印染行业烟气及废液治理的经济性和区域环境效益探讨

2012-07-19严颖

绿色科技 2012年4期

严颖

（福建省福州市环境监测站，福建福州350100）

1 引言

长乐市位于福建省东部沿海，气候暖热湿润，常年盛行东北风。印染行业是其支柱产业之一。根据2010年污染源普查动态更新调查：长乐市共有印染企业小锅炉85座，占其工业锅炉总数的78%，二氧化硫产生量占工业非电二氧化硫产生总量的36%，对周边大气环境造成比较严重的污染。为了解决印染行业大气污染问题，2007年长乐市开始实施印染全行业废气污染治理工作，在全市中小印染企业中全面推广利用碱性印染废液进行湿法脱硫的工艺，该方法因工艺流程简单，设备投资成本小、运行费用低，且属于一种以废治废的有效方法，在当地得到广泛地推广，减排效益显著。

2 碱性印染废液治理技术分析

印染企业在印染过程中会消耗大量的染料、染色助剂、浆料等，所产生的废水成分复杂，具有水量大、色度高、碱度高等特点，其pH值一般在10～13之间，水含有大量的火碱、纯碱、硫化碱等助剂[1]。该脱硫工艺属于钠碱法烟气脱硫的一种改进技术，利用碱性印染废水与烟气充分接触，废水中的碱与烟道中的SO2发生中和反应：

通过上述反应，烟气中的SO2被充分中和而净化，1molNaOH可脱除1molSO2，为提高脱硫速率，通常钠硫比（NaOH/SO2）选1.1mol/mol，工艺流程见图1。

锅炉的烟气由引风机送入的湿法脱硫塔，烟气在塔内自下向上流动，而经过过滤的印染废水作为脱硫液通过脱硫液池，再由耐腐蚀泵打入脱硫塔，从喷淋器自上向下喷淋，与运动中的烟气直接接触，完成较充分的中和反应，达到去除烟气中二氧化硫的效果。中和后的烟气再经过脱硫塔上部的除雾装置挡住烟气中残存的雾滴，最后脱硫后的烟气通过烟囱达标排放。

图1 脱硫工艺流程图

3 碱性印染废液治理经济性分析

3.1 脱硫运行费用分析

以20t/h锅炉为例：耗煤量约为2t/h，煤含硫量以1%计，年运行7 200h，印染废水pH值为12。脱硫成本主要包括设备折旧费，脱硫材料费用、用电、用水，运行人工费，设备维护费。

（1）设备折旧费用：20t/h锅炉脱硫设备静态投资成本为30～50万元（取平均值40万元）。根据设备折旧特点，折旧费以平均年限法计算，根据税法规定，其折旧年限为10年，年折旧额为40÷10＝4万元/年。

（2）脱硫剂、用水费用。由于脱硫剂全部是来自车间的碱性废水（目前对中小企业锅炉脱硫效率尚无严格规定，此处不考虑额外补充碱液的费用），因此脱硫剂和水耗费用不计。

用电费用为20t/h锅炉脱硫设备配套引风机、耐腐蚀泵等设备电耗总计约为6kW，以年运行时间7 200h计，平均电费0.58元/kW·h，年运行电费为2.6万元。运行人工费可由原有的锅炉工兼任，不增加费用。设备维护费为每年脱硫设备检修、防腐、管理等费用平均约2万元。以上合计费用为8.6万元/年。

3.2 脱硫经济效益分析

（1）每年可减免的二氧化硫排污费。根据目前已安装在线监测系统的印染企业监测结果，设施脱硫效率约为50%到82%，取平均值66%，脱硫设施投运率以90%计，平均综合脱硫效率为61%，因此每年可减少二氧化硫排放量约为2×7 200×1%×1.7×0.61＝149t。可减免排污费：149×1 000/0.95×0.6＝9.4万元。

（2）每年可减免的烟尘排污费。经过除尘的烟气，在喷淋脱硫的过程中，能再去除约50%的烟尘，据统计每年可减少烟尘排放量约12t。可减免排污费为12×1 000/2.18×0.6＝0.3万元。

扣除运行成本后，脱硫设施运行后的产生的直接经济效益为1.1万元/年。由于采用印染废水脱硫，在节约了脱硫剂费用的同时，也间接节省了中和碱性印染废水所需要的工业酸费用，预计每年消耗脱硫废水25万t，可节省工业酸费用约5.7万元。锅炉烟气中含有的微小炭粒、烟粉尘，以及脱硫产物CaSO4·2H2O晶体等，在废水中能起到了絮凝剂的作用，吸附印染废水中的有机物、色素等，发生絮凝沉淀，能减少废水后续处理约23.8%的絮凝剂加入量，同时降低废水中的COD和色度[2]。因此该工艺作为印染废水的前端预处理，节约废水处理成本的同时，实现了废水、废气共治双赢的效果。

4 碱性印染废液治理环境效益分析

4.1 区域二氧化硫排放总量分析

“十一五”期间长乐市工业快速发展，印染行业工业总产值逐年增加，特别是2006年起印染企业大量投产，其二氧化硫排放量剧增，2007年长乐市大力推动印染行业企业小锅炉的碱性废液脱硫工程，到2008年底已在全市范围内基本完成全部印染企业小锅炉脱硫工程建设，不但成功抵消由全行业扩大生产带来的二氧化硫排放量增加，且实现了印染行业二氧化硫排放量逐年下降。2007年长乐市印染行业总耗煤量约39万t，二氧化硫产生量为7 509t，因此完成印染全行业锅炉脱硫每年可减少二氧化硫排放约4 580t，见图2。

图2 SO2排放总量和区域经济发展

4.2 区域环境质量影响分析

根据环境统计数据：长乐市工业二氧化硫主要由位于长乐的华能福州电厂、大型钢铁企业福建鑫海冶金有限公司和长乐市的印染行业25家企业排放，3部分SO2产生量占长乐市工业二氧化硫产生总量的97.5%。参考长乐市行政区划地图（图3）和工业布局：华能福州电厂位于长乐市城区西北方向约6km的筹岐村；福建鑫海冶金有限公司位于长乐市城区东南方向约26km的松下镇；长乐市印染企业分布范围较广，上至谭头镇、金峰镇，下至江田镇、松下镇均有分布，其中以金峰镇分布尤为密集，约占所有企业的60%。由于长乐市常年盛行东北风，华能福州电厂和福建鑫海冶金有限公司的产生废气污染物对长乐市城区全年的空气质量直接影响相对较小，而位于城区东北方向的金峰镇印染企业群产生的废气污染物将快速扩散至长乐市城关，直接影响着城区空气质量。为此本文将比较2005年以来长乐市城关空气质量变化和区域行业治理工程之间的关系。

图3 长乐市行政区划

图4 长乐市城区空气SO2浓度年平均值、酸雨率及酸雨pH年均值变化趋势

受印染企业工业规模扩大污染排放增加的影响，长乐市城区二氧化硫浓度年均值2005年至2008年逐年呈线性增加趋势，由于2008年行业治理工程全面实施，2008年增速明显放缓，至2009年出现了下降的趋势，而2010年又出现反弹上升，主要原因是部分企业脱硫设施建成几年后，由于放松管理、设备维护不到位等原因，导致设施未稳定有效运行；城区降雨酸雨率、酸雨pH值也有相似的趋势。综上分析：城区二氧化硫年均值、酸雨率下降趋势与印染行业脱硫实现二氧化硫排放总量减少有很高的一致性（图4）。