化工三廢處理技術(shù)及其發(fā)展趨勢研究

尹基成（遼寧大唐國際阜新煤制天然氣有限責(zé)任公司， 遼寧 阜新 12300）

化工三廢處理技術(shù)及其發(fā)展趨勢研究

尹基成（遼寧大唐國際阜新煤制天然氣有限責(zé)任公司， 遼寧 阜新 12300）

隨著化工規(guī)模的不斷提升，伴隨而來的是化工三廢的大量排放。本文首先介紹了化工三廢的危害，并系統(tǒng)地綜述了化工三廢處理技術(shù)及其發(fā)展，最后論述了三廢治理以及環(huán)境保護(hù)的必要性。

三廢；污染；廢水；廢氣；固廢；治理

隨著社會(huì)的進(jìn)步，化工生產(chǎn)為人類帶來了各種便利，從而滿足人們?nèi)找嬖鲩L的生活需求。但是在化工生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量污染物，如果排放到環(huán)境中，就會(huì)導(dǎo)致水資源、土壤以及大氣遭受污染，給人類的生產(chǎn)生活帶來極大的危害。

化工污染物主要是廢水，廢氣，固廢（固體廢棄物）“三廢”。三廢排放嚴(yán)重危害人類生存環(huán)境和健康以及生活質(zhì)量，因此在排放前應(yīng)予處理達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，從而控制環(huán)境污染，保護(hù)生存條件。治理三廢的問題迫在眉睫，是化工生產(chǎn)的正常運(yùn)作的前提[1]。

1 化工三廢的來源

化工三廢來源于化工生產(chǎn)過程，三廢的產(chǎn)生主要取決于三個(gè)方面，工藝路線、原輔料以及生產(chǎn)設(shè)備。其中工藝路線的選擇尤為重要，將直接決定三廢的產(chǎn)生強(qiáng)度和種類。原輔料選擇將影響化學(xué)反應(yīng)能耗和副反應(yīng)的控制，如選擇適當(dāng)?shù)拇呋瘎┛梢愿纳品磻?yīng)條件和反應(yīng)速率，起到節(jié)能和減少污染的目的。生產(chǎn)設(shè)備、儀表的設(shè)計(jì)不夠科學(xué)或精密，會(huì)影響工藝指標(biāo)的穩(wěn)定和控制，因此轉(zhuǎn)化率和選擇性下降、反應(yīng)不完全，導(dǎo)致三廢的增加，也會(huì)因密封精度不夠發(fā)生泄露增加廢氣的無組織排放。

2 化工三廢處理技術(shù)的概況

隨著生活質(zhì)量的提高，人們對(duì)大量優(yōu)質(zhì)的化工產(chǎn)品的需求與化工生產(chǎn)造成的三廢的排放是目前面臨的矛盾。人們?cè)谙硎芑どa(chǎn)所帶來的便利，同時(shí)要面對(duì)與自己需求相矛盾的環(huán)境問題。因此，如何有效的處理三廢是關(guān)乎民生的大問題。

2.1 廢水處理技術(shù)

化工廢水是化工生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的工藝廢水、設(shè)備沖洗水、排凝水等被污染的水，具有成分和結(jié)構(gòu)復(fù)雜、毒性大、B/C低難以生化、惡臭性、色度高等特點(diǎn)。在化工中根據(jù)污染物的特征采取不同的處理工藝?；U水處理方法主要有物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)法、生物法、化學(xué)沉淀法[2]、微電解法、以及多種處理方法的組合處理法。

化工作為用水大戶，新鮮水用量大、重復(fù)利用率低、污水量大，不僅浪費(fèi)水資源、造成環(huán)境污染，且水資源的短缺導(dǎo)致成本的上升和經(jīng)營的威脅。為保持可持續(xù)發(fā)展及減少水資源的浪費(fèi)，提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，許多化工企業(yè)已開始研究落實(shí)污水回用，甚至污水“零”排放。如煤化工過程中針對(duì)高COD、高氨氮的工藝廢水，采取“隔油+混凝沉淀+水解酸化+多級(jí)A/O生化+接觸氧化+催化氧化+超濾+反滲透”組合處理法實(shí)現(xiàn)污水回用。

2.2 廢氣處理技術(shù)

化工廢氣是指在化工生產(chǎn)中排出的污染大氣的有毒有害的氣體，具有易燃易爆性、毒性、腐蝕性、惡臭、浮游粒子種類多等特點(diǎn)。根據(jù)化工行業(yè)的不同產(chǎn)生的化工廢氣組成差別很大。通常包括SO2、NOx、COx、Cl2、硫化氫、氯化氫、NH3等呈酸堿性污染物和甲烷等揮發(fā)性有機(jī)物以及粉塵。

對(duì)氣態(tài)的污染物，如SO2、NOx、COx一般采用膜分離、冷凝、生物、吸附、燃燒、吸收、催化等方法進(jìn)行處理[3]。如，利用氨水對(duì)SO2的吸收反應(yīng)原理的氨法脫硫技術(shù)用于SO2的治理；以氨為還原劑的選擇性催化還原法(SCR)脫硝技術(shù)用于NOx的治理；克勞斯-加氫-還原-吸收（Clous-SSR）脫硫工藝用于煤化工過程中產(chǎn)生的酸性氣中H2S的治理。

以Clous-SSR工藝為例，酸性氣中的H2S與空氣燃燒產(chǎn)生克勞斯反應(yīng)所需的SO2，在催化劑的作用下，H2S和SO2發(fā)生克勞斯反應(yīng)生成的單質(zhì)S，主要化學(xué)反應(yīng)如下：

克勞斯反應(yīng)尾氣中少量硫化物在加氫催化劑的作用下發(fā)生加氫反應(yīng)最終轉(zhuǎn)化為H2S，再用MDEA溶液吸收返回Claus硫磺回收裝置，主要化學(xué)反應(yīng)式如下：

粉塵的治理根據(jù)裝置類型大致分為機(jī)械式除塵器、過濾式除塵器、洗滌除塵器、靜電除塵器以及組合式除塵器等。如，起源于日本日立公司的轉(zhuǎn)動(dòng)極板技術(shù)的旋轉(zhuǎn)電極電除塵器。

根據(jù)大氣污染物的排放形式不同又可以將這些大氣污染物的產(chǎn)生源分為有組織排放源和無組織排放源。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，目前國內(nèi)利用上述廢氣處理技術(shù)處理有組織排放源的技術(shù)比較成熟，也得到了普及。但是在無組織排放源的治理上國內(nèi)起步較晚，仍明顯落后國外發(fā)達(dá)國家。目前國內(nèi)在大氣污染源無組織排放源的治理方面引進(jìn)、發(fā)展和采取的措施主要有尾氣回收系統(tǒng)（VRU）、泄漏檢測與維修（LDAR）、浮頂罐及儲(chǔ)罐的氮?dú)饷芊?、機(jī)泵的雙密封、密閉采樣系統(tǒng)以及安全泄壓排放密閉措施等。山東青島的一家外資企業(yè)在建廠初期就安裝了尾氣回收系統(tǒng)（VRU）、實(shí)施了泄漏檢測與維修（LDAR），在廢氣無組織排放的控制上收到了很好的效果。

2.3 固廢處理技術(shù)

化工固廢主要是指化工生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的固體狀、半固體狀和漿狀廢棄物，其中主要包擴(kuò)化工生產(chǎn)或廢水處理等輔助生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的灰渣、副產(chǎn)物、不合格產(chǎn)物、廢吸附劑、廢催化劑、廢藥劑、廢潤滑油、污泥、廢鹽、報(bào)廢設(shè)備等?；す虖U有量大、種類多、有毒物質(zhì)多、化學(xué)性質(zhì)復(fù)雜、可資源化物資多等特點(diǎn)。這些固廢如不妥善處理，就會(huì)影響身體健康，污染土壤、水體、大氣環(huán)境，浪費(fèi)和占用資源，破壞生產(chǎn)生活安全。因此，需要妥善處置實(shí)現(xiàn)固廢的無害化、資源化和減量化。對(duì)這些固廢傳統(tǒng)的處置方法有焚燒、填埋、堆肥和固化處理。如果用適當(dāng)?shù)奶幚砑夹g(shù)從中回收有用的物質(zhì)和能源將會(huì)使得固廢處理更加資源化[4]。在固廢的資源化方面主要有：第一，物質(zhì)回收，是指從廢物中回收有利用價(jià)值的物質(zhì)，如粉煤灰用于建筑材料的生產(chǎn)原料、廢催化劑的再生等；第二，物質(zhì)轉(zhuǎn)換，主要是利用無用的廢棄物轉(zhuǎn)化為可以使用的新形態(tài)的物質(zhì)，如有機(jī)廢棄物的再生產(chǎn)和生物降解；第三，能量轉(zhuǎn)換，主要是回收廢棄物所含的熱值用于生產(chǎn)電能或熱能，如垃圾發(fā)電等。

2.4 化工三廢處理技術(shù)展望

發(fā)展先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)手段對(duì)三廢進(jìn)行處理是非常有前景的行業(yè)。比如生物降解法，利用微生物的生命活動(dòng)有效降解處理三廢; 又如通過推廣CO2氣體肥料, 不僅解決了溫室氣體的排放，為企業(yè)創(chuàng)造了效益，還減少了化肥的使用以及農(nóng)作物的增產(chǎn)。

當(dāng)然控制化工三廢的最根本有效的途經(jīng)是采用新工藝、新技術(shù)、開發(fā)新能源和新產(chǎn)品，創(chuàng)新管理模式提高生產(chǎn)效率、減少單位產(chǎn)品三廢排放量、提高三廢的綜合利用率、減少對(duì)礦物能源的依賴，最終實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排和綠色化學(xué)。綠色化學(xué)是指在化學(xué)品的設(shè)計(jì)、制造和使用時(shí)采用的一系列新原理，以便減少或消除有害物質(zhì)的使用和產(chǎn)生[5]。目前綠色化學(xué)的發(fā)展主要有以下幾個(gè)方向：第一，通過研發(fā)高效、高選擇性的催化劑改善生產(chǎn)條件、提高產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率；第二，開發(fā)符合綠色、環(huán)保的新原料、新產(chǎn)品和新反應(yīng)，努力做到用無毒無害原料在無毒無害的條件下生產(chǎn)出無毒無害的綠色產(chǎn)品；第三，開發(fā)利用新能源和研發(fā)節(jié)能工藝、設(shè)備；第四，推廣再生材料、可降解材料的利用和三廢的資源化利用；第五，推進(jìn)環(huán)境友好型替代品的發(fā)展。

3 結(jié)語

綜上所述，三廢污染的防治與每個(gè)人的生存健康息息相關(guān)，化學(xué)工業(yè)三廢治理的問題不容忽視。發(fā)展綠色化學(xué)是解決三廢治理問題的根本。綠色化學(xué)的發(fā)展對(duì)消除環(huán)境污染、保護(hù)人類健康和生存環(huán)境、降低環(huán)境保護(hù)成本意義重大。綠色化學(xué)正在證明發(fā)展化學(xué)工業(yè)和保護(hù)環(huán)境并不矛盾，通過綠色化學(xué)可以做到環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益的雙重最優(yōu)化。

[1]楊艷麗.化工企業(yè)三廢處理技術(shù)及其展望[J].資源與環(huán)境,2012,08,213.

[2]嚴(yán)忠浩.人工生態(tài)系統(tǒng)與“三廢”處理[J].職業(yè)與健康，1994,05,19.

[3]王恒穎，孫珮石，王潔，楊常亮，常學(xué)秀.微生物法處理SO2、NOx廢氣研究概要.中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)優(yōu)秀論文集, 2007.

[4]鄭海燕, 應(yīng)桃開.化學(xué)實(shí)驗(yàn)“三廢”處理與環(huán)境教育[J]. 成都教育學(xué)院學(xué)報(bào),2005,19(8),94.

[5]CLARK J, LANCASTER M. Green chemistry:the path to a sustain-able, competitive chemical industry[J]. Ziran Zazhi,2000,22(1):1-6.