3.3　冶金工业废水处理回用技术的发展趋势

我国冶金工业要借鉴发达国家对废水处理与资源回用技术的成功经验和途径，从总体上要与国际上关于清洁生产的管理方法与思维相接轨，实施对冶金工业废水的减量化、资源化和无害化的全过程管理。即首先要进行废水的最小量化，使其在生产过程中排出尽可能少的废水；而后对产生的废水进行综合利用、循环回用、串级回用、再生回用，尽可能使其资源化；在此基础上，对已产生而又无法资源化的废水，进行无害化最终处理。

但是，按照现代生态化发展观点，废水（物）最少量化、资源化与无害化并非最终目标，其最终目标是以循环经济发展模式实现钢铁企业生态化。

3.3.1　冶金工业废水的最少量化

废水最少量化，又称减量化。废水的最少量化与废水的处理（处置）是两个完全不同的概念。后者也包括废水的减容和减量，但这是在废水产生之后，再通过物理的、化学的和生物的方法的无害化处理或处置，使其体积和重量的减小。它是一种废水（物）治理途径，属于末端控制污染的范畴。而前者的废水最小量化是指在生产前过程的排出废水的量最小，以达到节约资源、减少污染和便于处理（置）为目的。故废水（物）的最少量化是一种限制废水的技术途径，属于首端预防的范畴。这里所说的首端是指废水排放前的生产工序过程的各个阶段。

废物最少量化又称为废物“减量化”。减量化的要求，是在生产—消费各个不同阶段所产生的废物的数量、体积、种类、有害性质进行全面控制与管理，从源头做起，实施清洁生产、“最少量化”产生与排放。就国家而言，应当杜绝粗放经营的发展模式，鼓励和支持清洁生产与工艺，开发和推行先进生产技术与设备，充分、合理地利用原（燃）材料、能源和其他资源。

首端预防与末端控制比较，前者具有明显的积极性、优越性，是环境保护发展的方向。但是，不能因此降低末端的控制作用，在很多情况下，“最少量化”的作用是有效的，但“最少量化”毕竟不等于零，而且是随生产工艺、技术操作和原（燃）材料等有关的变数，最终需要进行末端控制，只有两个结合，才能形成完善的污染控制系统。

废水最少量化包含两种含义，既包括冶金生产工艺改革、革新，使之少产生废物和废水，达到节约资源与能源，属于首端预防范畴；也包括生产过程经一定手段后使废水最大限度减少，属于末端控制范畴。就后者而言，由于环境保护的内涵不断扩展，治理技术水平不断提高，生态学及毒理学的发展，检控技术不断完善与进步，导致对水环境和水质的提高，从而对地面水、地下水、天然水体、河湖海洋等水环境保护与水质排放的提高，外排标准日趋严格。因此，总的发展趋势要不断改革冶金生产工艺，长流程向短流程发展，单级用水向多级用水发展，低质用水向高质用水发展，以实现最大限度的节约用水，减少外排废水量，即向废水最少量化发展。在我国水资源十分短缺的情况下，生产用水量的高低与外排废水量的多少，将是制约企业生存与发展的十分重要因素。

3.3.2　冶金工业废水的资源化

废水循环回收利用是废物最少量化的一条重要途径。循环回收利用包括废水（物）回收和再利用。回收主要指原材料回收和副产品回收；再利用主要包括在该工艺中再利用和作为另一种工艺原料。

总体而言，资源利用有两条基本途径：一是外延型的利用；二是内涵型的利用。所谓外延型的利用是指自然资源利用数量和规模的扩大。以往至今，人们主要采用外延型的资源开发方式。近一个世纪以来，外延型的资源开发方式对社会和经济的发展起了很大的促进作用。但是，由于人们盲目地、无节制地对自然资源实行外延型的开发利用，导致了自然资源的过度开发，造成自然资源急剧减少，并使生态环境遭到严重污染和破坏。伴随人们的开发和消费活动，废物不断地产生，其数量持续增加。其实“废”与“不废”是相对的，废物是物质资源存在的一种形式，所谓“废物”，只不过是物质的某种形态或用途发生了变化，在一些方面人们赋予的或特定的使用价值已经消失，但它本身可以利用的属性并没有完全消失，当这种可利用的属性被人们发现并在一定条件下为人们所利用，它就会重新获得使用价值，就能变“废”为“宝”。从这个角度来说，废物是一种宝贵的物质资源，而且，是目前唯一在不断增长的物质资源。尤其是在当今人类社会面临全球的人口、资源、能源和环境四大危机的严峻形势下，对废物的资源化开发利用已受到世界各国的普遍关注。人们对废物与资源、能源、环境及经济发展之间关系的认识，随着社会的发展、工业和科学技术的进步而逐步深化。目前，世界各国都把注意力集中在对废物进行再资源化的开发利用上，一些国家制定一系列政策法规，鼓励从废物回收资源、能源，使其废物再资源化利用率迅速提高。因而促使人们对资源的利用方式从外延型向内延型转变。内涵型利用途径的主要内容包括：a.对资源的多种使用价值由单一利用变为综合利用；b.对资源由一次利用变为多次利用和循环利用；c.对资源由低效利用变为高效利用；d.变“废”为“宝”，加强对被消费资源的回收利用。

废水资源化是冶金工业水处理的目的与要求，合理用水是冶金行业有效用水的重要手段。这里所说废物资源化主要是指内涵型的利用，其内容是将单一使用变为多种利用；一次利用变为多次利用；低效利用变为高效利用。就冶金废水而言，冶金企业生产工艺比较复杂，用水部门多，且对水质要求不等，为减少外排废水量，通常在清污分流的基础上，按照工序用水要求与用水的水质状况，设置多种串级循环用水系统，或将处理后的废水循环再用，达到最大程度的合理用水。在技术经济条件下，最终实现“零”排放，最大限度地实现废水资源化，尽可能将某些废水中有用物质如酸、碱、油、瓦斯泥、尘泥等，回收用于工序中。

3.3.3　冶金工业废水的无害化^{［24，25］}

所谓无害化是对已产生又无法或目前尚不能回用和综合利用的废物与废水，经过物理、化学或生物方法，进行无害或低危害的安全处理、处置，达到无污染危害的结果。冶金工业废水种类繁多、成分复杂，特别是焦化废水，据GC-MS（气相色谱-质谱）联用法分析，共约有51种以上有机物全部属于芳香族化合物和杂环化合物，必须进行无害化处置（理），因此，废水无害化是冶金工业废水污染与危害最终要求。

废水无害化有两种含义：一是按生产工序用水各异原则，实施串级用水、循环用水、一水多用、分级使用，以实现废水减量化、资源化与无害化的有效结合；二是采用各种有效处理技术实现无害化处理。

3.3.4　循环经济发展模式与废水生态化^{［24，25］}

所谓循环经济本质上是一种生态经济，是将生态平衡理论与经济学相结合，按照“减量化、再利用、再循环”原则，运用系统工程原理与方法论，实现经济发展过程中物质和能量循环利用的一种新型经济组织形式。简言之，它是物质闭环流动型的简称。它以环境友好的方式，利用自然资源和环境容量来发展经济、保护环境。通过提高资源利用效率，环境效益和发展质量，实现经济活动的生态化，达到社会效益、经济效益与环境效益的共赢。

因此，循环经济倡导的是一种全球资源和自然环境相协调、互为依存的社会发展模式，也是建立在物质不断被循环利用基础上的经济发展模式。它要求按照自然生态系统的模式，把经济活动组织成一个“资源—产品—再生资源”的物质反复循环流动的过程，使整个经济系统以及生产和消费过程基本上不产生或很少产生废弃物（或称废物最少量化）。其特征是自然资源的低投入、高利用和废弃物低排放，形成资源节约型、环境友好型的经济与社会的和谐发展，从根本上消除长期存在的环境与发展之间尖锐对立的局面。

生态工业学是可持续发展的科学，它要求人们尽可能优化物质—能源的整个循环系统，从原料制成的材料、零部件、产品，直到最后的废弃，各个环节都要尽可能优化。对冶金工业系统而言，其生态化的核心就是物质和能源的循环，整个系统密闭循环，不向外排放废弃物。为了从根本上解决冶金工业废水对水环境的污染与生态破坏，必须把整套循环用水技术引入生产工艺全过程，使废水和污染物都实现循环利用。众所周知，大自然生物圈循环是无废料的生产过程，只要自然生态系统正常运转，所有输入系统的物质与能量都在循环中运动转化，并且所有物质又都在循环运动中被利用，它还有自动调节的机能，可称其为真正的最优化过程。冶金企业把生产过程中排出的废水及其污染物作为资源加以回收，并实现循环利用，其实质是模拟自然生态的无废料生产过程。尽量采用无废工艺和无废技术是为了使这个系统不超过负荷，能正常良好运转，而工艺的自动化在一定的程度上可以起到系统的调控机能。

最优化循环经济过程称之为冶金工业水生态园，它是节约水资源，保护水环境最有效的举措。因此，最少量化、资源化、无害化、生态化用水技术必将成为控制冶金工业水污染的最佳选择，并将越来越受到人们的重视，是我国乃至世界冶金工业水污染的综合防治技术今后发展的必然趋势。

按照冶金工业生态化和绿色冶金工业的要求，21世纪冶金企业除具有生产优质特种冶金材料产品外，还将具有能源转换功能和社会大宗废弃物处理与消除危害的环境效益功能。

因此，冶金工业生态化的目标，应是资源、能源利用的节约化与合理化，废弃物产生的少量化、资源化和无害化，最终形成社会工业生态链的一环。