碳中和的主要路徑精選(九篇)
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第1篇：碳中和的主要路徑范文
[關(guān)鍵詞]煤化工；高鹽廢水；結(jié)晶鹽；綜合利用；產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)
現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)正發(fā)展成為我國(guó)煤炭清潔高效利用的重要新生力量，對(duì)保障我國(guó)能源安全、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、改善環(huán)境質(zhì)量形成有力補(bǔ)充。然而水資源與水環(huán)境容量的雙重匱乏一直困擾著現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[1]。高鹽廢水及結(jié)晶鹽處理利用是煤化工廢水處理的主要難點(diǎn)[2-3]。2015年國(guó)家環(huán)境保護(hù)部印發(fā)《現(xiàn)代煤化工建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境準(zhǔn)入條件》指出，“缺乏納污水體的新建現(xiàn)代煤化工項(xiàng)目需采取高鹽廢水有效處置措施，無(wú)法資源化利用的鹽泥暫按危險(xiǎn)廢物管理，作為副產(chǎn)品外售應(yīng)滿足適用的產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求[4]。”2016年獲得環(huán)評(píng)批復(fù)的煤化工項(xiàng)目多數(shù)都承擔(dān)了高鹽廢水處置和結(jié)晶鹽綜合利用環(huán)保示范任務(wù)。目前高鹽廢水處理利用已成為煤化工產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的自身需求和外在要求[5]。本文梳理了煤化工高鹽廢水處理利用技術(shù)進(jìn)展，剖析問題，提出對(duì)策建議，為煤化工高鹽廢水處理利用技術(shù)研究與應(yīng)用提供參考。
1、高鹽廢水處理現(xiàn)狀
現(xiàn)階段煤化工廢水回用處理多采用經(jīng)高效反滲透[6-7]、震動(dòng)膜[8]、電滲析[9-10]、正滲透[11]等工藝，回用過程產(chǎn)生的高鹽廢水具有有機(jī)物、鹽濃度高，處理難度大的特點(diǎn)。國(guó)內(nèi)大唐克旗、新疆慶華、中煤圖克、伊犁新天等煤化工項(xiàng)目多采用自然蒸發(fā)[12-13]、機(jī)械壓縮蒸發(fā)、多效蒸發(fā)工藝[11,14]進(jìn)一步處理高鹽廢水，產(chǎn)生的混合結(jié)晶鹽組成復(fù)雜難以利用。2016年獲得環(huán)評(píng)批復(fù)的煤化工項(xiàng)目多數(shù)選擇分步結(jié)晶技術(shù)路線（見表1）。但目前煤化工高鹽廢水分步結(jié)晶技術(shù)處于中試研究階段，尚需驗(yàn)證經(jīng)濟(jì)性和工業(yè)實(shí)施的可操作性。受國(guó)家政策引導(dǎo)，煤化工高鹽廢水處理利用技術(shù)成為研究熱點(diǎn)。2014—2017年國(guó)內(nèi)共申請(qǐng)了相關(guān)專利50余項(xiàng)，主要申請(qǐng)單位是深圳能源資源綜合開發(fā)有限公司、倍杰特國(guó)際環(huán)境技術(shù)股份有限公司，詳見表2。專利內(nèi)容主要涵蓋高鹽廢水凈化預(yù)處理、膜濃縮、分質(zhì)結(jié)晶工藝及設(shè)備，但描述概念性流程較多，說(shuō)明實(shí)施及應(yīng)用效果的數(shù)據(jù)較少。結(jié)合文獻(xiàn)報(bào)道對(duì)專利進(jìn)一步分析，梳理出主要的煤化工高鹽廢水及結(jié)晶鹽處理利用工藝特征、處理效果、技術(shù)進(jìn)展（見表3）。從表3看出，不同工藝區(qū)別在于前端凈化預(yù)處理、濃縮以及分鹽工藝，但目標(biāo)都是圍繞結(jié)晶鹽資源化。預(yù)處理單元主要采取化學(xué)沉淀、物理截留、吸附分離以及氧化降解等方式來(lái)脫除鈣鎂結(jié)垢離子、難降解有機(jī)物；濃縮工藝主要采用反滲透、納濾、電驅(qū)動(dòng)離子膜、正滲透等工藝回收水資源，提高廢水TDS濃度，減少蒸發(fā)結(jié)晶單元處理水量。分鹽工藝主要有熱法和冷法，依據(jù)高鹽廢水鹽溶液相圖，結(jié)合納濾膜、結(jié)晶器特殊結(jié)構(gòu)，如淘洗裝置等輔助措施，實(shí)現(xiàn)NaCl、Na2SO4等可資源化結(jié)晶鹽與有機(jī)污染物等雜質(zhì)分離開，得到純化結(jié)晶鹽。目前煤化工高鹽廢水結(jié)晶分鹽技術(shù)處于中試或工業(yè)示范階段，技術(shù)評(píng)價(jià)缺乏長(zhǎng)周期運(yùn)行數(shù)據(jù)支撐。
2高鹽廢水及結(jié)晶鹽綜合利用探討
分質(zhì)結(jié)晶是煤化工高鹽廢水資源化利用研究熱點(diǎn)，但缺乏工程長(zhǎng)周期運(yùn)行驗(yàn)證，而且存在處理流程長(zhǎng)、運(yùn)行成本高等問題。為此國(guó)內(nèi)一些單位積極探索開發(fā)技術(shù)經(jīng)濟(jì)更合理的煤化工高鹽廢水資源化利用新途徑。
2.1高鹽廢水洗煤
國(guó)內(nèi)富煤地區(qū)常面臨水資源匱乏，非常規(guī)水洗煤逐漸得到選煤廠的重視[23]。傳統(tǒng)洗煤廠煤泥水處理需要投加無(wú)機(jī)電解質(zhì)凝聚劑，如氯化鈣、硫酸鋁等，中和或降低煤泥表面的負(fù)電，提高煤泥水沉降速度，降低循環(huán)水濃度，實(shí)現(xiàn)清水洗煤[24]。而煤化工高鹽廢水鹽分組成與洗煤廠常用無(wú)機(jī)凝聚劑組分相近，這對(duì)開展?jié)恹}水洗煤有利。邰陽(yáng)等[25]提出新建煤化工園區(qū)與煤礦、洗煤廠統(tǒng)一布局，可利用高鹽廢水作為煤礦、洗煤廠生產(chǎn)水源，實(shí)現(xiàn)高鹽廢水綜合利用。榮用巧等[26]研究指出，煤化工濃鹽水可作為洗煤廠洗煤補(bǔ)充水，濃鹽水中Ca2+、Mg2+等陽(yáng)離子改善煤泥水沉降性能。熊亮等[27]進(jìn)行濃鹽水選煤試驗(yàn)，表明一定濃度的煤化工濃鹽水促進(jìn)煤泥水自由沉降。目前尚無(wú)煤化工高鹽廢水洗煤中試或工程應(yīng)用報(bào)道，工程實(shí)施需針對(duì)具體煤質(zhì)與高鹽廢水水質(zhì)開展適應(yīng)性研究，評(píng)估高鹽廢水鹽分、有機(jī)污染物等對(duì)洗煤廠及周圍環(huán)境的影響[28]。
2.2高鹽廢水、結(jié)晶鹽固化處置
國(guó)內(nèi)研究指出，含鹽廢液摻煤循環(huán)流化床焚燒處理技術(shù)上可行[29]。新疆準(zhǔn)東燃煤電廠高鹽煤與高灰熔點(diǎn)煤摻配，實(shí)現(xiàn)電廠穩(wěn)定運(yùn)行[30]。熊亮等[31]以氣化灰渣、鍋爐粉煤灰為原料，摻入煤化工高鹽廢水，研究膏體充填開采技術(shù)固化處置濃鹽水的效果。試驗(yàn)表明膏體充填開采固化處置煤化工高鹽廢水技術(shù)可行，并具有良好的經(jīng)濟(jì)性和安全性。這對(duì)配套煤礦綠色開采、煤化工園區(qū)灰渣等固廢綜合利用、煤化工高鹽廢水安全處置，以及減輕煤化工項(xiàng)目環(huán)保壓力，提供了新的技術(shù)路線。結(jié)合含鹽廢液循環(huán)流化床焚燒處置技術(shù)和高鹽煤配煤發(fā)電工程經(jīng)驗(yàn)，喬英存等[32]提出煤化工高鹽廢水及結(jié)晶鹽循環(huán)流化床鍋爐摻燒固化處置新思路，并針對(duì)煤制氣廢水結(jié)晶鹽和原料煤煤灰硅、鋁含量高的特點(diǎn)進(jìn)行了燒結(jié)實(shí)驗(yàn)。研究表明，煤灰樣對(duì)鈉鹽有明顯的固化作用，這為煤化工項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)廢水零排放和結(jié)晶鹽危廢安全處置提供了新的解決途徑。從工程應(yīng)用考慮，高鹽廢水及結(jié)晶鹽摻燒固化技術(shù)仍需開展系統(tǒng)研究與工業(yè)試驗(yàn)，同時(shí)結(jié)合具體煤化工項(xiàng)目廢水結(jié)晶鹽性質(zhì)，配套電廠原料煤煤質(zhì)及動(dòng)力鍋爐型號(hào)進(jìn)行模擬計(jì)算，為產(chǎn)業(yè)化實(shí)施提供保障。
2.3結(jié)晶鹽作為制堿原料鹽
國(guó)內(nèi)環(huán)保技術(shù)商和煤化工企業(yè)進(jìn)行了高鹽廢水分質(zhì)結(jié)晶中試及工業(yè)示范，產(chǎn)出NaCl和Na2SO4結(jié)晶鹽純度分別達(dá)到98%以上[33]，這為煤化工廢水結(jié)晶鹽作為氯堿行業(yè)、純堿行業(yè)粗原料提供了有利條件。現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)氯堿廠主要采用離子膜法生產(chǎn)燒堿，對(duì)進(jìn)廠原鹽品質(zhì)要求高，特別是Ca2+、Mg2+、SO42-、總有機(jī)碳（TOC）、氨氮等雜質(zhì)含量控制嚴(yán)格[34-35]。為此煤化工高鹽廢水分質(zhì)結(jié)晶鹽產(chǎn)品指標(biāo)控制需參照制堿行業(yè)原料要求，這也是煤化工結(jié)晶鹽能否用于下游制堿行業(yè)的關(guān)鍵所在。這就需要強(qiáng)化高鹽廢水凈化預(yù)處理，以及上游廢水生化處理的效果。未來(lái)煤化工高鹽廢水結(jié)晶鹽產(chǎn)品用作制堿原料鹽，仍需開展大量試驗(yàn)研究。
3、對(duì)策與建議
煤化工高含鹽廢水處理利用，以下游用戶需求為導(dǎo)向，工藝開發(fā)與優(yōu)化滿足潛在用戶技術(shù)指標(biāo)要求為原則，是實(shí)現(xiàn)煤化工高含鹽廢水資源化的關(guān)鍵。
3.1加快高鹽廢水分質(zhì)結(jié)晶技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用
分質(zhì)結(jié)晶是高鹽廢水資源化利用的重要路徑，但目前缺乏工程驗(yàn)證。結(jié)合國(guó)內(nèi)煤化工高鹽廢水運(yùn)行情況和技術(shù)瓶頸，未來(lái)實(shí)現(xiàn)高鹽廢水分質(zhì)結(jié)晶仍需開展以下技術(shù)攻關(guān)：分子層面研究高鹽廢水污染物及污染源分析；高鹽廢水凈化預(yù)處理技術(shù)研究，主要是TOC強(qiáng)化脫除技術(shù)、鈣鎂離子高效除硬新技術(shù)；多元高鹽廢水體系相平衡研究，重點(diǎn)是熱力學(xué)平衡相圖、結(jié)晶動(dòng)力學(xué)、結(jié)晶干擾因素及控制措施；鹽、硝分質(zhì)結(jié)晶技術(shù)研究；結(jié)晶母液無(wú)害化處理技術(shù)研究。
3.2加強(qiáng)煤化工高鹽廢水副產(chǎn)結(jié)晶鹽產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)研究
產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)缺失是煤化工廢水結(jié)晶鹽產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)流通的重要瓶頸?，F(xiàn)有GB/T5462—2015《工業(yè)鹽》標(biāo)準(zhǔn)，僅限定NaCl、水分、水不溶物、鈣鎂離子總量、SO42-含量等指標(biāo)，未涉及氨氮、有機(jī)物、重金屬等煤化工高鹽廢水存在的污染物，并不適用于煤化工廢水制鹽?，F(xiàn)階段煤化工廢水副產(chǎn)結(jié)晶鹽外售制堿廠作原料可能會(huì)影響制堿廠穩(wěn)定運(yùn)行或存在潛在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。建議采用先進(jìn)分析檢測(cè)技術(shù)解析高鹽廢水特征污染物，結(jié)合下游鹽化工用戶工藝要求，開展工藝開發(fā)優(yōu)化以及煤化工廢水副產(chǎn)結(jié)晶鹽產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)研究。
4結(jié)語(yǔ)
高含鹽廢水處理是現(xiàn)階段煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的重大環(huán)保問題。綜合利用是解決高含鹽廢水出路的重要路徑。高含鹽廢水綜合利用需要從技術(shù)選擇、設(shè)計(jì)優(yōu)化、工藝應(yīng)用、現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行管理等方面系統(tǒng)考慮。國(guó)內(nèi)正開展中試或工業(yè)示范的電滲析、正滲透、納濾等膜法分離濃縮工藝以及熱法、冷法分質(zhì)結(jié)晶技術(shù)仍需加強(qiáng)論證，同時(shí)盡快建立高含鹽廢水副產(chǎn)結(jié)晶鹽產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。借助新建煤化工項(xiàng)目鼓勵(lì)企業(yè)承擔(dān)環(huán)保示范任務(wù)，積極開展高含鹽廢水綜合利用新技術(shù)研究與推廣應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
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