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煤化工废水“零排放”处理技术难题及效果展望

2016-04-13 11:54
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  发展煤化工产业是中国能源战略转型的必由之路,这是我国能源资源禀赋现状和能源革命大背景所决定的。我国煤炭资源和水资源呈逆向分布,以黄河中上游的山西、陕西、宁夏、内蒙古4省区为例,这里煤炭资源占有量为全国总量的67%,因为煤炭资源丰富,所以近几年这些省规划了很多煤化工项目,但这里水资源仅仅占全国水资源的3.85%。此外,煤化工生产会产生大量的含盐废水,常规的污水处理工艺,盐是无法降解的。目前黄河流域盐含量累积已经接近生态红线,如果再不加以严格控制,不以零排放作为要求,随着这些地区煤化工项目的发展,环境矛盾就会十分突出,黄河流域的生态治理将变得更困难。

  2008年,国家质量监督检验检疫总局颁布的GB/T21534-2008《工业用水节水术语》中对零排放解释为企业或主体单元的生产用水系统达到无工业废水外排。可以理解为,零排放就是将工业废水浓缩成为固体或浓缩液的形式再加以处理,而不是以废水的形式外排到自然水体。目前国内废水零排放工程,普遍投资较大且成本较高。国内首家已建成但还未真正实现废水零排放的神华集团有限责任公司煤制油项目在环保上投入达13.4亿元,占到项目总投资的10%,试运行期间每吨有机废水的处理成本超过5元,每吨含盐水的处理成本则超过38元。

  一、废水零排放面临的难题

  污水达标排放与零排放是两个完全不同的层次。零排放指通过科学的处理,实现全厂污水变淡水后回用,这才叫零排放。实现零排放主要依靠对终端污水生化达标处理后,再由通用技术双膜法进行脱盐处理,处理后返回生产系统进行利用。按目前的处理技术,一次脱盐处理后仅有60%~70%的淡水能回用。如果真正的零排放还需要把剩余的30%~40%浓盐水浓缩再处理进行回用。

  目前,煤化工企业实现终端污水达标排放的占80%~90%,但这并不是零排放。脱盐后60%~70%淡水回用的企业占煤化工企业数量的10%,这部分企业可以算接近了零排放,但也不是真正的零排放。对剩下的30%~40%浓盐水再进行处理回用,才算是真正的零排放,但这部分企业极少极少。现在很多企业说自己零排放,实际上是脱盐后60%~70%的淡水回用了,另外30%~40%浓盐水外排了。这实际上是减排,不能称零排放。目前,很多企业对含盐浓水都没有回用。

  要实现真正的零排放,技术上不难,难的是以最少的投入、最低的运行费用达到最好的运行效果。目前,虽然有生物膜反应器、湿式氧化、等离子体处理、光催化和电化学氧化等技术,但普遍存在处理成本高的问题。

  据大唐国际化工技术研究院有限公司介绍,大唐国际克什克腾40亿/年煤制天然气项目,每天排放的浓盐水就接近4.8万吨,相当于一个30万~40万人口城市一天的用水量。如果要实施零排放,对这部分浓盐水进行回用,处理这部分水的费用每吨就要50元。围绕选用成本低的零排放技术已经论证了3年,目前还没有结果。

  据调查,宁夏的煤化工企业用水水源都来自黄河水,一次取水价格一般在2.86元/立方米。如果实施真正的零排放,水处理成本必定要高于一次水取水价格。面对大大增加的水处理投入,大部分企业在最后这一阶段放弃了再次治理,等于放弃了零排放的最后冲刺。而一旦放弃了零排放的最后冲刺,也等于放污染这只虎归山。据调查,陕西榆林某年产60万吨/年甲醇的煤化工企业污水回用工程采用一级三段式反渗透装置,污水回收率达到85%,这在业内也算很高的了,但是还有15%的废水仍然要排放掉。这15%的废水等于浓缩了六七倍,废水里面的污染物也等于扩大了六七倍。

  近一段时间,煤化工“零排放”的问题引起业内广泛关注。“零排放”技术已经有无数论著来倡导了,它是一种“工业理想”大致是没有争议的。废水“零排放”,在国外叫Zero Liquid Disge,简称ZLD,即液体零排放。这种技术的出现是因为客观存在“硬需求”,即在以下环境中不得不考虑ZLD:当地环境保护要求特别严厉;企业靠近当地居民江河或饮用水源(水库);十分缺水的地区,如果开发新的水源供水比全部回收排水还昂贵时;公众对工厂排污十分反感;纳污能力紧缺或当地纳污指标已经用完。而煤化工企业往往就是符合其中一种或多种条件,就不得不考虑ZLD。

  ZLD技术在国外已有成熟的经验,美国资源保护公司(RCCI)自1974年以来已在美国和其他一些国家的170多座火力发电厂实现了“零排放”,上世纪末也在炼油厂、化工厂、煤矿、铀矿、炼铜厂实施“零排放”。本世纪,这家公司被美国通用电气公司(GE)并购,我国神华集团鄂尔多斯煤直接液化项目就采用了该公司的ZLD技术。

  ZLD(污水处理零排放)技术目前掌握在GE, VEOLIA, AQUOTECH这三大家手中,始终是我们追赶的对象。

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