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现代煤制油化工生产废水零排放的探索与实践

北极星水处理网  来源:科技创新导报  作者:张延斌  2020/5/29 10:00:12  我要投稿  
所属频道: 水处理  关键词:零排放 污水处理 化工废水

北极星水处理网讯:摘 要:同传统的煤化工产业相比,现代煤制油化工由于受到环境因素的限制,对其排放标准以及相关技术都提出了新的要求。为了更好地保护环境、实现人与自然和谐相处,越来越多的人开始关注煤化工的排放问题。实现生产废水的零排放是现代煤制油化工生产中所面临的当务之急,针对此我国相继颁布了多条法案对煤化工生产的排放标准进行明确的规定。本文首先介绍了当前国内煤化工产业的发展状态以及基本特点,并从技术、经济、规划、环境4个方面来分析现代煤化工废水零排放所面临的问题,并针对这几点制约因素提出几点可行措施,希望可以对现代煤化工生产废水的处理起到一定的借鉴作用。

关键词:煤制油 生产废水 零排放

1 国内现代煤制油化工概念及其特点

近几年来,由于工业生产的快速扩张,诸如酸雨、雾霾等恶劣的环境问题相继爆发,我国的生态环境面临着前所未有的打击,而在此之中,煤化工产业对环境造成的破坏更是尤为严重。近几年来,煤制油化工产业发展迅猛,对生态环境造成了巨大的破坏,其中对水资源造成的破坏更是重中之重,这就要求我们不得不重视煤制油化工生产的污水排放问题。同时由于国内的煤制油化工产地主要集中在西北地区,这一地区水资源相对匮乏,而由于煤化工造成的水资源污染,更是加剧了该地区的水资源短缺问题,因而对于现代煤制油化工生产工程中产生的污水进行合理的回收处理,实现废水的零排放对于缓解水资源短缺、保护环境、推进现代煤制油化工的可持续发展都是非常重要的。

本文所述的现代煤制油、煤化工是指能够直接或间接替代目前基本上或全部是以原油为原料生产的成品油、基础化工原料的技术产业等,包括了煤炭直接液化工程、煤炭间接液化工程、煤制低碳烯烃及聚烯烃塑料工程、煤制乙二醇工程、煤制代用天然气、煤制芳烃工程等,这些技术基本上都已经完成了技术开发和工业示范,正在进入规模化、产业化发展阶段。

1.1 煤制油化工与影响国民经济和能源安全

现代煤制油化工产业的发展在一定程度上保证了我国的能源安全,缓解了大量资源依靠海外进口的窘境,在一定程度上推动了对资源依赖性大的产业发挥作用,主要是实现部分石油替代、减少对进口聚烯烃的依赖、保证我国聚酯行业原料乙二醇和二甲苯的可靠供应以及解决大气污染所急需的清洁燃料如天然气等[1]。现代煤制油化工在一定程度上影响了我国的国民经济,同时对各项资源的消耗较大,然而随之而来的是巨大的环境破坏,因而解决煤制油化工的生产废水处理问题迫在眉睫。

1.2 废水处理体系急需完善

早在2 0世纪早期国外就实现了煤炭直接液化和间接液化产业化,但随着丰富原油的大量发现而中止,南非因其特殊的资源和政治因素发展了煤炭间接液化产业,美国煤制天然气也仅仅建设了大平原一个工厂,国外对现代煤制油、煤化工技术的开发基本处于停滞状态。我国的科技机构、能源企业为了保障国家能源安全、积极应对原油及基础化工原料对外依存度逐年提高的不利局面,大力开发新工艺、新技术,并建设了一批居世界领先水平的煤制油、煤化工示范工程。由于我国近期发展的现代煤制油、煤化工大多是新开发的首次产业化,没有经验可以借鉴[ 2 ],因此对生产过程中产生的污染物认识有待深入,这就给污染物处理、特别是污水处理带来了更大的难度。

1.3 煤化工产业集聚地水资源匮乏

我国的煤炭资源大部分位于水资源相对匮乏的西北部地区,为了提高煤制油、煤化工行业的竞争力,就要求降低煤炭的运输成本,煤制油、煤化工厂建设在煤田附近就成为必然的选择。由于煤制油、煤化工的加工规模大、工艺复杂、工艺流程长、对水资源要求供应量大且保证程度要高,这也与当地的水资源供应能力相矛盾[3]。

1.4 环境保护与产业发展相互制约

煤制油和煤化工以难以处理的煤炭为原料,工艺过程复杂,包括了煤化工、油品加工、石油化工、无机化工等多个专业,其生产过程排放的特点是生产过程污染物产生量大、对污染物处理的要求高、环境保护设施复杂且投资大等。西北部地区水资源匮乏的现实,一方面要求煤制油化工企业尽可能地少用水,减少对当地生态的影响,另一方面也没有足够的纳污水体来接纳生产废水中的污染物[4]。如果不能很好地解决生产过程中产生的污染物处理问题的话,环境问题将会成为制约煤制油化工产业发展的瓶颈。

2 煤化工废水零排放的制约性问题

2.1 技术层面

从技术层面来说,煤制油化工实现废水零排放最大的障碍就是工业废水中含有大量的有机物、盐类等,含有这些物质的工业用水直接排放对环境所造成的伤害是巨大的,这就意味着现代煤制油化工实现工业废水零排放的关键就是处理废水中含有的有机物和盐类。而在处理含有机物以及盐类的废水时由于所要使用的渗透膜极易损坏,这就意味着废水处理的成本也相应地有所提高。同时由于高盐分的污水也会在一定程度上损害净化设备,而一部分结晶也可能造成设备堵塞,这一系列的技术问题都急需解决。具体的技术问题主要体现在以下几个方面:其一是企业在实际生产过程中往往不能实现用水的平衡,这对实现废水零排放是非常不利的。企业相关的技术人员必须要制定合理的平衡水量的规划。具体来说就是将含有有机物的污水净化为初级再生水,通过这种方式实现有机污水的再次利用。同样的原理,将含有大量盐类的污水经过净化再次使用,通过保持水平衡的方式实现废水的零排放。然而这样的废水处理方式往往由于有机物不能被完全净化,导致产生的初级再生水不能被用于二循环水场。在实验室状态下,往往可以保证初级再生水在各个水场之间的循环使用,然而是实际生产并不能保障实验室所要求的各项精密条件,这是造成数据偏差,不能实现水量平衡的重要技术原因之一。其二是由于含有有机物的污水往往不能被彻底净化。现代的煤化工产业往往是采用直接液化的方式进行实际生产的,这在一定程度上提高了工业生产的效率,然而这样的生产方式往往会导致废水中含有大量的有机物,这样的废水直接排放会对生态环境造成极大的破坏。尽管现阶段企业往往会对排放出的废水进行一定的净化处理,然而由于成本因素限制,企业所能进行的净化处理手段极为有限,同时一些企业由于资金问题,所使用的净化设备往往比较陈旧,老化的设备往往不能保证排出废水达到国家规定的标准[5]。这样不达标的多半会排入蒸发塘,超标的废水受到蒸发塘的面积限制,往往不能实现有效的净化,这在一定程度上影响了整个净化体系。其三是并未实现废水的高效处理和有效回收。实现煤制油化工废水零排放技术中最关键的就是保证废水的高效处理以及有效回收。尽管使用蒸发结晶等方式进行污水处理,可以在一定程度上实现污水回收利用,但是在实际生产中这样的方式并不能完全实现废水零排放。这在很大程度上是由于实际生产中,污水中往往含有大量的有害残留物,企业所能安装的废水处理装置通常不能实现充分净化,从而导致废水排放不达标。

2.2 经济层面

从经济层面来说,现阶段实现煤制油化工废水零排放的最大阻碍就是成本问题,处理含有大量有机物以及盐类的污水对于设备的要求很高,这就意味着企业势必要加大成本投入,而这样看起来毫无收益的行为显然是大多数企业所不能接受的。具体来说,企业运行一个6 0万t的煤化工项目,所需要投入的一般效果的废水处理设备成本大约在1亿人民币左右,如果企业选用可达到废水零排放效果的废水处理设备,则至少要投入6 亿元人民币,这样巨额的成本差别,是造成企业普遍不能实现废水零排放的重要原因之一。同时企业还需要置办配套使用的污水暂存池,这一项也需耗费近1亿元的成本。一般来说,企业处理1t含有高浓度有机物的废水时消耗的成本为5元,而处理1t含盐废水所消耗的成本则至少需要3 0元。而且废水零排放往往是以牺牲更多的能源消耗来实现的,在此之中企业处理1t含有机物的废水至少耗能70MJ。这就意味着企业不单单要承受高额的前期投入,同时还要承担处理过程的大量能耗成本,高额的成本对于实现煤制油化工的废水零排放是非常不利的。

2.3 管理层面

从政府的管理层面来说,现阶段我国很大一部分煤炭资源大省的大多数财政收入来源依靠煤化工生产,政府为了保证财政收入势必要加大对这一行业的规划投入力度,但与此同时并未伴随有效合理的监督管理,部分企业的违规行为不单单会造成煤炭资源的浪费,同时对于生态环境也造成了很大的破坏。相关职能部门的不作为导致企业并不能充分地重视煤化工生产的废水排放问题,这对于实现煤制油化工生产废水的零排放造成了一定程度的阻碍。

2.4 生态环境层面

从生态环境层面来说,在实现煤制油化工生产废水零排放时往往会由于企业处理不当而对环境造成二次破坏。诸如企业在通过蒸发结晶处理生产废水时会产生一部分生产废渣,如果这部分废渣处理不当,很容易被雨水冲淋,从而造成环境的二次污染。同时由于企业产生的生产废水一部分不能被回收利用,往往会被存放在工厂中,一旦出现泄露势必会污染地下水,这些因素都影响了企业实现煤制油化工生产废水的零排放。

3 实现煤化工废水零排放的对策

3.1 加大相关技术的研究投入力度

针对实现煤制油化工生产废水零排放的制约性问题,提出了以下几点对策。首先针对技术层面的问题,相关职能部门以及煤化工企业在处理技术层面的问题时,必须加大对相关研究的投入力度,制定更加适宜的废水排放标准,研发并推广更加适宜的废水处理技术手段,进而推动现代化煤制油化工废水零排放技术的发展。具体的应对措施如下:其一是针对企业实际生产中不能达到水量平衡这一问题,相关部门应当针对这一课题展开深入研究,并通过实际生产进行验证,势必要研究出可以在实际生产中应用的水平衡处理方案。通过实现企业实际生产的用水平衡,加强企业废水的回收利用,提高废水的再生利用率,推进企业的高效运营,这一课题的研究对于实现煤制油化工企业生产废水零排放是非常关键的一环。其二是加强对企业生产废水的高浓度有机物的净化处理力度,并针对此成立相应的研究课题组,通过对实际生产的深入调查,制定出更加适应实际生产并且成本相对低廉的有机废物处理方案,并针对净化处理设备的运作稳定性进行研究、加以改善,最大程度降低排除废水中有机物的含量,这在一定程度上提升了废水的回用率,同时只要废水中有机物净化处理的力度足够,就可以保证废水达到再生水的标准,从而减少蒸发塘的使用,在一定程度上降低了二次污染的概率[6],这对于实现煤制油化工生产废水零排放也是至关重要的。

3.2 完善相关政策法规

在实现煤制油化工生产废水零排放时,职能部门的作用是巨大的,相关部门一定要不断完善相关的政策法规,并积极进行监督管路。政府部门可以通过制定相应的优惠政策来推进企业添置废水处理设备,并通过制定相应的废水排放标准,对企业进行实时监督,对未达标的企业进行整改,加大打击力度,全面提高企业对于实现煤制油化工废水零排放的意识,推动现代煤化工工业的更好更快发展。

3.3 政府部门合理进行煤化工产业规划

政府不能盲目依赖煤化工产业为其带来的财政收入,应当就其发展状况做出适当的引导,同时综合自然环境状况对煤化工产业园区的选址做出合理规划,适当出台鼓励政策推动企业自发进行废水处理,并建立试点加大对相关技术的研究力度,对相对成熟的研究成果进行推广,进而推进现代煤化工产业的快速发展。

3.4 因地制宜制定废水排放标准

由于各地区的煤炭资源、水资源、生态环境更各方面情况大不相同,在实现煤化工产业生产废水零排放时要灵活应变,不能依靠硬性指标来进行限制,对于水资源稀缺的地区,实现废水零排放时一定要防止出现二次污染和污水泄漏污染地下水。在含有纳污水体的地区也应当对比各种方案,选择能耗最低的方式进行废水处理。

4 结语

近几年来,国内的煤化工产业飞速发展起来,然而生产技术的相对落后、废水处理体系不健全,导致水资源受到了极大的破坏。为了保护环境、防治水体继续污染,国内相继出台了多项政策法规对煤化工生产废水的排放进行限制。由于国内的煤制油化工产业大多集聚在西北等水资源相对稀缺的地区,工业生产与自然环境保护之间的矛盾已经成为人们不得不面对的问题,煤制油化工生产废水的零排放对于缓解环境压力、保护水资源可以起到非常重要的作用。然而这一课题对于行业的技术要求极高,在实现煤制油化工中面临着技术、经济、管理以及环境等多个层面的问题,本文针对这些问题提出了几点相应的解决措施,希望对推动现代煤化工行业的发展起到一定的积极作用,从而实现经济和环境的协调发展,受笔者时间以及水平的限制,本文在具体分析、理论与实践相结合等诸多方面都尚待论证,仍存在很多缺陷需要指正。

原标题:现代煤制油化工生产废水零排放的探索与实践

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