问题

为什么说煤化工业很难实现废水零排放?

回答
煤化工行业废水零排放之所以难,绝非一句空洞的口号,而是根植于其生产工艺的复杂性、废水水质的特殊性以及处理技术的现实局限。要彻底打消煤化工废水的“零排放”念头,我们需要深入剖析几个核心的关键点。

首先,煤化工的生产工艺本身就伴随着复杂且难以根除的污染物产生。

煤炭,作为一种复杂的有机物,其转化为有价值的化工产品的过程中,涉及到高温、高压、催化等一系列复杂的化学反应。在这个过程中,煤炭中的硫、氮、氯等元素,以及煤炭本身结构中的多种有机化合物,都会随着反应过程进入到废水当中。

煤气化和液化产生的大量有机物: 煤气化过程中会产生大量的酚类、氰化物、氨氮、硫化物等有机污染物,它们具有高毒性、高色度和高COD(化学需氧量)。即使是先进的工艺,也很难将这些有机物完全分离,总会有一定量的残留溶于水中。
焦化过程中产生的复杂有机废水: 炼焦过程中产生的焦炉煤气冷却下来的冷凝水,含有大量的酚、氨、氰化物、硫化物、萘、蒽等复杂的芳香族化合物和杂环化合物,这些物质的种类繁多,结构复杂,难以通过单一的处理手段全部去除。
合成过程中的助剂和副产物: 煤化工的下游合成过程,例如合成氨、合成甲醇、煤制烯烃等,会使用大量的催化剂、溶剂、助剂,并且在反应过程中会产生各种副产物。这些物质很多都具有一定的溶解性,最终会进入废水,增加废水的复杂度和处理难度。

其次,煤化工废水的“毒性”和“顽固性”是其零排放之路上的拦路虎。

与一般的工业废水相比,煤化工废水有着显著的“毒”和“顽”。

高浓度、高毒性: 煤化工废水中往往含有大量的酚类、氰化物、氨氮等剧毒物质,即使经过初步处理,其浓度也很难降到零。这些物质对生物的毒性极强,会严重影响传统的生化处理工艺。
高盐分: 煤化工生产过程中,为了提高效率或者回收有价值的物质,常常需要使用大量的盐类,或者反应本身就会产生盐类。例如,脱硫、脱氰过程中会产生硫化钠、氰化钠等,后续的提纯和分离也会引入盐。高盐废水对大部分处理技术都构成挑战,例如反渗透等膜处理技术在处理高盐废水时,膜污染、膜寿命以及浓盐水的处理难题会凸显。
难降解有机物: 煤化工废水中存在大量复杂的芳香族化合物、杂环化合物等,这些物质的分子结构稳定,生物降解性差,传统的生化处理方法难以有效去除。需要借助高级氧化、吸附等多种手段联合处理,但即便如此,要达到“零”排放,难度极大。
温度和pH的剧烈波动: 生产过程中,不同工序的废水温度和pH值差异很大,有时甚至会产生高温高压的废水。在汇集处理前,需要进行预处理调节,这本身就会产生新的废水,增加了处理的复杂性。

再者,现有的废水处理技术距离“零排放”仍有相当大的技术和经济差距。

虽然我们有各种先进的废水处理技术,但要达到煤化工废水的“零排放”,意味着要将废水中的所有污染物都处理到痕量甚至无法检测的水平,然后进行循环利用或蒸发至干。

深度处理技术的局限性: 诸如反渗透(RO)、纳滤(NF)、蒸发(MEE)等深度处理技术,虽然可以有效去除大部分溶解性物质,但它们往往伴随着:
浓缩液的处理难题: RO等技术会产生高浓度的浓缩液,其中的污染物浓度更高,处理起来更加困难。如果最终的目标是零排放,那么这些浓缩液也必须得到妥善处理,例如蒸发至干,这会产生大量的固体盐渣,如何处置这些盐渣又是一个新的难题。
膜污染和结垢: 煤化工废水中的有机物、高硬度、高浊度等特性极易导致膜的污染和结垢,降低处理效率,缩短膜寿命,增加运行成本。
能耗高: 很多深度处理技术,尤其是蒸发等,需要消耗大量的能源,这会显著提高生产成本,甚至可能导致经济上的不可行。
“零排放”概念的界定: 严格意义上的“零排放”意味着所有排放物都被回收或转化为无害物质。但在实际操作中,许多所谓的“零排放”是“接近零排放”,即排放量非常低,且已得到有效控制。即使是这样的标准,对于煤化工这种复杂的废水来说,也需要付出巨大的代价。
经济成本: 任何一种复杂的废水处理技术,尤其是需要多级串联、协同作用的技术,都意味着巨大的初期投资和持续的运营成本。煤化工行业本身是高投入、高成本的行业,再叠加极高的废水处理成本,可能会使其在经济上失去竞争力。

最后,工艺集成和系统优化是实现“接近零排放”的重点,但“完全零排放”仍是挑战。

目前,煤化工行业在废水处理方面,更倾向于“近零排放”或“减量化排放”的理念。这通常通过以下方式实现:

源头减量: 通过优化工艺,减少废水的产生量,例如采用更高效的溶剂回收技术,改进反应条件以减少副产物生成。
分类收集与预处理: 将不同性质的废水进行分类收集,根据其污染物特点进行有针对性的预处理,例如将高浓度有机废水与低浓度废水分开处理,将含盐废水与其他废水区分开。
多级串联处理: 将不同的处理技术进行组合,形成一个综合的废水处理系统。例如,采用物化处理(如吸附、萃取、化学氧化)去除难降解有机物,再结合生化处理降解易降解有机物,最后通过膜处理或蒸发结晶技术进行深度处理。

然而,即使是这样的组合,想要达到“零”污染物排放,其难度依然巨大。总会有一些微量的污染物难以去除,或者在处理过程中产生新的辅助污染物(如药剂残留)。同时,系统运行的稳定性、灵活性以及处理过程中可能出现的突发状况,都为“完全零排放”增加了不确定性。

总而言之,煤化工废水零排放之所以难,不是因为技术不存在,而是因为现有的技术在成本、效率、稳定性和实际操作的可行性上,还无法完全满足“零”这个严苛的标准。 这是一个持续探索和技术进步的过程,目前的重点在于尽可能地减少排放、提高水资源利用效率,而“完全零排放”更像是一个长期的、极具挑战性的目标。

网友意见

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谢邀

煤化工零排放作为前几年的热点,在环保行业特别是水处理行业已经变成一个老生常谈的问题了。在很多项目环评审批时候明确写明了必须零排放,不然项目就不给上,如此导致了一波零排放项目热。

从技术角度来说,前段工艺大多大同小异,预处理→MBR/MF/UF→RO。RO浓水的处理是整个零排放工艺的技术难点。最终零排放工艺要以蒸发工艺将污染物浓缩为固废,而蒸发环节的成本远远高于常规工艺,前几年时候光能耗成本蒸发一顿浓缩废水要大于30rmb/t,当然和浓缩废水的含盐量有关。

因此为了节省这部分成本,工艺上考虑尽量浓缩废水以减少进入蒸发工艺的水量。

因此以前常见的处理RO浓水的工艺通常为:再进一段抗污染RO浓缩1倍→浓缩的污水进海淡RO浓缩至7~8w TDS浓度→蒸发

现在正渗透工艺也可以作为一个选择用于海淡RO之后,进一步提升浓缩倍数。但是正渗透的实际案例不多。

以上大家都能大致知道技术上怎么去做了,这么多煤化工项目大部分都上的这么一套零排放工艺,然而现实是残酷的,2年前(这两年没多了解)我听到业内的说法是甚至没有一个煤化工零排放项目真正实现或者运行不错。各位不禁要问,技术线路如此清晰,实际项目又这么多,为啥啊??

我个人的观点是,还是老生常谈,一方面技术,一方面经济成本。

1)先说技术,看似一环套一环,将污水逐步浓缩至很高的浓度很少的水量然后蒸发,以固废的形势排出,相当的完美,然而现实是,RO这种东西是很脆弱的。RO最先生产就是为了海淡,后来用于苦咸水,现在越来越多用于污水处理那可是得感谢大胆的中国市场。煤化工废水cod高且成分复杂,含盐量高,本身RO的污堵就是非常严重。然后咱把浓缩的这个废水继续放到后面的RO继续处理,后段的RO能受得了?所以最先最容易出问题的地方是作为核心工艺的RO(UF部分也会很堵,但是控制的好还有办法解决)。唯一解决RO快速堵的办法就是高频清洗,高频清洗加上恶劣的使用环境,RO的寿命是异常短的。给企业留下的解决办法就是高频更换。企业有动力高频更换目前还较为昂贵的RO吗?别的大大小小的问题当然也有,但是我认为这个是最核心的问题。

2)成本及企业无动力:为了保证正常运营需要高频清洗+高频换膜,成本非常高。更别提最后蒸发的运营费用了。整个运营成本太高了,煤化工水量又很大,对于企业来说当然是能停运就停运了。所以很多项目就等着领导去视察时候才会动一动,你们懂得。最后技术人员的能力也是个问题,这个企业重视的话是能解决的。

这两个核心问题导致了很难让企业成功的运营零排放项目。

我的观点早几年前就觉得强制搞零排放不合适,也不知道国家为何这么想。在我看来让企业处理到一定程度,最后的浓缩废水外送给资质单位统一处理,对大家都好。何必每个厂都要上自己的零排放。可能还是监管起来比较难,国家不放心?

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