化工三廢處理技術及其發展趨勢研究

尹基成（遼寧大唐國際阜新煤制天然氣有限責任公司， 遼寧 阜新 12300）

化工三廢處理技術及其發展趨勢研究

尹基成（遼寧大唐國際阜新煤制天然氣有限責任公司， 遼寧 阜新 12300）

隨著化工規模的不斷提升，伴隨而來的是化工三廢的大量排放。本文首先介紹了化工三廢的危害，并系統地綜述了化工三廢處理技術及其發展，最后論述了三廢治理以及環境保護的必要性。

三廢；污染；廢水；廢氣；固廢；治理

隨著社會的進步，化工生產為人類帶來了各種便利，從而滿足人們日益增長的生活需求。但是在化工生產過程中會產生大量污染物，如果排放到環境中，就會導致水資源、土壤以及大氣遭受污染，給人類的生產生活帶來極大的危害。

化工污染物主要是廢水，廢氣，固廢（固體廢棄物）“三廢”。三廢排放嚴重危害人類生存環境和健康以及生活質量，因此在排放前應予處理達到排放標準，從而控制環境污染，保護生存條件。治理三廢的問題迫在眉睫，是化工生產的正常運作的前提[1]。

1 化工三廢的來源

化工三廢來源于化工生產過程，三廢的產生主要取決于三個方面，工藝路線、原輔料以及生產設備。其中工藝路線的選擇尤為重要，將直接決定三廢的產生強度和種類。原輔料選擇將影響化學反應能耗和副反應的控制，如選擇適當的催化劑可以改善反應條件和反應速率，起到節能和減少污染的目的。生產設備、儀表的設計不夠科學或精密，會影響工藝指標的穩定和控制，因此轉化率和選擇性下降、反應不完全，導致三廢的增加，也會因密封精度不夠發生泄露增加廢氣的無組織排放。

2 化工三廢處理技術的概況

隨著生活質量的提高，人們對大量優質的化工產品的需求與化工生產造成的三廢的排放是目前面臨的矛盾。人們在享受化工生產所帶來的便利，同時要面對與自己需求相矛盾的環境問題。因此，如何有效的處理三廢是關乎民生的大問題。

2.1 廢水處理技術

化工廢水是化工生產過程中產生的工藝廢水、設備沖洗水、排凝水等被污染的水，具有成分和結構復雜、毒性大、B/C低難以生化、惡臭性、色度高等特點。在化工中根據污染物的特征采取不同的處理工藝。化工廢水處理方法主要有物理法、化學法、物理化學法、生物法、化學沉淀法[2]、微電解法、以及多種處理方法的組合處理法。

化工作為用水大戶，新鮮水用量大、重復利用率低、污水量大，不僅浪費水資源、造成環境污染，且水資源的短缺導致成本的上升和經營的威脅。為保持可持續發展及減少水資源的浪費，提高經濟效益和社會效益，許多化工企業已開始研究落實污水回用，甚至污水“零”排放。如煤化工過程中針對高COD、高氨氮的工藝廢水，采取“隔油+混凝沉淀+水解酸化+多級A/O生化+接觸氧化+催化氧化+超濾+反滲透”組合處理法實現污水回用。

2.2 廢氣處理技術

化工廢氣是指在化工生產中排出的污染大氣的有毒有害的氣體，具有易燃易爆性、毒性、腐蝕性、惡臭、浮游粒子種類多等特點。根據化工行業的不同產生的化工廢氣組成差別很大。通常包括SO2、NOx、COx、Cl2、硫化氫、氯化氫、NH3等呈酸堿性污染物和甲烷等揮發性有機物以及粉塵。

對氣態的污染物，如SO2、NOx、COx一般采用膜分離、冷凝、生物、吸附、燃燒、吸收、催化等方法進行處理[3]。如，利用氨水對SO2的吸收反應原理的氨法脫硫技術用于SO2的治理；以氨為還原劑的選擇性催化還原法(SCR)脫硝技術用于NOx的治理；克勞斯-加氫-還原-吸收（Clous-SSR）脫硫工藝用于煤化工過程中產生的酸性氣中H2S的治理。

以Clous-SSR工藝為例，酸性氣中的H2S與空氣燃燒產生克勞斯反應所需的SO2，在催化劑的作用下，H2S和SO2發生克勞斯反應生成的單質S，主要化學反應如下：

克勞斯反應尾氣中少量硫化物在加氫催化劑的作用下發生加氫反應最終轉化為H2S，再用MDEA溶液吸收返回Claus硫磺回收裝置，主要化學反應式如下：

粉塵的治理根據裝置類型大致分為機械式除塵器、過濾式除塵器、洗滌除塵器、靜電除塵器以及組合式除塵器等。如，起源于日本日立公司的轉動極板技術的旋轉電極電除塵器。

根據大氣污染物的排放形式不同又可以將這些大氣污染物的產生源分為有組織排放源和無組織排放源。經過幾十年的發展，目前國內利用上述廢氣處理技術處理有組織排放源的技術比較成熟，也得到了普及。但是在無組織排放源的治理上國內起步較晚，仍明顯落后國外發達國家。目前國內在大氣污染源無組織排放源的治理方面引進、發展和采取的措施主要有尾氣回收系統（VRU）、泄漏檢測與維修（LDAR）、浮頂罐及儲罐的氮氣密封、機泵的雙密封、密閉采樣系統以及安全泄壓排放密閉措施等。山東青島的一家外資企業在建廠初期就安裝了尾氣回收系統（VRU）、實施了泄漏檢測與維修（LDAR），在廢氣無組織排放的控制上收到了很好的效果。

2.3 固廢處理技術

化工固廢主要是指化工生產過程中產生的固體狀、半固體狀和漿狀廢棄物，其中主要包擴化工生產或廢水處理等輔助生產過程中產生的灰渣、副產物、不合格產物、廢吸附劑、廢催化劑、廢藥劑、廢潤滑油、污泥、廢鹽、報廢設備等。化工固廢有量大、種類多、有毒物質多、化學性質復雜、可資源化物資多等特點。這些固廢如不妥善處理，就會影響身體健康，污染土壤、水體、大氣環境，浪費和占用資源，破壞生產生活安全。因此，需要妥善處置實現固廢的無害化、資源化和減量化。對這些固廢傳統的處置方法有焚燒、填埋、堆肥和固化處理。如果用適當的處理技術從中回收有用的物質和能源將會使得固廢處理更加資源化[4]。在固廢的資源化方面主要有：第一，物質回收，是指從廢物中回收有利用價值的物質，如粉煤灰用于建筑材料的生產原料、廢催化劑的再生等；第二，物質轉換，主要是利用無用的廢棄物轉化為可以使用的新形態的物質，如有機廢棄物的再生產和生物降解；第三，能量轉換，主要是回收廢棄物所含的熱值用于生產電能或熱能，如垃圾發電等。

2.4 化工三廢處理技術展望

發展先進的科學技術手段對三廢進行處理是非常有前景的行業。比如生物降解法，利用微生物的生命活動有效降解處理三廢; 又如通過推廣CO2氣體肥料, 不僅解決了溫室氣體的排放，為企業創造了效益，還減少了化肥的使用以及農作物的增產。

當然控制化工三廢的最根本有效的途經是采用新工藝、新技術、開發新能源和新產品，創新管理模式提高生產效率、減少單位產品三廢排放量、提高三廢的綜合利用率、減少對礦物能源的依賴，最終實現節能減排和綠色化學。綠色化學是指在化學品的設計、制造和使用時采用的一系列新原理，以便減少或消除有害物質的使用和產生[5]。目前綠色化學的發展主要有以下幾個方向：第一，通過研發高效、高選擇性的催化劑改善生產條件、提高產品轉化率；第二，開發符合綠色、環保的新原料、新產品和新反應，努力做到用無毒無害原料在無毒無害的條件下生產出無毒無害的綠色產品；第三，開發利用新能源和研發節能工藝、設備；第四，推廣再生材料、可降解材料的利用和三廢的資源化利用；第五，推進環境友好型替代品的發展。

3 結語

綜上所述，三廢污染的防治與每個人的生存健康息息相關，化學工業三廢治理的問題不容忽視。發展綠色化學是解決三廢治理問題的根本。綠色化學的發展對消除環境污染、保護人類健康和生存環境、降低環境保護成本意義重大。綠色化學正在證明發展化學工業和保護環境并不矛盾，通過綠色化學可以做到環境和經濟效益的雙重最優化。

[1]楊艷麗.化工企業三廢處理技術及其展望[J].資源與環境,2012,08,213.

[2]嚴忠浩.人工生態系統與“三廢”處理[J].職業與健康，1994,05,19.

[3]王恒穎，孫珮石，王潔，楊常亮，常學秀.微生物法處理SO2、NOx廢氣研究概要.中國環境科學學會學術年會優秀論文集, 2007.

[4]鄭海燕, 應桃開.化學實驗“三廢”處理與環境教育[J]. 成都教育學院學報,2005,19(8),94.

[5]CLARK J, LANCASTER M. Green chemistry:the path to a sustain-able, competitive chemical industry[J]. Ziran Zazhi,2000,22(1):1-6.