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中國(guó)是世界上焦炭生產(chǎn)大國(guó)，多年來我國(guó)焦炭產(chǎn)量一直占世界焦炭總產(chǎn)量的67%以上。2017年至2021年我國(guó)焦炭產(chǎn)量從43143萬(wàn)噸增加至46445.8萬(wàn)噸，年均復(fù)合增長(zhǎng)率為1.86%。2022年，我國(guó)焦炭產(chǎn)量將有望達(dá)到47310.3萬(wàn)噸。
我國(guó)擁有完整的焦化工業(yè)體系，在規(guī)模、產(chǎn)量、技術(shù)和管理等方面，均處于高水平，為我國(guó)鋼鐵、化工、有色冶煉和機(jī)械制造等領(lǐng)域的國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。經(jīng)過多年的發(fā)展，焦化行業(yè)經(jīng)歷人工化、機(jī)械化、電氣化階段，現(xiàn)正朝著自動(dòng)化和智能化方向發(fā)展。轉(zhuǎn)型、技術(shù)升級(jí)的進(jìn)步在不斷重塑焦化行業(yè)。同時(shí)，在政策利好和技術(shù)進(jìn)步背景下，焦化行業(yè)前景光明。
“十四五”新時(shí)期，焦化行業(yè)走高質(zhì)量、綠色發(fā)展路徑
“十四五”時(shí)期，根據(jù)《焦化行業(yè)“十四五”發(fā)展規(guī)劃綱要》闡述，焦化行業(yè)面臨著新要求。到2025年焦化廢水產(chǎn)生量減少30%，氮氧化物和二氧化硫產(chǎn)生量分別減少20%;優(yōu)化固體廢棄物處理工藝，固體廢棄物資源化利源率提高10%以上。
環(huán)保要求趨嚴(yán)，要求企業(yè)對(duì)焦化廢水處理至達(dá)標(biāo)后排放，走高質(zhì)量、綠色發(fā)展路徑。對(duì)于一些水資源缺乏的地方，要求將焦化廢水處理至回用標(biāo)準(zhǔn)，回用于企業(yè)內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)廢水的近零排放。而焦化廢水中含有大量的大分子難降解有機(jī)物，傳統(tǒng)的活性污泥法不能有效的去除該部分物質(zhì)，使得生化出水中仍含有較多的有機(jī)物。導(dǎo)致其出水不能達(dá)標(biāo)排放或回用于企業(yè)內(nèi)部。因此，針對(duì)其中的難降解有機(jī)物，需對(duì)其進(jìn)行深度處理。
目前，國(guó)內(nèi)對(duì)焦化廢水主要采用活性污泥法和混凝沉淀法聯(lián)合處理，能達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978—1996)二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。隨著新的《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB16171—2012)實(shí)施，煉焦化學(xué)污水直接排放標(biāo)準(zhǔn)將于2015年進(jìn)一步提高至COD80mg/L、氨氮10mg/L，原有生化處理方式已經(jīng)不能滿足新標(biāo)準(zhǔn)的綠色發(fā)展要求。
打造焦化廢水資源化利用新方向
焦化行業(yè)中的一批關(guān)鍵核心工藝裝備，實(shí)現(xiàn)了從引進(jìn)、模仿、跟蹤向自主創(chuàng)新和研發(fā)制造。我國(guó)焦化產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成了集“設(shè)計(jì)研發(fā)、裝備制造、建設(shè)施工、生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)、檢化驗(yàn)”等為一體的較為完備的工業(yè)體系，工藝流程和現(xiàn)代化裝備水平不斷提升，為建設(shè)我國(guó)現(xiàn)代化焦化產(chǎn)業(yè)提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)裝備保障。
其中，膜分離技術(shù)是現(xiàn)代化設(shè)備應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，主要的優(yōu)勢(shì)在于對(duì)焦化廢水污染的處理，符合行業(yè)新的發(fā)展目標(biāo)。膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)的分離過程如過濾、精餾、萃取、蒸發(fā)、重結(jié)晶、脫色、吸附等相比，具有操作簡(jiǎn)便，設(shè)備緊湊，工作環(huán)境安全，節(jié)約能耗和化學(xué)試劑，無相變，無污染等特點(diǎn)，是具有發(fā)展前途的高新技術(shù)之一，將在21世紀(jì)的工業(yè)技術(shù)改造中起決定性的作用。
在焦化廢水進(jìn)一步深度處理過程中，采用超濾、反滲透等膜組合技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)廢水資源的循環(huán)利用，符合國(guó)家倡導(dǎo)的以低消耗、低排放和高效率為基本特征的循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，與焦化廢水“十四五”時(shí)期新要求完全“契合”。
膜分離技術(shù)深度處理焦化廢水，打出“組合拳”
焦化廢水的水質(zhì)因工藝流程和生產(chǎn)操作方式不同而有差異，一般焦化廠經(jīng)脫酚、蒸氨、生化、回用后的濃鹽水的含鹽量高，通常大于15 000mg/L;COD含量高且基本均為難生化降解有機(jī)物，通常在300~1 000mg/L;氟離子含量很高，通常大于150mg/L，硬度不高。水量通常不太大，隨焦化規(guī)模不同濃鹽水量從每小時(shí)幾十噸到幾百噸不等。
焦化廢水深度處理的方法很多，目前有廣泛應(yīng)用前途的工藝為分鹽工藝，通常采用分鹽納濾膜分為一價(jià)氯化鈉和二價(jià)硫酸鈉，分鹽后濃淡水側(cè)分別濃縮，濃縮后的高濃鹽水進(jìn)一步資源化。整體工藝為預(yù)處理+膜集成濃縮+高濃鹽水資源化。
焦化廢水中膠體含量比較多，需采用超濾去除水中大部分膠體。水中主要鹽分為硫酸鈉和氯化鈉，少量NO-3、K+、F-，采用分鹽納濾膜進(jìn)行分鹽。分鹽后濃淡水側(cè)采用膜集成工藝分別濃縮。
納濾濃水側(cè)主要為濃縮后的硫酸鈉，COD主要在納濾濃水側(cè)，濃縮后硫酸鈉濃度約3.5%~5%，COD約200~800mg/L。通常采用濃水納濾進(jìn)一步濃縮硫酸鈉濃度至6%~12%，或采用蒸汽機(jī)械再壓縮技術(shù)進(jìn)行蒸發(fā)濃縮。
納濾產(chǎn)水側(cè)主要為氯化鈉，濃度約1%~1.5%，COD含量約50~100 mg/L，二價(jià)離子含量通常很低，不易發(fā)生有機(jī)物污染和無機(jī)物結(jié)垢，水質(zhì)相對(duì)好。通常通過反滲透進(jìn)一步濃縮至氯化鈉濃度為8%~10%，或通過反滲透濃縮至氯化鈉濃度為4%~5%后通過電滲析濃縮至16%~20%。
膜集成濃縮工藝是在焦化廢水深度處理領(lǐng)域研究和應(yīng)用較多的處理工藝。膜分離等深度處理技術(shù)可提高資源回收利用率、提高處理能力與效率、降低能耗與運(yùn)營(yíng)成本，將是今后發(fā)展的重點(diǎn)方向。
結(jié)語(yǔ)：
作為我國(guó)煤炭消費(fèi)第二大行業(yè)，風(fēng)口上的焦化行業(yè)減碳行動(dòng)刻不容緩，且減污降碳任務(wù)艱巨、挑戰(zhàn)嚴(yán)峻。未來，焦化行業(yè)作為煤消耗、碳排放大戶，勢(shì)必還會(huì)在各方政策支持下，走上更為清潔、綠色的生產(chǎn)之路。
在焦化廢水處理中，不同的處理工藝各有優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)企業(yè)的實(shí)際情況選擇才合理。采用超濾、反滲透等膜組合技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)廢水資源的循環(huán)利用，符合國(guó)家倡導(dǎo)的以低消耗、低排放和高效率為基本特征的循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式。膜法處理焦化廢水，實(shí)現(xiàn)了焦化廢水的回收再利用，保護(hù)了環(huán)境，節(jié)約了水資源；并為企業(yè)走上技術(shù)化、集約型、高效益、可持續(xù)發(fā)展之路奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
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