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新聞資訊  

廢水蒸發器能不能實現廢水零排放? 2012-12-03

概述
   废水蒸发器蒸发废水上天抑或以危险废物的形式贮存,算零排放吗?还有工程建设期和试车阶段的废水怎么办?
目前已經實施的零排放煤化工項目,不少在使用零排放概念的時候進行了偷換,例如大唐某項目以廢水暫存在廠內汙水池不外排作爲廢水零排放概念,神華榆林以正常工況不外排實施"零排放",烏審某項目把汙水全部廢水蒸發器處理廢水儲存。
目前國家環保部評估中心可以接受的煤化工項目概念是汙水"近零排放",是:從項目建設到運營全周期內,正常工況下項目所有産生的生産廢水、生活廢水都得到最終可靠處理,産生混鹽或分鹽進行安全處置或回用,非正常工況下廢水進入"暫存池"暫存,待系統恢複正常後處理
按照這個定義,對于一個現代煤化工項目,用水量十分可觀,如一個40億立方米煤制氣項目,年用水量將在千萬噸級,60萬噸煤制烯烴年用水幾百萬噸。采用傳統的技術手段排水量也十分驚人,能不能做到不僅是技術問題,還包括工程化問題、運營管理問題,但是最終都是成本效益問題。
對2010年前後投産的大唐多倫、神華直接液化、甯煤MTP三個煤化工項目,屬于開始探索零排放技術的階段,投産後沒有立即達到設計目標,導致了汙染事件,這是現今"零排放"還在被指責的直接原因。一句"沒有零排放成果的工程實例"幾乎在所有十三五規劃的煤化工項目環評審查會上都會聽到。
2014年前後投産的延長靖邊煤化工(煤油共煉)、中煤烏審旗合成氨、兖礦100萬噸間接液化項目屬于借鑒了前三個項目的教訓,在工藝技術上進行了調整,至少在開車短期內達到了零排放。
目前在建或者擬建的神華甯煤400萬噸間接液化、北控煤制氣、中海油大同煤制氣項目則屬于第三批,特點是選擇了分鹽技術路線,固廢/危廢産生量較小。在設計初始已經考慮了工程建設各階段、各種工況下的廢水去向。是最有希望達到安穩長滿優"零排放"的現代煤化工項目。

那麽,現代煤化工項目如果選址不幸選擇了沒有排汙口,需要解決哪些廢水零排放工程問題:
1、選擇合適的工藝技術,減少用水量和排汙量。實際上這才是從根本上解決零排放問題之道。例如樓上有談到煤氣化技術的,實際上從粉煤氣化----水煤漿氣化----碎煤加壓氣化,氣化廢水産生量逐步增加,處理難度逐步增大。在粉煤氣化技術上SHELL廢鍋流程是最節水且排汙量少的流程,但是投資最高,操作難度大。水煤漿氣化由于可以利用一部分難以降解的汙水進行磨煤制漿,因此也被列爲環保型爐,但是水煤漿爐對煤種要求高,比氧耗高、能效低,不是誰都能用。魯奇爐低溫氣化勢必産生苯酚、氨等物,難以處理,建議引進魯奇同步開發的氣化水處理技術,但是投資方往往不願意花這個小錢。同樣的粉煤氣化技術也有環保高低之分,排水量相差5倍左右,在選擇技術的時候應一一明確。還有循環水節水技術已經成熟,在西北建煤化工項目都可以大量采用閉式循環水技術用于空分、熱電站,如果工藝技術人員在選擇循環水溫度時,結合當地氣象條件,可以大幅節水,而且減少循環水排汙,實際上當地水價超過15元/方時,閉式循環的投資在兩年內即可收回。例如比較一個60萬噸煤制烯烴項目,如果采用節水技術,噸産品水耗可以降低到7~8噸,而不采用節水技術水耗可高出一倍左右,相應的零排放難度和成本都很大。以黃河水爲例廢鹽産量1-2萬噸/年。例如神華包頭二期煤制烯烴項目不需要配套建設熱電站,大型壓縮機組全部采用電機驅動,電力全部來自外網,新鮮水用量和汙水産生量都遠遠小于包頭一期。
從零排放的角度選擇技術有三個原則一、工藝路線盡可能短,越長的路線排汙點越多;二、盡可能減少加熱--冷卻環節,能耗高循環水用量大;三、盡可能把汙染物控制在工藝裝置內回用或綜合利用。
2、樓上說的化工裝置不可能不産生廢水,我很贊同。煤化工氣化、淨化、甲醇合成或者費托合成、循環水和熱電裝置都産生各種汙水,實際上從這些廢水的處理彼此相互矛盾,這是導致煤化工廢水難以選擇處理技術的原因之一。例如高濃度有機廢水需要采用厭氧處理法,但是這個工藝對油含量要求苛刻;膜濃縮排水,對膜汙染嚴重,但是生化處理又收到高含鹽的影響。因此從工藝排汙源頭做到清汙分流,分別治理是非常重要的。在一個煤化工廠內,必須做到把生活水、生産廢水、事故廢水,生産廢水中含鹽廢水、含油廢水、含COD但不含鹽的汙水、既含COD又含鹽。。。各種廢水全部分開,分別送到汙水處理場,選擇不同技術進行處理。
一般先將特殊物質處理掉,例如碎煤氣化廢水中的酚氨去除,粉煤氣化中的CN氧化,特殊工藝中的含硫廢水脫硫,含油廢水中的除油。
難度在于每一股廢水都要分析各種工況下的産生量,汙染物種類含量,排放規律,再找到對應的處理方法和合理可行的處理規模,這是非常困難的工作。非大型、經驗豐富、有責任心的工程公司做不到。
3、如果做到了第二点,选择水处理技术不是一个难题。煤化工污水由于含盐(Na Ca K Mg Al 重金属 Cl- SO4 Si NH3等),最终处理目标是生成固态盐。楼上各位介绍了很多,无论大众化的生化处理、膜法、蒸发结晶法,还是针对废碱液、酚氨废水、费托合成水的独特处理,配套的污泥处理、VOCs收集处理技术,都可以找到理论依据、实际案例、成熟设备、系统工程。
無論選擇混鹽-----------都有成功案例(上文談到的幾個項目,歡迎實地考察)。
4、技术与成本选择中的统筹兼顾。如果设定目标是废水"零排放",选择适当的流程比选择技术更为重要。最终产品要符合工业盐标准(GBT 5462-2003)和(GB/T 6009-2014,對各種雜質的限制十分苛刻。需要多種技術配合,還要從全流程設計每級的處理效率。生化技術去除COD,兼顧後續膜分離處理工序,要COD盡可能低,同時減少中和酸堿的投入量,防止結垢和汙堵。在選擇膜分離技術時,需要考慮蒸發結晶的要求,兼顧除硬排氣。此外設備材料選擇、投資和運營成本平衡,對技術方案的可行性有直接影響。
對于一個投資170億煤制烯烴,或者投資300億煤制氣,或者投資550億煤制油項目,環保投資占總投資的10%-15%是合理的,其中汙水處理場投資占總投資的2~3%約3-4億,因此無論五級膜濃縮,還是钛材蒸發結晶器,並非不可接受。
關于運營成本。神華集團做過一個非常有趣的分析:運煤還是運水
按照目前中國能源資源的禀賦條件,按照保障中國能源戰略安全,中國非上煤化工不可的前提下,假設建在西北地區(例如鄂爾多斯)缺水、零排放,但是距離煤礦坑口近;還是建在東部沿海地區(例如黃骅港)有水、可排汙,但是需要利用神華鐵路運煤。
經過對項目全生命周期分析,在利用了神華集團鐵路的運輸成本優勢下,煤制烯烴和煤制油西部比東部略有優勢。
西部煤化工項目其産品噸烯烴或者油品會增加200-300元"零排放"成本。對于國際原油價格高于50美元、低廉煤價時代,即便是采用汙水"零排放"煤化工項目仍然是有利可圖,這也是爲何2015年以來,數個煤化工項目在國家環保部待批的原因。
5、非正常工況。自從吉化松花江汙染事件後,風險問題被提高到一個前所未有的高度。煤化工由于流程長、裝置套數多、管理水平低等原因,非正常工況受到關注。
一般煤化工非正常工況定義,可能包括:試車期,裝置低負荷和超負荷,裝置事故,火災爆炸事故,停車檢修,還有特殊的工況-----汙水處理場故障。
要求是設計對上述每一種工況,每一單元産生的汙水量、頻率、汙染物特定進行分析。分類收集、貯存、處理。分別滿足不同的規範要求,比如消防規範。
例如試車期,考慮管路沖洗試壓、酸洗鈍化,氧氣管線脫脂處理等不同種類的排水能不能混合處理,需要分開貯存?循環水池可以作爲臨時儲存和曝氣池用,因此建設順序和開車順序要提前,回用水需要在脫鹽水運行之前投用,減少脫鹽水制備過程中汙水排放。
進行這種分析的目的是減少暫存池的容積,降低投資。對于煤化工項目切忌圖省事,建一個大池子暫存全部的汙水。必須分類貯存,考慮所有暫存汙水返回汙水處理場處理。
其中的难点是1、输送管线腐蚀、堵塞、结垢;2、污水处理场生化系统故障后需要三个月左右的恢复运行,现在没有哪个项目可以贮存全厂三个月污水,只有停车。对于化工园区,最好是多个项目共用暂存池。 所以废水蒸发器能不能处理废水实现零排放,大家可想而知,其实废水蒸发器的作用只是蒸发水让其变成飞盐。

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