約束,嚴格實行區域流域用水總量和強度控制。嚴格用水全過程管理,加強對重點用水戶監督管理。強化節水監督考核,實行最嚴格水資源管理制度考核。大力推進工業節水改造,完善供用水計量體系和在線監測系統,強化生產用水管理;推廣節水工藝和技術;重點企業要定期開展水平衡測試、用水審計及水效對標。推動高耗水行業節水增效;在高耗水行業建成一批節水型企業。
國家發展改革委、水利部等六部門聯合發布了《水效領跑者引領行動實施方案》,在工業、農業和生活用水領域開展水效領跑者引領行動,制定水效領跑者指標,發布水效領跑者名單,樹立先進典型;在用水產品、用水企業、灌區等領域開展水效領跑者引領行動。
工業和信息化部、水利部等四部門聯合發布《重點用水企業水效領跑者引領行動實施細則》,定期發布用水企業水效領跑者名單和指標。
工業和信息化部、水利部等六部門聯合發布《工業水效提升行動計劃》,提出以實現工業水資源節約集約循環利用為目標,全面提升工業用水效率和效益,推動經濟社會高質量發展。
二、工業節水成效顯著
工業和信息化部、水利部等部門聯合發布了四批《國家鼓勵的工業節水工藝、技術和裝備目錄》,以及《高耗水工藝、技術和裝備淘汰目錄(第一批)》;工業和信息化部、水利部等四部門聯合發布了三批重點用水企業、園區水效領跑者名單,其中2022年發布了17個行業63家水效領跑者企業及11家水效領跑者園區名單。目前,工業領域已建立水效領跑者制度,逐步形成了完善的“節水型企業—節水標桿企業—水效領跑者”模式,從地方到全國推動節水先進企業、園區創建,形成持續提升用水效率的長效機制,推動建設節水型工業體系。
2005—2020年,我國工業用水總量得到有效控制,并趨于下降;萬元工業增加值用水量急速下降,用水效率得到極大改善。
▲2005—2020年我國工業用水變化趨勢
根據2021年《中國水資源公報》,我國工業用水為1049.6億m3,其中火核電直流冷卻水507.4億m3,占工業用水總量的48.34%。2021年我國高耗水行業用水占比見下圖。
▲2021年我國高耗水行業用水占比
2021年我國粗鋼產量10.35億t,超過世界產量的50%;與此同時,2001—2021年,鋼鐵行業用水總量得到有效控制,“增鋼不增水”,噸鋼取水量持續下降,近年下降幅度逐漸趨于平緩。
▲2001—2021年我國粗鋼產量變化趨勢
▲2001—2021年我國鋼鐵行業用水量變化趨勢
2021年,我國火電發電量56655億kWh,占總發電量的67.5%。煤電仍然是我國火電的主要構成,同時也是當前我國電力供應的主力電源和基礎電源。2005—2021年,火電用水總量得到有效控制,并有一定下降;單位發電量取水量持續下降,近年下降幅度逐漸趨于平緩。
▲2002—2021年我國火電發電量變化趨勢
▲2005—2021年我國單位發電量取水量變化趨勢
三、工業節水技術進展
近年,工業節水技術取得長足進步,成為工業節水的極大助力。工業節水技術進步經歷了幾個階段:最初是由直流用水向循環用水轉化階段,提高了水的重復利用率,減少了用水量和排水量;之后進入工藝用水節水改造階段,采用少用水、不用水的源頭用水減量技術,減少了用水量;然后進入污水回用和資源化利用階段,進一步提高了水的重復利用率,并實施了污水資源化利用,減少了用水量和排水量;近期進入廢水零排放和智能用水階段,采用污水深度處理技術、蒸發結晶和提質分鹽技術、數字化信息化智能化技術等,全面升級用水精細化管控。重點行業主要節水技術介紹如下。
鋼鐵行業
鋼鐵行業主要采用干熄焦、轉爐干法除塵、高爐干法除塵等“三干”技術,煙道汽化冷卻、高爐爐體空冷、精煉機械抽真空等用水減量技術;密閉式、敞開式循環用水技術,廢水回用、水再用、串級用水、串聯用水等重復用水技術,提高重復利用率;城市中水、雨水、海水、礦坑水等非常規水源的利用技術。
火電行業
火電行業主要采用汽化冷卻、空冷技術,干法脫硫、干儲灰、干除灰、干排渣等用水減量技術;凝汽器敞開式循環用水技術、廢水回用技術;水量、水質檢測及優化,水務智能管控等智能用水技術。
紡織染整行業
紡織染整行業主要采用超低/低浴比染色、半缸染色、全自動筒子紗染色、數碼噴墨印花、高效廢瓶或瓶片清洗等用水減量技術;梯級用水,冷凝水回收、冷卻水循環,廢水深度處理及回用,噴水織機廢水回用等重復用水技術。
造紙行業
造紙行業主要采用網毯噴淋水高壓洗滌、透平機真空系統、紙機濕部化學品混合添加、紙機真空冷凝等用水減量技術;紙機白水分級與回用、纖維原料洗滌水循環使用、堿回收及蒸發站污冷凝水分級及回用等重復用水技術。
四、工業水效提升實踐
鋼鐵行業
鋼鐵企業通過成立節水管理領導小組,制定完善的取水、用水管理制度和考核辦法,嚴格節水管理制度,增強節水意識,提升管理水平;開展水平衡測試與用水審計工作,強化節水目標;通過建立水系統數據中心、管控平臺等方式,實現對取水、用水、中水回用、中水排放等環節的實時監控、運營管理和優化,推動用水管理系統智能化升級;通過收集利用雨水、海水、城市中水等非常規水源,加強非常規水源開發利用;通過采用先進節水工藝技術改造,實現高效節水和廢水循環利用。
如山東鋼鐵集團日照有限公司制定節約用水和廢水考核辦法,明確用水指標及獎懲制度,實現用水指標每日、每月分析,開展用水審計,對用水全過程進行監督。寶鋼湛江鋼鐵有限公司建立水系統集控中心,打通“中央水—單元水—主工序”數據流,連接“產—儲—配—用—排”各環節,做到“全廠水量一張表、生產監控一幅圖”。天津鋼鐵集團有限公司不斷優化水資源結構,提高市政中水、雨水使用比例,實施雨污分流改造,提高雨水收集利用能力。
紡織染整行業
紡織染整企業重視節水管理,形成長效機制;提高廢水處理數字化水平;實施節水技術改造,應用先進節水設備及生產工藝;采用冷堆平幅高效水洗前處理技術、染缸降溫冷卻水蒸汽冷凝水回用技術、氣流染色機、免復練免出水染色一浴法工藝、高效數字印花水洗機、低浴比氣流染色設備、印染廢水深度處理回用技術等,實現節水減污。
如愉悅家紡有限公司建立系列用水管理制度,節水管理責任落實到人,創造性提出不用水、少用水、回用水、循環水、替代水等節水管理“五水”工作法。盛虹集團有限公司采用印染廢水處理全流程在線集控系統實現對廢水處理過程實時監測,通過廢水在線集控與歷史數據分析,優化處理工藝。
造紙行業
造紙企業重視節水管理,實施白水回收、紙機蒸汽冷凝水回收、網毯噴淋水凈化回用、紙機白水多圓盤分級與回用、紙漿中高濃篩選與漂白、多段逆流洗滌封閉篩選、新型烘干部干網高壓水裝置、污水處理回用等先進節水工藝技術改造,實現節水減污。
如玖龍紙業(東莞)有限公司集團制定年度節水規劃,實行公司、分廠/部門、班值三級管理,嚴格用水定額管理。玖龍紙業(重慶)有限公司實施制漿芯層白水多盤技改項目。金東紙業(江蘇)股份有限公司在紙機線增設白水砂濾系統,回收超清白水。河南省駐馬店市白云紙業有限公司實施制漿中濃漂白技術改造,由傳統常規漂白升級為無元素氯(ECF)中濃漂白工藝。
石油煉制行業
石油煉制企業重視節水管理,推動用水管理數字化;應用先進節水工藝技術和裝備,提升水的利用效率;采用蒸汽冷凝水回收、乏汽回收、污水處理回用、高效冷卻器、干式空冷器等技術,加強水的循環利用;推動非常規水源利用。
如中國石油化工股份有限公司鎮海煉化分公司由公司主要領導直接管理節水工作,嚴格實施用水計劃管理,通過開發水平衡測試軟件,實現實時監控全公司水資源使用情況和異常報警。對一、二、三級表按介質分類創建可視化供水計量網絡,開發應用智能儀表和計量健康平臺,全天候不間斷巡檢確認儀表狀態,對流量顯示故障和超出工藝工況流量范圍的異常情況,短信及時通知相關人員檢查處理。中國石化青島煉油化工有限責任公司實施乏汽回收裝置回收蒸汽(凝結水),淡化海水用于青島石化除鹽水站用水和循環水場補水,有效提升循環水濃縮倍數。
乙烯行業
乙烯企業采用閉路循環水系統、污水處理回用、城市中水利用、高鹽污水處理回用、清凈廢水(雨水)回用、超聲波在線除垢、多重水循環利用等先進節水工藝技術,有效降低新水用量;建立水系統數據中心和一體化管控平臺,加強用水智能化管理。
如中韓(武漢)石油化工有限公司對全廠工藝冷凝水和透平冷凝水進行回收,經固定陽床去除水中的陽離子,再經過混床去除水中的陰陽離子,制成合格的脫鹽水供給熱電和各化工用戶;中國石油化工股份有限公司鎮海煉化分公司采用超聲波在線除垢技術,避免換熱結垢,對水冷器進行預防性檢修、管束清理,提高換熱效率,節約循環水用量。中國石油化工股份有限公司北京燕山分公司通過實施“四供水一循”裝置“智能化樣板水廠”改造工程,遠距離傳輸流量、壓力、溫度等運行參數以及機泵狀態參數,在線監控關鍵水質數據,全面提升用水智能化、信息化水平。
工業園區
工業園區加強園區企業節水管理,強化水污染防治,實施雨污分流、園區污水深度處理及回用。組織節水宣傳活動,推動節水技術改造,推動園區企業精細化管水,加強園區污水資源化利用和非常規水利用,節水控水成效顯著。
如河北清河經濟開發區積極引導園區重點企業開展水重復利用、冷卻節水、洗滌節水等節水工藝創新,引進智慧用水管理系統、循環用水技術、廢水回用技術,提升水資源利用效率。湖南常德高新技術產業開發區建設節水減排約束激勵機制,納入節水績效考核機制,建設智能化用水管理系統,實現用水在線實時監控。安徽新蕪經濟開發區興建雨洪資源工程,建設滯、滲、蓄、用、排相結合的雨水收集利用設施。
五、工業節水存在問題
雖然工業節水取得一定進展,但目前工業行業粗放低效的用水方式仍然沒有得到根本轉變,工業節水尚存在很多問題。
節水政策法規頂層設計不足,工業企業缺乏開展用水管理和節水的法律依據及剛性約束政策。目前,尚沒有明確適用于全國工業行業的節約用水法律法規,節水標準不足且滯后,節水政策與用水管理的剛性需求矛盾突出。
水價過低,制約工業企業節水主動性和積極性。我國水價偏低,只有發達國家的1/10,低廉的水價難以體現水資源的稀缺性和珍貴性,加之水價政策滯后,工業企業節水意愿普遍較低。
用水管理基礎較為薄弱,水平參差不齊。工業行業節水統計體系基本沒有建立或不健全不完善,節水管理與分析缺少有效的基礎數據信息支持。企業用水三級計量不完善,缺乏定期維護和校驗,相關監管缺位。
工業節水技術推廣應用的市場動力薄弱。工業用水系統復雜,高鹽廢水處理回用、濃鹽水資源化利用、管網漏損智能監測、用水系統智能升級等節水技術瓶頸明顯,節水項目經濟效益較差,節水技術推廣應用的市場動力薄弱。
六、工業水效提升建議
完善節水政策法規。制定適用于工業行業的節約用水法律法規,為工業節水管理提供法律依據。
健全用水定額標準體系。開展用水定額體系研究,建立一套與用水精準管理相適應的用水定額標準體系。
開展水平衡測試。定期開展水平衡測試和審核工作,為企業用水管理、用水考核提供基礎,為企業節水評估、用水計劃批復、用水定額制訂等提供技術依據,為企業摸清用水家底、找出用水薄弱環節、挖掘節水潛力提供方法。
建立用水審計和節水評估制度,推動節水監督管理。按計劃定期進行用水審計和節水評估與審核,推進企業問題整改,落實節水設施,完善節水管理制度,提升用水管理水平。
健全節水“三同時”“四到位”制度,開展節水設施規劃設計審核和竣工驗收管理。節水設施必須與主體工程同時設計、同時施工、同時投產使用,用水單位要做到用水計劃到位、節水目標到位、節水措施到位、管水制度到位。
建立工業節水統計報表制度,系統性地反映工業節水的完整信息,為工業節水現狀分析和評估提供基礎依據。統計報表包括工業用水企業基本情況、主要節水指標情況、節水工藝技術和裝備推廣應用情況、節水項目建設情況、節水設施投資情況等統計信息,以年報和季報的形式實行,并定期公布工業節水月報、季報和年報。
制定企業用水精細化管理方案,全面優化管控用水系統網絡,實施生產過程高效用水和污染控制,確保用水高效化、清潔化和無害化。研發、推廣、應用工業節水新技術,突破節水技術瓶頸。重點推廣應用工藝節水、供水管網漏損檢測、循環水運行管理智能化、水處理污泥處理處置和利用、濃鹽水減量和資源化利用、高濃高鹽重污染廢水處理回用、廢水零排放、非常規水利用等先進節水工藝技術和裝備。