煤化工廢水及其處理技術(shù)進(jìn)展
煤化工廢水特點(diǎn)
與其他傳統(tǒng)化工相比，煤化工最大的軟肋就是耗水量、排水量大，必須要有比較豐富的可獲得性水資源作保障。目前我國(guó)煤化工項(xiàng)目的主要分布地，恰恰也是我國(guó)水資源貧乏地。山西、陜西、內(nèi)蒙古、寧夏等地區(qū)的煤炭資源占有量為國(guó)內(nèi)已探明儲(chǔ)量的67%，而晉陜蒙寧4個(gè)地區(qū)水資源僅占全國(guó)總量的3.85%，屬于嚴(yán)重缺水地區(qū)。
神華寧東煤化工基地烯烴循環(huán)水、供水系統(tǒng)安裝及土建項(xiàng)目的循環(huán)水裝置最大水處理量高達(dá)日432萬(wàn)立方米，相當(dāng)于北京城區(qū)每日最高用水量257.5萬(wàn)立方米的1.68倍。山西晉城市已建成、在建、擬建和規(guī)劃建設(shè)的40個(gè)煤化工項(xiàng)目總需水量每年約1.62億立方米，占全市水資源可利用總量的近1/4。若全部項(xiàng)目建成，將占全市工業(yè)總需水量的近40%。人們自然有理由擔(dān)心，一是如此巨大用水量，當(dāng)?shù)厮Y源是否能夠支撐?二是污水如不能環(huán)保處理，用水大戶必將成為水污染大戶。比如山西晉城40個(gè)煤化工項(xiàng)目，其排污水量每年至少3 000萬(wàn)立方米，若排放的污水不經(jīng)處理排入河道，將直接影響2.5億立方米地表水的水質(zhì)。因此，對(duì)煤化工企業(yè)來(lái)說(shuō)，盡可能減少新鮮水的消耗，同時(shí)最大限度地減少?gòu)U水外排，實(shí)現(xiàn)真正的零排放，不僅是煤化工企業(yè)向外展示環(huán)保的形象需要，也是企業(yè)裝置長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的保障。
煤化工廢水含有大量的酚類、烷烴類、芳香烴類、雜環(huán)類、氨氮和氰等有毒有害物質(zhì)。煤化工廢水的處理不僅是制約我國(guó)煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸，也是國(guó)內(nèi)外煤化工產(chǎn)業(yè)共同面臨的一大難題。
煤化工項(xiàng)目規(guī)模的日益擴(kuò)大，隨之所面臨的水環(huán)境問(wèn)題也更為突出。據(jù)預(yù)測(cè)，如果在山西晉城有條件的煤化工企業(yè)實(shí)行廢水零排放，每年節(jié)約的冷卻水量可達(dá)10億立方米，相當(dāng)于2010年南水北調(diào)工程全線建成后進(jìn)京的調(diào)水量。
重視節(jié)水設(shè)計(jì)
“十二五”期間，我國(guó)將繼續(xù)推進(jìn)新型煤化工的發(fā)展，同時(shí)污染物控制、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、資源節(jié)約力度也將加大。煤化工項(xiàng)目設(shè)計(jì)首先應(yīng)樹立節(jié)水觀念，采用先進(jìn)節(jié)水工藝、設(shè)備，從工程上優(yōu)化布局，最大限度地少用水、少排水。
據(jù)介紹，在煤化工行業(yè)，循環(huán)冷卻水用量占到取水量的60%以上。減少循環(huán)冷卻水用量與實(shí)施循環(huán)冷卻水零排放是煤化工項(xiàng)目節(jié)水的重要途徑？諝饫鋮s與傳統(tǒng)的水冷卻相比，節(jié)水明顯。以年產(chǎn)60萬(wàn)噸甲醇項(xiàng)目配套的裝機(jī)容量50兆瓦熱電廠為例，采用空冷技術(shù)，整個(gè)機(jī)組比水冷發(fā)電機(jī)組多投資1 850萬(wàn)元，但每年可節(jié)約取水200噸，相當(dāng)于整個(gè)項(xiàng)目年取水總量的18%。由于空冷占地大、投資大，許多工程設(shè)計(jì)不愿意加大投資，放棄采用空冷器和優(yōu)化換熱網(wǎng)絡(luò)等節(jié)水措施，大量采用循環(huán)水冷卻，導(dǎo)致實(shí)際生產(chǎn)中噸產(chǎn)品耗水量大幅上升。經(jīng)過(guò)論證，如果煤化工項(xiàng)目能夠全面應(yīng)用空冷技術(shù)，其循環(huán)冷卻水量將減少50%~70%，總?cè)∷繉p少30%~50%。
煤化工生產(chǎn)工藝和技術(shù)的選擇對(duì)煤化工企業(yè)治污、節(jié)水同樣至關(guān)重要。陜西省石油化工研究設(shè)計(jì)院介紹，煤制甲醇雙塔精餾工藝消耗循環(huán)水150~180立方米，而三塔精餾為60~80立方米，節(jié)水效果明顯，應(yīng)該優(yōu)先采用。
水煤漿氣化爐采用半封閉式供煤、濕法磨煤以及氣流床氣化，全過(guò)程污染輕微，而且產(chǎn)生的廢水量少，廢水中的特征污染物單一，化學(xué)需氧量每升僅200~760毫克，易于生化處理。華東理工大學(xué)潔凈煤技術(shù)研究所表示，水煤漿氣化1噸煤摻水大約0.66噸，完全可以利用系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水，大型煤化工項(xiàng)目選擇水煤漿氣化技術(shù)治污節(jié)水節(jié)能明顯;魯奇爐氣化產(chǎn)生的廢水化學(xué)需氧量每升3 500~23 000毫克，廢水中含的污染物成分復(fù)雜，產(chǎn)生的水量大，治理難度大、成本高。將水煤漿氣化爐與魯奇爐進(jìn)行組合優(yōu)化設(shè)計(jì)。水煤漿氣化制漿用水恰好消耗掉魯奇氣化的廢水，這樣不僅可以對(duì)水量進(jìn)行平衡、循環(huán)利用，而且省去污水治理費(fèi)用。
我國(guó)目前已有的新型煤化工項(xiàng)目，普遍注重能源的消耗與降耗，而忽視了水的消耗與節(jié)約;普遍對(duì)生產(chǎn)工藝指標(biāo)關(guān)注，而對(duì)如何優(yōu)化工藝流程和設(shè)備、生產(chǎn)工藝用水方式，最大限度地少用水、少排水、不排水還沒有給予足夠重視，在考核驗(yàn)收中也忽略了這一問(wèn)題。
水土流失不容忽視
新的《中華人民共和國(guó)水土保持法》于2011年3月開始施行。新法規(guī)進(jìn)一步完善了水土保持規(guī)劃、水土流失預(yù)防和治理、水土保持監(jiān)測(cè)和監(jiān)督等各項(xiàng)規(guī)定，將使快速發(fā)展的煤化工產(chǎn)業(yè)面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。隨著我國(guó)水土保持依法治理力度的加大，煤化工行業(yè)需要正視水土保持問(wèn)題，在開發(fā)建設(shè)煤化工項(xiàng)目的同時(shí)，必須要采取相應(yīng)措施，加強(qiáng)水土流失預(yù)防和治理工作。
我國(guó)是世界上水土流失最為嚴(yán)重的國(guó)家之一。水利部的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，目前中國(guó)水土流失面積達(dá)356.92萬(wàn)平方千米，約占國(guó)土總面積的1/3，亟待治理的則有近200萬(wàn)平方千米。黃河流域的黃土高原地區(qū)是我國(guó)水土流失最為嚴(yán)重、生態(tài)系統(tǒng)最為脆弱的地區(qū)，而黃土高原又是我國(guó)重要的煤化工基地。1月初，黃河水利委員會(huì)首次發(fā)布《2010年黃河流域水土保持公報(bào)》，公報(bào)顯示，黃河流域水土流失面積46.5萬(wàn)平方千米，占總流域面積的62%。煤化工是高耗能、高耗水、高投資的建設(shè)項(xiàng)目，產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展可能會(huì)打破地區(qū)脆弱的水資源平衡。同時(shí)，項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中，由于開挖填筑等施工活動(dòng)將擾動(dòng)原地貌、損毀地表植被，造成地表裸露，會(huì)加劇水土流失;而且在生產(chǎn)期間廢水、廢渣排放量大，又會(huì)對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生極大影響。
煤化工項(xiàng)目建設(shè)期長(zhǎng)，施工過(guò)程中，在大風(fēng)和強(qiáng)降雨的條件下，建設(shè)區(qū)的土壤侵蝕強(qiáng)度劇增，為原地貌土壤侵蝕量的2~10倍。煤化工項(xiàng)目想要持續(xù)發(fā)展，首先要邁過(guò)水土保持這個(gè)門檻。
煤化工廢水多級(jí)生化組合處理技術(shù)
煤化工廢水多級(jí)生化組合處理技術(shù)處理碎煤加壓氣化廢水，處理效率高，經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)效益顯著。
這項(xiàng)廢水處理技術(shù)的具體技術(shù)路線為，煤化工廢水經(jīng)過(guò)萃取脫酚和蒸氨回收工藝后，將廢水送入?yún)捬跸到y(tǒng)內(nèi)進(jìn)行處理，在厭氧細(xì)菌作用下，實(shí)現(xiàn)廢水中有機(jī)氮的釋放、難生物降解有機(jī)物的分解和產(chǎn)生甲烷過(guò)程，提高了廢水的好氧生化性能，并降低了后續(xù)工藝處理難度。厭氧工藝的出水與生活污水混合均勻后流入生物增濃低氧氧化池，經(jīng)過(guò)厭氧系統(tǒng)處理后的煤化工廢水可使生化性能得到大幅提高，在低氧的狀態(tài)下，生物增濃低氧氧化池內(nèi)的生物填料上固著了豐富的生物菌群，實(shí)現(xiàn)膜生物和懸浮微生物共存環(huán)境，可以快速有效地降解廢水中的有機(jī)污染物和實(shí)現(xiàn)部分氨氮硝化過(guò)程。生物增濃低氧氧化池出水流入生物脫氮工藝，脫氨池內(nèi)投加了特殊脫氮填料，有助于硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌固著在填料上生長(zhǎng)和繁殖，重點(diǎn)完成廢水中氨氮硝化和部分反硝化過(guò)程，并進(jìn)一步降低廢水中污染物濃度。生物脫氮工藝出水流入混凝沉淀池，通過(guò)投加化學(xué)藥劑去除煤化工廢水的色度和剩余的難降解有機(jī)物;混凝沉淀池出水進(jìn)入生物濾池后，填料層吸附和截留了廢水中部分難降解有機(jī)物，濾料上微生物對(duì)這些有機(jī)物進(jìn)一步降解。
甲醇含蠟廢水霧化焚燒再生化處理
河南煤業(yè)化工集團(tuán)成功破解了甲醇生產(chǎn)裝置含蠟廢水處理難達(dá)標(biāo)的問(wèn)題。該技術(shù)改變了以往的甲醇廢水處理流程，先將甲醇廢水送至熱電車間的流化床鍋爐中霧化焚燒再進(jìn)行生化處理。為了確保處理過(guò)程中的安全，隨時(shí)監(jiān)測(cè)廢水流量和焚燒情況。據(jù)統(tǒng)計(jì)，該項(xiàng)目實(shí)施以來(lái)，每天可處理廢水70噸，在確保流化床鍋爐正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上，大大緩解了該公司污水治理的壓力，也為同行提供了經(jīng)驗(yàn)。
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