石炭化学工業の発展は、汚水処理の難問をどう解決するか

Thread Content

徐炎華は、南京工業大学環境科学及び工学学院の院長であり、博士課程の指導教員でもある。また、「千人計画」の特別招聘専門家であり、石炭化学工業分野の委員会メンバー、持続可能な発展に関する研究会の理事でもある。中国石油化学業界における石炭のクリーンな変換による節水・排出削減プロジェクトの責任者であり、江蘇省の化学汚染制御および事故緊急対応技術研究センターの所長も務めている。主に、工業系の水質汚染制御、有害で悪臭を放つ工業廃ガスの処理、工業廃棄物の資源化に関する新技術や新素材、新しい装置の研究開発と実用化に取り組んでいる。これまでに多くの「863」プロジェクトや重要な水質汚染対策プロジェクト、重要な科学技術支援プロジェクトを主導してきており、省レベルや部門レベルの科学技術進歩賞を5回受賞している（そのうち1等賞が2回）。彼は、中国における化学汚染制御や工業分野における節水・排出削減の分野で著名な専門家である。 今年に入ってから、多くの石炭化学プロジェクトの環境影響評価が環境保護省によって却下されている。石炭化学プロジェクトを発展させるには、環境問題は避けて通れない障害となっている。現在、石炭化学工業における環境問題の難点は何か？実際に有効な解決策とは何か？そうした疑問を抱き、記者は我が国の化学工業における汚染防止や産業分野における水の節約・排出削減の分野で著名な専門家であり、南京工業大学環境学院の院長でもある徐炎華教授にインタビューを行った。 一律に蒸発池を禁止することには賛成しない　記者：現在の石炭化学工業の環境問題について、どうお考えですか？徐炎華：先日、中国石油化学工業連合会が主催した西部4省区の石炭化学企業に関する専門調査に参加し、石炭化学業界が直面している環境問題に焦点を当てました。7、8日間の調査を経て、私の全体的な感想は賛否両論です。嬉しいことに、多くの石炭化学企業がガス化や変換などの重要な技術・装置の国産化や大型化において、顕著な進展を遂げている。一部の石炭化学コンビナートでは、石炭火力発電との複合生産、石炭系製品の拡充・発展、そして石炭化学と石油化学の相互補完的な共存に向けて、積極的かつ実り多い探求が行われている。懸念されるのは、業界が直面する環境問題が極めて深刻であり、水不足と水質汚染が業界の発展を妨げる大きな制約要因となっていることだ。石炭化学工業を積極的に発展させている地域の中には、一方で水資源が深刻に不足しており、他方で生態系が脆弱で環境容量がないところもある。一部の企業は報告書で汚水のゼロ排出を実現したと主張しているが、実際の処理工程や再利用先については明確に説明できず、検証に耐えない。効果的な監視・管理の手段が欠如しているため、企業の実際の汚水処理効果や中水再利用率、および単位製品あたりの水消費量を把握することが難しく、状況は憂慮すべきものである。 記者：テングリ砂漠の汚染問題により、蒸発池が非難の的となっている。一部の石炭化学プロジェクトは、蒸発池を設置したために却下されたと聞いていますが、これについてどう思われますか？徐炎華：蒸発池を設置する当初の目的は、高塩分で化学的酸素要求量が低い汚水を処理するためでした。我が国の蒸発量が多い西北地域では、太陽エネルギーを利用して汚水を自然に蒸発させて濃縮することで、**企業が蒸発装置を設置するための投資や、蒸発結晶化の運用コストを節約することができる。投資額が大きく、収益性が低い石炭化学プロジェクトにおいて、蒸発池の設置は、企業が低コストで高塩分含有の汚水を処理するための実用的な解決策となっている。残念ながら、一部の企業が蒸発池を誤って汚水の一時貯留槽や事故用タンクとして利用し、大量の高濃度汚水を直接排出している。中には環境汚染事故を引き起こした例もあり、これは蒸発池の建設を承認した当初の趣旨に完全に反している。 一部の地域では、このために蒸発池を一律に廃止し、企業に汚水の完全なゼロ排出を求めている。私の考えでは、蒸発池で汚染事故が起きる原因は多岐にわたり、問題は蒸発池自体にあるのではなく、監視や管理が不十分であり、政策が整っていないことがその重要な原因です。蒸発池内の真に化学的酸素要求量が低く、毒性が低く、塩分濃度が高い汚水は、一般的に生態環境に深刻な影響を与えることはない。したがって、蒸発池に対する一律的な決定は、科学的妥当性、合理性、および実現可能性の面で一定の問題がある。 監視・管理を強化し、蒸発池に排出される汚水の水質や水量が定められた基準を満たすようにすることが鍵である。さらに、適切な補完策となる関連政策をどのように策定するか、基準を超えて排出する企業には排出税を増額したり一定の罰則を科し、基準を達成して排出を削減する企業には相応の補助金や報奨を与えること、また企業の新鮮水使用量については定められた単位水量を基準に段階的な料金を設定すること――これらの措置により、現在の石炭化学企業が蒸発池を乱用し、節水・排出削減に対してプレッシャーも動機も持たないという受動的な状況を改善することができるだろう。 ほぼゼロ排出を実現する方がより科学的かつ合理的です。
記者：現在、業界内ではゼロ排出とほぼゼロ排出についてまだ議論がありますが、ご見解はどうですか？
徐炎華：汚水のゼロ排出とは、一切の廃水や廃液を工場外に排出しないことを意味します。つまり、濃縮塩水でさえも外部に排出してはならず、すべての高濃度塩水は蒸発結晶させなければなりません。しかし、蒸発装置による蒸発脱塩は、投資費用や運用コストが企業にとって負担が大きく、また結晶塩の有効な処分方法も現在のところ見当たらない。現行の環境保護規制によれば、この種の塩渣は危険廃棄物に該当し、専門の危険廃棄物処理業者によって処理されなければならない。処分コストが高いため、企業の経済的負担が重くなるだけでなく、多くの地域で危険廃棄物の処理能力が著しく不足しているため、現地での処分も困難である。 最近、一部の機関では高塩分含有廃水の分別結晶技術の研究を加速し、結晶塩の資源化利用を模索している。しかし、これらの研究はまだパイロット試験や中規模試験の段階にあり、その技術的・経済的な妥当性や実際の工学的応用の可能性についてさらなる検討が必要である。 上述の実情を踏まえ、生態環境保護の必要性、石炭化学企業の実際の汚染処理能力、そして現在の環境保護技術の水準を総合的に考慮すると、厳格な汚水の分別収集や質別処理、および全工程の最適化を実施した上で、濃縮された少量の高塩分かつ低化学的酸素要求量の汚水を蒸発池に排出し、汚水のほぼゼロ排出を実現する方が、より科学的で合理的かつ実行可能だと個人的には考えます。 技術はゼロに近い排出量を実現するための鍵です。記者：では、石炭化学工業における汚水のゼロに近い排出量の実現について、どのようなアドバイスがありますか？徐炎華：現在、石炭化学工業のプロジェクトでは、汚水のゼロに近い排出量の実現に関してまだ多くの問題があります。 まず、汚水処理設計と主要プロセス設計は通常、同じ組織によって行われることはなく、設計作業が乖離しており、シームレスな連携が図られていない。一方、ほぼゼロ排出のプロジェクトにおいては、汚水処理システムと主要な生産装置が高度に連携している。給水点、汚染発生点、中水再利用点、そして汚水の収集処理および再利用は、有機的な全体であるべきだ。汚水処理と主要なプロセス設計を総合的に考慮し、同時に設計することによってのみ、真の意味でのほぼゼロ排出を実現することが可能になる。 次に、既存の汚水処理プロセスは、ターゲットの絞り込みや有効性において一般的に問題がある。石炭からのガス製造（ルッチ炉またはイギリス式液体スラグルッチガス化炉）、石炭からの石油製造（直接液化）、および石炭からのコークス製造プロジェクトでは、通常、高濃度のフェノールやアミンを含む有害な廃水が発生する。従来の「単純な前処理＋生物化学処理」という処理方式では、安定して効果的に処理することが難しい場合が多い。たとえその後の膜処理や蒸発脱塩の設備が整っていても、ほぼゼロ排出を実現するのは難しい。顕著な技術的問題の一つは、必要な前処理が欠如していることです。効果的かつ経済的な強化前処理技術を選択し、汚水中の大量の有毒有機物を効率的に分解することで、後続の生物化学処理システムの有効性と運用安定性を大幅に向上させることができる。上記の汚水には、高濃度の有機毒物だけでなく、大量の油分や懸濁物（石炭粉、石炭微粉）も含まれており、これがフェノール・アンモニア回収装置のスケール形成や詰まりを引き起こし、システムの安定した運転を妨げることが多い。したがって、フェノールアミン回収ユニットの前段階で、汚水に含まれる大量の油分や懸濁物を効率的に除去するための、効果的かつ経済的な前処理技術を導入する必要があり、これによってフェノールアミン回収装置およびその後の汚水処理システムが効率的かつ安定して稼働し続けることが保証される。 再び、現在の汚水処理プロセスには、技術が断片化しており、統合度が低いという問題がしばしば存在します。既存の石炭化学プロジェクトでは、複数のユニットが別々に実施されており、各ユニットの技術間に適合性の欠如や、効果的な連携・統合が困難であるという問題が見られる。一部の企業では、汚水と清水中の水を分離したり、汚水を分類して回収したり、質別に処理することが不十分であり、最終処理に重点を置きながら、処理過程での節水を軽視している。私の考えでは、節水と排出削減を実現するためには、汚水処理の全プロセスにおける工程最適化を強化し、システム工学の原理を応用して「ウォータージャンクション」技術を積極的に導入し、水の段階的な利用や質別再利用を推進すべきだ。この基盤の上で全工場の水平衡を確立し、中水島を建設して、全工場の再利用水の柔軟な調整を実現する。