煤化工污染與防治研究

楊亞從

(山東鴻運(yùn)工程設(shè)計(jì)有限公司陜西分公司，陜西 西安 710061)

0 引言

煤是污染型能源。工業(yè)化生產(chǎn)中三廢的含量高于石油、天然氣。如果不能解決污染問(wèn)題，就會(huì)嚴(yán)重制約煤炭化工的發(fā)展。煤化工氣化，若氣化工藝不同，污染程度不同，應(yīng)采取相應(yīng)的控制措施，增加氣化難度。

1 煤和化學(xué)工業(yè)的污染分析

煤制油污染中的水污染問(wèn)題一直是困擾我國(guó)防治工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題。煤制焦化廢水中含有較多的污染物，如碳?xì)浠衔?、酚類、氨氣、硫化氫，其中氨氣和酚類的含量較高。水里含有豐富的有機(jī)物，如酒精，酸，醛，酯等。這些物料可溶解于水，一些物質(zhì)因?yàn)樯锘瘜W(xué)分解而難以分解。有些污染物還沒(méi)有得到有效處理。露天開采生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的大量粉塵是空氣污染的主要原因，主要表現(xiàn)為表層剝落、爆破和鏟除。露天煤礦超負(fù)荷排放的主要原因是開采過(guò)程中沒(méi)有及時(shí)采取預(yù)防措施。例如綠化、灑水等降塵措施，使大量的地面暴露于空氣中，造成嚴(yán)重的空氣污染。煤炭生產(chǎn)中的瓦斯突出事故給人們的生命健康帶來(lái)了嚴(yán)重危害，危害程度十分嚴(yán)重。

舉例來(lái)說(shuō)，某些有毒氣體和塵埃排放到空氣中，會(huì)增加空氣中的致癌物，降低人們生活的空氣質(zhì)量，增加肺癌的發(fā)生率。在一些寒冷的地方，人們甚至?xí)霈F(xiàn)暈眩、惡心、呼吸困難等癥狀。一旦被人體吸收，就會(huì)嚴(yán)重影響人的生命和健康；煤化工焦化廢水中的有機(jī)物，會(huì)使水生物的抵抗力下降，消耗水中的氧氣，導(dǎo)致大量水生生物死亡；所含酚類物質(zhì)會(huì)因與人體皮膚接觸而引起過(guò)敏、眩暈、貧血等癥狀，從而危害人類健康；一些煤化工企業(yè)為了降低成本，將焦化廢水未經(jīng)系統(tǒng)處理直接排入的農(nóng)田，造成嚴(yán)重污染，大量作物死亡，破壞了土壤平衡，造成耕地面積急劇減少[1]。

工信部的數(shù)據(jù)指出，盡管從2006年開始，我國(guó)采取各種手段治理控制煤炭污染，至2014年已經(jīng)呈現(xiàn)較好的效果。但是由于煤炭在我國(guó)一次能源消費(fèi)中仍然比重過(guò)大，約占66%；煤炭消費(fèi)總量達(dá)37億噸，占全球煤炭消費(fèi)量的50%左右。故2016年全國(guó)煙粉塵排放的70%、二氧化硫排放的85%、氮氧化物排放的67%都源于煤炭為主的化石能源燃燒，是影響大氣環(huán)境質(zhì)量的主要因素。盡管出臺(tái)了一系列強(qiáng)有力的節(jié)能減排措施，中國(guó)的硫氧化物、氮氧化物排放量還是排在世界第一位。煤炭污染造成對(duì)我國(guó)的大氣環(huán)境破壞仍然不容忽視[2]。

2 煤礦化學(xué)污染物

2.1 煤化工對(duì)大氣環(huán)境的影響

煤矸石對(duì)大氣的污染主要包括兩個(gè)方面的內(nèi)容：一是開采過(guò)程中對(duì)大氣的污染，二是通常采用爆破法開采煤矸石。當(dāng)煤礦爆炸時(shí)，大量的灰塵會(huì)飛到空中。其主要原因是開采過(guò)程中未采取相應(yīng)的保護(hù)措施。例如采煤時(shí)，煤灰通過(guò)灑水等措施，會(huì)污染周圍空氣。煤炭燃燒產(chǎn)生的有毒氣體，污染了空氣。采煤的主要目的是為人類提供能源。煤炭燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的CO2、SO2、CO、NOx等有害物質(zhì)，是由煤炭的燃燒反應(yīng)和組成成分引起的。這種物質(zhì)擴(kuò)散到空氣中，危及人們的生命和健康。例如大氣中過(guò)量的CO會(huì)使人惡心、暈倒，影響人們正常呼吸，破壞呼吸系統(tǒng)。

2.2 煤化工的水環(huán)境的影響

煤化工廢水的影響十分突出。煤化工廢水的有害的質(zhì)，很多對(duì)人的皮膚等有腐蝕作用，進(jìn)入人體后會(huì)引起惡心、中毒等癥狀；廢水中含有多環(huán)芳烴，是造成近年來(lái)多種癌癥高發(fā)的根源；煤化工廢水直接排放到溝渠和農(nóng)業(yè)用水中，會(huì)阻礙農(nóng)作物生長(zhǎng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成農(nóng)作物死亡。僅煉焦廢水未經(jīng)處理直接排放到自然界，就會(huì)嚴(yán)重破壞自然生態(tài)系統(tǒng)的平衡，造成土壤堿化。同時(shí)對(duì)水環(huán)境的全流域造成永久性破壞，為害子孫后代。

3 煤和化學(xué)工業(yè)污染的控制

3.1 宣傳活動(dòng)

煤炭化工企業(yè)管理不善，不僅造成大氣、水體污染，而且嚴(yán)重危害生態(tài)平衡。因此，煤化工領(lǐng)域的變革不僅影響環(huán)境，而且影響社會(huì)發(fā)展。政府部門和企業(yè)應(yīng)提高認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)對(duì)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)的管理。政府部門應(yīng)從財(cái)政、政策等方面支持煤炭化工企業(yè)發(fā)展，對(duì)其技術(shù)改造給予大力支持。煤化企業(yè)應(yīng)在企業(yè)層面上，讓技術(shù)人員了解企業(yè)自身的發(fā)展及其對(duì)國(guó)家社會(huì)安全的影響。能夠獨(dú)立開發(fā)相關(guān)的技術(shù)，并不斷更新技術(shù)。

3.2 煤化工生產(chǎn)工藝的改進(jìn)

要提高煤化工企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平，就必須注重生產(chǎn)工藝的改進(jìn)。特別是在中國(guó)，致力于打造綠色，節(jié)能，環(huán)保企業(yè)。治理好煤炭化工污染，必須從根本上解決問(wèn)題[3]。

3.3 積極推廣清潔技術(shù)

目前化工行業(yè)和生活用煤污染問(wèn)題比較突出。需要開發(fā)煤質(zhì)低、綜合轉(zhuǎn)化率高、環(huán)保成本低、經(jīng)濟(jì)效益好的煤氣化清潔技術(shù)和焦化回收廢水內(nèi)循環(huán)處理技術(shù)。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，發(fā)展清潔技術(shù)至關(guān)重要。例如，在煤化工生產(chǎn)中，部分企業(yè)成功應(yīng)用了廢水排放后的潔凈回收技術(shù)、模塊化串級(jí)再生潔凈煤氣化技術(shù)等。

3.4 加強(qiáng)國(guó)際交流與合作

國(guó)際性的交流合作十分活躍，各國(guó)都走在了煤化工污染防治的前沿。國(guó)外一些企業(yè)已經(jīng)開發(fā)了先進(jìn)的污水廢氣處理工藝及設(shè)備。

3.5 生物強(qiáng)化技術(shù)的應(yīng)用

煤化工廢水經(jīng)預(yù)處理后，采用生化法進(jìn)行處理。本方法主要依據(jù)生物好氧的基本原理。但由于煤化工廢水中雜環(huán)化合物的含量較高，經(jīng)生化處理后的廢水COD和氨氮指標(biāo)有時(shí)高有時(shí)低，穩(wěn)定控制困難。煤化工廢水中高濃度大分子有機(jī)物的生物炭處理，取得了良好的效果。由于生物產(chǎn)量高，應(yīng)用量大，在反應(yīng)池中采用這種處理方法，不僅可以提高有機(jī)物的濃度，而且可以大大提高降解效率。

4 焦化工業(yè)廢渣來(lái)源及危害

煉焦工業(yè)廢渣的來(lái)源和危害主要有：焦化廠、污水處理車間、焦化車間、脫硫車間、制炭廠、苯廠、收發(fā)廠等。數(shù)據(jù)顯示，2015年煤炭行業(yè)粉塵排放量為60萬(wàn)噸，占全國(guó)工業(yè)粉塵排放總量的6%左右，其中以焦炭為主要粉塵來(lái)源。

4.1 焦化廢氣來(lái)源及危害

煉焦生產(chǎn)尾氣的來(lái)源，以及煉焦干餾、煉焦等化工過(guò)程中產(chǎn)生的飛灰、煙塵等，是燒焦焦炭產(chǎn)生粗煤氣的原因。粗煤氣中雜質(zhì)主要為苯比林，碳氧類，酚類，氰類，硫氧類。煉焦煤氣燃燒產(chǎn)生大量的SO2、CO2、NOX等氣體。還有空氣在燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生CO2、NO2、CO等氣體。大氣污染形式多樣，污染程度不同，污染強(qiáng)度和毒性也不同。根據(jù)中國(guó)焦炭工業(yè)協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)，生產(chǎn)焦炭時(shí)，就會(huì)有大量有毒氣體、一氧化碳、粉塵等排放到大氣中，污染物中含有大量的致癌物質(zhì)，嚴(yán)重影響人們的生活和健康[4]。焦化尾氣中的粉塵受氣候條件的影響，隨微風(fēng)向大氣中擴(kuò)散，造成嚴(yán)重的空氣污染，并使周圍環(huán)境質(zhì)量惡化，危害人類健康。焦?fàn)t尾氣中的苯可溶物和苯比林對(duì)焦?fàn)t作業(yè)人員有嚴(yán)重的致癌作用，增加了肺癌的發(fā)病率。在某些污染嚴(yán)重的地區(qū)，苯系物質(zhì)在環(huán)境的含量比國(guó)家規(guī)定的多3倍，人們感到眩暈、惡心，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致呼吸困難[5]。

4.2 焦化廢水來(lái)源及危害

焦炭排放源及焦炭排放源的危害是焦炭生產(chǎn)；焦炭排放源是焦炭生產(chǎn)、焦炭尾氣凈化過(guò)程中產(chǎn)生的凝結(jié)廢水及粗苯形成過(guò)程中產(chǎn)生的排水組成，其主要污染源是氮?dú)庹舭l(fā)。焦炭生產(chǎn)過(guò)程中耗水量大，廢水處理困難。焦化廢水排放后，含有大量的有機(jī)物。這種有機(jī)物質(zhì)會(huì)降低生物抵抗力，消耗水中的溶解氧，嚴(yán)重影響水體運(yùn)動(dòng)，對(duì)水質(zhì)影響很大。廢水中也含有大量的酚類物質(zhì)，這種物質(zhì)可以通過(guò)皮膚粘膜逐漸滲入體內(nèi)，引起皮膚過(guò)敏、眩暈、貧血等癥狀，危害人體健康和生命。焦化廢水未經(jīng)處理直接排入農(nóng)田，造成大量作物死亡，使土壤堿性和鹽分增加[6]。

5 污染對(duì)策和建議

5.1 淘汰落后產(chǎn)能

對(duì)國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)出臺(tái)的《關(guān)于規(guī)范焦炭行業(yè)整頓和規(guī)范工作的若干意見》以及焦炭行業(yè)準(zhǔn)入條件等政策，要嚴(yán)格執(zhí)行，淘汰落后產(chǎn)能。各地要嚴(yán)格按照政策規(guī)定，嚴(yán)格控制和監(jiān)督企業(yè)生產(chǎn)。

5.2 減少焦化廢物

提高認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)管理，各部門領(lǐng)導(dǎo)十分重視焦化廢物的處置工作，把環(huán)境保護(hù)擺在首要位置，把環(huán)境問(wèn)題擺在重要位置，把經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展擺在重要位置。對(duì)污染設(shè)備進(jìn)行及時(shí)控制和管理，減少焦化廢物。

5.3 回用污水

對(duì)生產(chǎn)全過(guò)程進(jìn)行新工藝的研究，有效地控制排放和回用污水。先處理后集中處理，建除鹽站，加側(cè)濾器，防止循環(huán)水污染。建立生活污水處理系統(tǒng)，在循環(huán)水、衛(wèi)生水和綠化水中使用污水，在生物反應(yīng)系統(tǒng)中加入氨水，阻止焦化廢水中的生物脫酚，減少設(shè)備腐蝕。

5.4 發(fā)展高效、低污染設(shè)備

要加強(qiáng)國(guó)際合作，發(fā)展低污染、高效益的新工藝、新設(shè)備。近年來(lái)，中國(guó)煤炭化工技術(shù)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，但仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。要發(fā)展高效、低污染的生產(chǎn)設(shè)備。研制出新型低污染焦?fàn)t。

6 結(jié)語(yǔ)

由于人民生活水平的提高，人們對(duì)環(huán)境的要求越來(lái)越高。面對(duì)這樣的形勢(shì)，我國(guó)煤化工生產(chǎn)過(guò)程中的污染問(wèn)題及其防治雖然面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，但環(huán)境保護(hù)已成為一種必然的發(fā)展趨勢(shì)。但是，為了保證國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，無(wú)論企業(yè)遇到什么樣的困難，都要高度重視，積極推廣清潔技術(shù)，減少污染對(duì)人類的危害，努力改善生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)煤化工企業(yè)健康持續(xù)發(fā)展。