現(xiàn)代煤制油化工生產(chǎn)廢水零排放的探索與實踐

張延斌

摘 要：同傳統(tǒng)的煤化工產(chǎn)業(yè)相比，現(xiàn)代煤制油化工由于受到環(huán)境因素的限制，對其排放標準以及相關技術都提出了新的要求。為了更好地保護環(huán)境、實現(xiàn)人與自然和諧相處，越來越多的人開始關注煤化工的排放問題。實現(xiàn)生產(chǎn)廢水的零排放是現(xiàn)代煤制油化工生產(chǎn)中所面臨的當務之急，針對此我國相繼頒布了多條法案對煤化工生產(chǎn)的排放標準進行明確的規(guī)定。本文首先介紹了當前國內(nèi)煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展狀態(tài)以及基本特點，并從技術、經(jīng)濟、規(guī)劃、環(huán)境4個方面來分析現(xiàn)代煤化工廢水零排放所面臨的問題，并針對這幾點制約因素提出幾點可行措施，希望可以對現(xiàn)代煤化工生產(chǎn)廢水的處理起到一定的借鑒作用。

關鍵詞：煤制油 生產(chǎn)廢水 零排放

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）08（a）-0122-03

1 國內(nèi)現(xiàn)代煤制油化工概念及其特點

近幾年來，由于工業(yè)生產(chǎn)的快速擴張，諸如酸雨、霧霾等惡劣的環(huán)境問題相繼爆發(fā)，我國的生態(tài)環(huán)境面臨著前所未有的打擊，而在此之中，煤化工產(chǎn)業(yè)對環(huán)境造成的破壞更是尤為嚴重。近幾年來，煤制油化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，對生態(tài)環(huán)境造成了巨大的破壞，其中對水資源造成的破壞更是重中之重，這就要求我們不得不重視煤制油化工生產(chǎn)的污水排放問題。同時由于國內(nèi)的煤制油化工產(chǎn)地主要集中在西北地區(qū)，這一地區(qū)水資源相對匱乏，而由于煤化工造成的水資源污染，更是加劇了該地區(qū)的水資源短缺問題，因而對于現(xiàn)代煤制油化工生產(chǎn)工程中產(chǎn)生的污水進行合理的回收處理，實現(xiàn)廢水的零排放對于緩解水資源短缺、保護環(huán)境、推進現(xiàn)代煤制油化工的可持續(xù)發(fā)展都是非常重要的。

本文所述的現(xiàn)代煤制油、煤化工是指能夠直接或間接替代目前基本上或全部是以原油為原料生產(chǎn)的成品油、基礎化工原料的技術產(chǎn)業(yè)等，包括了煤炭直接液化工程、煤炭間接液化工程、煤制低碳烯烴及聚烯烴塑料工程、煤制乙二醇工程、煤制代用天然氣、煤制芳烴工程等，這些技術基本上都已經(jīng)完成了技術開發(fā)和工業(yè)示范，正在進入規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段。

1.1 煤制油化工與影響國民經(jīng)濟和能源安全

現(xiàn)代煤制油化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展在一定程度上保證了我國的能源安全，緩解了大量資源依靠海外進口的窘境，在一定程度上推動了對資源依賴性大的產(chǎn)業(yè)發(fā)揮作用，主要是實現(xiàn)部分石油替代、減少對進口聚烯烴的依賴、保證我國聚酯行業(yè)原料乙二醇和二甲苯的可靠供應以及解決大氣污染所急需的清潔燃料如天然氣等[1]?，F(xiàn)代煤制油化工在一定程度上影響了我國的國民經(jīng)濟，同時對各項資源的消耗較大，然而隨之而來的是巨大的環(huán)境破壞，因而解決煤制油化工的生產(chǎn)廢水處理問題迫在眉睫。

1.2 廢水處理體系急需完善

早在20世紀早期國外就實現(xiàn)了煤炭直接液化和間接液化產(chǎn)業(yè)化，但隨著豐富原油的大量發(fā)現(xiàn)而中止，南非因其特殊的資源和政治因素發(fā)展了煤炭間接液化產(chǎn)業(yè)，美國煤制天然氣也僅僅建設了大平原一個工廠，國外對現(xiàn)代煤制油、煤化工技術的開發(fā)基本處于停滯狀態(tài)。我國的科技機構、能源企業(yè)為了保障國家能源安全、積極應對原油及基礎化工原料對外依存度逐年提高的不利局面，大力開發(fā)新工藝、新技術，并建設了一批居世界領先水平的煤制油、煤化工示范工程。由于我國近期發(fā)展的現(xiàn)代煤制油、煤化工大多是新開發(fā)的首次產(chǎn)業(yè)化，沒有經(jīng)驗可以借鑒[2]，因此對生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染物認識有待深入，這就給污染物處理、特別是污水處理帶來了更大的難度。

1.3 煤化工產(chǎn)業(yè)集聚地水資源匱乏

我國的煤炭資源大部分位于水資源相對匱乏的西北部地區(qū)，為了提高煤制油、煤化工行業(yè)的競爭力，就要求降低煤炭的運輸成本，煤制油、煤化工廠建設在煤田附近就成為必然的選擇。由于煤制油、煤化工的加工規(guī)模大、工藝復雜、工藝流程長、對水資源要求供應量大且保證程度要高，這也與當?shù)氐乃Y源供應能力相矛盾[3]。

1.4 環(huán)境保護與產(chǎn)業(yè)發(fā)展相互制約

煤制油和煤化工以難以處理的煤炭為原料，工藝過程復雜，包括了煤化工、油品加工、石油化工、無機化工等多個專業(yè)，其生產(chǎn)過程排放的特點是生產(chǎn)過程污染物產(chǎn)生量大、對污染物處理的要求高、環(huán)境保護設施復雜且投資大等。西北部地區(qū)水資源匱乏的現(xiàn)實，一方面要求煤制油化工企業(yè)盡可能地少用水，減少對當?shù)厣鷳B(tài)的影響，另一方面也沒有足夠的納污水體來接納生產(chǎn)廢水中的污染物[4]。如果不能很好地解決生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染物處理問題的話，環(huán)境問題將會成為制約煤制油化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。

2 煤化工廢水零排放的制約性問題

2.1 技術層面

從技術層面來說，煤制油化工實現(xiàn)廢水零排放最大的障礙就是工業(yè)廢水中含有大量的有機物、鹽類等，含有這些物質的工業(yè)用水直接排放對環(huán)境所造成的傷害是巨大的，這就意味著現(xiàn)代煤制油化工實現(xiàn)工業(yè)廢水零排放的關鍵就是處理廢水中含有的有機物和鹽類。而在處理含有機物以及鹽類的廢水時由于所要使用的滲透膜極易損壞，這就意味著廢水處理的成本也相應地有所提高。同時由于高鹽分的污水也會在一定程度上損害凈化設備，而一部分結晶也可能造成設備堵塞，這一系列的技術問題都急需解決。具體的技術問題主要體現(xiàn)在以下幾個方面：其一是企業(yè)在實際生產(chǎn)過程中往往不能實現(xiàn)用水的平衡，這對實現(xiàn)廢水零排放是非常不利的。企業(yè)相關的技術人員必須要制定合理的平衡水量的規(guī)劃。具體來說就是將含有有機物的污水凈化為初級再生水，通過這種方式實現(xiàn)有機污水的再次利用。同樣的原理，將含有大量鹽類的污水經(jīng)過凈化再次使用，通過保持水平衡的方式實現(xiàn)廢水的零排放。然而這樣的廢水處理方式往往由于有機物不能被完全凈化，導致產(chǎn)生的初級再生水不能被用于二循環(huán)水場。在實驗室狀態(tài)下，往往可以保證初級再生水在各個水場之間的循環(huán)使用，然而是實際生產(chǎn)并不能保障實驗室所要求的各項精密條件，這是造成數(shù)據(jù)偏差，不能實現(xiàn)水量平衡的重要技術原因之一。其二是由于含有有機物的污水往往不能被徹底凈化?，F(xiàn)代的煤化工產(chǎn)業(yè)往往是采用直接液化的方式進行實際生產(chǎn)的，這在一定程度上提高了工業(yè)生產(chǎn)的效率，然而這樣的生產(chǎn)方式往往會導致廢水中含有大量的有機物，這樣的廢水直接排放會對生態(tài)環(huán)境造成極大的破壞。盡管現(xiàn)階段企業(yè)往往會對排放出的廢水進行一定的凈化處理，然而由于成本因素限制，企業(yè)所能進行的凈化處理手段極為有限，同時一些企業(yè)由于資金問題，所使用的凈化設備往往比較陳舊，老化的設備往往不能保證排出廢水達到國家規(guī)定的標準[5]。這樣不達標的多半會排入蒸發(fā)塘，超標的廢水受到蒸發(fā)塘的面積限制，往往不能實現(xiàn)有效的凈化，這在一定程度上影響了整個凈化體系。其三是并未實現(xiàn)廢水的高效處理和有效回收。實現(xiàn)煤制油化工廢水零排放技術中最關鍵的就是保證廢水的高效處理以及有效回收。盡管使用蒸發(fā)結晶等方式進行污水處理，可以在一定程度上實現(xiàn)污水回收利用，但是在實際生產(chǎn)中這樣的方式并不能完全實現(xiàn)廢水零排放。這在很大程度上是由于實際生產(chǎn)中，污水中往往含有大量的有害殘留物，企業(yè)所能安裝的廢水處理裝置通常不能實現(xiàn)充分凈化，從而導致廢水排放不達標。endprint

2.2 經(jīng)濟層面

從經(jīng)濟層面來說，現(xiàn)階段實現(xiàn)煤制油化工廢水零排放的最大阻礙就是成本問題，處理含有大量有機物以及鹽類的污水對于設備的要求很高，這就意味著企業(yè)勢必要加大成本投入，而這樣看起來毫無收益的行為顯然是大多數(shù)企業(yè)所不能接受的。具體來說，企業(yè)運行一個60萬t的煤化工項目，所需要投入的一般效果的廢水處理設備成本大約在1億人民幣左右，如果企業(yè)選用可達到廢水零排放效果的廢水處理設備，則至少要投入6億元人民幣，這樣巨額的成本差別，是造成企業(yè)普遍不能實現(xiàn)廢水零排放的重要原因之一。同時企業(yè)還需要置辦配套使用的污水暫存池，這一項也需耗費近1億元的成本。一般來說，企業(yè)處理1t含有高濃度有機物的廢水時消耗的成本為5元，而處理1t含鹽廢水所消耗的成本則至少需要30元。而且廢水零排放往往是以犧牲更多的能源消耗來實現(xiàn)的，在此之中企業(yè)處理1t含有機物的廢水至少耗能70MJ。這就意味著企業(yè)不單單要承受高額的前期投入，同時還要承擔處理過程的大量能耗成本，高額的成本對于實現(xiàn)煤制油化工的廢水零排放是非常不利的。

2.3 管理層面

從政府的管理層面來說，現(xiàn)階段我國很大一部分煤炭資源大省的大多數(shù)財政收入來源依靠煤化工生產(chǎn)，政府為了保證財政收入勢必要加大對這一行業(yè)的規(guī)劃投入力度，但與此同時并未伴隨有效合理的監(jiān)督管理，部分企業(yè)的違規(guī)行為不單單會造成煤炭資源的浪費，同時對于生態(tài)環(huán)境也造成了很大的破壞。相關職能部門的不作為導致企業(yè)并不能充分地重視煤化工生產(chǎn)的廢水排放問題，這對于實現(xiàn)煤制油化工生產(chǎn)廢水的零排放造成了一定程度的阻礙。

2.4 生態(tài)環(huán)境層面

從生態(tài)環(huán)境層面來說，在實現(xiàn)煤制油化工生產(chǎn)廢水零排放時往往會由于企業(yè)處理不當而對環(huán)境造成二次破壞。諸如企業(yè)在通過蒸發(fā)結晶處理生產(chǎn)廢水時會產(chǎn)生一部分生產(chǎn)廢渣，如果這部分廢渣處理不當，很容易被雨水沖淋，從而造成環(huán)境的二次污染。同時由于企業(yè)產(chǎn)生的生產(chǎn)廢水一部分不能被回收利用，往往會被存放在工廠中，一旦出現(xiàn)泄露勢必會污染地下水，這些因素都影響了企業(yè)實現(xiàn)煤制油化工生產(chǎn)廢水的零排放。

3 實現(xiàn)煤化工廢水零排放的對策

3.1 加大相關技術的研究投入力度

針對實現(xiàn)煤制油化工生產(chǎn)廢水零排放的制約性問題，提出了以下幾點對策。首先針對技術層面的問題，相關職能部門以及煤化工企業(yè)在處理技術層面的問題時，必須加大對相關研究的投入力度，制定更加適宜的廢水排放標準，研發(fā)并推廣更加適宜的廢水處理技術手段，進而推動現(xiàn)代化煤制油化工廢水零排放技術的發(fā)展。具體的應對措施如下：其一是針對企業(yè)實際生產(chǎn)中不能達到水量平衡這一問題，相關部門應當針對這一課題展開深入研究，并通過實際生產(chǎn)進行驗證，勢必要研究出可以在實際生產(chǎn)中應用的水平衡處理方案。通過實現(xiàn)企業(yè)實際生產(chǎn)的用水平衡，加強企業(yè)廢水的回收利用，提高廢水的再生利用率，推進企業(yè)的高效運營，這一課題的研究對于實現(xiàn)煤制油化工企業(yè)生產(chǎn)廢水零排放是非常關鍵的一環(huán)。其二是加強對企業(yè)生產(chǎn)廢水的高濃度有機物的凈化處理力度，并針對此成立相應的研究課題組，通過對實際生產(chǎn)的深入調查，制定出更加適應實際生產(chǎn)并且成本相對低廉的有機廢物處理方案，并針對凈化處理設備的運作穩(wěn)定性進行研究、加以改善，最大程度降低排除廢水中有機物的含量，這在一定程度上提升了廢水的回用率，同時只要廢水中有機物凈化處理的力度足夠，就可以保證廢水達到再生水的標準，從而減少蒸發(fā)塘的使用，在一定程度上降低了二次污染的概率[6]，這對于實現(xiàn)煤制油化工生產(chǎn)廢水零排放也是至關重要的。

3.2 完善相關政策法規(guī)

在實現(xiàn)煤制油化工生產(chǎn)廢水零排放時，職能部門的作用是巨大的，相關部門一定要不斷完善相關的政策法規(guī)，并積極進行監(jiān)督管路。政府部門可以通過制定相應的優(yōu)惠政策來推進企業(yè)添置廢水處理設備，并通過制定相應的廢水排放標準，對企業(yè)進行實時監(jiān)督，對未達標的企業(yè)進行整改，加大打擊力度，全面提高企業(yè)對于實現(xiàn)煤制油化工廢水零排放的意識，推動現(xiàn)代煤化工工業(yè)的更好更快發(fā)展。

3.3 政府部門合理進行煤化工產(chǎn)業(yè)規(guī)劃

政府不能盲目依賴煤化工產(chǎn)業(yè)為其帶來的財政收入，應當就其發(fā)展狀況做出適當?shù)囊龑?，同時綜合自然環(huán)境狀況對煤化工產(chǎn)業(yè)園區(qū)的選址做出合理規(guī)劃，適當出臺鼓勵政策推動企業(yè)自發(fā)進行廢水處理，并建立試點加大對相關技術的研究力度，對相對成熟的研究成果進行推廣，進而推進現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

3.4 因地制宜制定廢水排放標準

由于各地區(qū)的煤炭資源、水資源、生態(tài)環(huán)境更各方面情況大不相同，在實現(xiàn)煤化工產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)廢水零排放時要靈活應變，不能依靠硬性指標來進行限制，對于水資源稀缺的地區(qū)，實現(xiàn)廢水零排放時一定要防止出現(xiàn)二次污染和污水泄漏污染地下水。在含有納污水體的地區(qū)也應當對比各種方案，選擇能耗最低的方式進行廢水處理。

4 結語

近幾年來，國內(nèi)的煤化工產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展起來，然而生產(chǎn)技術的相對落后、廢水處理體系不健全，導致水資源受到了極大的破壞。為了保護環(huán)境、防治水體繼續(xù)污染，國內(nèi)相繼出臺了多項政策法規(guī)對煤化工生產(chǎn)廢水的排放進行限制。由于國內(nèi)的煤制油化工產(chǎn)業(yè)大多集聚在西北等水資源相對稀缺的地區(qū)，工業(yè)生產(chǎn)與自然環(huán)境保護之間的矛盾已經(jīng)成為人們不得不面對的問題，煤制油化工生產(chǎn)廢水的零排放對于緩解環(huán)境壓力、保護水資源可以起到非常重要的作用。然而這一課題對于行業(yè)的技術要求極高，在實現(xiàn)煤制油化工中面臨著技術、經(jīng)濟、管理以及環(huán)境等多個層面的問題，本文針對這些問題提出了幾點相應的解決措施，希望對推動現(xiàn)代煤化工行業(yè)的發(fā)展起到一定的積極作用，從而實現(xiàn)經(jīng)濟和環(huán)境的協(xié)調發(fā)展，受筆者時間以及水平的限制，本文在具體分析、理論與實踐相結合等諸多方面都尚待論證，仍存在很多缺陷需要指正。

參考文獻

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