煤化工固體廢物的清潔處置

姜海洋

煤化工固體廢物的清潔處置

姜海洋

煤化工行業產生的固體廢物具有產生量大、危險廢物種類多、廢物資源化途徑多等特點。

煤化工行業在實現煤炭清潔高效利用方面肩負著轉型發展的重任。

面對日益嚴峻的節能減排、霧霾治理和生態保護的巨大壓力，以往的煤炭粗放增長模式難以為繼，煤化工作為煤炭——能源化工一體化的新型產業在實現煤炭清潔高效利用方面肩負著轉型發展的重任。

《石化產業規劃布局方案》（發改產業［2014］2208號）要求新增煤化工項目固體廢棄物應實現資源化利用。2015年新《環保法》公布實施后，又相繼出臺了《現代煤化工建設項目環境準入條件》（試行）等一系列法規標準，要求按照“減量化、資源化、無害化”原則對固體廢物優先進行處理處置，同時從規劃布局、項目選址、污染防治和環境影響等各方面對煤化工的環保要求是“嚴上加嚴”。

但目前在煤化工企業中，廢棄物堆放的渣場、灰坑基本是企業自己規劃、建設、管理、處置，有的企業甚至隨意自行填埋、就近堆放，布點多、容量小、選址不當，有的甚至沒有防滲透、防散揚、防流失等方面的措施，不僅造成了二次污染，而且造成了二次浪費，其危害包括侵占工廠內外大片土地，污染土壤、地下水和大氣環境，直接或間接危害人體健康。因此煤化工固體廢物的清潔規范處置任重而道遠。

煤化工固體廢物特點

煤化工行業產生的固廢具有產生量大、危險廢物種類多、廢物資源化途徑繁多等特點。

一般每生產1噸產品產生1～3噸固廢，有的甚至產生廢物高達12噸，是較大的工業污染源之一。產生的一般固廢主要有煤氣化爐產生的爐渣、飛灰和濾餅，煤制氫單元及自備電站鍋爐產生的爐渣和粉煤灰、原水回用水系統產生的無機污泥等。

煤矸石的堆存不僅占壓了大量土地，其淋溶水滲透到地下污染土壤進而污染地下水，其地表徑流則對地表水體造成污染，而且自燃的煤矸石會釋放出大量有害氣體，造成大氣污染。

危險廢物有相當一部分具有極毒性、反應性、腐蝕性等特點，主要有：產生于加氫、合成、聚合、裂解、醚化等化學反應單元的廢催化劑；產生于過濾、干燥、精制、除雜等化工生產單元的廢吸（脫）附劑；隔油池、污水處理裝置、化學品儲罐等設施中產生的污泥、油泥和殘渣；產生于脫硫醇、堿洗、中和等化工生產單元的廢堿液，以及除上述工業固體廢物以外的其他廢物，如有機廢液、廢樹脂、催化劑載體等。

煤化工固廢中有相當一部分是反應的原料和副產物，通過加工可以將有價值的物質回收利用，如從廢催化劑中回收稀有金屬，罐底泥和油泥可作制磚的燃料，廢酸液分解后制取硫酸，廢堿液可代替燒堿生產漂白紙漿等，從中取得較好的經濟、環境效益。

煤化工固體廢物適用的處理技術

灰渣填埋技術。填埋技術優點是相對投資少、處理容量大、處理速度快、必要時可重新資源化等。目前很多煤化工企業也會建設企業自用的填埋場，用于填埋企業生產過程中產生的鍋爐灰渣等一般固廢，雖然符合《一般工業固體廢物貯存、處置場污染控制標準》（GB 18599）及其相關標準要求，但缺點是減容效果差，需占用大量的土地資源，填埋場產生的滲透也對水體和土質容易造成污染。產生的危險廢物基本送至項目或者所在園區配套建設的危險廢物貯存場所統一填埋處置。

污泥干化技術。國內污泥干化處理技術呈現多樣化的格局，干化形式主要可以分為熱力干化和水熱干化技術，干化后的污泥產品可以用作肥料、土壤改良劑、替代能源等。應用較多的污泥干化工藝設備包括流化床干化、槳葉式干化、帶式干化、臥式轉盤式干化、立式圓盤式干化和噴霧干化等六種工藝設備。煤化工項目污水處理產生的“三泥”在廠區內先干化預處理后再送往危廢處理中心處置。近年來污泥干化新技術越來越引起國內研究者的關注，例如杭州市固廢中心的“熱干燥造粒技術”，污泥的干燥和造粒同時進行；清華大學的“水熱干化技術”，通過將污泥加熱，在一定溫度和壓力下使污泥中的粘性有機物水解，破壞污泥的膠體結構，改善脫水性能和厭氧消化性能的技術，該技術目前已經成功應用。但總體來說國內真正擁有自主知識產權且具備推廣價值的研究成果還很有限，污泥干化存在能耗高、裝置投資費用高、氣體凈化工藝復雜、運行成本高等技術不足等特點，需要在我國自主知識產權的國產化設備上加強研究和突破。

針對煤化工產業發展現狀和環境資源特點，政府相關部門以及煤化工企業應結合煤化工產業生產全過程的各個階段，在實踐中逐步確定新的廢物管理模式對所有固體廢物進行監控管理。

焚燒技術。焚燒技術作為最快捷、最徹底實現污泥減量化、穩定化、無害化的最終處置技術，在國外已發展成為主流的成熟技術之一。日本在焚燒工藝方面的研究很多，如將焚燒灰作為瀝青填料、磚瓦材料、路床和路基材料、水泥原料、熔融填料等。焚燒裝置使用較多的有豎式多級焚燒爐、轉筒式焚燒爐、流化焚燒爐等。國內的污泥焚燒一般采用干化和焚燒聯用的處理工藝，大幅降低其含水率后再進行焚燒以實現節能的目的，是我國政策標準范圍內規定的一項最佳可行的主流技術之一。常用的污泥焚燒方式主要有四種：干化焚燒聯合處理污泥、與熱電廠聯合焚燒處理污泥、與水泥廠聯合處理污泥以及利用垃圾焚燒爐處理污泥。從我國國情綜合考慮，利用污泥和燃煤熱電廠的煤混燒發電技術、污泥與生活垃圾的混燒發電技術，以及利用工業鍋爐的協同處理污泥技術在國內有比較大的發展空間和推廣價值。但由于摻燒比例較小，一般干物質在5%～10%之間，則存在污染物稀釋排放的問題。因此，開發高效、節能、環保的污泥干化焚燒系統是污泥干化焚燒技術的重要路線和必然選擇，且應盡快探討和控制污泥和煤的摻燒問題，并制定這方面的標準。

污泥碳化技術。通過碳化技術處置市政污泥比焚燒和熔融技術更有優勢，一般情況下排放的尾氣量較少、不產生危廢飛灰、減量效果明顯（減少污泥體積和重量約90%以上）、集約化程度高（100噸/日處理規模的總占地面積只需1000平米）、碳化生成物具有和木炭相似的特性（可以作為吸附材料、除臭材料、殺菌材料、燃料或蔬菜栽培肥料、土壤改良材料），具有廣泛有效的利用途徑和較高的經濟價值。該技術是適合國內污泥特性和處理處置需要的，中節能博實（湖北）環境工程技術有限公司承建的鄂州市污泥碳化工程是國內第一個商業化運營的污泥碳化項目，采用“低耗能連續高速污泥碳化新系統工藝技術”，日處理含水率80%的脫水污泥60噸，單套處理能力中國第一、全球第三，碳化處理過程安全可靠、高效的新型實用技術，各項技術、經濟指標處于國內領先水平，為我國污泥處置提供了新的解決方案，但目前還未有應用于石油化工行業的項目建成投用。

煤化工固體廢物綜合利用途徑

根據環保要求，對—般固體廢物的綜合利用率和危險廢物的無害化處置率要達到100%。煤化工項目產生的鍋爐爐渣可作為建筑材料水泥、制磚原料，也可以用作鋪路的路基，但運得太遠會造成成本上升，沒有競爭力；對于生化處理剩余污泥干化后一般可外運作填埋處置；一般將廢催化劑送回制造廠商回收處理；精餾殘液除部分加工作副產外，其余應作危廢處置。

煤矸石的利用現狀

煤矸石是采煤過程中產生的廢渣。據不完全統計，目前全國堆存的煤矸石累計約46 億噸，占壓土地1.2 萬公頃以上，并繼續以每年約1.6 億噸的速度增加，是我國排放量最大的工業固體廢物。煤矸石的堆存不僅占壓了大量土地，其淋溶水滲透到地下污染土壤進而污染地下水，其地表徑流則對地表水體造成污染，而且自燃的煤矸石會釋放出大量有害氣體，造成大氣污染 。

根據煤矸石的不同成分對其科學地開發利用，可以節約能源、土地，減少污染，保護生態環境。含碳量較高的煤矸石可直接供沸騰爐作燃料；含碳量較低的可用于磚瓦、水泥等建材的生產；含碳量極低的可填坑造地，用于井下回填和礦區充填復墾，作路基材料、邊坡防護、處理不良土質路段和橋背填土等。

目前國內煤矸石的利用還存在資源化利用低、利用效果差、區域不平衡現象嚴重等問題，建議工業園區、企業不斷開拓新模式，以發展循環經濟為目的，實行分類管理、實現高效利用，適當增加相關優惠政策的靈活性和區域的針對性，充分激發煤矸石產生主體綜合利用的內在動力。

粉煤灰的利用現狀

粉煤灰來自燃煤鍋爐和煤氣站，產生量很大，主要為鍋爐煙氣經除塵器收集下來的細小固體顆粒物。各廠所采取的利用方式及處置方法與鍋爐渣相似，即用于建筑材料工業、建筑工程、市政筑路、礦井回填、塑料工業和農業土壤改良劑等。但是，也有一些企業將粉煤灰露天堆放，造成了風吹揚塵，雨淋流失的局面，嚴重污染了周圍的空氣和水體。因此，為避免粉煤灰對環境的污染，應盡量將其全部綜合利用，國內一些行業有許多粉煤灰的成熟技術可以借鑒。如用作混凝土和砂漿的摻合料生產粉煤灰水泥，用于公路或道路的墊層、基層、承重層、面層及路堤等，用于酸性土、粘性土等地區的土壤改良，從粉煤灰中回收空心玻璃微珠，從粉煤灰中提取氧化鋁、鐵等。

焚燒技術作為最快捷、最徹底實現污泥減量化、穩定化、無害化的最終處置技術，在國外已發展成為主流的成熟技術之一。

此外，粉煤灰還可用于制分子篩、作吸附劑和過濾介質等方面，要想使粉煤灰具有較高的生產力、生態效益和經濟效益，必須加強其應用范圍，不斷擴大粉煤灰綜合利用規模，提高技術水平和產品附加值，實現資源化發展策略，更充分地利用環境資源。

煤制油油灰渣的利用途徑

神華集團煤直接液化工程第一條生產線于2008年12月31日制出合格的成品油，設計第一條生產線產油100萬噸/年，產出的油灰渣60萬噸/年。油灰渣產生于煤直接液化項目核心工藝煤液化裝置，是一種非常特殊的燃料，屬于中高和高熱值、高揮發分、低灰分燃料，低灰熔點，易結焦，易燃盡燃料。通過國內多家檢測單位的分析可以看出，油灰渣的腐蝕性、急性毒性和浸出毒性均低于國家《危險廢物鑒別標準》（GB5085.1-3-2007），是一種優質燃料（低灰、高發熱量），綜合利用價值高。煤直接液化工程產生的油灰渣必須加以利用，也是當下節能環保的要求。

目前神華集團正在做油灰渣綜合利用的研究工作，使油灰渣在安全環保的前提下進行綜合利用。如：從油灰渣中提取瀝青烯，目前實驗室小試已取得成功，正在進行中試前準備工作；將油灰渣與煤一定比例用于鍋爐摻燒，節省了燃煤，對煤制油油灰渣的高硫分，通過脫硫技術和設備完全可以達到二氧化硫排放的環保標準，鍋爐摻燒油灰渣運行時鍋爐煙氣中二噁英濃度含量低于國家《危險廢物焚燒污染控制標準》（GB18484-2001）限值，灰渣中的重金屬污染物低于國家《危險廢物鑒別標準》（GB5085.1-3-2007），符合環保要求，可實現油灰渣的綜合利用；將油灰渣摻入煤中作為煤氣化爐（德士古）原料得以利用，因為煤氣化爐（德士古）反應溫度能達到1100℃-1200℃以上，可更加保證燃燒后煙氣及灰渣滿足環保達標及無害化的需要，目前正在進行摻燒實驗。

煤化工固體廢物管理對策及建議

國內煤化工在其發展初期，一些地方不顧及資源、生態、環境等方面的承載力，出現盲目規劃、競相建設煤化工項目的勢頭，造成了資源浪費嚴重，環境污染加劇。針對煤化工產業發展現狀和環境資源特點，政府相關部門以及煤化工企業應結合煤化工產業生產全過程的各個階段，在實踐中逐步確定新的廢物管理模式對所有固體廢物進行監控管理。

建立全過程管理體系

企業應建立完善的固體廢物管理體系，明確管理職能部門，其職責是對全公司每年排放的所有固體廢物從產生、收集、運輸、貯存、再循環、再利用、加工處理直至最終處置實行全過程管理，并且對廢物合理的產生量、廢物流向和分配及監測記錄、廢物處理和轉化、廢物有效排放和廢物總量衡算、廢物從產生到處理的全過程評估等過程進行系統性梳理審計。健全高效的管理體制，是做好固體廢物處理的有效保證。

實現廢物最小量化

現代廢物管理的基點是使廢物最小量化。企業應當培養生產管理人員樹立廢物最小量化意識，建立相關制度和操作規范。改進生產工藝或設計，選擇適當原料，使生產過程不產生廢物或少產生廢物。制訂科學的運行操作程序使廢物實現合理可達到的盡可能少，以及對有可能利用的廢物進行循環和回收利用。

實行廢物交換

通常一個行業或企業的廢物有可能是另一個行業或企業的原料，通過現代信息系統對廢物進行交換。這是利用現代信息技術對廢物資源化實行合理配置的一種系統工程處理方法。

建設固廢綜合貯存處置、利用項目區

煤化工重點分布區域應開展合理的區域規劃和規劃環境影響評價，政府協調相關部門及化工園區，整合渣場資源，按照統一規劃、分類堆存、科學管理、合理利用、現代化建設及生態運營的原則，根據工業固廢的種類、特性，規劃建設固廢綜合利用項目區以及現代化綜合貯存、堆存渣場，對貯存處置場進行科學規范化管理，并定期對渣場滲濾液進行環境監測，對固廢綜合利用后剩余的部分采取統一規劃、集中分類處置，打通固廢產品運輸、銷售渠道，提高固廢產品銷售量開辟利廢產品運輸綠色通道，降低運輸成本。

制定優惠政策

煤化工產業發展速度、規模要與當地資源、生態環境承受能力相適應，走循環經濟、建立和諧社會之路。鑒于煤化工廢渣量較大的現實，各地應出臺政策鼓勵企業變廢為寶，發揮相關部門協作機制，共同拓展固廢綜合利用渠道，制定用地、以獎代補等政策，支持工業固廢技術研發和新產品開發，積極推廣新技術、新產品的應用，充分調動固廢利用企業積極性，為固體廢物再利用尋找出路。

近兩年，國內煤化工產業迅猛發展，產生的是固體廢棄物也越來越多。我們應總結國內外的成功經驗，結合我國實際，找出一條適合我國國情的道路，在已有的法律框架基礎上進一步補充和完善相關固體廢物處理的法律法規，不斷完善固體廢物管理辦法，嚴格對危險廢物的全面監督管理，探索煤化工固體廢物綜合利用新路，提供政策引導、經濟扶持、價格補貼、稅收優惠等的支持與配套，真正實現變廢為寶。

中國神華煤制油化工有限公司）