石炭化学工業の水処理はなぜこれほど難しいのか？

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石炭化学工業の水処理はなぜこれほど難しいのか？著者/出典： 日付：2016-02-17 クリック数：28 現在、国内の石炭化学産業は発展の岐路に立っている。一方で、昨年以降、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；一方で、国際原油価格の下落により、石炭化学工業の経済性は大きな影響を受けている。いずれにせよ、石炭化学産業を発展させるためには、環境保護は避けて通れない課題であり、特に汚水処理は石炭化学企業にとって乗り越えなければならない障壁となっている。石炭化学産業が汚水処理の問題を解決するための、実際に効果的な方法はあるのだろうか？利益が大幅に減少する中で、企業は環境保護への投資を維持できるのか？記者が特別に調査を行った。 汚水処理は受動的な対応に留まっている。南京工業大学環境学院の徐炎華院長は、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調査に参加したことがある。彼は記者に対し、今回の調査の焦点は石炭化学産業が直面している環境問題だと語った。 “7、8日間の調査を経て、全体的には良い点も悪い点もあると感じました。嬉しいことに、多くの石炭化学企業がガス化や転換などの重要技術や設備の国産化、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、石炭と電力のコージェネレーション、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非常に深刻であり、水不足と水質汚染が業界の発展における重要な要因となっていることだ。一部の石炭化学プロジェクトの建設地は、一方で水資源が極めて不足しており、他方で生態系が脆弱で、もはや環境容量がない。”徐炎華は言った。 紹介によると、多くの石炭化学企業では、水の使用、節水、汚水処理の再利用、ほぼゼロ排出などの分野において、受動的に対応しようとする考えが見られるという。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・管理手段が欠如しているため、企業の実際の汚水処理効果、中水再利用率、および単位製品当たりの水使用量を把握することが困難で、状況は憂慮すべきものである。 また、蒸発池によるテングリ砂漠の汚染問題も非難の的となっている。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運用コストを**節約できる。当初、蒸発池が設置された目的は、低化学的酸素要求量で高塩分の汚水を受け入れるためでした。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、企業が高塩分含有の廃水を低コストで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池や事故対応用の池として利用し、大量の高濃度汚水をそのまま排出している。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目的に完全に反する行為である。一部の地域では、そのために蒸発池を一律に廃止し、企業に汚水のゼロ排出を義務付けている。しかし、蒸発池で汚染事故が発生す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。 ゼロ排出には多くの問題がある。「石炭化学工業において真の汚水ゼロ排出は不可能だが、近ゼロ排出は実現可能である。」”業界関係者は記者の取材に応じて述べた。 それにもかかわらず、徐炎華は、現在の石炭化学プロジェクトにおいても、排水のほぼゼロ排出という面で多くの問題が存在すると述べた。 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。また、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との間には高度な連携が求められる。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、有機的な全体として機能すべきである。汚水処理と主要なプロセス設計を統合的に考慮し、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となる。 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汚水が発生する。従来の単純な前処理＋生物化学処理プロセスでは、安定かつ効果的に運用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完備されていても、ほぼゼロ排出を実現するのは難しい。その中で顕著な技術的問題の一つが、必要な前処理が欠如していることです。 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見られます。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、汚水と清水を分離する対策や、汚水の分別収集、質別処理が不十分であり、最終処理に重点を置きながら、プロセスでの節水を軽視している。 ガス化技術が処理の難易度を決定する　中国石油化学工業連合会の胡遷林副秘書長は、石炭化学工業から発生する廃ガスや固形廃棄物は管理可能だが、廃水、すなわち高濃度で分解しにくい有機廃水や高塩分廃水が難題であると強調した。石炭化学工業の汚染問題が解決されなければ、同業界の発展が制約されるでしょう。例えば、ガス化においては、ガス化の技術が異なると発生する汚染量も異なり、それに応じた対策や処理の難易度もそれぞれ異なってくる。 そして、最も処理が難しい石炭化学工業の廃水とは、ガス化工程でルッチガス化炉が使用される場合や、石炭からコークスを製造する際に発生する廃水です。この種の汚水には、高濃度の有機毒物だけでなく、大量の油分や懸濁物（石炭粉や煤塵）も含まれており、しばしばフェノール・アンモニア回収装置のスケール発生や詰まりを引き起こし、システムの安定した運転を妨げます。 中科合成油有限公司の顧問である唐宏青氏は記者に対し、昨年末、石炭化学関連企業の関係者たちが上海で会議を開き、石炭化学プロセスにおける汚水処理の問題について議論したと語った。実際には、ルッチ式ガス化プロセスで発生する廃水の処理が主なテーマだった。この種の廃水にはフェノールやタールが含まれているため、処理が非常に困難である。 “実際、すべての石炭化学企業の排水処理問題が深刻というわけではありません。スラリーガス化を採用しているイタイ石炭石油化社の汚水前処理は非常に優れており、最終処理段階でさらにイオン膜を利用し、多段蒸発などの措置を加えることで、基準値を満たす排出が実現でき、実際に排出される汚水量はごくわずかです。企業がこれについて議論する主な理由は、数箇所の石炭から天然ガスを製造する工場で、ルールギ炉のガス化プロセスが採用されているからです。例えば、大唐克旗の石炭からの天然ガスプロジェクトなどです。”唐宏青はそう述べた。 唐宏青は分析するに、現在の技術レベルでは、たとえ皆で議論しても、何の結論も出ないだろう。このような高油分かつ高濃度のフェノールアミンを含む有害汚水に対しては、それを完全に処理できるより実用的な技術がまだ存在しないからです。 唐宏青は記者に対し、一部の石炭化学企業が工場を建設する際にすでにルーチー炉の工程ルートを選んでいたが、その決定自体に問題があったと語った。しかし、これは企業の問題ではなく、企業を責めることもできない。なぜなら、彼らは工場を建設する際に、この工程が深刻な結果を招くことを知らなかったからです。今や工場は完成しており、汚水問題が発生している。200億円をかけてこの炉を解体して新しいものに取り替えるなんて不可能で、それはまるで新しい工場を建設するのと同じことだ。 “新規企業にとっては、処理しきれないよりも、最初からこの種の汚水が発生しないようにする方が良く、つまりルッチ炉プロセスを採用しないのである。また、石炭を有効に活用し、もはや瀝青炭を使って石炭化学工業を行ってはならない。企業は無煙炭とガス流動層法を用いて石炭化学製品を生産すれば、フェノールやタールを含む汚水が発生せず、問題も解決される。たとえ褐炭を使わなければならない場合でも、できるだけパルプ化できるようにすべきであり、エネルギー消費がやや高くなってもそれだけの価値がある。全体として、石炭化学工業の汚水問題自体はそれほど深刻ではない。しかし、現在ルッチー炉法で発生する汚水を100％処理する方法はない。”唐宏青は強調した。 投資不足が近零排出を妨げる　中国化学工程集団公司の楊伝武副総裁は記者に対し、石炭化学工業における汚水処理の問題は実際には投資の問題だと語った。汚水をきれいに処理し、ほぼゼロ排出を実現するためには、投資が必要です。現在、石炭化学工業に対する環境保護の要求は高まっているが、建設中または既に完成したプロジェクトの多くは過去の基準に従って建設されており、新しい基準では間違いなく基準を満たせないだろう。企業が基準を満たさない場合、施設を追加で整備させると費用がかかり、その結果企業の経済的効率に一定の影響が出ます。現在、石炭化学産業の経済的効率は原油価格の下落によって大きな影響を受けており、さらに企業にゼロ排出またはほぼゼロ排出のための費用を負担させるのは非常に困難だ。**主導的な地方**が強制的な要求を出すか、企業に何らかの政策的な補助金を与えない限り、企業の負担は軽減される見込みは低い。しかし、単に企業に任せるだけでは、もともと石炭化学の収益性は悪いため、さらに資金を投入させると、企業はモチベーションを失ってしまう。また、企業に強制的に行わせるものではなく、実施にもコストがかかるため、排出削減を推進するのは難しいでしょう。 “現在、私は石炭化学工業の排水処理における主なボトルネックは技術ではなく、投資の問題だと考えています。現在、排出基準が厳格化されており、以前の粗処理とは異なり、新しい排出基準を満たすためには、企業における排水処理という「最後の一里塚」にかかる費用もそれに応じて増加せざるを得ず、その投資対効果は釣り合わなくなるだろう。企業にとって、国営であれ民間であれ、利益を最優先にしなければならない。したがって、**こうした投資家に介入するための強制的な要件を設けるべきだ。”楊伝武は強調した。 楊伝武は、まず出所で食い止めることが重要であり、環境保護に関する検査を徹底し、企業の環境保護への投資比率を高めるべきだと提案している。企業が環境保護の検査に合格していなければ、どうしても稼働を許してはならず、この入口を塞がなければならない。そうでなければ、企業が一度生産を始めてしまうと、止めるのは難しくなります。企業が排出基準を満たしていなくても、やむを得ず続けさせるしかない。彼にもっと後ろに進ませるのは絶対に無理で、投資額が予算を超えてしまう。したがって、企業は設計・建設の段階から環境対策に十分な投資を行い、新しい環境基準を満たせるようにしなければならず、その場合は後の排出規制も容易になります。まず建設し、基準に達しなければ改修や向上を行うというやり方ではなく、そうすると企業のコストは大幅に増加してしまいます。 次に、**罰金は環境保護に積極的に取り組む企業に還元されるべきです。現在の状況としては、企業の排出量が基準を満たさない限り罰金が科せられ、その罰金はすべて国庫に納められる。一方的に遮るのは受動的な方法であり、根本的に目的を達成することはできない。例えば、多くの企業が昼間は排出せず、夜にこっそり排出したり、1週間に1日だけ排出して5、6日間は排出しなかったりするが、罰金だけではこうした現象を根本的に解決することはできない。根本的な解決策とは、企業の自覚を高め、汚染がもたらす結果を認識させることで、企業が自発的に汚水処理を適切に行うようにすることです。 楊伝武は、**科せられた罰金を国庫に納めるのではなく、環境保護に積極的に取り組み、改善を実施する企業に報酬として与えることを望んでいる。そうでなければ、この汚染対策の費用を企業は負担したがらず、**負担しようともしない。これは環境保護産業全体の発展にとって良い影響とは言えない。しかし、罰金を企業に還元できれば、関連企業は「環境保護に取り組んだ上で**お金までもらえ、果たすべき社会的責任も果たした」と感じることができ、環境保護が目指す効果を達成するのに役立つ。 徐炎華は、蒸発池で汚染事故が発生するのは、監視・管理が不十分であり、政策が整っていないことと密接に関連していると指摘した。蒸発池における実際に化学的酸素要求量が低く、毒性が低く、塩分濃度の高い汚水は、一般的に生態環境に重大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、実際の実行可能性の観点から一定の問題がある。監視体制を強化し、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、肝心なのである。さらに、適切な補完策として関連する政策を導入し、基準を超えて排出する企業には排出料金を増額したり一定の罰則を科したりする一方で、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べきである。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も重要だ。これらの措置により、現在の石炭化学企業に見られる、蒸発池の乱用という問題を是正し、節水・排出削減に対する圧力も動機もないという受動的な状況を変えることができるだろう。 また、節水・排出削減を実現するためには、汚水処理の全工程におけるプロセス最適化を強化するとともに、システム工学の原理を応用し、「ウォーター・ピンチ」技術を積極的に導入することで、水の段階的利用や水質別リサイクルを大いに推進すべきである。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。