姜海洋

煤化工固體廢物的清潔處置

姜海洋

煤化工行業(yè)產(chǎn)生的固體廢物具有產(chǎn)生量大、危險(xiǎn)廢物種類多、廢物資源化途徑多等特點(diǎn)。

煤化工行業(yè)在實(shí)現(xiàn)煤炭清潔高效利用方面肩負(fù)著轉(zhuǎn)型發(fā)展的重任。

面對日益嚴(yán)峻的節(jié)能減排、霧霾治理和生態(tài)保護(hù)的巨大壓力，以往的煤炭粗放增長模式難以為繼，煤化工作為煤炭——能源化工一體化的新型產(chǎn)業(yè)在實(shí)現(xiàn)煤炭清潔高效利用方面肩負(fù)著轉(zhuǎn)型發(fā)展的重任。

《石化產(chǎn)業(yè)規(guī)劃布局方案》（發(fā)改產(chǎn)業(yè)［2014］2208號）要求新增煤化工項(xiàng)目固體廢棄物應(yīng)實(shí)現(xiàn)資源化利用。2015年新《環(huán)保法》公布實(shí)施后，又相繼出臺了《現(xiàn)代煤化工建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境準(zhǔn)入條件》（試行）等一系列法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，要求按照“減量化、資源化、無害化”原則對固體廢物優(yōu)先進(jìn)行處理處置，同時(shí)從規(guī)劃布局、項(xiàng)目選址、污染防治和環(huán)境影響等各方面對煤化工的環(huán)保要求是“嚴(yán)上加嚴(yán)”。

但目前在煤化工企業(yè)中，廢棄物堆放的渣場、灰坑基本是企業(yè)自己規(guī)劃、建設(shè)、管理、處置，有的企業(yè)甚至隨意自行填埋、就近堆放，布點(diǎn)多、容量小、選址不當(dāng)，有的甚至沒有防滲透、防散揚(yáng)、防流失等方面的措施，不僅造成了二次污染，而且造成了二次浪費(fèi)，其危害包括侵占工廠內(nèi)外大片土地，污染土壤、地下水和大氣環(huán)境，直接或間接危害人體健康。因此煤化工固體廢物的清潔規(guī)范處置任重而道遠(yuǎn)。

煤化工固體廢物特點(diǎn)

煤化工行業(yè)產(chǎn)生的固廢具有產(chǎn)生量大、危險(xiǎn)廢物種類多、廢物資源化途徑繁多等特點(diǎn)。

一般每生產(chǎn)1噸產(chǎn)品產(chǎn)生1～3噸固廢，有的甚至產(chǎn)生廢物高達(dá)12噸，是較大的工業(yè)污染源之一。產(chǎn)生的一般固廢主要有煤氣化爐產(chǎn)生的爐渣、飛灰和濾餅，煤制氫單元及自備電站鍋爐產(chǎn)生的爐渣和粉煤灰、原水回用水系統(tǒng)產(chǎn)生的無機(jī)污泥等。

煤矸石的堆存不僅占壓了大量土地，其淋溶水滲透到地下污染土壤進(jìn)而污染地下水，其地表徑流則對地表水體造成污染，而且自燃的煤矸石會(huì)釋放出大量有害氣體，造成大氣污染。

危險(xiǎn)廢物有相當(dāng)一部分具有極毒性、反應(yīng)性、腐蝕性等特點(diǎn)，主要有：產(chǎn)生于加氫、合成、聚合、裂解、醚化等化學(xué)反應(yīng)單元的廢催化劑；產(chǎn)生于過濾、干燥、精制、除雜等化工生產(chǎn)單元的廢吸（脫）附劑；隔油池、污水處理裝置、化學(xué)品儲罐等設(shè)施中產(chǎn)生的污泥、油泥和殘?jiān)?；產(chǎn)生于脫硫醇、堿洗、中和等化工生產(chǎn)單元的廢堿液，以及除上述工業(yè)固體廢物以外的其他廢物，如有機(jī)廢液、廢樹脂、催化劑載體等。

煤化工固廢中有相當(dāng)一部分是反應(yīng)的原料和副產(chǎn)物，通過加工可以將有價(jià)值的物質(zhì)回收利用，如從廢催化劑中回收稀有金屬，罐底泥和油泥可作制磚的燃料，廢酸液分解后制取硫酸，廢堿液可代替燒堿生產(chǎn)漂白紙漿等，從中取得較好的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益。

煤化工固體廢物適用的處理技術(shù)

灰渣填埋技術(shù)。填埋技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是相對投資少、處理容量大、處理速度快、必要時(shí)可重新資源化等。目前很多煤化工企業(yè)也會(huì)建設(shè)企業(yè)自用的填埋場，用于填埋企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的鍋爐灰渣等一般固廢，雖然符合《一般工業(yè)固體廢物貯存、處置場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18599）及其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，但缺點(diǎn)是減容效果差，需占用大量的土地資源，填埋場產(chǎn)生的滲透也對水體和土質(zhì)容易造成污染。產(chǎn)生的危險(xiǎn)廢物基本送至項(xiàng)目或者所在園區(qū)配套建設(shè)的危險(xiǎn)廢物貯存場所統(tǒng)一填埋處置。

污泥干化技術(shù)。國內(nèi)污泥干化處理技術(shù)呈現(xiàn)多樣化的格局，干化形式主要可以分為熱力干化和水熱干化技術(shù)，干化后的污泥產(chǎn)品可以用作肥料、土壤改良劑、替代能源等。應(yīng)用較多的污泥干化工藝設(shè)備包括流化床干化、槳葉式干化、帶式干化、臥式轉(zhuǎn)盤式干化、立式圓盤式干化和噴霧干化等六種工藝設(shè)備。煤化工項(xiàng)目污水處理產(chǎn)生的“三泥”在廠區(qū)內(nèi)先干化預(yù)處理后再送往危廢處理中心處置。近年來污泥干化新技術(shù)越來越引起國內(nèi)研究者的關(guān)注，例如杭州市固廢中心的“熱干燥造粒技術(shù)”，污泥的干燥和造粒同時(shí)進(jìn)行；清華大學(xué)的“水熱干化技術(shù)”，通過將污泥加熱，在一定溫度和壓力下使污泥中的粘性有機(jī)物水解，破壞污泥的膠體結(jié)構(gòu)，改善脫水性能和厭氧消化性能的技術(shù)，該技術(shù)目前已經(jīng)成功應(yīng)用。但總體來說國內(nèi)真正擁有自主知識產(chǎn)權(quán)且具備推廣價(jià)值的研究成果還很有限，污泥干化存在能耗高、裝置投資費(fèi)用高、氣體凈化工藝復(fù)雜、運(yùn)行成本高等技術(shù)不足等特點(diǎn)，需要在我國自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)化設(shè)備上加強(qiáng)研究和突破。

針對煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和環(huán)境資源特點(diǎn)，政府相關(guān)部門以及煤化工企業(yè)應(yīng)結(jié)合煤化工產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)全過程的各個(gè)階段，在實(shí)踐中逐步確定新的廢物管理模式對所有固體廢物進(jìn)行監(jiān)控管理。

焚燒技術(shù)。焚燒技術(shù)作為最快捷、最徹底實(shí)現(xiàn)污泥減量化、穩(wěn)定化、無害化的最終處置技術(shù)，在國外已發(fā)展成為主流的成熟技術(shù)之一。日本在焚燒工藝方面的研究很多，如將焚燒灰作為瀝青填料、磚瓦材料、路床和路基材料、水泥原料、熔融填料等。焚燒裝置使用較多的有豎式多級焚燒爐、轉(zhuǎn)筒式焚燒爐、流化焚燒爐等。國內(nèi)的污泥焚燒一般采用干化和焚燒聯(lián)用的處理工藝，大幅降低其含水率后再進(jìn)行焚燒以實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的，是我國政策標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)規(guī)定的一項(xiàng)最佳可行的主流技術(shù)之一。常用的污泥焚燒方式主要有四種：干化焚燒聯(lián)合處理污泥、與熱電廠聯(lián)合焚燒處理污泥、與水泥廠聯(lián)合處理污泥以及利用垃圾焚燒爐處理污泥。從我國國情綜合考慮，利用污泥和燃煤熱電廠的煤混燒發(fā)電技術(shù)、污泥與生活垃圾的混燒發(fā)電技術(shù)，以及利用工業(yè)鍋爐的協(xié)同處理污泥技術(shù)在國內(nèi)有比較大的發(fā)展空間和推廣價(jià)值。但由于摻燒比例較小，一般干物質(zhì)在5%～10%之間，則存在污染物稀釋排放的問題。因此，開發(fā)高效、節(jié)能、環(huán)保的污泥干化焚燒系統(tǒng)是污泥干化焚燒技術(shù)的重要路線和必然選擇，且應(yīng)盡快探討和控制污泥和煤的摻燒問題，并制定這方面的標(biāo)準(zhǔn)。

污泥碳化技術(shù)。通過碳化技術(shù)處置市政污泥比焚燒和熔融技術(shù)更有優(yōu)勢，一般情況下排放的尾氣量較少、不產(chǎn)生危廢飛灰、減量效果明顯（減少污泥體積和重量約90%以上）、集約化程度高（100噸/日處理規(guī)模的總占地面積只需1000平米）、碳化生成物具有和木炭相似的特性（可以作為吸附材料、除臭材料、殺菌材料、燃料或蔬菜栽培肥料、土壤改良材料），具有廣泛有效的利用途徑和較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。該技術(shù)是適合國內(nèi)污泥特性和處理處置需要的，中節(jié)能博實(shí)（湖北）環(huán)境工程技術(shù)有限公司承建的鄂州市污泥碳化工程是國內(nèi)第一個(gè)商業(yè)化運(yùn)營的污泥碳化項(xiàng)目，采用“低耗能連續(xù)高速污泥碳化新系統(tǒng)工藝技術(shù)”，日處理含水率80%的脫水污泥60噸，單套處理能力中國第一、全球第三，碳化處理過程安全可靠、高效的新型實(shí)用技術(shù)，各項(xiàng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)處于國內(nèi)領(lǐng)先水平，為我國污泥處置提供了新的解決方案，但目前還未有應(yīng)用于石油化工行業(yè)的項(xiàng)目建成投用。

煤化工固體廢物綜合利用途徑

根據(jù)環(huán)保要求，對—般固體廢物的綜合利用率和危險(xiǎn)廢物的無害化處置率要達(dá)到100%。煤化工項(xiàng)目產(chǎn)生的鍋爐爐渣可作為建筑材料水泥、制磚原料，也可以用作鋪路的路基，但運(yùn)得太遠(yuǎn)會(huì)造成成本上升，沒有競爭力；對于生化處理剩余污泥干化后一般可外運(yùn)作填埋處置；一般將廢催化劑送回制造廠商回收處理；精餾殘液除部分加工作副產(chǎn)外，其余應(yīng)作危廢處置。

煤矸石的利用現(xiàn)狀

煤矸石是采煤過程中產(chǎn)生的廢渣。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前全國堆存的煤矸石累計(jì)約46 億噸，占壓土地1.2 萬公頃以上，并繼續(xù)以每年約1.6 億噸的速度增加，是我國排放量最大的工業(yè)固體廢物。煤矸石的堆存不僅占壓了大量土地，其淋溶水滲透到地下污染土壤進(jìn)而污染地下水，其地表徑流則對地表水體造成污染，而且自燃的煤矸石會(huì)釋放出大量有害氣體，造成大氣污染 。

根據(jù)煤矸石的不同成分對其科學(xué)地開發(fā)利用，可以節(jié)約能源、土地，減少污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。含碳量較高的煤矸石可直接供沸騰爐作燃料；含碳量較低的可用于磚瓦、水泥等建材的生產(chǎn)；含碳量極低的可填坑造地，用于井下回填和礦區(qū)充填復(fù)墾，作路基材料、邊坡防護(hù)、處理不良土質(zhì)路段和橋背填土等。

目前國內(nèi)煤矸石的利用還存在資源化利用低、利用效果差、區(qū)域不平衡現(xiàn)象嚴(yán)重等問題，建議工業(yè)園區(qū)、企業(yè)不斷開拓新模式，以發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)為目的，實(shí)行分類管理、實(shí)現(xiàn)高效利用，適當(dāng)增加相關(guān)優(yōu)惠政策的靈活性和區(qū)域的針對性，充分激發(fā)煤矸石產(chǎn)生主體綜合利用的內(nèi)在動(dòng)力。

粉煤灰的利用現(xiàn)狀

粉煤灰來自燃煤鍋爐和煤氣站，產(chǎn)生量很大，主要為鍋爐煙氣經(jīng)除塵器收集下來的細(xì)小固體顆粒物。各廠所采取的利用方式及處置方法與鍋爐渣相似，即用于建筑材料工業(yè)、建筑工程、市政筑路、礦井回填、塑料工業(yè)和農(nóng)業(yè)土壤改良劑等。但是，也有一些企業(yè)將粉煤灰露天堆放，造成了風(fēng)吹揚(yáng)塵，雨淋流失的局面，嚴(yán)重污染了周圍的空氣和水體。因此，為避免粉煤灰對環(huán)境的污染，應(yīng)盡量將其全部綜合利用，國內(nèi)一些行業(yè)有許多粉煤灰的成熟技術(shù)可以借鑒。如用作混凝土和砂漿的摻合料生產(chǎn)粉煤灰水泥，用于公路或道路的墊層、基層、承重層、面層及路堤等，用于酸性土、粘性土等地區(qū)的土壤改良，從粉煤灰中回收空心玻璃微珠，從粉煤灰中提取氧化鋁、鐵等。

焚燒技術(shù)作為最快捷、最徹底實(shí)現(xiàn)污泥減量化、穩(wěn)定化、無害化的最終處置技術(shù)，在國外已發(fā)展成為主流的成熟技術(shù)之一。

此外，粉煤灰還可用于制分子篩、作吸附劑和過濾介質(zhì)等方面，要想使粉煤灰具有較高的生產(chǎn)力、生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益，必須加強(qiáng)其應(yīng)用范圍，不斷擴(kuò)大粉煤灰綜合利用規(guī)模，提高技術(shù)水平和產(chǎn)品附加值，實(shí)現(xiàn)資源化發(fā)展策略，更充分地利用環(huán)境資源。

煤制油油灰渣的利用途徑

神華集團(tuán)煤直接液化工程第一條生產(chǎn)線于2008年12月31日制出合格的成品油，設(shè)計(jì)第一條生產(chǎn)線產(chǎn)油100萬噸/年，產(chǎn)出的油灰渣60萬噸/年。油灰渣產(chǎn)生于煤直接液化項(xiàng)目核心工藝煤液化裝置，是一種非常特殊的燃料，屬于中高和高熱值、高揮發(fā)分、低灰分燃料，低灰熔點(diǎn)，易結(jié)焦，易燃盡燃料。通過國內(nèi)多家檢測單位的分析可以看出，油灰渣的腐蝕性、急性毒性和浸出毒性均低于國家《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)》（GB5085.1-3-2007），是一種優(yōu)質(zhì)燃料（低灰、高發(fā)熱量），綜合利用價(jià)值高。煤直接液化工程產(chǎn)生的油灰渣必須加以利用，也是當(dāng)下節(jié)能環(huán)保的要求。

目前神華集團(tuán)正在做油灰渣綜合利用的研究工作，使油灰渣在安全環(huán)保的前提下進(jìn)行綜合利用。如：從油灰渣中提取瀝青烯，目前實(shí)驗(yàn)室小試已取得成功，正在進(jìn)行中試前準(zhǔn)備工作；將油灰渣與煤一定比例用于鍋爐摻燒，節(jié)省了燃煤，對煤制油油灰渣的高硫分，通過脫硫技術(shù)和設(shè)備完全可以達(dá)到二氧化硫排放的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，鍋爐摻燒油灰渣運(yùn)行時(shí)鍋爐煙氣中二噁英濃度含量低于國家《危險(xiǎn)廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18484-2001）限值，灰渣中的重金屬污染物低于國家《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)》（GB5085.1-3-2007），符合環(huán)保要求，可實(shí)現(xiàn)油灰渣的綜合利用；將油灰渣摻入煤中作為煤氣化爐（德士古）原料得以利用，因?yàn)槊簹饣癄t（德士古）反應(yīng)溫度能達(dá)到1100℃-1200℃以上，可更加保證燃燒后煙氣及灰渣滿足環(huán)保達(dá)標(biāo)及無害化的需要，目前正在進(jìn)行摻燒實(shí)驗(yàn)。

煤化工固體廢物管理對策及建議

國內(nèi)煤化工在其發(fā)展初期，一些地方不顧及資源、生態(tài)、環(huán)境等方面的承載力，出現(xiàn)盲目規(guī)劃、競相建設(shè)煤化工項(xiàng)目的勢頭，造成了資源浪費(fèi)嚴(yán)重，環(huán)境污染加劇。針對煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和環(huán)境資源特點(diǎn)，政府相關(guān)部門以及煤化工企業(yè)應(yīng)結(jié)合煤化工產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)全過程的各個(gè)階段，在實(shí)踐中逐步確定新的廢物管理模式對所有固體廢物進(jìn)行監(jiān)控管理。

建立全過程管理體系

企業(yè)應(yīng)建立完善的固體廢物管理體系，明確管理職能部門，其職責(zé)是對全公司每年排放的所有固體廢物從產(chǎn)生、收集、運(yùn)輸、貯存、再循環(huán)、再利用、加工處理直至最終處置實(shí)行全過程管理，并且對廢物合理的產(chǎn)生量、廢物流向和分配及監(jiān)測記錄、廢物處理和轉(zhuǎn)化、廢物有效排放和廢物總量衡算、廢物從產(chǎn)生到處理的全過程評估等過程進(jìn)行系統(tǒng)性梳理審計(jì)。健全高效的管理體制，是做好固體廢物處理的有效保證。

實(shí)現(xiàn)廢物最小量化

現(xiàn)代廢物管理的基點(diǎn)是使廢物最小量化。企業(yè)應(yīng)當(dāng)培養(yǎng)生產(chǎn)管理人員樹立廢物最小量化意識，建立相關(guān)制度和操作規(guī)范。改進(jìn)生產(chǎn)工藝或設(shè)計(jì)，選擇適當(dāng)原料，使生產(chǎn)過程不產(chǎn)生廢物或少產(chǎn)生廢物。制訂科學(xué)的運(yùn)行操作程序使廢物實(shí)現(xiàn)合理可達(dá)到的盡可能少，以及對有可能利用的廢物進(jìn)行循環(huán)和回收利用。

實(shí)行廢物交換

通常一個(gè)行業(yè)或企業(yè)的廢物有可能是另一個(gè)行業(yè)或企業(yè)的原料，通過現(xiàn)代信息系統(tǒng)對廢物進(jìn)行交換。這是利用現(xiàn)代信息技術(shù)對廢物資源化實(shí)行合理配置的一種系統(tǒng)工程處理方法。

建設(shè)固廢綜合貯存處置、利用項(xiàng)目區(qū)

煤化工重點(diǎn)分布區(qū)域應(yīng)開展合理的區(qū)域規(guī)劃和規(guī)劃環(huán)境影響評價(jià)，政府協(xié)調(diào)相關(guān)部門及化工園區(qū)，整合渣場資源，按照統(tǒng)一規(guī)劃、分類堆存、科學(xué)管理、合理利用、現(xiàn)代化建設(shè)及生態(tài)運(yùn)營的原則，根據(jù)工業(yè)固廢的種類、特性，規(guī)劃建設(shè)固廢綜合利用項(xiàng)目區(qū)以及現(xiàn)代化綜合貯存、堆存渣場，對貯存處置場進(jìn)行科學(xué)規(guī)范化管理，并定期對渣場滲濾液進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測，對固廢綜合利用后剩余的部分采取統(tǒng)一規(guī)劃、集中分類處置，打通固廢產(chǎn)品運(yùn)輸、銷售渠道，提高固廢產(chǎn)品銷售量開辟利廢產(chǎn)品運(yùn)輸綠色通道，降低運(yùn)輸成本。

制定優(yōu)惠政策

煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度、規(guī)模要與當(dāng)?shù)刭Y源、生態(tài)環(huán)境承受能力相適應(yīng)，走循環(huán)經(jīng)濟(jì)、建立和諧社會(huì)之路。鑒于煤化工廢渣量較大的現(xiàn)實(shí)，各地應(yīng)出臺政策鼓勵(lì)企業(yè)變廢為寶，發(fā)揮相關(guān)部門協(xié)作機(jī)制，共同拓展固廢綜合利用渠道，制定用地、以獎(jiǎng)代補(bǔ)等政策，支持工業(yè)固廢技術(shù)研發(fā)和新產(chǎn)品開發(fā)，積極推廣新技術(shù)、新產(chǎn)品的應(yīng)用，充分調(diào)動(dòng)固廢利用企業(yè)積極性，為固體廢物再利用尋找出路。

近兩年，國內(nèi)煤化工產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，產(chǎn)生的是固體廢棄物也越來越多。我們應(yīng)總結(jié)國內(nèi)外的成功經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國實(shí)際，找出一條適合我國國情的道路，在已有的法律框架基礎(chǔ)上進(jìn)一步補(bǔ)充和完善相關(guān)固體廢物處理的法律法規(guī)，不斷完善固體廢物管理辦法，嚴(yán)格對危險(xiǎn)廢物的全面監(jiān)督管理，探索煤化工固體廢物綜合利用新路，提供政策引導(dǎo)、經(jīng)濟(jì)扶持、價(jià)格補(bǔ)貼、稅收優(yōu)惠等的支持與配套，真正實(shí)現(xiàn)變廢為寶。

中國神華煤制油化工有限公司）