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關(guān)鍵詞:煤化工;排污;廢水處理;新方法
當(dāng)前,國內(nèi)對(duì)于煤化工廢水的處理更多的是應(yīng)用生化方法,通過生物分解對(duì)其中的苯類、苯酚類等污染物進(jìn)行降解,不過也有一定的技術(shù)限制,比如對(duì)其中的吡啶、咔唑類物質(zhì)就很難有效分解。調(diào)查發(fā)現(xiàn),許多煤化工企業(yè)對(duì)廢水的處理結(jié)果并沒有滿足國家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn),不管是廢水的濃度還是顏色都存在問題,所以,在污水處理過程中要盡可能的減少其CODCr的含量,對(duì)氨氣、氮?dú)獾纫惨M量降解,使得處理后的污水達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。
1煤化工廢水概述
煤化工廢水,是在煤化工生產(chǎn)過程中所產(chǎn)出的有著較多污染物質(zhì)的廢水,其中包含著許多的有毒物質(zhì),比如:含氮、苯酚等污染物。調(diào)查發(fā)現(xiàn),煤化工廢水中的氨氮有200~500mg/L,CODCr物質(zhì)則有5000mg/L,而且其中還有著一定的有機(jī)物質(zhì),比如:環(huán)芳香族化合物,硫化物等,這類物質(zhì)想要通過自然降解來處理難以取得好的效果,而且有機(jī)物的過多排放會(huì)造成水流的富營養(yǎng)現(xiàn)象,造成生態(tài)平衡的破壞。通過生物方法的降解,只會(huì)將萘、吡咯等進(jìn)行分解,對(duì)入咔唑、聯(lián)苯類等的處理效果并不好。
2煤化工廢水的處理方法
煤化工污水在排出之前,都必須經(jīng)過凈化分解,一般來說對(duì)廢水首先采取的是物化預(yù)處理,氣浮、隔油就是其中使用較多的方法。氣浮法,是將污水中的油類等物質(zhì)進(jìn)行隔離處理,將浮在上部的油類進(jìn)行處理并盡可能的回收,該種處理方法能夠有效防止污水中的油類對(duì)自然水環(huán)境的污染,而且還能對(duì)曝氣進(jìn)行必要的處理。當(dāng)前,大部分的煤化工企業(yè)更多的是應(yīng)用缺氧、好氧生物的去污方法,也被稱作A/O方法。因?yàn)椋醚跎镌趯?duì)廢水中的污染物進(jìn)行處理的過程中并不能有效發(fā)揮其除污性能,對(duì)其中包含的雜環(huán)類物質(zhì)就很難有效分解。所以,面對(duì)當(dāng)前大部分煤化工企業(yè)在廢水處理中的缺陷,必須創(chuàng)新發(fā)展廢水處理方法,比如應(yīng)用PACT法、厭氧生物法等對(duì)污染物進(jìn)行有效處理。
3好氧生物法
應(yīng)用好氧生物法對(duì)煤化工生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污水進(jìn)行處理,主要有:PACT法、載體流動(dòng)床生物膜法。前者主要是應(yīng)用活性炭等對(duì)污水中的有害物進(jìn)行吸附處理,因?yàn)榛钚蕴窟@一物質(zhì)的吸附力非常強(qiáng),能夠?yàn)楹醚跎飪?chǔ)存足夠的食物來源,而且,好氧生物還能提高其分解性能。這一方法的主要特點(diǎn)是,活性炭能夠循環(huán)往復(fù)使用,利用濕空氣氧化法能夠使得活性炭再生。 載體流動(dòng)床生物膜法,也被稱作CBR,它是一種利用特定的結(jié)構(gòu)形式的流動(dòng)床方法,將產(chǎn)生的污水在選擇的生物單元內(nèi)過濾處理,其中所包含的生物膜、活性泥等進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合,將膜內(nèi)的填充成分再次投入到污泥池之中,而且在其表層會(huì)產(chǎn)生呈現(xiàn)出漂浮形式的微生物,并對(duì)廢水表層進(jìn)行生物膜的附著處理。這一技術(shù)對(duì)于生物活性的組成以及濃度的要求比例相對(duì)較高,多數(shù)情況下要接近于標(biāo)準(zhǔn)值的兩到四倍,最大可接近8-12g/L,而且也進(jìn)一步的提升了對(duì)廢水的分解效率。
4厭氧生物法
厭氧生物法,也被稱作UASB方法,對(duì)于所排放污水的分解是依靠著污泥床技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的,該方法是要利用特定的水質(zhì)反應(yīng)器皿,來構(gòu)建一套固、液、氣分割系統(tǒng),其底層是構(gòu)建在污水反應(yīng)器上,污水經(jīng)過管徑進(jìn)到污水反應(yīng)器之中,而且經(jīng)過加壓的方法從下至上的進(jìn)行一步步的分解處理。其中所包含的厭氧生物將污水中的有害成分進(jìn)行轉(zhuǎn)化處理,將甲烷、二氧化碳等排放,而且進(jìn)到上層的三相分離器具之內(nèi)。這一技術(shù)能夠有效的處理污水中的雜環(huán)類等有害物質(zhì),使得污水獲得進(jìn)一步的處理。
5煤化工廢水的深度降解技術(shù)
經(jīng)過以上方法的處理,是對(duì)煤化工污水的初步過濾分解,其中的CODcr濃度已是顯著的降低了,不過污水中仍然含有大量難以處理的有害物存在,其渾濁度仍然非常高,其處理標(biāo)準(zhǔn)仍未滿足國家排污要求。所以,經(jīng)過初步處理之后還要進(jìn)行深度分解處理,主要運(yùn)用到的技術(shù)有以下幾種:
5.1固定化生物技術(shù)
該技術(shù)對(duì)廢水的降解有著非常強(qiáng)的針對(duì)性,能夠?qū)ζ渲械奶囟ǚN類的菌類進(jìn)行定性處理,使其對(duì)污水中的有害物質(zhì)進(jìn)行針對(duì)性的處理,特別是對(duì)吡啶等有著非常好的處理效果,實(shí)踐證明,該技術(shù)對(duì)污水中某些很難得到分解的物質(zhì)的處理效果有著顯著的改善。
5.2高級(jí)氧化技術(shù)
一般來說,對(duì)煤化工污水中所包含的有機(jī)物的處理是一個(gè)極為復(fù)雜的過程,其中大部分的構(gòu)成是酚類,多環(huán)芳烴以及含氮有機(jī)物等,對(duì)這些物質(zhì)的降解處理難度非常大,在對(duì)污水進(jìn)行初級(jí)處理之后,效果并不明顯。而這里提到的高級(jí)氧化技術(shù),可以對(duì)其中所包含的各類有機(jī)物進(jìn)行深度的分解處理,將水中的HO離子,與其中的有機(jī)物自動(dòng)的結(jié)合,并產(chǎn)生水和二氧化碳。同時(shí),還能運(yùn)用催化法來加以輔助,從而增強(qiáng)水中離子聯(lián)合的效果。在初期的處理過程中,也能夠應(yīng)用到這一方法,可以有效的分解污水中的COD成分,但因?yàn)槌跗趯?duì)催化劑的使用過多等問題,要求較高的經(jīng)濟(jì)成本,所以這一技術(shù)還是主要用在對(duì)廢水的二次處理過程之中。
6結(jié)語
隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,對(duì)能源的損耗、環(huán)境的污染越來越嚴(yán)重,人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的關(guān)注度也是越來越高,許多新的污染處理方法得以應(yīng)用,對(duì)于煤化工的污水處理來說,許多企業(yè)都已構(gòu)建起有效的污水處理系統(tǒng),當(dāng)然想要取得更佳的處理效果,還需要投入更多的人力、物力,加強(qiáng)對(duì)新技術(shù)、新工藝的研發(fā),從企業(yè)發(fā)展與社會(huì)和諧兩方面綜合考量。
參考文獻(xiàn):
[1]張占梅,付婷.煤制氣廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展綜述[J].環(huán)境科學(xué)與管理,2014(10).
[2]李培艷.煤化工污水處理技術(shù)進(jìn)展[J].化工管理,2013(22).
[關(guān)鍵詞]污水處理、中水回用、生物流化床、懸浮填料
中圖分類號(hào):X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-914X(2015)21-0397-02
一、前言
在水資源日益缺乏的今天,國家大力倡導(dǎo)中水回用。各工礦企業(yè)積極響應(yīng)污水零排放的號(hào)召,污水深度處理技術(shù)越來越引起人們的重視。如何選擇既經(jīng)濟(jì)又合理的工藝是各大科研機(jī)構(gòu)、環(huán)保公司大力研究的課題。
由于深度處理的污水往往污染物比較低,常規(guī)生物處理難以達(dá)到較高的污泥濃度,所以處理效率不高,達(dá)不到回用水的標(biāo)準(zhǔn)。目前在污水深度處理的工藝有:生物法、混凝沉淀、過濾技術(shù)、活性炭吸附與生物活性炭技術(shù)、膜分離技術(shù)等。生物法是最經(jīng)濟(jì)有效的方法,本文就河南某煤化工公司污水深度處理及回用項(xiàng)目闡述生物流化床技術(shù)在污水深度處理及回用上的應(yīng)用。
河南某煤化工現(xiàn)有一期污水處理站設(shè)計(jì)出水標(biāo)準(zhǔn)為《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB18918-2002中一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn),為響應(yīng)國家節(jié)能減排和提標(biāo)的要求,實(shí)現(xiàn)污水的循環(huán)利用,廠方希望通過新建一座回用水站,使污水處理站出水經(jīng)過回用水站處理后達(dá)到《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50050-2007中表6.1.3再生水水質(zhì)指標(biāo),從而用作廠區(qū)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的補(bǔ)水。
新建回用水站的進(jìn)水是來自一期污水處理廠的出水,一期污水處理廠設(shè)計(jì)處理能力15000m3/d,其中煤化工廢水3000m3/d;生活污水12000m3/d。現(xiàn)有污水系統(tǒng)出水水質(zhì)如下表1 所示,該水質(zhì)為新建回用水站進(jìn)水水質(zhì)。
針對(duì)該水質(zhì),現(xiàn)采用深度處理工藝為:生物流化床+強(qiáng)化混凝沉淀+過濾的處理工藝來對(duì)污水進(jìn)行深度處理,保證出水水質(zhì)達(dá)到再生水質(zhì)指標(biāo)。
生物流化床技術(shù)是一種新型生物膜處理技術(shù),其特點(diǎn)是采用密度略大于水的懸浮填料為載體,微生物附著載體表面形成生物膜。污水在床內(nèi)流動(dòng),使載體處于流化狀態(tài),污水和生物膜充分接觸。由于床內(nèi)微生物濃度很高,并且氧和有機(jī)物傳質(zhì)效率也很高,故生物流化床工藝是一種高效的生物處理技術(shù),對(duì)難降解的有機(jī)物有一定去除效果。
二、回用水站流程框圖
三、各單元規(guī)格參數(shù)
3.1、原水池:
池容:1250m3
結(jié)構(gòu):半地下式鋼砼
配套:提升泵
3.2、生物流化床
原水經(jīng)過提升進(jìn)入生物流化床,經(jīng)過均勻配水后進(jìn)入各個(gè)流化床單元,在流化床中經(jīng)過生物膜降解作用進(jìn)一步分解水中的有機(jī)物,生物流化床采用鋼砼結(jié)構(gòu)。
設(shè)計(jì)水量: Q=625m3/h
進(jìn)水濃度: CODCr=60~80mg/L
出水濃度: CODCr≤30mg/L
污泥濃度: 5000mg/L
規(guī)格尺寸:20.0×15.0×6.0m.(分4格)
結(jié)構(gòu)形式:鋼砼結(jié)構(gòu)
配套設(shè)備:
①生物流化床內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)備,4套
②生物流化床配水裝置,4套。
③生物流化床曝氣裝置,4套。
④生物流化床填料,4套;
⑤羅茨風(fēng)機(jī)3臺(tái),2用1備,
風(fēng)機(jī)參數(shù):Q=5.39m3/min,N=11KW,P=0.06Mpa.
3.3、強(qiáng)化混凝沉淀池
污水從生物流化床經(jīng)過分離后進(jìn)入后續(xù)混凝沉淀池中,采用斜管式沉淀池,將水中混凝后的懸浮物進(jìn)一步的沉降去除。
設(shè)計(jì)水量:625m3/h
尺 寸:沉淀池采用矩形結(jié)構(gòu),尺寸為11.8×14.4米(分2格),總高5.5米(含泥斗);
結(jié) 構(gòu):半地上鋼砼;
配套設(shè)備:
①污泥排泥泵2臺(tái),一用一備,Q=18m3/h,H=15m,N=1.5KW,含壓力表、各種閥件等附屬設(shè)備。
②管道混合器1臺(tái),尺寸:DN600
③斜管填料及支架2套,D40*1000mm,支架為鋼制防腐。
④兩槽式組合加藥裝置2套(PAC、PAM)
中間水池
池容:400m3
結(jié)構(gòu):半地下鋼砼
配套:提升泵
3.4、多介質(zhì)過濾器
污水從混凝沉淀池沉淀后自流進(jìn)入中間水池,由提升泵打入多介質(zhì)過濾器器,通過多介質(zhì)濾料的過濾的方法截留水中殘留的SS,多介質(zhì)過濾器設(shè)置八臺(tái),七用一備,也可根據(jù)水量靈活掌握開啟臺(tái)數(shù)。
設(shè)計(jì)水量:Q=90m3/h?臺(tái)
數(shù) 量:8臺(tái)(7用1備)
結(jié)構(gòu)形式:碳鋼防腐
外形尺寸:Φ3.2×4.90m
濾料形式:石英砂+無煙煤
配置設(shè)備:
①反沖洗泵兩臺(tái),一用一備,Q=300m3/h,H=32m,N=45kW。
②反洗風(fēng)機(jī)兩臺(tái),Q=5,96m3/min
③電動(dòng)蝶閥,7只/臺(tái)。
④總管電磁流量計(jì)一臺(tái),規(guī)格:DN350
四、項(xiàng)目過程
本項(xiàng)目采用西門子PLC300全自動(dòng)控制,自2013年5月份開始實(shí)施,與2014年8月竣工完成,2014年10月30日驗(yàn)收合格。
4.1、出水水質(zhì):
4.2、再生水水質(zhì)指標(biāo)
《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50050-2007中表6.1.3再生水水質(zhì)指標(biāo).
五、結(jié)束語
出水指標(biāo)均優(yōu)于《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50050-2007中表6.1.3再生水水質(zhì)指標(biāo)。本項(xiàng)目是生物流化床技術(shù)在回用水工藝中的成功應(yīng)用,為后續(xù)中水回用項(xiàng)目提供了參考業(yè)績。
參考文獻(xiàn)
[1]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50050-2007.
關(guān)鍵詞:煤化工;企業(yè)廢水;處理技術(shù);研究進(jìn)展
中圖分類號(hào):X784 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1008-021X(2016)11-0155-02
煤炭資源是我國重要的能源之一,而且我國煤炭資源的儲(chǔ)量居世界前列。隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,煤資源的消費(fèi)結(jié)構(gòu)和方式也發(fā)生了較大的變化,但是還存在煤炭利用效率不高的現(xiàn)象,加劇了環(huán)境污染的現(xiàn)象。煤化工技術(shù)是指以原煤為原料,采用化學(xué)等方法等技術(shù)措施,使煤炭轉(zhuǎn)化為氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)的產(chǎn)品的過程[1]。煤化工所涉及的產(chǎn)品眾多,提升了煤炭的利用效率,是推動(dòng)煤炭能源高效利用的重要途徑。但是,煤化工企業(yè)的發(fā)展,卻帶來了水污染的問題,煤化工企業(yè)用水量大,產(chǎn)生的廢水成分復(fù)雜,而且毒性大,若不進(jìn)行有效的處理,對(duì)周圍環(huán)境將造成嚴(yán)重的損害,此外,還會(huì)造成水資源的浪費(fèi),在一些缺水地區(qū),既不經(jīng)濟(jì)也不合理。因此,研究和開發(fā)科學(xué)高效的煤化工廢水處理技術(shù),不僅能夠促進(jìn)煤化工行業(yè)的發(fā)展,減少環(huán)境的污染,而且能夠最大限度的利用水資源。
1煤化工企業(yè)廢水的特點(diǎn)
煤化工企業(yè)產(chǎn)生的廢水水量大、成分復(fù)雜,按來源可分為焦化廢水、氣化廢水和液化廢水。焦化廢水是在煤焦化的過程中產(chǎn)生的廢水,主要產(chǎn)生于煉焦用水、煤氣凈化、產(chǎn)物提煉等過程中[2]。該類廢水的特點(diǎn)是,水量大、COD和氨氮濃度高,而且廢水中含有長鏈、雜環(huán)化合物,此外還有苯、酮、萘等一些多環(huán)化合物,該類物質(zhì)難以生物降解,而且具有致畸、致癌特性。氣化廢水是煤氣化過程中獲得天然氣或者煤氣過程中產(chǎn)生的廢水,主要含有洗滌污水、冷凝廢水和蒸餾廢水等。該類廢水的主要特點(diǎn)是COD、氨氮、酚類、油類等污染物濃度高,此外,廢水中的一些物質(zhì)對(duì)微生物的生長具有毒害和抑制作用。液化廢水時(shí)在煤進(jìn)行液化生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水,該類廢水的特點(diǎn)是污染物含量高,無機(jī)鹽含量低。
2煤化工企業(yè)廢水的處理技術(shù)
2.1預(yù)處理技術(shù)
煤化工產(chǎn)生的廢水中酚和氨的含量較高,此外還有油類物質(zhì),經(jīng)過預(yù)處理,這些物質(zhì)可被回收利用,而且還能降低對(duì)后續(xù)處理工藝的污染負(fù)荷,使污水處理系統(tǒng)更為穩(wěn)定。2.1.1脫酚煤化工廢水中所含有的酚,可利用具有高比表面積的吸附材料進(jìn)行脫酚處理,當(dāng)吸附材料吸附飽和后,在利用有機(jī)溶劑或蒸汽對(duì)吸附劑進(jìn)行解脫再生[3]。常用的吸附材料有改性的膨潤土、活性炭以及大孔的吸附樹脂。天然的膨潤土在其表面具有親水性的硅氧結(jié)構(gòu),對(duì)水中有機(jī)物的吸附性差。因此,在利用膨潤土作為吸附劑時(shí)通常對(duì)其進(jìn)行改性在加以利用。有研究者對(duì)天然的膨潤土和經(jīng)過改性的有機(jī)膨潤土的脫酚性能進(jìn)行了研究,結(jié)果表明改性后的膨潤土吸附活化能更大,達(dá)到平衡的時(shí)間較小,吸附酚的量更大?;钚蕴恳彩浅S玫奈絼┲?,活性炭的具有高比表面積、表面的孔結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá),而且價(jià)格相對(duì)低廉。因此,在煤化工廢水脫酚處理中常用活性炭為吸附劑。有研究者利用活性炭吸附濃度為60mg/L的苯酚,在溫度為30℃,pH值為6.0的條件下,苯酚去除率為86%。還有研究者采用活性炭纖維來作為煤化工廢水脫酚的吸附材料,該材料具有吸附和解吸速度快,再生條件好的優(yōu)點(diǎn)。隨著高分子材料技術(shù)的發(fā)展,新型的吸附材料展現(xiàn)出了更為優(yōu)越的吸附性能,例如大孔吸附樹脂的應(yīng)用,大孔吸附樹脂與吸附物質(zhì)之間靠范德華力來吸附,其表面還有巨大的比表面積,相比活性炭等吸附材料,它具有空分布窄,容易解脫等優(yōu)點(diǎn)。2.1.2除油煤化工企業(yè)產(chǎn)生的廢水中含有一定的油類,油類物質(zhì)將會(huì)黏附在菌膠團(tuán)的表面,進(jìn)而阻礙了可溶性有機(jī)物進(jìn)入到微生物的細(xì)胞壁,從而影響了生物處理工藝的效果,因此在進(jìn)入生化處理單元前應(yīng)對(duì)煤化工廢水進(jìn)行出油,以提高后續(xù)的處理效果。通常情況下,生化處理廢水要求進(jìn)水中含油量需小于50mg/L。在煤化工廢水的油類物質(zhì)通常采用隔油池和氣浮法來進(jìn)行控制[4]。2.1.3蒸氨煤化工廢水氨氮的濃度很高,主要來源于煤制氣反應(yīng)中高溫裂解和煤制氣反應(yīng)剩余的氨水。高濃度的氨氮,在進(jìn)行生化處理過程中會(huì)抑制硝化細(xì)菌的活性,進(jìn)而導(dǎo)致生活處理工藝處理效果不佳,不能保證出水氨氮達(dá)標(biāo)。目前脫氨的過程主要采用水蒸氣汽提法,將煤化工產(chǎn)生的廢水中通入大量的高溫蒸汽,使其充分的接觸,以此將廢水中的氨氮進(jìn)行吹脫,這樣可以有效的降低廢水中氨氮濃度。吹脫出的氨氮在經(jīng)過分離、蒸餾等步驟進(jìn)行回收再利用。
2.2深度處理技術(shù)
煤化工廢水中污染物濃度極高,成分復(fù)雜,而且難以降解。煤化工廢水經(jīng)過預(yù)處理后COD、氨氮等污染物的濃度得到了一定程度的降解,而難降解有機(jī)物在生化處理過程中幾乎沒有被降解,因此經(jīng)過生化出后還需對(duì)其進(jìn)行深度處理,進(jìn)而滿足出水的排放標(biāo)準(zhǔn)。目前在煤化工廢水處理中應(yīng)用最多的深度處理技術(shù)是高級(jí)氧化技術(shù),主要有臭氧氧化技術(shù)、非均相催化臭氧氧化技術(shù)、超臨界水氧化技術(shù)、光催化氧化技術(shù)等[5]。2.2.1臭氧氧化技術(shù)臭氧是一種強(qiáng)化劑,其氧化過程有兩種途徑,一種是直接通過分子臭氧氧化,另一種是間接的通過臭氧分解并生成羥基自由基來進(jìn)行氧化[6]。臭氧氧化技術(shù)可以降低煤化工廢水中的COD,同時(shí)還能夠降低水中的色度和濁度,同時(shí)在該過程中不產(chǎn)生二次污染。有研究表明,在內(nèi)循環(huán)的反應(yīng)器中,利用臭氧對(duì)煤化工廢水進(jìn)行深度處理,COD的去除率可到40%~50%,其中對(duì)酚類和雜環(huán)類有機(jī)物效果最好。隨著對(duì)臭氧氧化技術(shù)的深入研究發(fā)現(xiàn),臭氧在單獨(dú)使用過程中,有機(jī)物和臭氧反應(yīng)后通常會(huì)生成醛和羧酸,而這兩種物質(zhì)不能再和臭氧繼續(xù)反應(yīng),進(jìn)而限制了臭氧的礦化作用,降低了臭氧的處理效果。因此,研究者采取了其他的措施以提高臭氧的氧化作用,有研究者采用UV與臭氧聯(lián)用來進(jìn)行廢水的處理,結(jié)果表明臭氧的氧化能力比單獨(dú)使用時(shí)提高了10倍以上,極大地改善了臭氧的氧化能力。2.2.2非均相催化臭氧氧化技術(shù)非均相催化臭氧氧化技術(shù)是建立在臭氧氧化的基礎(chǔ)之上的一類新型的高級(jí)氧化技術(shù),是臭氧在特定的催化劑作用下產(chǎn)生高效的羥基自由基對(duì)有機(jī)物進(jìn)行氧化分解,主要使用的催化劑有金屬氧化物、金屬改性的沸石、活性炭等[7]。目前研究最多的是金屬氧化物,例如Al2O3、TiO2等。此外,影響其氧化效果的因素還有pH值和溫度。pH值主要是影響OH的產(chǎn)生,pH值升高有助于提高OH的產(chǎn)生,進(jìn)而提高氧化能力。在催化氧化過程中,催化劑不僅起到催化的作用,而且還具有吸附作用,pH值的變化將影響金屬氧化表面的電荷的轉(zhuǎn)移,進(jìn)而影響了對(duì)有機(jī)物的吸附能力。2.2.3超臨界水氧化技術(shù)超臨界水氧化技術(shù)是利用水在超臨界狀態(tài)下,具有非極性有機(jī)溶劑的性質(zhì),進(jìn)而對(duì)有機(jī)物進(jìn)行氧化分解的技術(shù)。該技術(shù)具有反應(yīng)效率高,處理徹底。反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì),但是由于超臨界狀態(tài)的水具有嚴(yán)重的腐蝕性,無機(jī)鹽在反應(yīng)過程中會(huì)結(jié)晶析出,進(jìn)而導(dǎo)致設(shè)備和管道堵塞等問題,最終提高了超臨界廢水的處理成本,影響了工業(yè)化應(yīng)用的進(jìn)程。2.2.4光催化氧化技術(shù)光催化氧化技術(shù)是利用半導(dǎo)體材料,在紫外光照射下將吸附于材料表面的氧化劑進(jìn)行激發(fā),進(jìn)而產(chǎn)生具有強(qiáng)化性能的羥基自由基,然后利用羥基自由基對(duì)有機(jī)物進(jìn)行氧化分解。TiO2是應(yīng)用最多的光催化劑,有研究者利用光催化技術(shù)處理模擬的苯酚廢水,結(jié)果表明,TiO2的投加量為2g/L、pH值為3,光照2.5h的條件下,苯酚的去除效果最佳,可達(dá)到96%。TiO2光催化技術(shù)對(duì)難降解有機(jī)物的處理效果十分顯著,但是現(xiàn)階段還未能應(yīng)用于煤化工廢水的處理中,原因在于該催化劑不能充分的利用太陽能,反應(yīng)器設(shè)計(jì)難以符合實(shí)際的應(yīng)用。相信隨著技術(shù)的發(fā)展,這些問題終將會(huì)被解決,給煤化工廢水處理技術(shù)帶來新的突破。
3結(jié)語
煤化工技術(shù)給煤炭資源的利用帶來了新的發(fā)展方向,提高了煤炭的利用效率。但是煤化工企業(yè)產(chǎn)生的廢水又給我們提出了一個(gè)新的難題,由于其水量大,污染物濃度高,而且成分復(fù)雜,毒性大,單一的處理技術(shù)根本不能滿足要求。建議企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)在結(jié)合實(shí)際工程的前提下,加大對(duì)煤化工廢水處理技術(shù)的研究,努力及早實(shí)現(xiàn)處理效率高、環(huán)境友好的廢水處理技術(shù),以帶動(dòng)煤化工行業(yè)向著更高的方向發(fā)展。
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[關(guān)鍵詞]低碳源污水;脫氮;除磷;工藝優(yōu)化
中圖分類號(hào):X703.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-914X(2016)09-0231-02
煤化工是一個(gè)重要的污染源,要發(fā)展煤化工,必須同時(shí)解決由此產(chǎn)生的污染問題。煤化工的發(fā)展應(yīng)力求把污染、能耗降到最低限度,控制在生態(tài)、環(huán)境、資源容量可承載能力的范圍內(nèi)。煤化工的發(fā)展決不能以浪費(fèi)資源、犧牲環(huán)境和破壞生態(tài)為代價(jià)。
一、我國煤化工污染現(xiàn)狀
1、焦化廢氣的污染
焦化污染物是煤炭行業(yè)造成環(huán)境污染的首要污染物,這是因?yàn)榻够a(chǎn)業(yè)依然存在,有許多的焦化污染物質(zhì)嚴(yán)重地污染著環(huán)境,如焦化廢氣等。一般來說,焦化廢氣主要是煤的干餾、結(jié)焦等加工過程中產(chǎn)生的煙氣、廢氣、粉塵、煤塵等,尤其是出焦時(shí)焦炭與空氣燃燒所形成的一氧化氮、一氧化碳和二氧化碳對(duì)環(huán)境污染更為嚴(yán)重。氣體污染物的排污環(huán)節(jié)比較復(fù)雜,并且種類很多、毒性很大,非常不利于控制和處理。這些污染氣體在微風(fēng)的環(huán)境中很容易彌散在空中,造成嚴(yán)重的空氣污染,影響自然環(huán)境質(zhì)量的同時(shí),更對(duì)人們的健康造成了影響和損害。
2、焦化廢水的污染
焦化廢水對(duì)于環(huán)境的影響也很大,它主要是在煤炭的焦化以及焦化回收的過程當(dāng)中產(chǎn)生的廢水、水蒸氣和煤氣一起從焦?fàn)t排除,進(jìn)而形成許多的焦化廢水。這類廢水一旦流入江河就會(huì)對(duì)生物的生存造成威脅,如果使用被焦化廢水污染了的水進(jìn)行農(nóng)田灌溉,既會(huì)使農(nóng)作物減產(chǎn)甚至枯死,還會(huì)造成土地鹽堿化。
3、噪聲的污染
一般來說,煤炭化工企業(yè)的噪聲污染并不是很嚴(yán)重,對(duì)于周圍居民的生活也不會(huì)產(chǎn)生太大的影響。但是局部的一些高噪聲的設(shè)備卻很常見,如果缺乏相應(yīng)的操作和合理的安排,往往會(huì)對(duì)作業(yè)的工人產(chǎn)生一定的影響,長此以往也會(huì)嚴(yán)重影響煤炭從業(yè)人員的身體健康。
4、焦化廢渣的污染
焦化廢渣主要包括除塵器收回的煤塵等細(xì)小的碎渣,或者是分離過程中產(chǎn)生的焦油渣等。這些廢渣的成分相當(dāng)復(fù)雜,露天堆置時(shí)一旦遇到下雨或者刮風(fēng),就會(huì)對(duì)空氣、土壤以及水造成污染,給人們的健康帶來嚴(yán)重的威脅。
二、關(guān)于煤化工污染的治理措施
1、淘汰落后產(chǎn)業(yè)和生產(chǎn)力
要嚴(yán)格執(zhí)行相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)政策,淘汰落后產(chǎn)業(yè)和生產(chǎn)力。我國的各級(jí)政府以及相關(guān)的責(zé)任部門應(yīng)該對(duì)于落后的產(chǎn)業(yè)和生產(chǎn)力實(shí)行嚴(yán)格的淘汰制度,同時(shí)進(jìn)行嚴(yán)格的執(zhí)法,對(duì)于相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)提出必要的產(chǎn)業(yè)政策。環(huán)保部門應(yīng)該督促執(zhí)行相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn),對(duì)于那些新興起的煤炭行業(yè)給予嚴(yán)格把關(guān),一旦出現(xiàn)污染較大并且缺乏相應(yīng)環(huán)境保護(hù)能力的產(chǎn)業(yè)要實(shí)行淘汰制度,反對(duì)地方保護(hù)主義的出現(xiàn)。
2、強(qiáng)化管理能力
煤炭企業(yè)主管部門的相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)應(yīng)不斷提高思想認(rèn)識(shí),加強(qiáng)對(duì)企業(yè)的管理。企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)要不斷加強(qiáng)對(duì)焦化污染物處理的重視程度,不能單純地追求經(jīng)濟(jì)利益而放棄環(huán)保。從事環(huán)保工作的人員應(yīng)增強(qiáng)責(zé)任意識(shí),與相關(guān)部門一起有效推進(jìn)環(huán)境保護(hù),嚴(yán)格落實(shí)進(jìn)行的審查制度。對(duì)廠內(nèi)進(jìn)行設(shè)備的嚴(yán)格審查,對(duì)于一些污染嚴(yán)重的企業(yè)要堅(jiān)決予以關(guān)停。
3、焦化廢水降解與深度處理
焦化廢水中酚類物質(zhì)較多,通過對(duì)酚類物質(zhì)的檢測(cè)處理,進(jìn)行濃度轉(zhuǎn)移,并設(shè)計(jì)處理工藝進(jìn)行酚類物質(zhì)去除,控制在0.1mg?L-1。酚類物質(zhì)的轉(zhuǎn)移能夠降低污染物濃度,并進(jìn)行講降解處理。另外,對(duì)焦化廢水進(jìn)行深度處理,主要是對(duì)殘余污染成分進(jìn)行消除。目前主要應(yīng)用方法為對(duì)COD構(gòu)成研究,并通過O3/UV催化流床反應(yīng)器,將廢水中各種污染指標(biāo)降低。降低濃度的同時(shí)也對(duì)廢水進(jìn)行消毒處理,實(shí)現(xiàn)廢水回用。
4、厭氧生物處理技術(shù)應(yīng)用
該技術(shù)應(yīng)用能耗較低,且對(duì)焦化廢水中高濃度污染物處理具有較大優(yōu)勢(shì)。厭氧主要針對(duì)發(fā)酵性細(xì)菌、產(chǎn)停產(chǎn)乙酸細(xì)菌等。厭氧過程同時(shí)能夠?qū)Χ喾N難以降解的物質(zhì)進(jìn)行降解,包括多氯聯(lián)苯等。高氯帶同系物中的脫氯變化需要在厭氧條件完成。厭氧生物處理需要建立在負(fù)荷高以及剩余污泥少等的條件下,厭氧發(fā)硬條件相對(duì)更加嚴(yán)格,為此,啟動(dòng)相對(duì)更加緩慢。采用水解進(jìn)行生物降解,其主要是利用非嚴(yán)格厭氧完成對(duì)有機(jī)物的分級(jí)降解,其中堿性水解菌在水中不具有溶解性特征。能夠?qū)⒋蠓肿游镔|(zhì)進(jìn)一步降解。
5、生物強(qiáng)化技術(shù)應(yīng)用
經(jīng)過預(yù)處理后的煤化工廠的廢水,還要進(jìn)一步采用生化處理的方法。這種處理方法主要是應(yīng)用好氧生物法處理原理。但是,由于煤化工廠中的廢水中雜環(huán)類化合物含量比較高,經(jīng)過這種生化處理后的廢水,水中的COD和氨氮指標(biāo)有時(shí)會(huì)很高,有時(shí)又很高,難以控制在一個(gè)穩(wěn)定的范圍內(nèi)。因此,近年來在這方面有了很大的改善,出現(xiàn)了生物炭法和生物流化處理法。其中,生物炭法的操作步驟是:首先在生物進(jìn)化水中加入少量的粉末性活性炭,然后和回流的污泥融合在一起,在曝氣池內(nèi),采用污泥脫水裝置,從污泥濃縮池中排出的剩余污泥,然后對(duì)廢水進(jìn)行處理。在曝氣池內(nèi),因?yàn)榛钚晕勰鄬?duì)粉末活性炭的表面的影響,粉末活性炭因?yàn)楸砻娣e大,吸附能力也很強(qiáng)。這項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)就是可以促進(jìn)活性污泥和粉末活性炭發(fā)生氧化,加快溶解。這樣,就可以有效降低基質(zhì)的濃度,其中,COD的降解去除率也會(huì)相應(yīng)增加。據(jù)了解,在生物炭法系統(tǒng)內(nèi)部,活性炭吸附處理COD的動(dòng)態(tài)吸附容量一般控制在200%左右。生物炭法的優(yōu)勢(shì)是處理生物法無法自然降解的有毒害的污染物,包括有機(jī)物。
生物炭法在處理煤化工廢水中的高濃度大分子有機(jī)物方面,有著很好的處理效果。生物流化床處理法PAM,這種處理方法的原理是在在特殊的結(jié)構(gòu)填料的基礎(chǔ)上,采用生物流化床技術(shù),在相同的生物處理單元中發(fā)揮作用,然后結(jié)合生物膜內(nèi)法和活性污泥法。這種廢水處理工藝的工作原理是污染物侵入到生物膜的內(nèi)部,微生物的吸附能力較強(qiáng),可以懸浮在懸浮填料表面,形成一層微生物膜層。因?yàn)檫@種微生物的產(chǎn)量很高,可以大量使用,所以使用這種處理方法在反應(yīng)池內(nèi)可以增加生物的濃度,也可以大幅度提高有機(jī)污染物的降解效率。
6、積極推廣清潔及生產(chǎn)技術(shù)
因焦化生產(chǎn)工藝中生產(chǎn)環(huán)節(jié)十分的復(fù)雜,排放出的污染物和廢水特別的多,這就給企業(yè)在處理污染的問題上增加了很多的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。若要想從根本上解決問題就必須開創(chuàng)一條清潔生產(chǎn)之路。研究新的工藝技術(shù),并貫穿于整個(gè)生產(chǎn)過程中,使排放物得以有效的控制與治理。
把水進(jìn)行循環(huán)的使用,在廢水的處理中,先進(jìn)行過程處理再進(jìn)行集中處理,建立除鹽水站,增設(shè)旁濾裝置,讓循環(huán)水不再予以污染。建立生活污水處理系統(tǒng),把產(chǎn)生的水用于循環(huán)水的補(bǔ)水、衛(wèi)生用水以及綠化用水,將蒸氨廢水進(jìn)入生化的處理系統(tǒng),熄焦處理后的生物脫酚廢水,使設(shè)備的腐蝕予以減少。
7、加強(qiáng)國際的合作,并對(duì)污染少、高效率的技術(shù)裝備予以開發(fā)
中國的煤化工產(chǎn)業(yè)的技術(shù)在近幾年有了很大的進(jìn)步,但這些是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,還應(yīng)該對(duì)高效率低污染的技術(shù)設(shè)備予以開發(fā),如:可借鑒其他國家的水平室煉焦?fàn)t的制作方法,并予以改進(jìn),使高效率低污染的煉焦新爐型得以研制。
總而言之,煤炭行業(yè)的發(fā)展一直都是我國國民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分,只有更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)于煤炭行業(yè)的污染治理,才能有效地對(duì)環(huán)境進(jìn)行保護(hù),進(jìn)而促進(jìn)煤炭行業(yè)的又好又快發(fā)展。
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關(guān)鍵詞:煤制甲醇 污染物 處理
眾所周知,我國能源從整體上來說,煤炭、天然氣資源相對(duì)比較豐富,而石油資源則較為匱乏。隨著近年來國內(nèi)石油資源的日趨緊張,加之國家在煤炭資源開發(fā)利用方面更加重視,并且天然氣液化技術(shù)更多的向民用方向推廣,甲醇汽油技術(shù)也逐步得到研究與推廣,使得傳統(tǒng)的通過渣油、天然氣為基本原來制備甲醇的工藝逐步為煤炭制甲醇的新型技術(shù)所替代。國內(nèi)煤制甲醇行業(yè)也迎來了巨大的發(fā)展機(jī)遇。然而隨著煤制甲醇技術(shù)的大氛圍推廣和應(yīng)用,在煤制甲醇生產(chǎn)環(huán)節(jié)中產(chǎn)生的污染物如何處理,也成為了擺在甲醇生產(chǎn)企業(yè)面前的必須正視和解決的問題。運(yùn)用煤為基本原料制備甲醇的工藝流程比較復(fù)雜,涉及到空分、氣化、合成、精餾等多個(gè)不同的生產(chǎn)工段,而在上述各個(gè)環(huán)節(jié)中產(chǎn)生的污染物形式也有所差異。煤制甲醇生產(chǎn)環(huán)節(jié)會(huì)產(chǎn)生大量的廢氣、廢水等污染物質(zhì),具體來說,氣體污染物主要包括碳氧化合物、氮氧化合物、硫化物以及NH3等多種不同的有毒有害污染氣體,廢水中則主要包括氯化物、氰化物、以及P、As等具有污染性的化學(xué)元素和固體廢渣。這些廢水廢氣污染物危害程度各異,然而都會(huì)對(duì)生產(chǎn)工作者以及設(shè)備造成損害,也會(huì)嚴(yán)重的威脅當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境,故而在生產(chǎn)中需要重視對(duì)于煤制甲醇工藝中產(chǎn)生的污染物進(jìn)行有效的處理再進(jìn)行排放。
一、煤制甲醇工藝流程中氣體污染物主要來源以及處理措施
1.粉塵氣體污染物
這類污染物的主要來源是煤炭儲(chǔ)倉、粉煤氣化儲(chǔ)倉及煤粉制作環(huán)節(jié)上產(chǎn)生的粉塵,在上述儲(chǔ)倉的頂端排放點(diǎn)應(yīng)該設(shè)置高效袋式除塵裝置。除塵裝置收集到的煤塵應(yīng)該盡可能回收到儲(chǔ)倉以提高利用效率。在廢氣高空排放時(shí)必須符合排放標(biāo)準(zhǔn),廢氣含塵濃度不能超過120mg/m3。
2.工藝氣體污染物
為了保障生產(chǎn)裝置運(yùn)行的穩(wěn)定、現(xiàn)場(chǎng)員工的生命安全以及盡可能的保護(hù)化工企業(yè)周圍環(huán)境,通常會(huì)設(shè)置火炬裝置,在生產(chǎn)開車、日常運(yùn)行、緊急停車和事故處理時(shí)流程中產(chǎn)生的無法回收以及有毒有害的氣體污染物進(jìn)行燃燒處理。煤制甲醇工藝流程中氣化裝置剛開車后制備的煤氣后系統(tǒng)不能及時(shí)的接氣,產(chǎn)生的這部分氣體通常都通過火炬燃燒進(jìn)行處理,而且在生產(chǎn)穩(wěn)定后一旦發(fā)生生產(chǎn)事故也能夠?qū)饣b置生產(chǎn)的煤氣通過火炬燃燒出來,待解決了生產(chǎn)事故后在接氣生產(chǎn)。工藝廢氣還可以通過燃燒和換熱進(jìn)行體系內(nèi)的換熱循環(huán)。例如對(duì)于甲醇合成工藝流程的尾氣、甲醇精餾環(huán)節(jié)回收的不凝氣,其主要包括H2、CH4、CO、甲醇等。通過這些廢氣燃燒,為將熱量送至整體的換熱網(wǎng)絡(luò)供其他用戶使用。煤質(zhì)甲醇生產(chǎn)中硫回收裝置可以同時(shí)回收硫磺成品,通過把凈化工段收集到的硫化氫氣體進(jìn)行處理,盡可能的回收硫,以保證尾氣能夠達(dá)標(biāo)排放。
二、煤制甲醇工藝流程中水污染物主要來源以及處理措施
煤氣化是煤制甲醇工藝中不可或缺的重要工藝,對(duì)于不同的煤氣化工藝,產(chǎn)生的污染物無論是種類還是數(shù)量都有較大的差異。為了提高甲醇生產(chǎn)企業(yè)對(duì)于水資源的重復(fù)利用效率,絕大多數(shù)的煤制甲醇企業(yè)都將其工業(yè)廢水的循環(huán)使用作為了工藝設(shè)計(jì)的重點(diǎn),在降低水資源消耗的同時(shí),也降低了污水處理系統(tǒng)的處理負(fù)荷??梢院侠淼脑诠に囍幸腩A(yù)處理系統(tǒng),先在體系內(nèi)部循環(huán),再進(jìn)行污水處理。例如在德士古水煤漿氣化工藝中通過灰水處理裝置的運(yùn)用,能夠?qū)饣^程中收集的黑水通過閃蒸、沉降、壓濾等工藝的處理,將絕大多數(shù)的灰水回收利用,僅將很少一部分的污水送至污水處理體統(tǒng)中;煤氣冷凝液,能夠被用來洗滌煤氣。利用污染物質(zhì)含量低的新鮮水與循環(huán)水,減少污水系統(tǒng)里污染物的含量,排放污水通過換熱器將潛熱回收后,進(jìn)入生化污水處理裝置進(jìn)行凈化,以滿足排放標(biāo)準(zhǔn);氣化工藝污水、甲醇裝置污水和生活廢水同直接進(jìn)入污水處理裝置,完成凈化處理后再進(jìn)入循環(huán)體系回收利用。鑒于煤制甲醇工藝污水中氨氮含量較高實(shí)際情況,結(jié)合目前行業(yè)內(nèi)對(duì)于氨氮廢水處理的有效方法,絕大多數(shù)的煤制甲醇生產(chǎn)企業(yè)都采用了預(yù)沉降+SBR+多介質(zhì)過濾工藝。SBR生化凈化工藝流程較為簡(jiǎn)單,處理效率高、占地面積小。此外,使用效果好,處理時(shí)間快,凈化后的水質(zhì)佳。并且能夠根據(jù)不同工段的工藝條件,靈活的進(jìn)行調(diào)整;最后,這種方式對(duì)于氮、磷物質(zhì)的脫除效果好,且不易產(chǎn)生污泥膨脹,便于污水的循環(huán)利用。
三、煤制甲醇工藝流程中廢渣污染物主要來源以及處理措施
與廢水、廢氣相比,廢渣等固體污染物對(duì)于人員以及設(shè)備的危害程度相對(duì)較低,只需要及時(shí)將污染物進(jìn)行清理避免對(duì)土地資源的長期占用。在廢渣存放時(shí),應(yīng)該用布遮蓋污染物,避免由于天氣原因造成的揚(yáng)塵,影響廠區(qū)的空氣質(zhì)量。煤制甲醇生產(chǎn)中會(huì)使用到一些含貴金屬催化劑廢渣。應(yīng)該將這些廢渣收集起來返回至生產(chǎn)廠家回收利用。對(duì)無法加以回收利用,有具有危險(xiǎn)性的廢渣,需委托具有危險(xiǎn)污染物處理資質(zhì)的企業(yè)進(jìn)行處置。
四、結(jié)論
綜上所述,用煤炭為基本原料制備甲醇的工藝,生產(chǎn)流程十分復(fù)雜,并且各個(gè)環(huán)節(jié)中產(chǎn)生的污染物種類也很多,只有切實(shí)研究污染物的基本類型和來源,有針對(duì)性的采取合理有效的污染物防治措施,一方面能夠?qū)⒓状忌a(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染物排放控制在合理的范圍內(nèi),保護(hù)了化工企業(yè)周圍環(huán)境;另一方面通過對(duì)污染物的治理也能夠提高熱量和物料的回收利用率,提高了企業(yè)生產(chǎn)中的經(jīng)濟(jì)回報(bào)。
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關(guān)鍵詞:超濾、反滲透、水處理、應(yīng)用
中圖分類號(hào):O552.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
一、前言
水資源短缺和水污染已成為制約社會(huì)發(fā)展的世界性問題,多方面進(jìn)行治理是解決水資源短缺問題的重要方法。隨著人口的增加和工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人們對(duì)高質(zhì)量水的需求越來越多。超濾與反滲透是水處理中的一種膜分離技術(shù),稱為近年來國內(nèi)水處理行業(yè)應(yīng)用最成功、發(fā)展最快、普及最廣的一種技術(shù)。隨著膜技術(shù)的成熟及膜產(chǎn)品的不斷完善,超濾及反滲透技術(shù)不僅在純水制備領(lǐng)域進(jìn)行了廣泛應(yīng)用,在海水淡化、污水處理及利用、工業(yè)廢水處理等方面得到廣泛的應(yīng)用,被食品、制藥、化工、電力等各行業(yè)廣泛接受。
二、超濾與反透滲的原理
1、超濾原理
超濾是一種流體切向流動(dòng)和壓力驅(qū)動(dòng)的過濾過程,并按分子量大小來分離顆粒。超濾膜的孔徑大約在0.002-0.1微米范圍內(nèi)。溶解物質(zhì)和比膜孔徑小的物質(zhì)能作為透過液透過濾膜,不能透過濾膜的物質(zhì)被濃縮于排放液中。因此產(chǎn)水中含有水、溶解固體及小分子量物質(zhì),而膠體、懸浮顆粒、高分子量有機(jī)物、細(xì)菌、病毒和原生動(dòng)物將被過濾去除。
原水在進(jìn)入反滲透膜系統(tǒng)之前先進(jìn)行預(yù)處理,水質(zhì)達(dá)到要求后再經(jīng)加壓泵進(jìn)入膜組件。預(yù)處理方案的選擇主要依據(jù)是原水的水質(zhì)情況進(jìn)行選擇,現(xiàn)在一般采用超濾作為反滲透的預(yù)處理。超濾作為反滲透預(yù)處理具有以下優(yōu)點(diǎn):
膜過濾精度遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)過濾,可全部去除大于0.1μm的膠體和顆粒物;
對(duì)懸浮顆粒、膠體、微生物、細(xì)菌、病毒的去除率近100%;
對(duì)有機(jī)物的去除率達(dá)10~30%;
受原水水質(zhì)波動(dòng)影響小,出水水質(zhì)穩(wěn)定;
運(yùn)行壓力低,節(jié)能效果顯著;
設(shè)備占地空間小,僅為傳統(tǒng)工藝的1/5~1/3,可全自動(dòng)運(yùn)行;
預(yù)處理化學(xué)藥劑用量小,降低污染排放。
反滲透原理
反滲透亦稱逆滲透(RO),是用一定的壓力使溶液中的溶劑通過反滲透膜(或稱半透膜)分離出來。因?yàn)樗妥匀粷B透的方向相反,故稱反滲透。根據(jù)各種物料的不同滲透壓,就可以使大于滲透壓的反滲透法達(dá)到分離、提取、純化和濃縮的目的。
對(duì)于反滲透膜的脫鹽機(jī)理,目前有幾種不同看法。主要是“選擇吸附-毛細(xì)管流動(dòng)理論”和“篩分理論”,此外還有“氫鍵理論”以及“溶解擴(kuò)散理論”?,F(xiàn)簡(jiǎn)述“選擇吸附-毛細(xì)管流動(dòng)理論”和“篩分理論”。當(dāng)含鹽的水溶液與多孔的半透膜表面接觸時(shí),則在膜的溶液界面上選擇吸附一層水分子,在反滲透壓力的作用下,通過膜的毛細(xì)管作用流出純水,并連續(xù)地形成和流出這個(gè)界面純水層。該機(jī)理闡明在半透膜的表皮上布滿了許多極細(xì)的膜孔,在膜的表面選擇吸附了一層水分子,鹽類溶質(zhì)則被排斥,化合價(jià)越高的離子被排斥的越遠(yuǎn),膜孔周圍的水分子在反滲透壓力的推動(dòng)下,通過膜孔流出純水,因而達(dá)到除鹽的目的。當(dāng)膜孔大于反滲透膜孔范圍時(shí),鹽的水溶液就泄漏過膜,其中的一價(jià)鹽泄漏較多,二價(jià)鹽次之,三價(jià)鹽更次之?!昂Y分理論”認(rèn)為:膜表面具有無數(shù)微孔,正是這些實(shí)際存在的不同孔徑的孔眼象篩子一樣截留住分子直徑相應(yīng)大于它們的溶質(zhì)和顆粒,從而達(dá)到分離的目的。至于對(duì)于有機(jī)物的去除,純屬篩分機(jī)理。反滲透膜能濾除各種細(xì)菌,如最小的細(xì)菌之一綠膿桿菌;也能濾除各種病毒,還能濾除熱源。反滲透與超濾的分離理論尚在不斷的發(fā)展和完善之中。
反滲透運(yùn)行關(guān)鍵有兩個(gè),一是一個(gè)有選擇性的膜,我們稱之為半透膜,二是一定的壓力。在水中眾多種雜質(zhì)中,溶解性鹽類是最難清除的。因此,經(jīng)常根據(jù)除鹽率的高低來確定反滲透的凈水效果。反滲透除鹽率的高低主要決定于反滲透半透膜的選擇性。目前,較高選擇性的反滲透膜元件除鹽率可以高達(dá)99.6%。反滲透設(shè)備系統(tǒng)除鹽率一般為95-99%,對(duì)二氧化硅的脫除率可高達(dá)99.5%。采用反滲透作為主要的脫鹽裝置,可以節(jié)省大量酸堿消耗,和運(yùn)行成本。
三、超濾及反滲透在水處理中的應(yīng)用
超濾及反滲透膜技術(shù)在給水及廢水處理方面都有廣泛應(yīng)用,結(jié)合本人近幾年來所設(shè)計(jì)幾個(gè)工程進(jìn)行說明。
1、鍋爐用水
鍋爐供水要求水中不能含有成垢物、固體物質(zhì)和有機(jī)含水物。反滲透可去除水中膠體雜質(zhì)、有機(jī)物和大部分溶解鹽類。對(duì)于小型鍋爐僅用反滲透即可滿足要求,大型鍋爐則要求全脫鹽,此時(shí)可將反滲透與混床或EDI脫鹽裝置結(jié)合起來。如中煤能源黑龍江煤化工有限公司220噸/小時(shí)煤矸石循環(huán)流化床鍋爐擴(kuò)能改造項(xiàng)目的鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng),采用的工藝就是超濾+反滲透+混床。
2、工業(yè)工藝用水
有些特殊行業(yè)的工業(yè)工藝用水,對(duì)水的含鹽量有極高要求。如成渝釩鈦科技有限公司釩資源綜合利用項(xiàng)目水處理中心除鹽水站工程,產(chǎn)品水用于威鋼新廠區(qū)煉鐵爐壁冷卻、中溫中壓及高溫高壓余熱爐窯所需的除鹽水。其項(xiàng)目對(duì)水質(zhì)要求很高,要求電導(dǎo)≤0.3μs/cm,采用的工藝流程為:超濾+一級(jí)反滲透+二級(jí)反滲透+EDI裝置。
3、飲用水處理
傳統(tǒng)的飲用水處理大都采用混凝——沉淀——過濾——氯消毒工藝。在這一傳統(tǒng)工藝中,混凝劑的用量大、最佳投量難以控制,且氯消毒還會(huì)產(chǎn)生致癌、致畸、致突變的三氯甲烷。為了對(duì)飲用水進(jìn)行深度處理,反滲透、超濾都得到了不同程度的應(yīng)用。采用以下處理工藝:自來水——砂濾——炭濾——超濾——保安過濾器——一級(jí)反滲透——二級(jí)反滲透——臭氧——精濾——灌裝。該工藝能長期穩(wěn)定運(yùn)行,出水透明度高,口感好,細(xì)菌控制安全穩(wěn)定。
4、中水回用
中水主要是指城市污水或生產(chǎn)生活污水經(jīng)處理后達(dá)到一定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),在一定范圍內(nèi)重復(fù)使用的非飲用雜用水。由于我國人均淡水資源嚴(yán)重匱乏,尤其是西部地區(qū)水資源更加稀少,中水回用水處理工藝具有廣闊的應(yīng)用前景。隨著《中華人民共和國水污染防治法》的頒布,中水回用項(xiàng)目迅速增多,而超濾及反滲透技術(shù)在中水回用方面的應(yīng)用也越來越多。如新疆慶華煤化55億立方米/年煤制天然氣項(xiàng)目一期工程污水處理項(xiàng)目,污水處理后再經(jīng)過浸沒式超濾系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了中水回用。
5、污水、廢水處理
超濾技術(shù)在電泳涂漆水處理、含油廢水處理及城市污水的深度處理方面發(fā)揮著越來越大的作用。通過超濾將漆水分離以回收漆,清水返回清洗水箱繼續(xù)使用,漆返回漆槽回收,這樣既提高了漆的利用率又減少污水處理費(fèi)用。采用超濾處理含油廢水時(shí),不需要破乳直接將油水分離,超濾特別適用于高濃度乳化油的處理和回收。用超濾技術(shù)處理過濾后的城市污水,二級(jí)出水可進(jìn)一步降低水的濁度、色度及有機(jī)物。超濾出水可作為造紙用水、循環(huán)冷卻水等對(duì)水質(zhì)要求不太高的工業(yè)用水水源。將污水再利用不僅減輕環(huán)境污染,而且也是解決水資源短缺的有效方法。
超濾及反滲透常見問題分析
超濾及反滲透雖然已經(jīng)廣泛應(yīng)用,但存在一些各種各樣的問題,現(xiàn)就幾個(gè)常見問題進(jìn)行分析。
1、超濾運(yùn)行方式的選擇
超濾按照運(yùn)行方式,可分為全流過濾和錯(cuò)流過濾。全流過濾指進(jìn)水進(jìn)入超濾膜組件,全部透過膜表面成為產(chǎn)水從超濾膜組件過濾液側(cè)流出。錯(cuò)流過濾指進(jìn)水進(jìn)入超濾膜組件,部分透過膜表面成為產(chǎn)水,另一部分則夾帶懸浮物等雜質(zhì)排出膜組件成為濃水。全流過濾能耗低、操作壓力低,因而運(yùn)行成本更低;而錯(cuò)流過濾則能處理懸浮物含量更高的進(jìn)水。本人認(rèn)為當(dāng)超濾進(jìn)水懸浮物、濁度和COD 低時(shí),比如潔凈的地表水、井水、自來水等水源,或者超濾前設(shè)置有較嚴(yán)格的預(yù)處理,比如有混凝/澄清器、砂濾器以及多介質(zhì)過濾器等較差水質(zhì)的水源時(shí),超濾可按照全流過濾模式操作。當(dāng)超濾進(jìn)水懸浮物、濁度較高時(shí),比如污水或者污水回用處理應(yīng)用,超濾可按照錯(cuò)流過濾模式操作。
2、濃差極化現(xiàn)象
溶液在膜的高壓側(cè),由于水分子不斷透過膜,結(jié)果膜表面的溶質(zhì)或大分子物質(zhì)濃度不斷升高,產(chǎn)生膜表面與主體流的濃度差,并促使溶質(zhì)從膜表面向主體溶液反向擴(kuò)散,濃差極化。超濾的水通量比反滲透大,因而更容易產(chǎn)生濃差極化。此時(shí),由于高分子和膠體物質(zhì)在膜表面截留形成一個(gè)凝膠層,阻力增大。一旦凝膠層生成,水通量就不隨壓力的增大而增大,其與進(jìn)水溶液濃度的對(duì)數(shù)直線關(guān)系減小。所以,為了防止凝膠的生成,必須定期對(duì)膜進(jìn)行清洗以恢復(fù)膜的高水通量。另外,改變膜面的水力條件(如錯(cuò)流、湍流)也有助于增大水通量。超濾可通過降低膜通量、反洗及加藥增強(qiáng)反洗來減弱濃差極化現(xiàn)象,反滲透可通過降低膜通量及停機(jī)低壓沖洗來減弱濃差極化現(xiàn)象。
五、結(jié)束語
當(dāng)前,膜分離技術(shù)已獲得巨大的進(jìn)展,反滲透與超濾膜技術(shù)在水處理過程中起著舉足輕重的作用,但它畢竟還是處于上升發(fā)展階段,將來反滲透與超濾膜技術(shù)將發(fā)揮更大的作用,非常值得大力的推廣與進(jìn)一步研究。
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形勢(shì)比人強(qiáng)。
如果倒退回二十年,文一波無論如何也不會(huì)說出如此的豪言壯語:“未來十年,中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)一定會(huì)誕生世界500強(qiáng)企業(yè)?!?/p>
說這句話時(shí),文一波的表情很是篤定。雖然他并沒有說出他所執(zhí)掌的桑德也許會(huì)位列其中,但作為國內(nèi)環(huán)保產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)軍人物,他不可能不對(duì)自己的企業(yè)寄予很大的期許。
與文一波的判斷所呼應(yīng)的,是當(dāng)前中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)從未有過的發(fā)展浪潮。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),截至今年2月份,已地方版環(huán)保產(chǎn)業(yè)“十二五”規(guī)劃的12個(gè)省級(jí)行政單位,其產(chǎn)值目標(biāo)總額已高達(dá)3.6萬億元,如果再加上其余19個(gè),地方的產(chǎn)值目標(biāo)無疑會(huì)大幅超越國家所規(guī)劃的4.5萬億元。
“如果要解決一個(gè)地區(qū)的環(huán)境質(zhì)量問題,使它得到改善或是不致于被破壞,其投入到環(huán)保產(chǎn)業(yè)中的資金比例,至少要占到該地區(qū)GDP的2%以上。”文一波如是說道。根據(jù)他的估算,未來十年,國家應(yīng)確保環(huán)保產(chǎn)業(yè)投入不少于10萬億元。
市場(chǎng)已然爆發(fā),桑德身處其中,伺機(jī)而動(dòng)。
英雄起于草莽
文一波的入行,雖說多少有些戲劇化,但仔細(xì)想來,其實(shí)宿命的味道更加濃郁。
學(xué)生時(shí)代的文一波大學(xué)所學(xué)的專業(yè)就是水處理,實(shí)打?qū)嵉募夹g(shù)出身,每每提及自己的專業(yè)背景,文一波的自豪之情總是溢于言表,畢竟,以在校生的身份便作為課題組長,獨(dú)立拿到鞍鋼、寶鋼等企業(yè)的項(xiàng)目,這樣的成績,可不是每個(gè)人都有的。但饒是這樣,畢業(yè)后的文一波還是選擇了當(dāng)時(shí)看來最為穩(wěn)妥的一條路――進(jìn)入政府部門工作。
如果不是后來一位朋友的“邀約”,文一波八成就會(huì)這樣安穩(wěn)平淡地走下去。1992年的一天,他人生的轉(zhuǎn)折點(diǎn)還是來了。當(dāng)時(shí),一位朋友創(chuàng)辦了一家環(huán)保相關(guān)的企業(yè),邀請(qǐng)文一波去“幫幫忙”,但文一波一到,卻被那位朋友強(qiáng)行任命為了公司的副總,這使得他非常尷尬卻顯得有些無可奈何,誤打誤撞之下,文一波就這樣進(jìn)入了環(huán)保產(chǎn)業(yè)。之后的幾個(gè)月,足可以用兵荒馬亂來形容,由于理念不合,他沒過多久就離開了那家企業(yè),接受了幾個(gè)朋友的提議,合伙創(chuàng)辦了桑德,從他最擅長的水處理做起,從此一做就是二十年。
就這樣,盡管繞了一大圈,文一波還是開始了在環(huán)保產(chǎn)業(yè)的征程,就好似命中注定一般,不久之后,與他共同創(chuàng)業(yè)的朋友相繼退出,他反而留了下來。
文一波自己也承認(rèn),當(dāng)初入行的時(shí)機(jī)非常不好,因?yàn)閷?shí)在是太早了。20世紀(jì)90年代,遠(yuǎn)隔重洋的法國,威立雅和蘇伊士已經(jīng)在環(huán)保產(chǎn)業(yè)耕耘了百年,但在中國,絕大部分國人卻連環(huán)保的基本概念都沒有,也沒有人愿意去做,無論是政府還是企業(yè),就算要做環(huán)保,也無一不是迫不得已,更不要提什么產(chǎn)業(yè)化之類的詞,因此早年間的環(huán)保與其說是一個(gè)產(chǎn)業(yè)不如說是社會(huì)公益的一部分,而這一特點(diǎn)直到現(xiàn)在也沒有消失,或多或少的左右了整個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
在這樣的背景之下,桑德在“半死不活”中,著實(shí)掙扎了好幾年。那個(gè)時(shí)候,幾乎所有的水處理項(xiàng)目,都是由環(huán)保局下面的相關(guān)部門來承擔(dān),民營企業(yè)沒有背景,尤其做得艱難,而如果什么是當(dāng)時(shí)的文一波所能倚仗的,實(shí)話來講,只有自己的技術(shù)。
不過那個(gè)時(shí)候,整個(gè)產(chǎn)業(yè)對(duì)技術(shù)的認(rèn)知程度極低,彼時(shí)的市場(chǎng)并不需要好的技術(shù),這也是為什么當(dāng)時(shí)技術(shù)人員下海很多,但企業(yè)卻做不大也做不長,因?yàn)檎覚C(jī)會(huì)生存下去的難度非常大。
靠著自己發(fā)明的產(chǎn)品“桑德球”(廢水處理技術(shù)),文一波一開始的業(yè)務(wù),可以稱得上是半賣半送。有償技術(shù)服務(wù)幾乎是不可能的,“人家有難題的時(shí)候找到我,我毫無保留、不談條件,有可能談的時(shí)候就被我打動(dòng)了,在人家招標(biāo)的時(shí)候我可以做個(gè)方案,只是千萬不能談錢,不談錢就有機(jī)會(huì)?!?/p>
然而,賣產(chǎn)品再加上賣技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,桑德最想要做的,是水處理工程。但當(dāng)時(shí)想要進(jìn)入EPC領(lǐng)域,桑德卻只能從工業(yè)廢水入手。因?yàn)楫?dāng)時(shí)的市政污水基本由各級(jí)政府的國有企業(yè)把持,作為沒有背景的民營企業(yè),唯一的出路就是做別人不愿意或者不能做的,差異化定位之下,對(duì)技術(shù)要求較高的工業(yè)廢水處理項(xiàng)目就成了桑德的機(jī)會(huì)。與市政污水相比,工業(yè)廢水處理挑戰(zhàn)性比較大,而且品種五花八門,化工、紡織、印染、造紙……水質(zhì)復(fù)雜且各不相同,每一個(gè)項(xiàng)目都需要為其量身打造解決方案,原料、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工藝、操作管理水平……每一個(gè)環(huán)節(jié)難度都很大。
一開始,桑德做得并不輕松。在十幾二十萬的項(xiàng)目中掙扎了三年,桑德終于等到了一個(gè)很大的機(jī)會(huì),遇到了一個(gè)上千萬的大項(xiàng)目。
1996年,天津一家化工廠的廢水處理項(xiàng)目招標(biāo),當(dāng)時(shí)在人們的認(rèn)知中,類似的項(xiàng)目只有國外的兩三家企業(yè)能夠承擔(dān),中國企業(yè)并不在考慮范圍內(nèi),桑德這種小的民營企業(yè)無疑癡心妄想。但文一波選擇孤注一擲,一連投進(jìn)了幾十萬來做項(xiàng)目的小試和中試,這可以說是桑德當(dāng)時(shí)的全部家當(dāng),一旦競(jìng)標(biāo)失敗,則沒有退路可言,與國外的名企硬碰硬地正面交鋒,此舉冒險(xiǎn)之極。但在最后,勝利女神還是對(duì)桑德露出了微笑,這個(gè)企業(yè)創(chuàng)辦以來最大的工業(yè)廢水處理項(xiàng)目到手了。
究其原因,在整個(gè)競(jìng)標(biāo)過程中,桑德極低的報(bào)價(jià)無疑起到了決定性的作用,當(dāng)時(shí)類似項(xiàng)目的平均報(bào)價(jià)為5000萬~6000萬元,而桑德卻只報(bào)了1600萬元,幾乎是國外價(jià)格的三分之一。
低成本的勝利
一直到1999年前后,桑德一直都在做工業(yè)廢水處理項(xiàng)目,雖然文一波本人一直想提供比較好的技術(shù)和服務(wù),但當(dāng)時(shí)的市場(chǎng)并不需要好東西,客戶比較關(guān)心的無非是能否立項(xiàng)以及能否通過驗(yàn)收,用通俗的話來講,能混過去就行。于是文一波的目光便轉(zhuǎn)向了城市污水處理領(lǐng)域。
單從技術(shù)角度來看,城市污水處理與工業(yè)廢水相比要簡(jiǎn)單得多,這一領(lǐng)域的難點(diǎn)在于其規(guī)模之大、門檻之高,小公司是想都不用想的。但文一波通過一再地分析和推敲,找到了突破點(diǎn)。一大筆投資加上國外的產(chǎn)品和技術(shù),這是當(dāng)時(shí)相關(guān)項(xiàng)目的通用模式,文一波從技術(shù)入手,獨(dú)創(chuàng)了一種名叫“3L”的技術(shù),即投資成本低、運(yùn)營成本低、管理要求低。在小試、中試并順利通過鑒定后,桑德針對(duì)這項(xiàng)技術(shù),開始鋪天蓋地的打廣告。如此大的手筆和動(dòng)作,為桑德引來了無數(shù)的非議。根據(jù)當(dāng)時(shí)的行情,城市污水處理廠的噸水造價(jià)大約為3000元,但在桑德的宣傳中,報(bào)價(jià)低到了800~1000元,這一舉動(dòng)無疑得罪了很多人,有的人干脆把文一波當(dāng)成了騙子。
幸運(yùn)的是,不久,北京市給了桑德一個(gè)機(jī)會(huì),那就是肖家河的污水處理項(xiàng)目。但這個(gè)項(xiàng)目規(guī)模很小,日處理污水只有2萬噸,因此成本只降到了2000元左右,在許多人眼中,這似乎坐實(shí)了文一波“騙子”的身份。但對(duì)于桑德來說,這是整個(gè)企業(yè)發(fā)展的一個(gè)巨大的轉(zhuǎn)折點(diǎn),因?yàn)轫?xiàng)目在完工后的順利運(yùn)行,證明了自身的技術(shù)和設(shè)計(jì)沒有任何問題,桑德以此為契機(jī),進(jìn)入了市政污水領(lǐng)域。
但是在低成本這一角度,桑德的確需要給業(yè)內(nèi)一個(gè)答復(fù),在2002年,桑德終于做到了。彼時(shí),江西南昌的城市污水處理項(xiàng)目招標(biāo),桑德再次憑借超低價(jià)格順利中標(biāo),這一次,由于規(guī)模相對(duì)較大,日處理20萬噸,桑德終于把成本降到了每噸900元,實(shí)現(xiàn)了三年前的諾言。而在這之后,整個(gè)行業(yè)的造價(jià)也隨之大幅度降低,桑德的報(bào)價(jià)也成為了新的市場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)。
至于為什么桑德的成本會(huì)大幅降低,一方面是因?yàn)楫?dāng)時(shí)國內(nèi)的項(xiàng)目工程不必要的東西很多、關(guān)鍵的地方又不足,這屬于技術(shù)角度上的浪費(fèi)。還有一點(diǎn)就是,很多設(shè)備一定要求進(jìn)口,還是屬于那種全球只有兩三家企業(yè)能夠生產(chǎn)的,所以從這一方面出發(fā),相關(guān)設(shè)備造價(jià)極高。當(dāng)時(shí)文一波卻認(rèn)為,從技術(shù)角度上講,水處理沒有一個(gè)環(huán)節(jié)是國內(nèi)解決不了的,所以在桑德手中的項(xiàng)目,全部使用國產(chǎn)設(shè)備,通過自身的實(shí)踐,桑德證明了國產(chǎn)設(shè)備的優(yōu)異性。以此為契機(jī),此后國產(chǎn)設(shè)備在城市污水處理領(lǐng)域漸漸成為了主流。
“我要賺錢,但我賺的錢,是我為你省的錢的一小部分?!边@是文一波經(jīng)常對(duì)客戶所說的話,其經(jīng)營理念,一覽無遺。
技術(shù)與全產(chǎn)業(yè)鏈的信徒
文一波在不同場(chǎng)合不止一次地表達(dá)了他對(duì)技術(shù)的偏愛。對(duì)行業(yè)的了解和極強(qiáng)的技術(shù)敏感性,是他能夠在行業(yè)生存發(fā)展的關(guān)鍵因素。盡管后來,他本人的精力更多地被企業(yè)運(yùn)營所占據(jù),但依然對(duì)技術(shù)保持了很高的重視程度,就算不再參與研發(fā),也依然能把握并引導(dǎo)相關(guān)技術(shù)的走向,并在桑德參與每一個(gè)項(xiàng)目的時(shí)候,提供重要意見。
桑德發(fā)展至今,技術(shù)人員被別的企業(yè)挖走可謂常態(tài),因?yàn)樵谏5鹿ぷ鲙啄暌陨系募夹g(shù)人員出去就是專家,很多行業(yè)內(nèi)的企業(yè)都來桑德挖人,甚至手下人員被成建制地挖走也發(fā)生過不止一次。對(duì)此,文一波并未憤憤不平,甚至還有些微的得意,他認(rèn)為對(duì)于一個(gè)企業(yè),被挖人并不是一件十足的壞事,并舉出了至少兩個(gè)優(yōu)點(diǎn):第一,上面空出來的位置下面的人自然會(huì)補(bǔ)上,企業(yè)有了晉升空間,人員能流動(dòng)起來;第二,下面的人看之前的人被高薪挖走,自己也有了工作動(dòng)力?!巴谖业娜丝刹皇侨菀椎?,得在桑德原本的待遇上乘三,最少的也得乘二?!?/p>
這也從一個(gè)側(cè)面體現(xiàn)了桑德在技術(shù)方面的實(shí)力。而真正令文一波擔(dān)心的,主要是兩方面的問題:第一是風(fēng)險(xiǎn)的問題,有沒有什么潛在的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)把公司弄垮;第二則是,什么因素會(huì)加速或者減緩公司的發(fā)展速度。企業(yè)能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)最大的底線是現(xiàn)金流,在文一波的計(jì)劃中,至少未來三年,桑德旗下兩個(gè)上市公司每一個(gè)手上的現(xiàn)金都不能少于10億元。這個(gè)數(shù)目并沒有什么理論依據(jù),只是希望在商機(jī)出現(xiàn)的時(shí)候不會(huì)錯(cuò)失,企業(yè)的發(fā)展也會(huì)比較健康,盡管資金效率不一定最高。但歸根結(jié)底,這筆資金也是為了安全。
但是,總數(shù)加起來超過20億元的現(xiàn)金流從哪里來?從桑德的業(yè)務(wù)匹配上來。文一波說,最起碼要做到僅憑手中已有的BOT、EPC等項(xiàng)目產(chǎn)生的現(xiàn)金,就足夠支撐企業(yè)兩年以內(nèi)“什么都不做”都沒有問題。因此,桑德提出了“4321”的業(yè)務(wù)模式,即全部收入中,40%來源于EPC,30%來源于BOT,20%來源于純做市場(chǎng)和運(yùn)營服務(wù),10%來源于設(shè)備生產(chǎn)和銷售。這種結(jié)構(gòu)背后的基礎(chǔ)就是全產(chǎn)業(yè)鏈。
文一波是全產(chǎn)業(yè)鏈的信徒,從最初的水處理,到后來的固廢處理,再到桑德的其他產(chǎn)業(yè)――比如鋰電池業(yè)務(wù),打造全產(chǎn)業(yè)鏈似乎是他的一貫作風(fēng)。從設(shè)備制造上看,從最開始的設(shè)計(jì)產(chǎn)品找企業(yè)加工,到后來自己建廠做水處理設(shè)備,再到后來固廢領(lǐng)域設(shè)備新廠的建立投產(chǎn),從研發(fā)、設(shè)計(jì)到制造,每一個(gè)環(huán)節(jié)都要掌握在自己的手里。這固然是由于此類設(shè)備的針對(duì)性較強(qiáng),其中非標(biāo)產(chǎn)品也多,但更深層次的原因,則是要保持企業(yè)在所有環(huán)節(jié)上的一致性。而由此帶來的優(yōu)勢(shì),時(shí)間越長就越明顯。
比如北京海斯頓環(huán)保設(shè)備有限公司――由桑德和北京京城機(jī)電集團(tuán)合資創(chuàng)辦,當(dāng)時(shí)京城機(jī)電方面想要進(jìn)入環(huán)保產(chǎn)業(yè),桑德則想要獨(dú)立進(jìn)行相關(guān)設(shè)備的制造,合作伊始,京城機(jī)電方面曾經(jīng)表示疑惑:自己旗下有很多設(shè)備制造廠,為什么還要在新建一個(gè)的基礎(chǔ)上展開合作?桑德方面則表示,環(huán)保設(shè)備都有很強(qiáng)的行業(yè)特點(diǎn),想要將這種特色做出來并做好,就要將設(shè)備制造的每一步理解到細(xì)節(jié),其中的非標(biāo)產(chǎn)品尤甚。制造的人一定要把自己的思想理念融入進(jìn)去,光靠圖紙做不出好產(chǎn)品。
在環(huán)保產(chǎn)業(yè),這種全產(chǎn)業(yè)鏈的打造也使得桑德本身能夠進(jìn)入的領(lǐng)域更加廣泛。當(dāng)下很多企業(yè),尤其是剛剛踏入環(huán)保產(chǎn)業(yè)的國有企業(yè),只是因?yàn)橛X得行業(yè)不錯(cuò)就大舉進(jìn)入,本身卻并沒有相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù),憑借自身資金力量雄厚,做EPC或是BOT的時(shí)候,便請(qǐng)專業(yè)的設(shè)計(jì)和施工單位進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工,設(shè)備采取外購的方式,再請(qǐng)專業(yè)公司將技術(shù)和產(chǎn)品集成,甚至依托其來培訓(xùn)操作人員,這種資金驅(qū)動(dòng)型的模式,本身相對(duì)較為死板,能涉足的領(lǐng)域有所限制,城市污水處理也許尚可,但在情況復(fù)雜的工業(yè)廢水處理領(lǐng)域就完全行不通了。拿煤化工來舉例,其排放的廢水中芳香族化合物、致癌物特別多,所含的有機(jī)物成分不下幾百種,對(duì)技術(shù)和整個(gè)流程的要求著實(shí)高,不是隨便就能做的。
劍指全球前三
2002年,桑德在進(jìn)入城市污水處理領(lǐng)域的同時(shí),也大舉開始了在固體廢棄物處理領(lǐng)域的征程,并力圖在該領(lǐng)域復(fù)制水處理領(lǐng)域的發(fā)展模式。如今,桑德已是中國最大的民營環(huán)保企業(yè),水處理和固廢處理是其最主要的兩大業(yè)務(wù)領(lǐng)域,桑德旗下?lián)碛袃杉疑鲜泄荆涸趪鴥?nèi)A股上市的桑德環(huán)境營業(yè)范圍以固廢為主;在新加坡和香港上市的桑德國際以水務(wù)為主,去年,桑德集團(tuán)營業(yè)收入超過50億元。
現(xiàn)在,桑德開始在環(huán)保產(chǎn)業(yè)多點(diǎn)出擊,工業(yè)廢棄物和餐廚垃圾的回收處理業(yè)務(wù)逐步開展,在新能源領(lǐng)域,鋰電池項(xiàng)目也進(jìn)展得如火如荼。再加上當(dāng)下節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)被列為七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之首,政策支持、市場(chǎng)廣闊,桑德的前景似乎是一片大好。而與此同時(shí),整個(gè)行業(yè)也開始了跑馬圈地。
其中,水處理領(lǐng)域發(fā)展相對(duì)較快,一二三線城市目前基本塵埃落定,下一步,就是對(duì)縣城、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)村地區(qū)的瓜分,這些地區(qū)的人口占據(jù)了全國人口的一半以上,而且因?yàn)閰^(qū)域分散,投資以及運(yùn)營成本相比城市地區(qū)大很多,能夠?qū)崿F(xiàn)更多的產(chǎn)值和利潤,所以總的市場(chǎng)額度也遠(yuǎn)比城市要大。依靠這些尚未開發(fā)的市場(chǎng),“再往下走做十幾年應(yīng)該沒問題”。而城市地區(qū)也蘊(yùn)含了新的商機(jī),隨著市場(chǎng)化的進(jìn)一步提高,原本國有企業(yè)的份額也會(huì)不斷向外釋放。
固廢處理領(lǐng)域則還在繼續(xù)被瓜分,按照趨勢(shì),從城市到鄉(xiāng)鎮(zhèn)再到農(nóng)村,BOT圈地運(yùn)動(dòng)會(huì)在5年左右將全國80%以上的地盤占據(jù),不論是垃圾發(fā)電、填埋還是綜合處理,市場(chǎng)在這5年會(huì)有極快的發(fā)展。
此外,由政策所催生出的市場(chǎng)也不可小覷,隨著每一次標(biāo)準(zhǔn)的提高,都會(huì)產(chǎn)生新一輪的市場(chǎng)小。比如目前的城市污水處理,通俗的達(dá)標(biāo)技術(shù)挑戰(zhàn)性并不大,若要嚴(yán)格達(dá)標(biāo)則有很大難度。像其中的一個(gè)指標(biāo)――氨的排放標(biāo)準(zhǔn),目前都是使用生物方法來處理,但是硝化細(xì)菌在低溫的時(shí)候活性差,因此在冬季就是一項(xiàng)挑戰(zhàn),將載體技術(shù)以及硝化細(xì)菌的富集技術(shù)真正掌握的企業(yè)在全球范圍內(nèi)都非常少,所以中國目前氨的排放標(biāo)準(zhǔn)形同虛設(shè)。在未來,伴隨相關(guān)部門的管理和執(zhí)法力度不斷加強(qiáng),改造會(huì)成為新的市場(chǎng)增長點(diǎn)。
而談到當(dāng)下環(huán)保產(chǎn)業(yè)“過熱”的現(xiàn)象,文一波也表示贊同。中國的環(huán)保產(chǎn)業(yè)正面臨很多挑戰(zhàn),剛剛啟動(dòng),整個(gè)市場(chǎng)在短時(shí)間內(nèi)就被很快做完,這樣無疑會(huì)出現(xiàn)很多問題。作為行業(yè)內(nèi)的企業(yè)家,必須要有清醒的認(rèn)識(shí)。市場(chǎng)一定要搶,因?yàn)樗腥硕荚趽?,但與此同時(shí),又要看到其中蘊(yùn)含的潛在危險(xiǎn)。
因?yàn)閰^(qū)域特點(diǎn)極強(qiáng),產(chǎn)品多以定制化為主,所以環(huán)保產(chǎn)業(yè)不會(huì)出現(xiàn)如光伏一般的極大規(guī)模的產(chǎn)能過剩,但從目前的情況來看,也確實(shí)出現(xiàn)了比較多的泡沫,即便產(chǎn)業(yè)本身不會(huì)出現(xiàn)太大問題,但具體到企業(yè)層面,肯定會(huì)有一大批死去或是退出,但換個(gè)角度,預(yù)判形勢(shì)也是對(duì)企業(yè)家的要求,在挑戰(zhàn)之下,優(yōu)秀的企業(yè)會(huì)抓住行業(yè)的變化使自己變得更優(yōu)秀。
在文一波看來,未來十年,中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)會(huì)有一輪極其高速的增長,之后環(huán)境資源的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)將結(jié)束,環(huán)保產(chǎn)業(yè)會(huì)逐步過渡為環(huán)境服務(wù)業(yè),因此布局全球,也是桑德重要的發(fā)展戰(zhàn)略。2009年,桑德就已經(jīng)中標(biāo)沙特阿拉伯的污水處理廠升級(jí)改造項(xiàng)目,成為中國環(huán)境企業(yè)進(jìn)軍全球環(huán)境市場(chǎng)的第一人,而此后中標(biāo)孟加拉給水項(xiàng)目,開始了桑德在全球市場(chǎng)給水領(lǐng)域的布局。
在國際市場(chǎng)上,中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)在市場(chǎng)規(guī)模、人力資源和產(chǎn)業(yè)鏈的完備性上具有更大的潛力,具有成本低、運(yùn)營高效、解決復(fù)雜環(huán)境問題能力強(qiáng)等特點(diǎn),這些對(duì)于進(jìn)軍新興的環(huán)保市場(chǎng)是極大的優(yōu)勢(shì)。比如近鄰印度,總?cè)丝谥北浦袊?,且環(huán)境問題相當(dāng)嚴(yán)重,在很多環(huán)保企業(yè)眼中,那就是一片巨大的處女地。
關(guān)鍵詞:兩段爐煤氣站;NH4HCO3;濃縮蒸發(fā)法;含酚廢水;干餾
1引 言
我國是世界上煤炭資源較為豐富的國家之一,煤炭在我國能源結(jié)構(gòu)中占有舉足輕重的地位,大力開發(fā)潔凈煤應(yīng)用技術(shù)符合我國能源安全戰(zhàn)略,煤氣化是煤炭潔凈利用技術(shù)的一種,其中常壓固定床兩段爐氣化技術(shù),就其生產(chǎn)規(guī)模、投資成本、建設(shè)周期而言,符合多數(shù)冶金、化工、建材和機(jī)械等行業(yè)的用氣要求,多年來得到了較為廣泛的應(yīng)用。
含酚廢水的污染問題一直是困擾發(fā)生爐煤氣站應(yīng)用的一大難題, “濃縮蒸發(fā)法”治理煤氣站含酚廢水是目前最有效、最徹底的工藝技術(shù),該技術(shù)的特點(diǎn)在于利用煤氣顯熱蒸發(fā)濃縮含酚廢水,蒸發(fā)后的含低沸點(diǎn)酚的廢水蒸汽作為發(fā)生爐氣化反應(yīng)的氣化劑應(yīng)用,蒸發(fā)濃縮后的高濃度含酚殘液被收集于焦油池中與煤焦油混合,作為提煉苯、酚等的化學(xué)原料,或隨焦油燃燒,使其中的苯、酚類等有毒物質(zhì)在高溫條件下,裂解為H2O和CO2后排入大氣。
利用“濃縮蒸發(fā)法”治理煤氣站含酚廢水過程中,酚水中少量的NH4HCO3隨之蒸發(fā)后冷凝結(jié)晶,堵塞蒸汽盲端管道,從而影響蒸汽正常流通及汽包正常放散。從源頭分析NH4HCO3的生成機(jī)理、危害程度,并找出控制其產(chǎn)生的方法,有利于系統(tǒng)安全穩(wěn)定地運(yùn)行。
2兩段爐煤氣站的生產(chǎn)與NH4HCO3的生成
2.1 兩段式煤氣發(fā)生爐的生產(chǎn)與氨的產(chǎn)生
2.1.1 兩段式煤氣發(fā)生爐的生產(chǎn)
煤氣發(fā)生爐內(nèi)固態(tài)物質(zhì)的行程為:通過加煤機(jī)將儲(chǔ)煤倉中的煤分批次注入煤氣發(fā)生爐內(nèi),加入煤氣發(fā)生爐中的煤首先進(jìn)入干餾段,煤在干餾段中緩慢下移,在此經(jīng)歷干燥及低溫干餾過程。首先煤炭中的水分燥出來,隨著煤炭的不斷下移,溫度進(jìn)一步升高,干餾出焦油和干餾煤氣。經(jīng)過干燥和干餾后呈半焦?fàn)顟B(tài)的煤繼續(xù)下移,進(jìn)入氣化段,在氣化段經(jīng)過氧化還原反應(yīng),形成以CO和H2為主要成分的煤氣。煤炭中的灰分及極少部分未參與反應(yīng)的煤炭以灰渣形式繼續(xù)下移,由灰刀將其清出爐外。
煤氣發(fā)生爐內(nèi)氣態(tài)物質(zhì)行程如圖1所示,作為氣化劑的空氣和水蒸汽自爐底鼓入爐內(nèi),在1100~1200℃條件下,與進(jìn)入氣化段的呈半焦?fàn)顟B(tài)的煤發(fā)生氧化還原反應(yīng),形成以CO和H2為主要成分的煤氣M。煤氣分兩部分向上運(yùn)行,其中一部分M2通過下段煤氣夾層通道上移,最后從下段煤氣出口導(dǎo)出,該部分煤氣被稱為下段煤氣;而另一部分煤氣M1則在煤氣發(fā)生爐料層內(nèi)上行進(jìn)入干餾段,通過與緩慢下移的氣化用煤直接接觸,將其熱量直接傳給氣化用煤,進(jìn)行上面敘述的干餾和干燥的過程,同時(shí)產(chǎn)生一部分以烷烴類高熱值氣體為主的干餾煤氣M3。這部分上行煤氣及干餾過程中產(chǎn)生的干餾煤氣一起由上段煤氣出口導(dǎo)出,形成上段煤氣。
2.1.2 煤氣中氨的產(chǎn)生
煤氣中的氨一般由煤炭干餾過程產(chǎn)生,煤炭干餾溫度高于600℃時(shí),氨類物質(zhì)始于粗煤氣中出現(xiàn),煤炭在中高溫干餾過程氨的生成較多,氨的產(chǎn)率與煤中的氮含量有關(guān),其中氮的12%~16%生成氨[1]。兩段式煤氣發(fā)生爐,用于干餾段煤炭干餾的煤氣溫度一般為550~650℃,該干餾過程為低溫干餾范疇,正常操作時(shí),干餾段一般不會(huì)有氨產(chǎn)生,但是一旦煤在干餾段干餾不徹底,致使未干餾徹底的煤進(jìn)入氣化段,在氣化段進(jìn)行二次中高溫干餾,便會(huì)有大量的氨生成,該部分氨混入煤氣中引出爐外,其中部分氨隨著煤氣不斷冷卻,混入冷凝含酚廢水中。
2.2 NH4HCO3的生成
兩段式煤氣發(fā)生爐的爐出煤氣溫度較高,雜質(zhì)含量較多,需要經(jīng)過一系列的凈化、冷卻后,加壓輸送至用氣點(diǎn)燃用。其中煤氣終冷設(shè)備一般采用煤氣與水間接換熱的間接冷卻器,多數(shù)煤氣站為防止煤氣中的雜質(zhì)堵塞設(shè)備,或出于提高煤氣降溫效果的考慮,在間接冷卻器中,利用含酚廢水連續(xù)沖洗煤氣,于是煤氣中的氨、CO2與含氨沖洗水反應(yīng)生成NH4HCO3,并溶于含酚廢水中,其反應(yīng)方程式為:NH3+CO2+H2O=NH4HCO3。文獻(xiàn)2~5對(duì)利用氨水洗滌脫除煙氣中的CO2做了大量的實(shí)驗(yàn)研究,其機(jī)理與發(fā)生爐煤氣站NH4HCO3的生成相同。
3酚水濃縮處理工藝與NH4HCO3的危害
3.1 兩段爐煤氣站酚水濃縮處理工藝
蒸發(fā)濃縮法治理煤氣站含酚廢水工藝中,首先對(duì)含酚廢水進(jìn)行預(yù)處理,采用自然沉降分離法、多級(jí)機(jī)械過濾法和注水稀釋法相結(jié)合的方法,其工藝流程參見圖2。
將經(jīng)過預(yù)處理后的含酚廢水泵入煤氣發(fā)生爐的酚水蒸發(fā)箱中,依靠部分煤氣顯熱將廢水汽化,含酚廢水中部分低沸點(diǎn)苯、酚類物質(zhì)也隨之汽化,將汽化后含低沸點(diǎn)苯、酚類物質(zhì)蒸汽的水蒸氣通入爐底作為氣化劑應(yīng)用,發(fā)生爐內(nèi)氧化層溫度一般在1100~1200℃左右,在此溫度下苯、酚類物被裂解為水和二氧化碳。大部分沸點(diǎn)較高的苯、酚類物質(zhì)未被汽化,隨著水冷箱定期排污,排至焦油池,等待下一階段的終級(jí)處理,其工藝流程參見圖3。
3.2 NH4HCO3的危害
混于含酚廢水中的NH4HCO3在含酚廢水蒸發(fā)濃縮過程中,隨著溫度的不斷升高而分解,分解后形成的NH3、CO2和H2O,一部分隨蒸汽氣化劑進(jìn)入發(fā)生爐,另一部分進(jìn)入蒸汽管道的盲端或安全放散管道處,隨著溫度的降低,重新結(jié)合反應(yīng)生成NH4HCO3,并冷凝結(jié)晶,其冷凝結(jié)晶過程與文獻(xiàn)[6]介紹相似。結(jié)晶后的NH4HCO3白色晶體不斷積累,最后堵塞蒸汽管道,致使系統(tǒng)不暢,嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致蒸汽系統(tǒng)超壓爆炸。
4兩段爐煤氣站NH4HCO3的控制
4.1 合理設(shè)計(jì)發(fā)生爐結(jié)構(gòu)和蒸汽管路系統(tǒng)
就兩段式煤氣發(fā)生爐而言,控制NH4HCO3的生成,首先需要保證煤炭在干餾段內(nèi)干餾徹底,避免煤炭在氣化段發(fā)生二次中高溫干餾。這就需要保證足夠的通往干餾段的上行煤氣流量調(diào)節(jié)空間,這主要體現(xiàn)在干餾段的氣體流通空間的大小,以及上段煤氣出口通徑的設(shè)計(jì)方面,如果干餾段氣體流通空間小、上段煤氣出口通徑不足,當(dāng)上行煤氣流量加大到一定程度后,上行煤氣阻力急劇增大,發(fā)生爐無法正常運(yùn)行。另外,干餾段的有效高度和干餾段內(nèi)氣流均勻分布也至關(guān)重要,干餾段的有效高度關(guān)乎到煤炭干餾時(shí)間是否足夠,干餾是否進(jìn)行徹底;干餾段內(nèi)氣流分布均勻,是保證干餾段內(nèi)的煤炭全部得到徹底干餾的另一前提條件。
在設(shè)計(jì)含酚廢水濃縮蒸發(fā)系統(tǒng)的蒸汽管路時(shí),應(yīng)盡量簡(jiǎn)潔,嚴(yán)禁出現(xiàn)不必要的盲端,蒸汽安全閥前的放散管路應(yīng)設(shè)置加熱裝置和定期清理裝置,從而有效避免NH4HCO3冷凝結(jié)晶造成的系統(tǒng)堵塞。
4.2 優(yōu)化發(fā)生爐操作
上下段煤氣比例的調(diào)節(jié),是兩段式煤氣發(fā)生爐的重要操作環(huán)節(jié),上行煤氣的供給量必須優(yōu)先保障,應(yīng)該根據(jù)入爐煤的氣化反應(yīng)活性、煤中水分和揮發(fā)分等相關(guān)煤質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。上下段煤氣比例的正確調(diào)節(jié),可以有效保證煤的充分干燥和干餾,避免由于干餾段內(nèi)煤炭干餾不徹底,而造成煤炭在氣化段發(fā)生二次中高溫干餾,從而有效控制NH4HCO3的生成。
5結(jié)語
“濃縮蒸發(fā)法”治理煤氣站含酚廢水,使余熱回收、廢水循環(huán)利用與含酚污水處理技術(shù)得以有機(jī)結(jié)合,將廢水及所含酚類資源化利用,是發(fā)生爐煤氣站解決含酚廢水污染問題最有效的技術(shù)方案,但NH4HCO3堵塞蒸汽系統(tǒng)的問題給“濃縮蒸發(fā)”系統(tǒng)帶來了一定的安全隱患,分析其生成機(jī)理,采取合理設(shè)計(jì)發(fā)生爐結(jié)構(gòu)和蒸汽管路系統(tǒng)、優(yōu)化發(fā)生爐操作等有效措施,從源頭杜絕其產(chǎn)生、減少其危害,有利于“濃縮蒸發(fā)法”治理煤氣站含酚廢水技術(shù)的推廣應(yīng)用。
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Formation, Harm and Control of NdH4HCO3 in Double Stage Gas Station
Yuan Wei-jun, Li Jin-hai,Zhou Jin-guo
(Tangshan Keyuan Environmental Protection Technology & Equipment Co.,Ltd ,Tangshan063020, China)