銜接“雙碳”目標,密集出臺的政策已逐步構建起嚴格的
化工廢水治理框架,園區成為核心戰場,資源化與降碳協同突破在即。在“第二屆化工園區技術創新與產業升級綠色發展論壇”上,以《綠色低碳背景下化工廢水處理技術與展望》為題,華衍環境投資(江蘇)有限公司副總經理、蘇州工業園區清源華衍水務有限公司總工程師
關永年發表演講,全方位分析化工園區廢水特點及面臨的挑戰、當下主要處理技術及技術未來發展方向等,并結合具體案例針對不同類型化工廢水展開討論,明確重難點,分享高效率處理方案。
關永年
化工園區廢水處理:“難”字當頭
關永年指出,“化工園區廢水普遍具有水質波動大、成分復雜、毒性強、高鹽分、含難降解有機物等特點,如何妥善處理好這些廢水,不僅關乎園區發展的可持續性,對于周邊生態系統和居民生活質量也會造成深遠影響。”綜合各類園區特征,他認為,除去廢水本身的復雜性,水量波動、處理成本及過程風險也存在著種種限制。
具體來看,水量波動要求廢水處理設施能夠適應短時間內的波動,保持性能穩定;而如何達到成本與效果的平衡,實現經濟與環保效益兼得,一直都是困擾工業綠色發展的重要因素;過程風險控制則要求嚴防嚴控所有可能出現的二次污染,比如防止含重
金屬廢水滲入地下水層、控制異味與
氣溶膠等等。
顯然,這對化工園區內企業及環保服務商而言都是不小的考驗。比如其中最為突出的高濃度有機廢水問題,關永年以“嚴峻”一詞形容當前的形勢。通常情況下,化工生產過程中許多環節都會產生高濃度有機污染物,其化學需氧量(COD)和生化需氧量(BOD)數值遠超一般市政污水濃度,對微生物還具有毒性和抑制作用,使得傳統生物處理法難以發揮,但如果選用物化方法,成本壓力也會倍增。
“廢水排放要達標,企業的環保投入也要控制,找到兩者之間的最佳平衡點,正是從業者所要突破的方向。”關永年總結了目前應用廣泛應用的一、二、三級廢水處理工藝流程,點明多種工藝耦合的優勢,包括“臭氧+高效沉淀+反硝化+氯消毒”、“高效沉淀+臭氧氧化+反硝化濾池+氣浮”等等,表示園區目前只有通過綜合性施策才能達到理想的廢水治理效果。“綠色低碳處理技術是化工廢水處理未來的發展方向。”他強調。
末端治理到資源化:“綠”是關鍵
歷經30余年發展,走過了高速擴張階段,我國化工園區已來到提質增效新時期。七部門聯合印發《關于加快推動制造業綠色化發展的指導意見》,提出要“以實現碳達峰碳中和目標為引領,構建綠色增長新引擎,鍛造綠色競爭新優勢,擦亮新型工業化生態底色”。綠色化發展成為重中之重,節能降碳潛力亟待進一步深挖。
據關永年分析,要想實現化工廢水綠色低碳處理,可以從以下五個方面發力↓
①新工藝低碳化
通過開發低能耗工藝進行替代,推動各關鍵環節減排或實現資源化利用,最終達到整體綠色運行的效果。如微生物燃料電池,無需外部能量輸入,即可將廢水中有機物化學能轉化為電能,僅產生二氧化碳和水,在治理污水的同時還能夠回收能源,一舉多得。
②研發新材料
選擇更高性能、更綠色的廢水處理藥劑、膜材料等,也有助于提高處理成效。如當下熱門的新型非均相催化劑,反應物與催化劑不完全處在同一個相內的催化過程,具有高活性、高選擇性、可重復使用性和環境友好性;如抗污染膜材料,由高品質材料制成,較普通膜具有更強的抗沉積、抗氧化、抗菌、耐高溫等特性,使用壽命更長,凈化效果更好。
③AI技術的應用
在設備運維與維護、工藝優化與節能、污染監測與響應、管網管理與調度、視覺分析與自動化等方面,AI較傳統人力巡管模式更具優勢。據悉,AI不僅可以根據實時數據進行動態參數調整,實現系統穩定高效運行,還能夠大大提升應急響應與決策效率。比如,無人機巡檢等應用在污水處理中,降耗可達20%-40%、成本下降最高50%,合規效率提升80%。
④數字孿生技術
與實際運行系統一比一構建虛擬系統,有利于實現實時監控和異常處理、流程優化和效率提升、智能管理和自動化控制、預測性維護和決策支持。如在處理過程中,可通過事先模擬各階段化學反應和物質交換等,對比進行優化,以提高處理效率。
⑤形成循環體系
深度處理后的廢水可用于冷卻、沖洗;通過沼氣發電等回收能源,可補充生產用能;用蒸發結晶等手段回收鹽分,用萃取或蒸餾回收有機物,如甲醇、丙酮等,可當做工業原料進行二次利用。形成“廢水-資源-能源協同回收體系”,從傳統的污水處理方式轉向資源回收利用,更有利于實現打造零碳園區的目標。
多重困境之下破局:“新”啟未來
如何將綠色低碳理念落到實處?關永年列舉了含氟化工廢水處理、化工電子機加工綜合廢水處理、煤工廢水處理、生物制藥廢水處理領域的四個實踐案例,以具體論證推進水處理環節節能降碳改造對于化工園區發展的重要意義。
如某高新技術產業園區,集聚化工、電子、光伏、機械制造等多種類型工廠,產生的廢水不僅污染物濃度高、成分復雜、可生化性差,還有著大量有機物、重金屬等。為推動清潔生產,該園區最終選擇了分質預處理與“混凝沉淀+水解酸化+兩級AO/MBR+臭氧催化氧化+高效沉淀池+反硝化濾池+次氯酸鈉消毒”多種技術耦合的方案,最終實現COD、BOD5、SS、NH3-N、TP去除率均達到95%以上,直接處理成本約3.44元/m³,出水水質穩定達到設計要求。
以當前政策風向來看,綠色低碳正加快從“合規成本”轉化為“競爭資產”,未來將屬于那些率先將“政策壓力”轉化為“技術動力”、以循環經濟重塑產業價值鏈的先鋒軍。“要實現化工行業高質量發展,還需社會各界一同努力,攜手應對挑戰。”演講的最后,關永年呼吁道。
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