Как развитие угольной химии может помочь решить проблему обработки сточных вод

Thread Content

Сюй Яньхуа – декан факультета наук о окружающей среде и инженерии Нанкинского технологического университета, научный руководитель аспирантов. Он является специалистом, приглашенным в рамках программы «Тысяча талантов», членом комитета по угольной химии, членом совета директоров Общества по изучению устойчивого развития. Кроме того, он возглавляет Лабораторию по проектам по чистой переработке угля в нефтегазовой и химической промышленности Китая, а также Центр исследований по контролю за загрязнением в химической промышленности и технологиям экстренного реагирования на аварии в провинции Цзянсу. Он занимается исследованиями и разработками в области контроля за загрязнением промышленных вод, устранения токсичных и неприятно пахнущих промышленных отходов, а также новых технологий, материалов и оборудования для повторного использования промышленных отходов. Он руководил реализацией множества крупных проектов в рамках программы «863», а также других важных научно-технических проектов. За свои достижения он получил 5 премий в области научно-технического прогресса на уровне провинций и министерств (из которых 2 – первой степени). Он является известным специалистом в области контроля за загрязнением в химической промышленности и сокращения потребления воды в промышленности в Китае. С начала этого года экологические оценки многих проектов в области угольной химии были отклонены Министерством охраны окружающей среды. Для развития проектов в области угольной химии экологические проблемы являются непреодолимым препятствием. Каковы в настоящее время основные проблемы, связанные с экологическими аспектами производства угольной химии? Какие существуют эффективные способы их решения? С такими вопросами журналист встретился с профессором Сюй Яньхуа, известным экспертом в области контроля загрязнения в химической промышленности и сокращения потребления воды и выбросов в промышленности, а также деканом Факультета окружающей среды Нанкинского технологического университета. Не согласен с полным запретом на использование емкостей для испарения. Журналист: Как вы относитесь к экологическим проблемам, связанным с угольной химической промышленностью в настоящее время? Сюй Яньхуа: Недавно я участвовал в специальном исследовании предприятий угольной химической промышленности в четырех западных провинциях, организованном Китайской федерацией нефтегазовой и химической промышленности. Мы уделили особое внимание экологическим проблемам, с которыми сталкивается эта отрасль. После 7–8 дней исследований у меня смешанные впечатления. Радует то, что многие предприятия угольной химии добились значительных успехов в локализации и совершенствовании ключевых технологий и оборудования для газификации, конверсии и т. д. Некоторые центры угольной химии проводили активные и эффективные исследования в области когенерации угля и электроэнергии, развития угольно-основанных продуктов, а также взаимодополняющего сосуществования угольной и нефтехимической промышленности. Беспокоит то, что отрасль сталкивается с крайне серьезными экологическими проблемами: нехватка воды и загрязнение воды стали ключевыми факторами, ограничивающими ее развитие. В некоторых регионах, где активно развивается угольная химия, с одной стороны, существует серьезный дефицит водных ресурсов, а с другой — экосистемы здесь крайне уязвимы и не имеют достаточной экологической емкости. Некоторые компании в своих отчетах утверждают, что уровень сбросов сточных вод равен нулю, однако конкретные методы их обработки и способы повторного использования остаются неясными и не выдерживают критики. Из-за отсутствия эффективных средств контроля и надзора трудно определить фактическую эффективность обработки сточных вод на предприятиях, уровень повторного использования рециркулированных вод, а также расход воды на производство одной единицы продукции. Эта ситуация вызывает беспокойство. Журналист: Проблема загрязнения пустыни Тэнгэри сделала водохранилища для испарения мишенью для критики. Говорят, что некоторые проекты в области угольной химии были отклонены именно из-за необходимости строительства емкостей для испарения. Что вы думаете по этому поводу? Сюй Яньхуа: Изначально емкости для испарения создавались для сбора сточных вод с высоким содержанием солей и низким уровнем химического потребления кислорода. В северо-западных регионах нашей страны, где уровень испарения высок, использование солнечной энергии для естественной испарации и концентрации сточных вод позволяет **сократить затраты предприятий на строительство устройств для испарения, а также операционные расходы, связанные с процессом испарительного кристаллизации. Для угольно-химических проектов с крупными инвестициями и низкой рентабельностью использование емкостей для испарения представляет собой практический способ для компаний снизить затраты на обработку сточных вод с высоким содержанием солей. К сожалению, некоторые предприятия по ошибке используют емкости для испарения в качестве временных резервуаров для сточных вод или резервуаров при авариях, сбрасывая в них большие объемы высококонцентрированных сточных вод. В результате этого происходят экологические катастрофы, что полностью противоречит первоначальной цели создания таких емкостей. В некоторых местах по этой причине были полностью запрещены резервуары для испарения, и от предприятий потребовали обеспечить абсолютно нулевые выбросы сточных вод. На мой взгляд, причин возникновения загрязнений в емкостях для испарения многочисленны, и вина не лежит на самих этих емкостях. Среди основных причин — недостаточный контроль и ненадлежащее регулирование, а также отсутствие соответствующих политик. Сточные воды с действительно низким уровнем химического потребления кислорода, низкой токсичностью и высоким содержанием солей в испарительных прудах обычно не оказывают серьезного воздействия на экологическую среду. Следовательно, принятие однозначного решения относительно бассейнов для испарения имеет определенные проблемы с точки зрения научности, разумности и практической осуществимости. Ключевым моментом является то, как усилить надзор и контроль, чтобы качество и объем сточных вод, поступающих в емкости для испарения, соответствовали установленным требованиям. Кроме того, необходимо разработать разумные сопутствующие политики: взимать дополнительные сборы с предприятий, которые превышают установленные нормы выбросов, или налагать на них определенные штрафы. В то же время предприятиям, которые соблюдают нормы и сокращают объемы выбросов, следует предоставлять соответствующие субсидии и поощрения. Также следует ввести поэтапную систему оплаты за потребление пресной воды, исходя из установленных норм. Эти меры помогут изменить текущую ситуацию, при которой предприятия угольной химической промышленности злоупотребляют использованием емкостей для испарения, не имея при этом ни давления, ни стимулов к экономии воды и сокращению выбросов. Достижение практически нулевых выбросов — более научно обоснованный подход.
Журналист: В настоящее время в отрасли по-прежнему существуют споры относительно концепций нулевых и практически нулевых выбросов. Каково ваше мнение?
Сюй Яньхуа: Нулевые выбросы сточных вод означают отсутствие любых отходов, включая соленую воду, которые могли бы попасть за пределы завода. Иными словами, даже соленую воду высокой концентрации нельзя сбрасывать наружу; её необходимо испарять и кристаллизовать. Однако для десалинизации путем испарения с использованием специальных устройств затраты на инвестиции и эксплуатацию часто оказываются слишком высокими для предприятий, к тому же у кристаллической соли пока нет эффективного способа утилизации. Согласно действующим экологическим нормам, такие солевые отходы относятся к опасным отходам и должны удаляться специализированными организациями по обработке опасных отходов. Из-за высоких затрат на утилизацию не только у компаний возникает большая экономическая нагрузка, но и из-за серьезной нехватки мощностей для утилизации опасных отходов во многих регионах становится сложно осуществлять утилизацию на месте. В последнее время некоторые организации активно занимаются исследованиями технологий селективного кристаллизации сточных вод с высоким содержанием соли с целью нахождения способов рециклирования полученных кристаллических солей. Однако эти исследования все еще находятся на этапе пилотных и промышленных испытаний, и необходимо дополнительно изучить их технико-экономическую целесообразность и возможности практического применения в инженерных проектах. Учитывая вышеизложенные обстоятельства, а также необходимость защиты экологической среды, реальные возможности предприятий угольной химии по очистке сточных вод и современный уровень технологий охраны окружающей среды, я считаю, что на основе строгого раздельного сбора сточных вод, их обработки в зависимости от качества и оптимизации всего процесса более научно обоснованным и практически осуществимым решением будет сброс небольшого количества концентрированных сточных вод с высоким содержанием солей и низким уровнем химического потребления кислорода в эвапораторные бассейны, что позволит добиться практически полного отсутствия выбросов сточных вод. Технологии являются ключом к достижению практически нулевых выбросов. Журналист: Каковы же ваши рекомендации по снижению уровня сточных вод от угольной химической промышленности до практически нулевого уровня? Сюй Яньхуа: В настоящее время у проектов угольной химической промышленности все еще много проблем, связанных с снижением уровня сточных вод до практически нулевого уровня. Во-первых, проектирование очистки сточных вод и основных технологических процессов обычно выполняются разными организациями, в результате чего проектные работы не связаны между собой и отсутствует их бесшовное соединение. В проектах с практически нулевыми выбросами система обработки сточных вод тесно связана с основным производственным оборудованием. Точки использования воды, точки загрязнения, точки повторного использования рециркулированной воды, а также процессы сбора, обработки и повторного использования сточных вод должны составлять единое целое. Только при комплексном учете взаимосвязи между обработкой сточных вод и проектированием основных технологических процессов, а также при их синхронном проектировании, можно добиться по-настоящему близкого к нулю уровня выбросов. Во-вторых, у существующих технологий обработки сточных вод в целом существуют проблемы с целенаправленностью и эффективностью. Проекты по производству газа из угля (газификаторы типа Рутча или британские газификаторы с жидким осадком), производства нефти из угля (прямая ликвидация) и производства кокса из угля, как правило, приводят к образованию токсичных сточных вод, содержащих высокую концентрацию фенолов и аммиака. Традиционные методы обработки, заключающиеся в простой предварительной обработке и биохимической обработке, зачастую не позволяют эффективно и стабильно устранять эту проблему. Даже при наличии полноценных процедур обработки мембранами и испарительной десалинизации достижение практически нулевых выбросов остается сложной задачей. Одной из значимых технических проблем является отсутствие необходимой предварительной обработки. Выбор эффективных и экономичных технологий предварительной обработки позволяет эффективно разлагать большое количество токсичных органических веществ в сточных водах, что значительно улучшает эффективность и стабильность работы последующих биохимических систем обработки. В вышеупомянутых сточных водах часто присутствуют не только высокие концентрации органических токсинов, но и большое количество маслянистых веществ и взвешенных частиц (угольная пыль, угольный порошок). Это приводит к образованию налета и засорению устройств для переработки фенола и аммиака, что делает невозможным стабильную работу системы. Поэтому необходимо применять эффективные и экономичные методы предварительной обработки, позволяющие эффективно удалять из сточных вод большое количество маслянистых веществ и твердых частиц перед единицей по восстановлению фенола и аммиака. Это необходимо для обеспечения эффективной и стабильной работы устройства по восстановлению фенола и аммиака, а также последующих систем обработки сточных вод. Вновь следует отметить, что в современных технологиях обработки сточных вод часто наблюдаются проблемы фрагментарности технологий и недостаточной степени их интеграции. В существующих проектах угольной химии реализация осуществляется поэтапно на нескольких участках, при этом между технологиями разных участков наблюдается недостаточная совместимость, что затрудняет их эффективную интеграцию. В некоторых предприятиях не соблюдаются правила разделения сточных вод, их классификации и раздельной обработки; уделяется внимание только окончательной обработке воды, при этом игнорируется вопрос экономии воды на этапах её использования. Лично я считаю, что для достижения целей экономии воды и сокращения её потребления необходимо усилить оптимизацию всего процесса обработки сточных вод, применять принципы системного проектирования, активно внедрять технологию «точек замерзания воды» и способствовать поэтапному использованию воды и её повторному использованию в зависимости от качества. На этой основе создается баланс воды на всем предприятии, строится остров для переработки сточных вод, что позволяет гибко управлять использованием воды, возвращаемой к циклу использования.