Технология обратной осмоса — мощный инструмент для достижения нулевых выбросов сточных вод в угольной химической промышленности

Thread Content

Технология обратного осмоса – мощный инструмент для достижения нулевых выбросов сточных вод в угольной химической промышленности. Автор/источник: Газета «Китайская химическая промышленность». Дата публикации: 23.12.2015. Количество просмотров: 11. Недавно началось строительство проектов, связанных с развитием промышленного парка новых химических материалов в группе компаний Янмэй в Цинсю – это устройства для концентрации соленой воды, используемой в качестве воды для заполнения котлов, а также устройства для испарительной кристаллизации. Это проекты типа BOT. Основные этапы технологического процесса в этом проекте: хранение поступающей воды — отмягчение — фильтрация с использованием трубчатых микрофильтров — вторичное отмягчение — концентрирование с помощью обратного осмоса — концентрирование с помощью прямого осмоса MBC — испарение и кристаллизация. Таким образом, технология нулевых выбросов за счёт осмоса впервые была применена в области обработки воды на угольных химических предприятиях. Первый пилотный установок для концентрации морской воды с использованием технологии обратного осмоса в Хуанхуа, провинция Хэбэй. 　　Проект по полному устранению отходов в производстве новых материалов на основе угольного сырья является проектом с нулевыми выбросами, зарегистрированным Министерством охраны окружающей среды. В будущем он может служить примером для других предприятий угольной химии, имея большое практическое значение. Так почему же компании используют технологию обратной осмоса? Что такое технология обратного осмоса? С вопросами автор провёл выездную проверку. 　　Неотложно необходимо обеспечить полное устранение отходов, образующихся в процессе переработки угля. По словам экспертов, развитие угольной промышленности является неизбежным шагом в рамках стратегии трансформации энергетики Китая. Это обусловлено как текущим состоянием энергетических ресурсов страны, так и общей ситуацией, связанной с энергетической революцией. Ресурсы угля и воды в нашей стране распределены неравномерно. Например, в четырех провинциях – Шаньси, Шэньси, Нинся и Внутренняя Монголия, расположенных в верхнем и среднем течении реки Хуанхэ, находится 67% от общего объема угольных ресурсов страны. Благодаря обилию угля в этих регионах за последние годы было запланировано множество проектов по его переработке. Однако доля водных ресурсов здесь составляет всего 3,85% от общего количества воды в стране. Кроме того, в процессе производства угольной химии образуется большое количество сточных вод, содержащих соли. С помощью традиционных методов очистки сточных вод соли не могут быть разложены. В настоящее время уровень соли в бассейне реки Хуанхэ уже приближается к экологическому пределу. Если не ввести строгий контроль и не поставить задачу обеспечения нулевых выбросов, то с развитием проектов по производству угольной химии в этих регионах экологические проблемы станут ещё более серьезными, а управление экологией в бассейне реки Хуанхэ будет ещё сложнее. Проект по добыче газа из шейлов в бассейне Пермский, разрабатываемый американской компанией Oasys, стал первым в мире проектом, в котором была применена технология обратного осмоса. 　　“В настоящее время наиболее уязвимыми к загрязнению являются поверхностные грунтовые воды. Поскольку загрязнение поверхностных вод встречается довольно часто, это естественным образом приводит и к загрязнению поверхностных грунтовых вод. На севере наблюдается серьезное чрезмерное извлечение грунтовых вод, что приводит к их массовой утечке. Поскольку уровень грунтовых вод здесь значительно ниже, чем в окружающих районах, образуется воронкообразная зона. Под действием давления поверхностные воды из окрестностей проникают в эту зону, что делает грунтовые воды более уязвимыми к загрязнению. К тому же загрязнение источников питьевой воды трудно устранить с помощью традиционных методов очистки воды. ”Сказал директор Исследовательского центра общественности и окружающей среды Ма Цзюнь. 　　В связи с этим в последние годы, с целью содействия согласованному развитию промышленной экономики и водных ресурсов, а также окружающей среды, **соответствующие органы приняли множество политических мер и нормативных актов. 　　В 2005 году **Комиссия по развитию и реформам, Министерство науки и технологий совместно с Министерством водных ресурсов, Министерством строительства и Министерством сельского хозяйства разработали и опубликовали «Основные принципы политики Китая в области экономии водных ресурсов». В этих документах впервые была выдвинута идея развития технологий повторного использования сточных вод и достижения нулевых выбросов. Способствовать и поддерживать повторное использование воды, обработанной после утилизации промышленных отходов (загрязнений), а также активно продвигать технологии её применения в системах циркуляционного охлаждения. В регионах, сталкивающихся с нехваткой воды и имеющих строгие требования к экологической среде, предприятиям рекомендуется использовать технологии полного устранения отходов. Примерно в 2006 году условием одобрения Комиссией по развитию и реформам проектов по современной угольной химии было обязательство предприятий достичь нулевых выбросов; в противном случае экологическая оценка проекта не могла быть утверждена. Церемония начала работ над проектами по созданию вспомогательной инфраструктуры и переносу производственных мощностей в промышленном парке новых химических материалов группы Yangmei в Цинсюй — это проекты BOT по установкам для концентрирования соленой воды, используемой в качестве воды для питания котлов, а также установка №1 для процесса испарения и кристаллизации. 　　По мере ужесточения экологических политик и стандартов компании, которые несколько лет назад начали реализацию проектов по производству угольной химии в западных регионах, сталкивались с трудностями при выборе места для строительства и получении разрешений на реализацию проектов, оказываясь в затруднительном положении. С начала этого года отчеты об оценке воздействия на окружающую среду для проекта компании Jiangsu Su New Energy по производству природного газа из угля объемом 4 миллиарда кубических метров, проекта компании Ili Xintian по производству газа из угля объемом 2 миллиарда кубических метров, а также проекта компании Shanxi Lu’an по производству нефти из угля были отклонены Министерством охраны окружающей среды. Это вызвало большой резонанс в отрасли. Основные причины отклонения экологической оценки связаны с давними проблемами в области охраны окружающей среды, связанными с производством газа из угля, а также с использованием водных ресурсов и обработкой сточных вод. Все вопросы сводятся к одному — возможно ли достижение нулевых выбросов. 　　“В 2008 году Главное управление по надзору за качеством, инспекции и карантину опубликовало стандарт GB/T21534-2008 «Термины, связанные с экономией воды в промышленности». В этом стандарте понятие «нулевые выбросы» определяется как состояние, при котором система использования воды в производственных целях предприятия или отдельного производственного подразделения не приводит к сбросу промышленных стоков наружу. Можно сказать, что нулевые выбросы означают концентрирование промышленных сточных вод до состояния твердых веществ или концентрата с последующей их обработкой, вместо того чтобы сбрасывать их в природные водоемы в виде сточных вод. В настоящее время проекты по полному устранению отходов в стране обычно требуют значительных инвестиций и имеют высокую стоимость. ”Го Юйчжи, генеральный секретарь отделения по десалинизации Китайской ассоциации водного хозяйства, привел в пример проект по производству нефти из угля компании Shenhua Group Co., Ltd. – первый в стране проект, в котором была достигнута нулевая эмиссия сточных вод. На меры по охране окружающей среды было потрачено 1,34 миллиарда юаней, что составляет 10% от общей суммы инвестиций в проект. Во время испытательного периода стоимость обработки одной тонны органических сточных вод превышала 5 юаней, а стоимость обработки одной тонны соленых сточных вод – более 38 юаней. 　　Во многих областях уже имеются примеры применения технологии обратного осмоса. «Традиционные методы обработки сточных вод от угольной химической промышленности имеют такие недостатки, как высокие инвестиционные затраты, высокие операционные расходы и нестабильная работа системы». Технология обратной осмоса – это новая, прорывная технология, разработанная с учетом текущего состояния в области нулевых выбросов. ” Ли Суцин, технический директор компании Colek Environmental Resources Technology (Beijing) Co., Ltd., пояснила, что технология обратной осмоса использует природный процесс осмоса. Благодаря полупроницаемой мембране, полученной в результате химического синтеза, молекулы воды естественным образом перемещаются из жидкости с низкой концентрацией солей в жидкость с высокой концентрацией солей под действием разницы осмотического давления. Для разделения компонентов не требуется использование дополнительных устройств, таких как насосы высокого давления. Кроме того, эта технология приводит к относительно незначительному загрязнению мембраны; проникающая мембрана может работать в течение длительного времени без необходимости очистки, что позволяет значительно снизить затраты на инвестиции и эксплуатацию. Оборудование для процесса обратного осмоса от Huaneng Changxing Water. 　　Как известно, проект по добыче газа из сланцев в бассейне Пермиан в США, реализуемый компанией Oasys, стал первым в мире проектом, в котором была применена технология обратного осмоса. Эта технология обрабатывает высокосоленые сточные воды нефтехимической промышленности, обеспечивая нулевые выбросы, причем качество воды после обработки может соответствовать стандартам питьевой воды. В 2013 году компания Beijing Water Technology Co., Ltd. вложила средства в американскую компанию Oasys Water и ввела на рынок Китая технологию обработки воды с использованием мембран для процесса нормальной осмоса. Эта технология была сочетена с собственной технологией коагуляции и фильтрации воды с использованием извести, что позволило создать уникальное решение для полного устранения отходов промышленных предприятий с высоким содержанием COD и солей. 　　С тех пор существуют два технологических подхода к полному устранению выбросов высокосоленых сточных вод в стране: один из них — отмягчение с помощью извести + концентрирование с использованием мембран для нормальной осмоса + кристаллизация и сушка ； Другой способ — отмягчение известью + испарение + кристаллизационная сушка. В настоящее время в китайских электростанциях, работающих на угле, имеются пилотные проекты по применению обоих этих технологических подходов. На электростанции Huaneng Changxing используется технология обратной осмоса + кристаллизация, а на одной из электростанций в Гуандуне — традиционный метод испарения + кристаллизация. 　　“Самая большая разница между этими двумя технологическими подходами заключается в том, что традиционная технология испарительного кристаллизации требует больших затрат энергии, в то время как технология концентрации с использованием мембран для обратной осмоса потребляет относительно меньше энергии. ”Ли Суцин объяснила, что в процессе испарительного кристаллизации сточные воды с помощью испарителя концентрируются до уровня содержания соли около 15%. Концентрированная соленая вода затем преобразуется в твердую соль путем кристаллизации и высыхания, после чего может быть утилизирована. Поскольку в испарителе сточные воды превращаются в водяной пар путем фазового перехода, а затем вода восстанавливается после конденсации, для испарения сточных вод необходимо поглотить большое количество пара. В ходе всего процесса происходит 100%-ный фазовый переход сточных вод, что требует значительных затрат энергии. Например, в одном из промышленных предприятий провинции Гуандун, где реализуется проект по снижению уровня выбросов до нуля, стоимость использования этой технологии составляет 180 юаней за тонну сточных вод. Процесс концентрирования с использованием мембраны для обратного осмоса заключается в поглощении молекул воды в раствор-принимающий. Без необходимости использования большого количества пара и энергии удается повысить содержание солей в сточных водах до примерно 25%. При этом процесс разделения газа и воды в растворе-принимающем происходит при более низких температурах, чем в случае со сточными водами; объем раствора-принимающего составляет лишь 1/3 от объема сточных вод. Это позволяет сократить объем воды, подлежащей обработке в кристаллизаторе, а также снизить энергопотребление. Например, стоимость эксплуатации электростанции Huaneng Changxing с использованием этой технологии составляет 45 юаней за тонну сточных вод. 　　Кроме того, мембраны для осмосного концентрирования обладают высокой устойчивостью к ударам, а их эксплуатация и обслуживание просты. В процессе испарительного кристаллизации для нагрева используется пар. Перед остановкой оборудования необходимо провести процедуру охлаждения, а перед запуском — сильное предварительное нагревание с помощью пара. Весь процесс запуска и остановки является сложным ； Процесс концентрирования с использованием мембраны для обратного осмоса позволяет автоматически регулировать степень концентрирования в зависимости от уровня соли в сточных водах, тем самым обеспечивая нужный уровень соли в кристаллах. Для запуска и остановки процесса не требуется сложных процедур – достаточно нажать одну кнопку. 　　По словам технического руководителя электростанции Huaneng в Чансине Шао Гохуа, благодаря системе нулевых выбросов сточных вод, образующихся в процессе десульфуризации, мощностью 22 кубических метра в час, на электростанции Huaneng используется технология обработки с помощью мембран нормальной осмоса. Благодаря этой технологии 18 тонн сточных вод в час можно сократить до 3–4 тонн. Вода может быть использована заново на 100%, а загрязняющие вещества из нее можно полностью удалить в виде кристаллов и осадка. К тому же во время работы потребление пара, химикатов и электроэнергии **снижается**. Например, энергозатраты на обработку одной тонны сточных вод снижаются с 20–40 киловатт-часов при использовании традиционного метода испарения и кристаллизации до 10 киловатт-часов, в результате чего затраты на эксплуатацию снижаются на 30%. Ожидается, что компания сможет ежегодно восстанавливать 180 тысяч тонн качественной пресной воды, а также производить около 2000 тонн соли промышленного назначения, что позволит добиться успеха как с точки зрения социальных выгод, так и с точки зрения охраны окружающей среды и экономической эффективности. 　　Кроме того, технология обратной осмоса также демонстрирует свою потенциальную ценность в области опреснения морской воды. В настоящее время первый пилотный установок для концентрации морской воды с использованием технологии обратного осмоса, построенная в Хуанхуа, провинция Хэбэй, уже введена в эксплуатацию. Она обеспечивает надежные данные для исследований, проводимых в лабораториях по опреснению морской воды и ее комплексному использованию. 　　Как известно, технология обратной осмоса позволяет повысить эффективность опреснения морской воды с 40% при использовании современных технологий до 85%. Кроме того, она способствует увеличению концентрации брома, магния и калия в концентрированной соленой воде, что облегчает извлечение этих ресурсов. Это значительно снижает затраты на опреснение морской воды, а также уменьшает загрязнение окружающей среды высокосоленой водой. Потребление энергии при использовании этой технологии составляет 70% от уровня, характерного для современных технологий. 　　Создание пилотного проекта по полному отсутствию выбросов в угольной химической промышленности. Именно на основе этих успешных примеров использования компания Yangmei Group выбрала технологию обратного осмоса для обработки сточных вод на своем промышленном комплексе по производству новых материалов из угля. 　　Главный инженер филиала, занимающегося производством адипиновой кислоты и ответственного за строительство объекта по обработке сточных вод на промышленной площадке Yangmei Chemical New Materials, Ли Кай сообщил, что проект оборудования для обработки концентрированной соленой воды, используемой в котлах на этой площадке, предусматривает объем подачи воды в 50 кубических метров в час; при этом объем выходящей воды должен снижаться до 5 кубических метров в час ； Требуемое качество воды при выходе из системы: уровень TDS должен быть выше 2,4×105 мг/л. Качество воды, используемой в качестве воды для пополнения запасов воды в системах открытого циркуляционного охлаждения, должно соответствовать стандартам, указанным в стандарте **«Качество промышленной воды, получаемой путем переработки городских сточных вод» GB/T19923-2005**. Проект по использованию новых материалов с нулевыми выбросами дает обещание **Министерству охраны окружающей среды** создать образцовый проект угольной химии с нулевыми выбросами. Министерство охраны окружающей среды заявило, что после ввода объекта в эксплуатацию будет организована встреча специалистов из угольной промышленности на месте, поэтому к компаниям предъявляются особо высокие требования к выбору технологий нулевых выбросов. 　　“Технология обратной осмоса с нулевыми выбросами является одной из самых передовых технологий в мире. Это единственная технология, позволяющая концентрировать соленую воду с уровнем TDS выше 5×104 ppm до уровня свыше 2,4×105 ppm. Это одна из важных причин, по которым мы положительно относимся к технологии обратной осмоса. Вторая причина — признание технологии обратной осмоса в индустрии. Oasys Water (компания, в которую США вложили капитал через Beijing Water Technology Co., Ltd.) получила премию «Лучшая компания в области водных технологий 2014 года», присужденную журналом Global Water Intelligence’ ； Проект бассейна Пермский получил премию «Лучший инженерный проект мира 2014 года» благодаря революционной технологии концентрирования с использованием мембран для обратного осмоса (MBC)’ ； В 2014 году эту технологию Китайская федерация нефтегазовой и химической промышленности признала ключевой технологией для охраны окружающей среды в отрасли угольной химии ； Технология обработки сточных вод с использованием извести для осаждения частиц и процесса нормальной осмосной концентрации, разработанная компанией Beijing Water Technology Co., Ltd., была признана новой технологией/новым продуктом (услугой) в Пекине… В-третьих, это её достижения в отрасли. Проект по полному устранению выбросов сточных вод, образующихся в процессе десульфуризации, на электростанции Huaneng Changxing, который уже введен в эксплуатацию в Китае; проект аналогичного характера для электростанции Shenhua Wangqu, разработка которого в настоящее время ведется; а также некоторые примеры успешного применения таких технологий в США. Наша компания смело внедряет технологию обратной осмоса, потому что верит, что эта технология также способна творить чудеса в области полного устранения отходов при производстве угольной химии, создавая образцовые проекты с нулевыми выбросами. ”сказал Ли Кай. 　　“Технология обратной осмоса использует современные, все более совершенные методы предварительной обработки и предварительного концентрирования для усовершенствования существующих технологий испарения и кристаллизации с нулевыми выбросами. Благодаря этому становится возможным повторное использование сточных вод угольной химической промышленности без необходимости использования испарителей, а также их высококонцентрированный сбор. Это значительно снижает затраты на инвестиции и эксплуатацию, что соответствует требованиям рынка. Кроме того, благодаря лаборатории по технологиям нулевых выбросов и центру исследований и разработок компания может разрабатывать индивидуальные решения для предприятий угольной химии, направленные на достижение нулевых выбросов. После проведения пробных испытаний эти решения могут быть успешно внедрены в практическую производственную деятельность, что значительно снижает риски, связанные с их применением. В настоящее время в таких отраслях, как угольная химия, в стране уже десятки предприятий проявили большой интерес к технологии обратной осмоса. Кроме того, различные модели бизнес-деятельности компании, такие как EPC, BT, BOT, PPP, также будут важными факторами, способствующими быстрому распространению этой технологии. ”Сказал Гао Фэйи, генеральный директор компании Colek Environmental Resources Technology (Beijing) Co., Ltd. 　　Ян Хуахэн, главный маркетолог компании Beijing Water Technology Co., Ltd., с уверенностью заявил: «Технология осмоса в настоящее время пользуется большой популярностью, и в будущем она будет ещё более популярной». Потому что она соответствует требованиям развития экологической политики и удовлетворяет потребности таких отраслей, как угольная химия, в сокращении объемов сточных вод, их переработке и достижении нулевых выбросов.