煤化工固体废物的清洁处置

姜海洋

煤化工固体废物的清洁处置

姜海洋

煤化工行业产生的固体废物具有产生量大、危险废物种类多、废物资源化途径多等特点。

煤化工行业在实现煤炭清洁高效利用方面肩负着转型发展的重任。

面对日益严峻的节能减排、雾霾治理和生态保护的巨大压力，以往的煤炭粗放增长模式难以为继，煤化工作为煤炭——能源化工一体化的新型产业在实现煤炭清洁高效利用方面肩负着转型发展的重任。

《石化产业规划布局方案》（发改产业［2014］2208号）要求新增煤化工项目固体废弃物应实现资源化利用。2015年新《环保法》公布实施后，又相继出台了《现代煤化工建设项目环境准入条件》（试行）等一系列法规标准，要求按照“减量化、资源化、无害化”原则对固体废物优先进行处理处置，同时从规划布局、项目选址、污染防治和环境影响等各方面对煤化工的环保要求是“严上加严”。

但目前在煤化工企业中，废弃物堆放的渣场、灰坑基本是企业自己规划、建设、管理、处置，有的企业甚至随意自行填埋、就近堆放，布点多、容量小、选址不当，有的甚至没有防渗透、防散扬、防流失等方面的措施，不仅造成了二次污染，而且造成了二次浪费，其危害包括侵占工厂内外大片土地，污染土壤、地下水和大气环境，直接或间接危害人体健康。因此煤化工固体废物的清洁规范处置任重而道远。

煤化工固体废物特点

煤化工行业产生的固废具有产生量大、危险废物种类多、废物资源化途径繁多等特点。

一般每生产1吨产品产生1～3吨固废，有的甚至产生废物高达12吨，是较大的工业污染源之一。产生的一般固废主要有煤气化炉产生的炉渣、飞灰和滤饼，煤制氢单元及自备电站锅炉产生的炉渣和粉煤灰、原水回用水系统产生的无机污泥等。

煤矸石的堆存不仅占压了大量土地，其淋溶水渗透到地下污染土壤进而污染地下水，其地表径流则对地表水体造成污染，而且自燃的煤矸石会释放出大量有害气体，造成大气污染。

危险废物有相当一部分具有极毒性、反应性、腐蚀性等特点，主要有：产生于加氢、合成、聚合、裂解、醚化等化学反应单元的废催化剂；产生于过滤、干燥、精制、除杂等化工生产单元的废吸（脱）附剂；隔油池、污水处理装置、化学品储罐等设施中产生的污泥、油泥和残渣；产生于脱硫醇、碱洗、中和等化工生产单元的废碱液，以及除上述工业固体废物以外的其他废物，如有机废液、废树脂、催化剂载体等。

煤化工固废中有相当一部分是反应的原料和副产物，通过加工可以将有价值的物质回收利用，如从废催化剂中回收稀有金属，罐底泥和油泥可作制砖的燃料，废酸液分解后制取硫酸，废碱液可代替烧碱生产漂白纸浆等，从中取得较好的经济、环境效益。

煤化工固体废物适用的处理技术

灰渣填埋技术。填埋技术优点是相对投资少、处理容量大、处理速度快、必要时可重新资源化等。目前很多煤化工企业也会建设企业自用的填埋场，用于填埋企业生产过程中产生的锅炉灰渣等一般固废，虽然符合《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》（GB 18599）及其相关标准要求，但缺点是减容效果差，需占用大量的土地资源，填埋场产生的渗透也对水体和土质容易造成污染。产生的危险废物基本送至项目或者所在园区配套建设的危险废物贮存场所统一填埋处置。

污泥干化技术。国内污泥干化处理技术呈现多样化的格局，干化形式主要可以分为热力干化和水热干化技术，干化后的污泥产品可以用作肥料、土壤改良剂、替代能源等。应用较多的污泥干化工艺设备包括流化床干化、桨叶式干化、带式干化、卧式转盘式干化、立式圆盘式干化和喷雾干化等六种工艺设备。煤化工项目污水处理产生的“三泥”在厂区内先干化预处理后再送往危废处理中心处置。近年来污泥干化新技术越来越引起国内研究者的关注，例如杭州市固废中心的“热干燥造粒技术”，污泥的干燥和造粒同时进行；清华大学的“水热干化技术”，通过将污泥加热，在一定温度和压力下使污泥中的粘性有机物水解，破坏污泥的胶体结构，改善脱水性能和厌氧消化性能的技术，该技术目前已经成功应用。但总体来说国内真正拥有自主知识产权且具备推广价值的研究成果还很有限，污泥干化存在能耗高、装置投资费用高、气体净化工艺复杂、运行成本高等技术不足等特点，需要在我国自主知识产权的国产化设备上加强研究和突破。

针对煤化工产业发展现状和环境资源特点，政府相关部门以及煤化工企业应结合煤化工产业生产全过程的各个阶段，在实践中逐步确定新的废物管理模式对所有固体废物进行监控管理。

焚烧技术。焚烧技术作为最快捷、最彻底实现污泥减量化、稳定化、无害化的最终处置技术，在国外已发展成为主流的成熟技术之一。日本在焚烧工艺方面的研究很多，如将焚烧灰作为沥青填料、砖瓦材料、路床和路基材料、水泥原料、熔融填料等。焚烧装置使用较多的有竖式多级焚烧炉、转筒式焚烧炉、流化焚烧炉等。国内的污泥焚烧一般采用干化和焚烧联用的处理工艺，大幅降低其含水率后再进行焚烧以实现节能的目的，是我国政策标准范围内规定的一项最佳可行的主流技术之一。常用的污泥焚烧方式主要有四种：干化焚烧联合处理污泥、与热电厂联合焚烧处理污泥、与水泥厂联合处理污泥以及利用垃圾焚烧炉处理污泥。从我国国情综合考虑，利用污泥和燃煤热电厂的煤混烧发电技术、污泥与生活垃圾的混烧发电技术，以及利用工业锅炉的协同处理污泥技术在国内有比较大的发展空间和推广价值。但由于掺烧比例较小，一般干物质在5%～10%之间，则存在污染物稀释排放的问题。因此，开发高效、节能、环保的污泥干化焚烧系统是污泥干化焚烧技术的重要路线和必然选择，且应尽快探讨和控制污泥和煤的掺烧问题，并制定这方面的标准。

污泥碳化技术。通过碳化技术处置市政污泥比焚烧和熔融技术更有优势，一般情况下排放的尾气量较少、不产生危废飞灰、减量效果明显（减少污泥体积和重量约90%以上）、集约化程度高（100吨/日处理规模的总占地面积只需1000平米）、碳化生成物具有和木炭相似的特性（可以作为吸附材料、除臭材料、杀菌材料、燃料或蔬菜栽培肥料、土壤改良材料），具有广泛有效的利用途径和较高的经济价值。该技术是适合国内污泥特性和处理处置需要的，中节能博实（湖北）环境工程技术有限公司承建的鄂州市污泥碳化工程是国内第一个商业化运营的污泥碳化项目，采用“低耗能连续高速污泥碳化新系统工艺技术”，日处理含水率80%的脱水污泥60吨，单套处理能力中国第一、全球第三，碳化处理过程安全可靠、高效的新型实用技术，各项技术、经济指标处于国内领先水平，为我国污泥处置提供了新的解决方案，但目前还未有应用于石油化工行业的项目建成投用。

煤化工固体废物综合利用途径

根据环保要求，对—般固体废物的综合利用率和危险废物的无害化处置率要达到100%。煤化工项目产生的锅炉炉渣可作为建筑材料水泥、制砖原料，也可以用作铺路的路基，但运得太远会造成成本上升，没有竞争力；对于生化处理剩余污泥干化后一般可外运作填埋处置；一般将废催化剂送回制造厂商回收处理；精馏残液除部分加工作副产外，其余应作危废处置。

煤矸石的利用现状

煤矸石是采煤过程中产生的废渣。据不完全统计，目前全国堆存的煤矸石累计约46 亿吨，占压土地1.2 万公顷以上，并继续以每年约1.6 亿吨的速度增加，是我国排放量最大的工业固体废物。煤矸石的堆存不仅占压了大量土地，其淋溶水渗透到地下污染土壤进而污染地下水，其地表径流则对地表水体造成污染，而且自燃的煤矸石会释放出大量有害气体，造成大气污染 。

根据煤矸石的不同成分对其科学地开发利用，可以节约能源、土地，减少污染，保护生态环境。含碳量较高的煤矸石可直接供沸腾炉作燃料；含碳量较低的可用于砖瓦、水泥等建材的生产；含碳量极低的可填坑造地，用于井下回填和矿区充填复垦，作路基材料、边坡防护、处理不良土质路段和桥背填土等。

目前国内煤矸石的利用还存在资源化利用低、利用效果差、区域不平衡现象严重等问题，建议工业园区、企业不断开拓新模式，以发展循环经济为目的，实行分类管理、实现高效利用，适当增加相关优惠政策的灵活性和区域的针对性，充分激发煤矸石产生主体综合利用的内在动力。

粉煤灰的利用现状

粉煤灰来自燃煤锅炉和煤气站，产生量很大，主要为锅炉烟气经除尘器收集下来的细小固体颗粒物。各厂所采取的利用方式及处置方法与锅炉渣相似，即用于建筑材料工业、建筑工程、市政筑路、矿井回填、塑料工业和农业土壤改良剂等。但是，也有一些企业将粉煤灰露天堆放，造成了风吹扬尘，雨淋流失的局面，严重污染了周围的空气和水体。因此，为避免粉煤灰对环境的污染，应尽量将其全部综合利用，国内一些行业有许多粉煤灰的成熟技术可以借鉴。如用作混凝土和砂浆的掺合料生产粉煤灰水泥，用于公路或道路的垫层、基层、承重层、面层及路堤等，用于酸性土、粘性土等地区的土壤改良，从粉煤灰中回收空心玻璃微珠，从粉煤灰中提取氧化铝、铁等。

焚烧技术作为最快捷、最彻底实现污泥减量化、稳定化、无害化的最终处置技术，在国外已发展成为主流的成熟技术之一。

此外，粉煤灰还可用于制分子筛、作吸附剂和过滤介质等方面，要想使粉煤灰具有较高的生产力、生态效益和经济效益，必须加强其应用范围，不断扩大粉煤灰综合利用规模，提高技术水平和产品附加值，实现资源化发展策略，更充分地利用环境资源。

煤制油油灰渣的利用途径

神华集团煤直接液化工程第一条生产线于2008年12月31日制出合格的成品油，设计第一条生产线产油100万吨/年，产出的油灰渣60万吨/年。油灰渣产生于煤直接液化项目核心工艺煤液化装置，是一种非常特殊的燃料，属于中高和高热值、高挥发分、低灰分燃料，低灰熔点，易结焦，易燃尽燃料。通过国内多家检测单位的分析可以看出，油灰渣的腐蚀性、急性毒性和浸出毒性均低于国家《危险废物鉴别标准》（GB5085.1-3-2007），是一种优质燃料（低灰、高发热量），综合利用价值高。煤直接液化工程产生的油灰渣必须加以利用，也是当下节能环保的要求。

目前神华集团正在做油灰渣综合利用的研究工作，使油灰渣在安全环保的前提下进行综合利用。如：从油灰渣中提取沥青烯，目前实验室小试已取得成功，正在进行中试前准备工作；将油灰渣与煤一定比例用于锅炉掺烧，节省了燃煤，对煤制油油灰渣的高硫分，通过脱硫技术和设备完全可以达到二氧化硫排放的环保标准，锅炉掺烧油灰渣运行时锅炉烟气中二噁英浓度含量低于国家《危险废物焚烧污染控制标准》（GB18484-2001）限值，灰渣中的重金属污染物低于国家《危险废物鉴别标准》（GB5085.1-3-2007），符合环保要求，可实现油灰渣的综合利用；将油灰渣掺入煤中作为煤气化炉（德士古）原料得以利用，因为煤气化炉（德士古）反应温度能达到1100℃-1200℃以上，可更加保证燃烧后烟气及灰渣满足环保达标及无害化的需要，目前正在进行掺烧实验。

煤化工固体废物管理对策及建议

国内煤化工在其发展初期，一些地方不顾及资源、生态、环境等方面的承载力，出现盲目规划、竞相建设煤化工项目的势头，造成了资源浪费严重，环境污染加剧。针对煤化工产业发展现状和环境资源特点，政府相关部门以及煤化工企业应结合煤化工产业生产全过程的各个阶段，在实践中逐步确定新的废物管理模式对所有固体废物进行监控管理。

建立全过程管理体系

企业应建立完善的固体废物管理体系，明确管理职能部门，其职责是对全公司每年排放的所有固体废物从产生、收集、运输、贮存、再循环、再利用、加工处理直至最终处置实行全过程管理，并且对废物合理的产生量、废物流向和分配及监测记录、废物处理和转化、废物有效排放和废物总量衡算、废物从产生到处理的全过程评估等过程进行系统性梳理审计。健全高效的管理体制，是做好固体废物处理的有效保证。

实现废物最小量化

现代废物管理的基点是使废物最小量化。企业应当培养生产管理人员树立废物最小量化意识，建立相关制度和操作规范。改进生产工艺或设计，选择适当原料，使生产过程不产生废物或少产生废物。制订科学的运行操作程序使废物实现合理可达到的尽可能少，以及对有可能利用的废物进行循环和回收利用。

实行废物交换

通常一个行业或企业的废物有可能是另一个行业或企业的原料，通过现代信息系统对废物进行交换。这是利用现代信息技术对废物资源化实行合理配置的一种系统工程处理方法。

建设固废综合贮存处置、利用项目区

煤化工重点分布区域应开展合理的区域规划和规划环境影响评价，政府协调相关部门及化工园区，整合渣场资源，按照统一规划、分类堆存、科学管理、合理利用、现代化建设及生态运营的原则，根据工业固废的种类、特性，规划建设固废综合利用项目区以及现代化综合贮存、堆存渣场，对贮存处置场进行科学规范化管理，并定期对渣场渗滤液进行环境监测，对固废综合利用后剩余的部分采取统一规划、集中分类处置，打通固废产品运输、销售渠道，提高固废产品销售量开辟利废产品运输绿色通道，降低运输成本。

制定优惠政策

煤化工产业发展速度、规模要与当地资源、生态环境承受能力相适应，走循环经济、建立和谐社会之路。鉴于煤化工废渣量较大的现实，各地应出台政策鼓励企业变废为宝，发挥相关部门协作机制，共同拓展固废综合利用渠道，制定用地、以奖代补等政策，支持工业固废技术研发和新产品开发，积极推广新技术、新产品的应用，充分调动固废利用企业积极性，为固体废物再利用寻找出路。

近两年，国内煤化工产业迅猛发展，产生的是固体废弃物也越来越多。我们应总结国内外的成功经验，结合我国实际，找出一条适合我国国情的道路，在已有的法律框架基础上进一步补充和完善相关固体废物处理的法律法规，不断完善固体废物管理办法，严格对危险废物的全面监督管理，探索煤化工固体废物综合利用新路，提供政策引导、经济扶持、价格补贴、税收优惠等的支持与配套，真正实现变废为宝。

中国神华煤制油化工有限公司）