冷凝水除鐵器汙水源分離技術應用實現煤化工汙水汙泥“ 零排放 ”

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冷凝水除鐵器汙水源分離技術應用實現煤化工汙水汙泥“ 零排放 ”
  實現煤化工汙水汙泥“ 零排放 ”,已經成為煤化工發展的自身需求和外在要求。
  汙泥是汙水在處理過程中經絮凝沉澱後產生的絮凝物,其產量大、含水高,同時富集了大量重金屬離子和少量的病原微生物等有害物質,已被列為危廢,若不加處理任意排放,易造成環境的二次汙染。經過汙水處理廠處理後產生了大量的汙泥。汙泥的主要處置方法是填埋、焚燒以及幹化,而隨著環保要求不斷提高,傳統的汙泥處置方法已經不能滿足現代社會發展的需要,因此汙泥資源化利用技術越來越受到重視。本文主要闡述汙泥資源化利用的主要方向,並結合中煤陝西榆林能源化工有限公司汙水汙泥利用現狀進行分析,為探索汙泥的資源化利用提供參考。
  0 煤化工企業汙泥現狀
  現代煤化工是以煤為原料,生產清潔能源和化工產品的產業,主要包括煤製氣、煤製油、煤製乙二醇以及煤製烯烴等。現代煤化工是煤炭清潔高效利用的重要方式之一,其生產的油品和天然氣有助於緩解我國在石油和天然氣等資源對外的依賴程度,維護我國能源安全。因此,發展現代煤化工具有重要意義。而影響煤化工產業發展的主要問題之一是水, 因煤化工廢水排放強度大、毒性強、波動大等特性, 加之煤質特性差異,造成了很難有特定的工藝技術能夠穩定、高效、可靠的處理煤化工廢水問題。
  在煤化工領域各項關鍵技術的突破,多項核心技術已具備自主知識產權,新建煤化工項目遍地開花,煤化工規模的不斷擴大,使得工業汙水產量也迅速增長,因汙水中含有難降解、難以脫除的有機物,難以直接利用,從而製約了煤化工產業的快速發展。我國環保要求不斷加強,政府和企業近些年也加大了對工業汙水的處理投資,因此大型煤化工企業都配套相應的汙水處理廠,隨著汙水處理廠數量迅速增加,處理汙水的能力也迅速提高,導致汙水處理過程中產生的汙泥量急劇增加。
  煤化工的快速發展,雖然對煤炭進行了清潔高效轉化,同時也生產了汙水汙泥。目前企業對汙泥的處置方法有限,又因環保政策要求,往往是將汙泥外送交由具有危廢處理資質的單位進行處置,煤化工企業的汙泥外運處理費用高,若實現汙泥資源化利用後,可為企業帶來顯著的經濟效益,還可節約大量原煤和水資源,因此結合煤炭氣化工藝對汙泥進行資源化利用已經成為重要的研究方向。因汙泥所含有機質具有一定熱值,為汙泥資源化利用提供了基本條件,將其摻入氣化水煤漿中是非常好的資源化利用方向。
  2 汙泥處置技術與資源化利用分析
  汙水汙泥的處理是解決城市和工業發展的重要環節,長期以來隨著我國新建汙水廠規模不斷擴大,汙水處理已取得較快的發展,而汙泥處理相對滯後。從全球範圍看,傳統的汙泥處置技術經過多年的發展已經成熟,主要有填埋處理、焚燒、土地利用以及填海等,但土地填埋、露天堆放等方式,在實際運用過程中若處理不當易造成汙泥二次汙染等嚴重後果。隨著現代社會對環保的要求不斷提高,傳統的汙泥處置技術已經不是有效處理汙泥的最佳方法。汙泥資源化利用已經成為汙泥處理的主要方向, 包括堆肥利用技術、建材化技術、能源化技術、材料化技術、汙泥蛋白質利用技術。
  2.1 傳統汙泥處置技術
  目前汙泥處置技術主要有3 種,衛生填埋、汙泥焚燒以及土地利用,汙泥處置技術因各國社會發展和經濟水平不同而有所差異,發達國家因工業發展較早,汙泥處置技術比較完善,其中土地利用占比較大。我國汙泥處置技術雖起步較晚,但隨著政府不斷加強執行汙泥無害化處置政策,汙泥處置技術已與發達國家基本持平。
  1) 填埋處理。汙泥填埋技術是最早用於處理汙泥的技術,經過很多年的發展,填埋處理技術已經比較成熟。近些年來我國汙泥量不斷增加,填埋需求量也大幅增加,填埋需要大麵積選址占用土地,因我國城市化進程加快,可用土地也越來越少, 且汙泥填埋處理技術無法避免環境汙染,僅是延緩汙染時間,例如有害金屬和成分下滲會汙染地下水等,因此填埋處理技術不是處理汙泥的最佳方法。
  2) 汙泥焚燒。汙泥焚燒也存在這類問題,焚燒溫度低會導致二噁英等有害氣體產生,汙染環境。在我國一些地區依然運用填埋處理技術處理汙泥,可是大部分地區由於填埋場地的選址與運輸花費等相關問題,在很大程度上限製了其普遍運用。因此汙泥焚燒填埋處理技術不是處理汙泥的最佳方法。
  3) 土地利用。汙泥中富含有機質、氮磷鉀等成分,具有較強的黏性和吸水性,能夠改善土壤的物理化學特性,有利於形成土壤團粒,較少水土流失,提高土壤的肥力和保水能力,實現農業生態環境的良性循環。
  雖然汙泥具有改善土壤特性以及修複鹽堿地、沙地等優點,但其含有病原體以及有害物質等,若不經處理直接進行土地利用,濃度過高的有害物質會滲入地下水造成汙染,且重金屬有可能通過食物鏈威脅人類健康,因此汙泥土地利用必須先解決上述問題。
  2.1 汙泥資源化利用技術
  1) 汙泥燃料利用技術。汙泥中含有大量有機物,具有一定熱值,通常可與煤或水煤漿混合製成型煤燃料或水煤漿燃料。製作型煤是利用汙泥的粘結性,按一定比例與煤粉和其他添加劑混合製成汙泥型煤。製作水煤漿燃料是將汙泥、煤、水和添加劑按比例混合經研磨製成具有流動性的新型汙泥燃料,其特點為漿狀,可以通過管道用泵輸送,能像液體燃料一樣霧化燃燒。汙泥燃料化利用可充分利用其自身發熱量,帶來顯著的經濟效益。同時可替代部分新鮮水,既節約了水資源又對廢水進行了回收利用,具有重要的社會與環境效益。
  2) 汙泥材料化技術。汙泥資源利用主要的途徑有汙泥建材利用,部分汙泥可通過特殊加工製作成汙泥磚、水泥以及粉體摻和料等建材原料,實現汙泥的經濟效益和環境效益。除此之外,還有學者研究了汙泥製成新型材料,例如生化纖維板,它是經過熱壓處理使汙泥中的蛋白分子產生改性作用, 再經脫脂和漂白等處理壓製成板材,目前我國在汙泥建材利用方麵的技術相比發達國家還不成熟,仍需要繼續研究。
3)汙泥堆肥技術。汙泥堆肥技術是在20 世紀年代逐漸發展起來的汙泥處理技術,通常是利用微生物的作用將汙泥中的複雜有機物降解轉化成比較穩定的有機物,同時將汙泥中的易揮發組分進行降解,使汙泥的物理性狀得到改善。最終高溫處理後的汙泥沒有了病原體等微生物,形成的堆肥產品能夠充當土壤改良劑等。汙泥堆肥技術經過長期的發展,雖然取得較大進步,但仍存在許多待解決的問題,需要繼續研究,例如汙泥經過堆肥利用後, 雖解決了含有微生物病原體、含水量高等問題,但其中重金屬等尚未根除,因此要使汙泥成為安全、有效的堆肥資源,還需針對上述問題進行探索研究。
  2.2 汙泥處置技術發展趨勢分析
  填埋、焚燒、土地利用等傳統汙泥處置方法不僅運行費用高,而且不能完全消除汙泥對環境產生的危害。汙泥的無害化處置以及資源化有效利用是人類共同關注的問題,汙泥的處置與利用也應當兼顧到經濟效益、環保效益和社會效益。
  3.1 直接摻燒法
  原煤破碎後,與水、添加劑經過研磨混合製得水煤漿,製備出的水煤漿再送入氣化爐高溫氣化。製備水煤漿主要設備為棒磨機,曾嚐試將汙泥水直接加入到棒磨機中,與煤漿混合後進行氣化,實際運行過程中發現,由於汙泥水的加入,造成煤漿粘度急劇增加,煤漿流態變差,使得煤漿堵塞棒磨機的出料篩網,設備故障率提高,生產過程被迫降低煤漿濃度,極大的降低了氣化經濟性。主要原因為汙泥比表麵積大、含水率高、含有起到增粘作用的聚丙烯酰胺。
 3.2 煤漿提濃摻燒法
  汙泥直接摻入煤漿方法影響了氣化經濟性,采取汙泥外送交由具有危廢處理資質的單位進行處理,固含17%的汙泥處理費用高達 3 400 元/t,極大提高了企業生產成本。同時調研過汙泥減量化再進行外送處理的辦法,但該技術新增汙泥幹燥設備,占地麵積大、成本高,幹燥過程中會產生廢煙氣汙染環境,因此未采用汙泥減量化技術。
  2.1 汙泥資源化利用經濟性分析
  煤漿提濃係統投用後,係統每小時可處理15 t固含為 5%的汙泥,每年達 12 萬t。
  3 結 語
  汙泥資源化利用應根據汙泥特性,遵循“安全環保、循環利用、節能降耗、因地製宜、穩妥可靠”的基本原則。
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