鄂爾多斯市煤化工廢水“零排放”問題探討研究

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摘要：鄂爾多斯市是國家煤化工產(chǎn)業(yè)示范基地， “十二五”期間大批煤化工項目落地鄂爾多斯。“十三五”國家陸續(xù)核準批復幾個大型煤化工項目，隨之而來面臨的一個突出問題就是高鹽水處理這一當今現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要瓶頸制約問題，實現(xiàn)廢水“零排放”及結(jié)晶鹽的回收處理工作是鄂爾多斯面臨的亟待解決的關(guān)鍵問題。本文結(jié)合實際對鄂爾多斯市高鹽水處理存在的主要問題、發(fā)展方向進行簡要分析與探討，以供今后高鹽水處理工藝的應(yīng)用參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：煤化工；廢水；零排放；技術(shù)方法；發(fā)展方向

中圖分類號：X752 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2016）05-0036-04

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2016.05.008

Discussion on "zero discharge" of coal chemical industry waste water in Ordos City

Qi Wei

（Ordos Pollutions online monitoring Center，Inner Mongolia 017000）

Abstract：Ordos is the national coal chemical industry demonstration base， a large number of coal chemical projects floor in Ordos during the "12th Five-Year" period. Our country has approved several large coal chemical projects In 13th Five-Year， an outstanding problem that comes with the problem is that the high salt water treatment is an important bottleneck restrict of the development of modern coal chemical industry， the key problems to be solved are the realization of "zero discharge" of waste water and recovery of crystalline salt in Ordos. In this paper， the main problems existing in the treatment of high salt water in Ordos City are analyzed and discussed in this paper. In order to provide reference for the application of high salt water treatment technology in the future。

Key words：Coal chemical industry；Wastewater；Zero discharge；Technical methods；Development direction

現(xiàn)代煤化工是以煤為原料生產(chǎn)碳化學品及其衍生物的新型化工產(chǎn)業(yè)鄂爾多斯市各類煤化工項目的密集建設(shè)和發(fā)展，只有采取以環(huán)境和資源可承受能力為基礎(chǔ)的高效率、低能耗、低污染、低排放的經(jīng)濟發(fā)展方式，才是現(xiàn)代煤化工惟一可接受的可持續(xù)發(fā)展道路。鄂爾多斯市地處于西北多旱少雨地區(qū)，水資源再利用與環(huán)境保護問題日益突出，煤化工的環(huán)保問題，歸根到底是要解決煤化工廢水的處理的問題。

1 煤化工的耗水量和高鹽水來源及特征。

1.1 煤化工項目耗水情況

新型的煤化工主要包括煤制油、甲醇、烯烴、天然氣、乙二醇、二甲醚等煤化工項目。能耗的相關(guān)指標見表1-1。

1.2 煤化工項目廢水來源和分類詳見表1-2

1.3 煤化工廢水特征

煤化工廢水的顯著特點是高COD（油類，酚類）、高氨氮、高色度、高無機污染物（硫化物、氰化物、鹽），廢水排放量大、成分復雜、難生物降解及致癌致突的特點。典型煤化工廢水水質(zhì)見表1-3。

2 煤化工高鹽水的處理工藝

根據(jù)煤化工高鹽水的特點及處置需求，目前采用的煤化工廢水處理工藝流程為：酚氨回收前置處理、污水預處理、生化處理、深度生化處理、膜處理回用、濃鹽水處理、蒸發(fā)結(jié)晶及鹽的分質(zhì)回收利用。

2.1 生化處理

生化處理煤化工廢水為整個處理工藝的關(guān)鍵，該工藝成熟穩(wěn)定，適合處理復雜成分，濃度高得有機廢水，可以大幅度的降低COD、總氮等有機污染物的濃度，為后續(xù)處理奠定良好的基礎(chǔ)，一般的工藝流程圖見表2-1。

2.2 膜處理

膜分離技術(shù)是利用膜對混合物中各組分選擇透過性能的差異來分離、提純和濃縮目標物質(zhì)的新型分離技術(shù)。目前廣泛應(yīng)用的膜分離技術(shù)有五種，分別是超濾、微濾、納濾、電滲析和反滲透。按照脫鹽能力的大小可將其進行初步劃分，即微濾<超濾<納濾≤電滲析<反滲透。

2.2.1 超濾、微濾、納濾膜分離技術(shù)主要用于氣、液相微粒、細菌以及其他污染物的截留去除，最小截留分子量可達 80—1000Dal。尤其是對標準有機物和Mg SO4、CaCl2溶液的截留率最高可達 90%，可以有效去除懸浮物（ SS）、膠體等相對較大的顆粒物，以達到凈化、分離、濃縮的目的。

2.2.2 電滲析與反滲透是脫鹽技術(shù)中常用的兩種方法。 前者是以電位差作為推動力，后者則是以滲透壓作推為動力的膜分離過程，這兩種技術(shù)也得到了進一步的改良與優(yōu)化，主要體現(xiàn)在倒極式電滲析（ EDR）技術(shù)和高效反滲透（ HERO）技術(shù)。

2.3 熱蒸發(fā)技術(shù)

主要針對含鹽量在4%（質(zhì)量分數(shù)）左右或更高濃度的含鹽廢水進行蒸發(fā)濃縮的工藝，其特點主要表現(xiàn)在：①一般使用物理方法進行蒸發(fā)濃縮，有時可見化學法（ 焚燒、高級氧化等）；②廢水處理量普遍不大，有的甚至很??；③處理成本和能耗普遍較高；④固廢產(chǎn)生量大，成分復雜，無法有效回收再利用等。熱蒸發(fā)技術(shù)主要有多效蒸發(fā)、機械壓縮再蒸發(fā)、膜蒸餾等技術(shù)。

2.3.1 多效蒸發(fā)

（MED）技術(shù)多效蒸發(fā)是讓加熱后的鹽水在多個串聯(lián)的蒸發(fā)器中蒸發(fā)，前一個蒸發(fā)器蒸發(fā)出來的蒸汽作為下一蒸發(fā)器的熱源并冷凝成為淡水，每一蒸發(fā)器稱作“ 一效”。 一般情況下，循環(huán)蒸發(fā)器的串聯(lián)個數(shù)（ 效數(shù)）為3—4 為宜。 根據(jù)工藝條件的不同，其工藝流程主要有并流、逆流法、平流法、混流法四種。多效蒸發(fā)主要適用于高鹽份、高有機物含量廢水的單獨處理，同時配合膜技術(shù)實現(xiàn)全范圍的“零排放”工藝。

2.3.2 機械壓縮再蒸發(fā)

（MVR）技術(shù)利用高能效蒸汽壓縮機壓縮蒸發(fā)系統(tǒng)產(chǎn)生的二次蒸汽，提高二次蒸汽的熱“焓”，并將二次蒸汽導入原蒸發(fā)系統(tǒng)作為熱源循環(huán)使用，該技術(shù)大幅度降低了蒸發(fā)器蒸汽的消耗量，補充的蒸汽也僅用于系統(tǒng)熱損失和進出料溫差所需熱“焓”的補充，節(jié)能效果相當于“十效”蒸發(fā)系統(tǒng)，是目前國際上應(yīng)用較為廣泛和先進的蒸發(fā)器技術(shù)。

2.3.3 膜蒸餾

（MD）技術(shù)膜蒸餾是一種以蒸汽壓差為推動力的新型分離技術(shù)，即通過冷、熱側(cè)相變過程，實現(xiàn)混合物分離或提純。與傳統(tǒng)蒸餾方法和其他膜分離技術(shù)相比，該技術(shù)具有運行壓力低、運行溫度低、分離效率高等優(yōu)點，可充分利用太陽能、廢熱和余熱等作為熱源。根據(jù)冷凝方式的不同，膜蒸餾技術(shù)可劃分為接觸式、空氣隙式、氣掃式和真空膜蒸餾四種形式。如鄂爾多斯市中煤大化肥就是采取這種工藝基本實現(xiàn)了工藝廢水“零排放”。

3 煤化工廢水“零排放”存在的問題

煤化工廢水零排放技術(shù)研究和應(yīng)用在我國處于起步階段，其零排放雖然在技術(shù)理論方面基本可行，但在實際工程設(shè)計中存在諸多難點，面臨這嚴峻的考驗。

3.1 氣化工藝有機廢水水質(zhì)波動大、預處理難度高，經(jīng)生化處理后水質(zhì)仍不能滿足循環(huán)再生水水質(zhì)標準，會對后續(xù)濁循環(huán)系統(tǒng)造成腐蝕、縮短系統(tǒng)壽命等問題，鑒于此部分出水無法達到回用水要求，只能送出界外。

3.2 濃鹽水膜濃縮和多效蒸發(fā)結(jié)晶投資大、能耗高，污堵問題和設(shè)備腐蝕問題嚴重。水中污染物對膜裝置的堵塞和高鹽分對設(shè)備的腐蝕會降低膜濃縮和多效蒸發(fā)的處理效率和裝置的使用壽命，需要加大量的軟化劑進行除垢，運行成本極高。

3.3 零排放衍生二次污染問題突出。煤化工廢水零排放最終的出路為直接通過結(jié)晶，另一種是回收廢水的70-80%其余到蒸發(fā)塘實現(xiàn)自然結(jié)晶。但在實際的過程中兩種方法都存在缺點，衍生的二次污染不可無視。如中煤圖克大化肥每天約產(chǎn)生結(jié)晶鹽1噸左右，由于結(jié)晶鹽成分復雜，部分性質(zhì)還屬于危險廢物且目前還沒有結(jié)晶鹽的分鹽分質(zhì)處理技術(shù)，日積月累造成大量結(jié)晶鹽的堆存，造成二次環(huán)境污染。高濃度鹽水去蒸發(fā)塘，實際運行過程中企業(yè)外排水量遠高于蒸發(fā)塘的設(shè)計儲水能力，其儲存和實際能力明顯不足，致使池子越建越多，就環(huán)境而言存在高位運行面臨潰壩危險，濃水中易含有工業(yè)污染物對地下水構(gòu)成潛在污染等問題。

3.4 經(jīng)濟合理性不高，投資過高?，F(xiàn)代煤化工項目投資額基本都在100億元上，其廢水處理工段的投資就高達6-8億元，水處理投資額均占項目環(huán)保投資的50%以上，一般處理到回用90%左右的高鹽水其處理成本為40元每噸高鹽水。鄂爾多斯市中煤大化肥處理到結(jié)晶鹽，噸產(chǎn)品需要增加60元。

4 鄂爾多斯市煤化工廢水出路的探索

煤化工項目廢水零排放存在能耗、運行成本高，系統(tǒng)風險大，以及可能存在污染轉(zhuǎn)移等問題，嚴格意義上的零排放難以實現(xiàn)。我們應(yīng)從穩(wěn)定生產(chǎn)工藝前端入手，提高水循環(huán)利用水平，實現(xiàn)廢水處理工藝能力的匹配、加廢水回用點，減輕末端處理壓力，強化風險防范等方面考慮。

4.1 加快推進煤化工廢水處理關(guān)鍵技術(shù)研究，探索煤化工行業(yè)廢水處理合理途徑

鄂爾多斯市煤化工行業(yè)項目多、體量大，解決煤化工廢水零排放運行管理的關(guān)鍵問題在于系統(tǒng)的風險防控，對不同煤化工項目廢水實施分質(zhì)處理回用，最大限度的回收利用水資源，探索含鹽污水的“最小化”排放控制技術(shù)路線。同時加強煤化工廢水的高科技創(chuàng)新技術(shù)研究，重點從酚氰廢水、高有機酸廢水、高鹽水的處理技術(shù)突破。

4.2 提升煤化工園區(qū)水資源統(tǒng)籌調(diào)度能力，全面加強園區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

目前煤化工廢水零排放，主要依托高效濃縮結(jié)晶、蒸發(fā)塘等方式實現(xiàn)，就單個、分散項目而言，廢水零排放的能耗、物耗極高，且水平衡調(diào)度困難，存在較大的環(huán)境風險。在園區(qū)工業(yè)廢水治理、灰渣廠利用、蒸發(fā)塘配置、降低區(qū)域環(huán)境風險等方面進行統(tǒng)籌調(diào)度，最大程度體現(xiàn)分類規(guī)模化環(huán)境效益。

4.3 合理適度引進煤化工項目，開展資源承載力和環(huán)境容量研究

目前鄂爾多斯的煤化工項目已經(jīng)非常多，在我們的管理水平不足的情況下，盡量不要再盲目引進新的項目。另，目前已有的項目和地區(qū)環(huán)境容量、承載力是否相匹配，應(yīng)該科學合理的去研究調(diào)查，為日后煤化工項目上馬劃出度量的標尺線。

4.4 嚴格日常監(jiān)督管理、實施財政、稅收優(yōu)惠措施

各級人民政府要抓好現(xiàn)有煤化工項目的環(huán)評、驗收、監(jiān)管、后評價等全過程的日常監(jiān)督管理，全力提高廢水零排放的執(zhí)行力。另外，要結(jié)合地區(qū)實際出臺較為切實可行的地方標準和環(huán)境監(jiān)管政策措施同時地方政府配套合理的財政稅收優(yōu)惠政策支持煤化工廢水零排放技術(shù)的發(fā)展壯大。

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