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山西工業水處理:膜技術與脫鹽會是***終歸宿嗎

作者來源: 本站 ???? 發布時間:2021-01-20
導讀: 2020年11月,國家三部委聯合發布關于進一步加強煤炭資源開發環境影響評價管理的通知,明確提出礦井水需要外排的,含鹽量不得超過1000毫克/升。 對于山西的產業而言,影響不可謂不

2020年11月,國家三部委聯合發布關于進一步加強煤炭資源開發環境影響評價管理的通知,明確提出礦井水需要外排的,含鹽量不得超過1000毫克/升。

對于山西的產業而言,影響不可謂不大。環保作為一個政策驅動型產業,行業痛點決定產業方向。對于以煤炭產業為主的山西,未來五年,工業廢水領域鹽的管理將是行業不得不面臨的一大痛點,進而催生脫鹽的市場需求。

01

眾所周知,山西是能源大省。傳統產業以煤、焦、冶、電、建為主,主要營業收入依然占據半壁江山以上。2019年年末,全省發電裝機容量 9249.2 萬千瓦,原煤產量9.7億噸,煤層氣產量71.4億立方米,焦炭9699.5萬噸,水泥4982.4萬噸,生鐵5557.1萬噸,粗鋼6039.1萬噸,氧化鋁1996.3萬噸。

而這些行業中,以煤礦、焦化、煤層氣為主要涉水行業。截至2019年底,山西共有煤礦965座,焦化企業140戶,運行鉆井超過1.5萬余口。

根據山西省煤成氣增儲上產三年行動大會戰的要求,山西省將重點推動沁水、鄂東兩大煤成氣基地項目建設,預計經過連續3年的投資建設,到2022年實現產量200億立方米,比2019年產量增大2倍。

而在焦化產業,隨著焦炭產業升級,4.3米焦爐將逐步淘汰,所有的焦化企業將進行干熄焦升級,濕法熄焦將退出山西焦化產業歷史的舞臺,預計未來近70%的焦炭企業面臨升級改造的需求。

煤炭開采行業主基調以壓減產能和智能化礦山建設為主,隨著焦炭行情的高歌前進,加之電煤的增長需求,有專業人士估計山西2020年煤炭的產量將突破10億噸大關。

中國煤炭工業協會和中國礦業大學(北京)水污染控制工程研究所曾對我國22個省、市、自治區136個煤礦進行過調查統計,全國平均每采1t煤即排放礦井水2.1m³。西北地區***低,華北地區次之,中南地區***大。而山西省在《山西21世紀議程》中也指出,山西每生產1t煤,礦井就要排放1m³廢水。由此推算,山西每年礦井水的涌水量達到10億m³。

根據焦化行業產排污系數,每生產一噸焦炭產生0.58噸廢水,2019年山西焦炭產量為9699.5萬噸,預計焦化行業年廢水產生量5625萬噸。

非常規天然氣這一行業,有其自身特點,其氣井開發為滾動式開發,且分散布局,單井排采水量不大,但水質特殊,部分井鹽含量高,布局分散,不易集中收集,目前尚無相對準確的行業排水量測算結果。

僅這三個行業,就涉及超過1000家中大型企業,每年有超過10億立方米廢水處理的需求。

02

礦井水通常以含煤粉等懸浮物為主,但在我國較為缺水的西北及北方礦井往往排出高礦化度的礦井水,據不完全統計,中國煤礦高礦化礦井水的水量約占中國北方國有重點礦井涌水量的30%。

有學者研究了中國部分礦井水離子構成及含鹽量,總體以K+、Na+、Ca2+、Mg2+、SO42-、HCO3-、Cl-、F-為主,根據離子構成不同,高礦化度礦井水分為高硬度型、高硫酸鹽型、高氯化物型或這幾種類型的混合型。

山西沿黃及中北部區域,由于降水量少,蒸發量大,強烈的蒸發作用致使在這一區域地下水礦化度高,加之煤系地層中含有大量碳酸鹽、硫酸鹽巖層,開采時地下水廣泛接觸加劇可溶性礦物溶解,同時水中游離酸再同碳酸鹽礦物、堿性物質發生中和作用,使礦進水中Ca2+、Mg2+、HCO3-、SO42-增加。

有資料表明,山西的高礦化度的礦井水,一般溶解性總固體在1000mg/L以上,并含有硫酸鹽、重碳酸鹽類,主要分布在大同、陽泉、西山及汾西地區。且由北向南、由大變小,補給區小于徑流區,山區小于平原區。礦化度高的水硬度一般也高,總硬度變化規律與總礦化度基本一致。

2012年5月31日,山西省人大常委會通過了一項地方法規《山西省循環經濟促進條例》,明確規定煤炭生產企業應當優先選擇將礦井水用于煤炭洗選、井下生產、消防、綠化等。礦井水確需排放的,應當達到地表水環境質量標準III類。

山西省以地方立法的形式確立了礦井水排放應達到地表水環境質量標準III類的要求,并且在2018年發布的《山西省水污染防治2018年行動計劃》,明確煤礦外排礦井水化學需氧量、氨氮、總磷三項主要污染物達地表水環境質量Ⅲ類標準。

礦井水的外排標準就這樣以地方法規和規范性文件的形式確定了下來。直至2020年11月,礦井水外排的政策又一次發生了變化。國家三部委聯合發文,對礦井水含鹽量提出了明確要求,規定外排礦井水含鹽量不得超過1000毫克/升。

全鹽量的要求,將掀起煤炭領域礦井水治理的又一次升級。

03

焦化產業亦是山西***受關注的一個行業之一,近5年在環保領域的投入風頭正近,隨著環保治理升級,5年時間,焦化行業經歷了脫硫、脫硝、特別排放限值改造、熄焦廢水治理、無組織治理、VOCs治理的歷程,初略估計山西的焦化企業在“十三五”期間的投入在500億元左右的規模。

焦化廢水來源包括蒸氨工段產生的蒸氨廢水、各類水封水、煤氣凈化過程中冷凝液、沖洗水、初期雨水、循環冷卻水排污等,以蒸氨廢水為主。焦化廢水是一種典型的有毒難降解且成分復雜的工業廢水, 其毒性主要來自于氰化物、硫化物、硫氰化物氨分子等無機污染物, 以苯和苯酚為主的有機污染物, 還有濃度較低的二英、多環芳烴和鹵代烴等。

傳統的焦化廠蒸氨廢水通過蒸氨塔后進入生化處理,生化單元以 A/O2、A2/O、A/O、A2/O2工藝為主,經處理后達到GB16171熄焦的標準后回用于熄焦環節。一般投資費用在1000-1300萬之間,運營費用10-15元/噸(水)。這套工藝難說對BaP等有毒物質有良好的去除效果。

2018年11月,中央第二生態環境保護督察組對山西省開展“回頭看”,指出焦化廢水未經處理直接熄焦情況普遍,熄焦水超標問題十分突出。督察組抽取14家焦化企業的熄焦水進行檢測,有12家存在超標現象,其中10家揮發酚超標,平均超標174.3倍。

彼時,熄焦廢水問題突出,有生產廢水未經處理直接熄焦的,有生產廢水未經處理混入熄焦池的,有熄焦廢水處理系統閑置的,有蒸氨塔、冷凝水與熄焦水沉淀池直接連通的,大量污染物轉化為氣態排放。

山西省自此開始了對熄焦廢水的嚴格管控,要求對熄焦池中水開展監測,要求熄焦池水達到GB16171相關要求,焦化企業進行了新一輪熄焦廢水的治理改造,通用的做法是采用一次熄焦水,即將熄焦池水引出處理后返回至補水池?;炷?、沉淀、過濾在此時是絕大多數焦化企業熄焦廢水處理的******。

2018年,為了推動山西焦化綠色發展水平,省政府出臺了一系列新的發展和管控要求,提高了新建焦化企業的要求,明確要求焦化企業配套干熄焦,制定焦化生產廢水零排放措施。

以獨立焦化廠為主的山西焦化產業又一次面臨水污染治理的升級,不同于鋼焦聯合企業,傳統獨立焦化廠生產廢水通常是經預處理達標后用于濕法熄焦,而干熄焦的配置,直接切斷了獨立焦化廠廢水的***終去向。

熄焦廢水零排放,對獨立焦化廠而言,是一個巨大的挑戰。

04

回到開篇的總結行業痛點決定產業方向,不難發現,企業的環保治理一直隨著治理要求的提升不斷的升級改造。

煤礦達Ⅲ類的過程中,以混凝、沉淀、過濾、超濾為主的工藝大行其道,通常是投加PAC/PAM,混凝沉淀后的水經過石英砂過濾或活性炭過濾,進入超濾單元,實現COD、氨氮、TP三項指標達Ⅲ類,部分礦井在超濾后繼續進入反滲透單元,進一步凈化水質。

對于除鹽,有傳統蒸餾、多級閃蒸、多效蒸餾等蒸餾技術、離子交換技術、電滲析及反滲透技術。從調研的實際情況來看,礦井水再進一步深度處理中,RO技術的應用占據了******的主導地位。

對于焦化企業,在焦化廢水進一步深度處理過程中高級氧化技術、超濾、反滲透等膜技術應用越來越廣泛, 對于獨立焦化企業來說,濃縮技術總歸是要有濃相的存在,對于RO后濃相問題,或許結晶分鹽將是不得不面臨的一個選擇。

4.3米的焦爐正處于逐步淘汰的過程中,新建的焦爐大部分正處于建設過程,獨立焦化企業廢水問題是否還未集中凸顯,焦化產業***終升級過程中水處理究竟去往哪個方向,也只能拭目以待了。

山西省污水綜合排放標準以及焦化、煤化工、甚至部分煤礦、煤層氣企業廢水零排放的管控策略下,將把山西工業廢水治理引向何方,膜技術與脫鹽技術是否會成為******解決方案,讓子彈飛一會兒吧。

05

環保是一個政策性很強的產業,也是一個地域性很強的產業??v觀環保領域頭部企業,尚且受限于地域特征,中小企業則更是如此。而我們在對焦化行業的調研過程中,很難發現山西本土環保企業的影子。

從國家及山西的政策,不難發現,山西省環境保護領域的需求是較為旺盛的,環境問題的暴露引導環境治理需求的出現。而科城研究院對山西省環保產業的研究發現,營收在1億以上的山西環保企業屈指可數。

不管是在公共領域還是在企業環境治理領域,山西幾千億的環保市場,本土環保產業的存在感很低。

 

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