鄂爾多斯市煤化工廢水“零排放”問題探討研究

奇偉

摘要：鄂爾多斯市是國家煤化工產業示范基地， “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代煤化工產業發展的重要瓶頸制約問題，實現廢水“零排放”及結晶鹽的回收處理工作是鄂爾多斯面臨的亟待解決的關鍵問題。本文結合實際對鄂爾多斯市高鹽水處理存在的主要問題、發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用參考和借鑒。

關鍵詞：煤化工；廢水；零排放；技術方法；發展方向

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

現代煤化工是以煤為原料生產碳化學品及其衍生物的新型化工產業鄂爾多斯市各類煤化工項目的密集建設和發展，只有采取以環境和資源可承受能力為基礎的高效率、低能耗、低污染、低排放的經濟發展方式，才是現代煤化工惟一可接受的可持續發展道路。鄂爾多斯市地處于西北多旱少雨地區，水資源再利用與環境保護問題日益突出，煤化工的環保問題，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見表1-3。

2 煤化工高鹽水的處理工藝

根據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、蒸發結晶及鹽的分質回收利用。

2.1 生化處理

生化處理煤化工廢水為整個處理工藝的關鍵，該工藝成熟穩定，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，為后續處理奠定良好的基礎，一般的工藝流程圖見表2-1。

2.2 膜處理

膜分離技術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的新型分離技術。目前廣泛應用的膜分離技術有五種，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，這兩種技術也得到了進一步的改良與優化，主要體現在倒極式電滲析（ EDR）技術和高效反滲透（ HERO）技術。

2.3 熱蒸發技術

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

2.3.1 多效蒸發

（MED）技術多效蒸發是讓加熱后的鹽水在多個串聯的蒸發器中蒸發，前一個蒸發器蒸發出來的蒸汽作為下一蒸發器的熱源并冷凝成為淡水，每一蒸發器稱作“ 一效”。 一般情況下，循環蒸發器的串聯個數（ 效數）為3—4 為宜。 根據工藝條件的不同，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，同時配合膜技術實現全范圍的“零排放”工藝。

2.3.2 機械壓縮再蒸發

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

2.3.3 膜蒸餾

（MD）技術膜蒸餾是一種以蒸汽壓差為推動力的新型分離技術，即通過冷、熱側相變過程，實現混合物分離或提純。與傳統蒸餾方法和其他膜分離技術相比，該技術具有運行壓力低、運行溫度低、分離效率高等優點，可充分利用太陽能、廢熱和余熱等作為熱源。根據冷凝方式的不同，膜蒸餾技術可劃分為接觸式、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研究和應用在我國處于起步階段，其零排放雖然在技術理論方面基本可行，但在實際工程設計中存在諸多難點，面臨這嚴峻的考驗。

3.1 氣化工藝有機廢水水質波動大、預處理難度高，經生化處理后水質仍不能滿足循環再生水水質標準，會對后續濁循環系統造成腐蝕、縮短系統壽命等問題，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結晶投資大、能耗高，污堵問題和設備腐蝕問題嚴重。水中污染物對膜裝置的堵塞和高鹽分對設備的腐蝕會降低膜濃縮和多效蒸發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晶，另一種是回收廢水的70-80%其余到蒸發塘實現自然結晶。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生結晶鹽1噸左右，由于結晶鹽成分復雜，部分性質還屬于危險廢物且目前還沒有結晶鹽的分鹽分質處理技術，日積月累造成大量結晶鹽的堆存，造成二次環境污染。高濃度鹽水去蒸發塘，實際運行過程中企業外排水量遠高于蒸發塘的設計儲水能力，其儲存和實際能力明顯不足，致使池子越建越多，就環境而言存在高位運行面臨潰壩危險，濃水中易含有工業污染物對地下水構成潛在污染等問題。

3.4 經濟合理性不高，投資過高。現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晶鹽，噸產品需要增加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，系統風險大，以及可能存在污染轉移等問題，嚴格意義上的零排放難以實現。我們應從穩定生產工藝前端入手，提高水循環利用水平，實現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鍵技術研究，探索煤化工行業廢水處理合理途徑

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

4.2 提升煤化工園區水資源統籌調度能力，全面加強園區基礎設施建設

目前煤化工廢水零排放，主要依托高效濃縮結晶、蒸發塘等方式實現，就單個、分散項目而言，廢水零排放的能耗、物耗極高，且水平衡調度困難，存在較大的環境風險。在園區工業廢水治理、灰渣廠利用、蒸發塘配置、降低區域環境風險等方面進行統籌調度，最大程度體現分類規模化環境效益。

4.3 合理適度引進煤化工項目，開展資源承載力和環境容量研究

目前鄂爾多斯的煤化工項目已經非常多，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環境容量、承載力是否相匹配，應該科學合理的去研究調查，為日后煤化工項目上馬劃出度量的標尺線。

4.4 嚴格日常監督管理、實施財政、稅收優惠措施

各級人民政府要抓好現有煤化工項目的環評、驗收、監管、后評價等全過程的日常監督管理，全力提高廢水零排放的執行力。另外，要結合地區實際出臺較為切實可行的地方標準和環境監管政策措施同時地方政府配套合理的財政稅收優惠政策支持煤化工廢水零排放技術的發展壯大。

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