石炭化学工業における節水・排出削減が直面する「障害」は何か”

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石炭化学工業における節水・排出削減が直面する「障害」　著者／出典：　日付：2016年2月18日　クリック数：9　「節水・排出削減は、現代の石炭化学工業の発展における重要な方向性である。」水の問題というのは、端的に言えば資金の問題だ。特にフェノールアンモニア廃水においては、年間40億立方メートルの石炭製天然ガスプロジェクトで、フェノールアンモニア廃水処理装置を1セット輸入するだけで、80億元の投資が必要となる。これにより、すでに困難に直面している現代の石炭化学工業は大きな圧力にさらされている。”中国化学工程集団公司の汪寿建総工程師が最近、こう述べた。 　　2015年12月、環境保護部は「現代石炭化学工業プロジェクトの環境アクセス条件」（以下、「アクセス条件」と略）を発表し、現代石炭化学工業ではより厳格な節水基準および廃水排出基準を遵守すべきであり、節水対策を強化するだけでなく、廃水（塩分を含む廃水も含む）の排出も関連する汚染物質排出基準を満たす必要があると示した。 　　多くの業界専門家は、技術革新とシステム最適化を通じて、我が国の現代石炭化学工業における節水・排出削減のボトルネックを解決することが、「十三五」計画期間中の業界発展における急務であると考えている。 現行プロジェクト、多くの問題が解決を待つ　　「アクセス基準」の起草に参加した大唐克旗石炭製天然ガスプロジェクトの環境保護ディレクター、劉志学氏は次のように述べている。「『アクセス基準』の要求事項に従えば、現在すでに稼働している一部の近代的石炭化学プロジェクトにおいても、節水・排出削減の面で解決すべき多くの問題が存在する。」一つ目は、クロスオーバー型の事業展開が一般的であり、専門的な管理チームが不足していることです；二つ目は、蒸発池の不適切な利用、悪臭ガスの漏れによる近隣住民への迷惑、大量の固形廃棄物が処理できないこと；三つ目は、プロジェクト周辺に汚水を受け入れる水域が一般的に欠如しており、試運転時に発生する大量の清掃排水の処理先がないことです；四つ目は、高CODで塩分濃度が高い廃水の処理が困難であり、多量の不純物を含む塩類が有効に活用できないことである。年間40億立方メートルの石炭から天然ガスを製造するプロジェクトでは、毎年5万〜8万トンの不純物を含む塩類が発生する。” 　　調査によると、高濃度の有機廃水は主にガス化工程から出る廃水であり、塩分含有量が低く、汚染物質はCODが主であるという特徴がある。一般的にCOD濃度は2000ミリグラム/リットル以上であり、一部の工程では10000ミリグラム/リットルを超えることもある。多くの廃水において、BODとCODの比率は0.3未満であり、このような廃水を処理しても基準を満たすのが難しく、周辺環境に悪影響を及ぼします。 　　劉志学によると、現在、現代石炭化学工業における廃水処理の問題は主に4つの面で表れている。まず、業界では廃水処理技術への重視度が不十分である。個々の研究機関は特定の単位技術についてのみ深く研究しており、全工程を対象とした専門的な研究機関が欠如しているため、統一された認識が形成されていない。次に、一部のプロジェクトでは廃水処理を重視せず、単に環境影響評価を通過させるためだけに評価を行い、廃水処理効果を無闇に誇張して技術的な欠陥を隠蔽し、実際の工事内容と合致していない。再び、業界内での廃水処理技術に関する情報交換は少なく、実際の運用経験を持つ技術者の中には、困難な点について詳しく語りたがらない人もいる。最後に、一部のユニットには業界標準が欠けている。プロジェクトの開発においては、生化学的汚泥の焼却や雑塩の精製後の製品基準など、「法の根拠がない」という問題にしばしば直面する。 　　“石炭化学工業の廃水から結晶化した雑塩は、有機物や微量の重金属を含んでいるため、危険な固体廃棄物として分類されます。これらの雑塩はすべて利用されるか、安全に処理されなければなりません。現在、塩分の質別資源化利用技術はまだ研究段階にあり、下流製品の基準にも適用できないといった制約が存在する。高塩分廃水の効果的な処理方法や技術の活用には、高い注意が払われるべきである。”汪寿建はそう述べた。 　　 高塩水処理：システム最適化の連携が欠如している。現在、石炭化学工業における廃水処理プロセスは、予備処理、生物化学的処理、塩分含有廃水の再利用、高塩水処理の4つの工程単位に大別される。高塩水処理ユニットは技術的な難点があり、技術の種類は多いものの、安定して稼働するものは少ない。 　　“次の重点的な作業は、核心技術を選定し、試験検証に基づいて統合を最適化するとともに、雑塩の削減や資源化の新たな方法を探求することです。廃水処理ユニットは複雑なシステムエンジニアリングであり、多くの水処理技術が関わっている。運用過程においては、システム全体および全プロセスの最適化と連携に重点を置き、特に水量の動的バランスに注意し、システムへの負荷を避ける必要がある。重要なのは、発生源での対策を重視し、化学工程において汚染物質の混入を減らすことであり、廃水を分別して回収し、質に応じて処理することが、廃水処理の前提条件となっている。”劉志学は、石炭化学企業における節水・排出削減を徹底するためには、システム的な観点から水の有効活用を考え、同企業の全ての用水部門を一つの統合された水ネットワークとして最適化し、各用水ユニットへの水量や水質の配分方法を検討する必要があると述べている。これにより、水の再利用率を最大限に高めつつ、廃水の排出量を最小限に抑えることができるのだ。 　　説明によると、石炭化学工業における節水・排出削減のためのプロセスシステム工学的手法は、水分収支試験―水ネットワークシステムの統合最適化―排出汚水の高度処理による再利用である。水平衡試験は基盤であり、計量計器の管理を強化・充実させ、工場全体の水平衡試験を適切に行い、用水に関する技術的・経済的指標を算出する。そして、自社の用水水準と先進的な水準との差を比較し、最も効果的に節水が可能な分野から節水ポテンシャルを引き出すのである；水ネットワークシステムの統合最適化が鍵となり、「ウォーターヒンジ」手法を活用して段階的に水質を利用し、水源と水トラップを合理的に配置することで新水の使用量を削減し、結果として配水量も大幅に減少する；外排汚水の高度処理による再利用は最終段階であり、最初の2段階の処理を経て汚水の排出量は既に大幅に削減されている。最終的に排出せざるを得ない汚水については、汚水の高度処理などの手段によって再利用基準を満たすよう処理し、再びシステム内で使用する。この段階の特徴は、設備投資が大きく、投資回収期間が長いことです。 汚染物質制御、新技術は検証が必要　業界の専門家によると、現在我が国では積極的に研究を推進し、近代的な石炭化学工業の廃水に含まれる汚染物質を制御する技術の開発に取り組んでいる。しかし、多くの新技術はまださらなる改善と検証が必要だ。 　　ルッチガス化プロセスを例にとると、石炭中の軽質成分はガス化過程でガスに変換されるだけでなく、タール、フェノール、アンモニア、アルカン類などの物質もガスと同時に生成され、その大部分がガス水に含まれる。これは典型的な高濃度で分解しにくい有機廃水である。これに対し、哈爾濱工業大学が開発した、ルッキ炉、BGL炉、低温熱分解炉などから発生する高濃度フェノール・アンモニア廃水を専門に処理する組合せ処理技術（EBAプロセス）は、廃水の生分解性の向上、毒性の低減、汚泥活性の向上などの措置を通じて、高濃度フェノール・アンモニア廃水の処理水が再利用水の基準を満たすようにしている。 　　湖北省のある化学企業は、密閉式空冷循環水による冷却水節水技術も開発した。閉回路空冷循環冷却水システムでは、軟水または脱塩水を冷却水として使用し、熱交換装置の熱を吸収する。軟水は閉鎖循環システム内で循環利用され、外界の空気と接触することなく、吸熱および放熱の熱伝達プロセスを完了する。このプロセスは、従来の工業用循環冷却水システムに代わり、節水型の水膜式空冷器または複合式空冷器を冷却塔の代わりに使用することで、冷却水の温度が各工程の要求を満たすと同時に水の節約が図られ、配管や設備のスケール発生も減少し、設備の使用寿命が延ばされます。 　　さらに、濃塩水の分塩結晶処理の総合利用技術は、高濃度塩水の総合利用に向けた一つの道筋を提供する可能性がある。高濃度食塩水の多段蒸発結晶による雑塩化技術は、中煤図克の肥料プロジェクトで実証されたが、この雑塩の総合的な利用には現在も課題が残っている。 　　“結晶分塩・総合利用技術において、段階的な結晶化によって食塩や硫酸ナトリウムを分離し、濃縮塩水中の有機物などの不純物をどのように処理するかについては、その段階的結晶化の効果に関する実験データはまだ存在しない。また、現在我が国の塩化ナトリウムや硫酸ナトリウムの品質基準は工業廃水からの製塩には適用されておらず、十分な検証と中規模試験が必要である。”汪寿建が紹介した。