煤化工污染與防治研究

楊亞從

(山東鴻運工程設計有限公司陜西分公司，陜西 西安 710061)

0 引言

煤是污染型能源。工業化生產中三廢的含量高于石油、天然氣。如果不能解決污染問題，就會嚴重制約煤炭化工的發展。煤化工氣化，若氣化工藝不同，污染程度不同，應采取相應的控制措施，增加氣化難度。

1 煤和化學工業的污染分析

煤制油污染中的水污染問題一直是困擾我國防治工作的重點和難點問題。煤制焦化廢水中含有較多的污染物，如碳氫化合物、酚類、氨氣、硫化氫，其中氨氣和酚類的含量較高。水里含有豐富的有機物，如酒精，酸，醛，酯等。這些物料可溶解于水，一些物質因為生物化學分解而難以分解。有些污染物還沒有得到有效處理。露天開采生產過程中產生的大量粉塵是空氣污染的主要原因，主要表現為表層剝落、爆破和鏟除。露天煤礦超負荷排放的主要原因是開采過程中沒有及時采取預防措施。例如綠化、灑水等降塵措施，使大量的地面暴露于空氣中，造成嚴重的空氣污染。煤炭生產中的瓦斯突出事故給人們的生命健康帶來了嚴重危害，危害程度十分嚴重。

舉例來說，某些有毒氣體和塵埃排放到空氣中，會增加空氣中的致癌物，降低人們生活的空氣質量，增加肺癌的發生率。在一些寒冷的地方，人們甚至會出現暈眩、惡心、呼吸困難等癥狀。一旦被人體吸收，就會嚴重影響人的生命和健康；煤化工焦化廢水中的有機物，會使水生物的抵抗力下降，消耗水中的氧氣，導致大量水生生物死亡；所含酚類物質會因與人體皮膚接觸而引起過敏、眩暈、貧血等癥狀，從而危害人類健康；一些煤化工企業為了降低成本，將焦化廢水未經系統處理直接排入的農田，造成嚴重污染，大量作物死亡，破壞了土壤平衡，造成耕地面積急劇減少[1]。

工信部的數據指出，盡管從2006年開始，我國采取各種手段治理控制煤炭污染，至2014年已經呈現較好的效果。但是由于煤炭在我國一次能源消費中仍然比重過大，約占66%；煤炭消費總量達37億噸，占全球煤炭消費量的50%左右。故2016年全國煙粉塵排放的70%、二氧化硫排放的85%、氮氧化物排放的67%都源于煤炭為主的化石能源燃燒，是影響大氣環境質量的主要因素。盡管出臺了一系列強有力的節能減排措施，中國的硫氧化物、氮氧化物排放量還是排在世界第一位。煤炭污染造成對我國的大氣環境破壞仍然不容忽視[2]。

2 煤礦化學污染物

2.1 煤化工對大氣環境的影響

煤矸石對大氣的污染主要包括兩個方面的內容：一是開采過程中對大氣的污染，二是通常采用爆破法開采煤矸石。當煤礦爆炸時，大量的灰塵會飛到空中。其主要原因是開采過程中未采取相應的保護措施。例如采煤時，煤灰通過灑水等措施，會污染周圍空氣。煤炭燃燒產生的有毒氣體，污染了空氣。采煤的主要目的是為人類提供能源。煤炭燃燒過程中產生的CO2、SO2、CO、NOx等有害物質，是由煤炭的燃燒反應和組成成分引起的。這種物質擴散到空氣中，危及人們的生命和健康。例如大氣中過量的CO會使人惡心、暈倒，影響人們正常呼吸，破壞呼吸系統。

2.2 煤化工的水環境的影響

煤化工廢水的影響十分突出。煤化工廢水的有害的質，很多對人的皮膚等有腐蝕作用，進入人體后會引起惡心、中毒等癥狀；廢水中含有多環芳烴，是造成近年來多種癌癥高發的根源；煤化工廢水直接排放到溝渠和農業用水中，會阻礙農作物生長，嚴重時會造成農作物死亡。僅煉焦廢水未經處理直接排放到自然界，就會嚴重破壞自然生態系統的平衡，造成土壤堿化。同時對水環境的全流域造成永久性破壞，為害子孫后代。

3 煤和化學工業污染的控制

3.1 宣傳活動

煤炭化工企業管理不善，不僅造成大氣、水體污染，而且嚴重危害生態平衡。因此，煤化工領域的變革不僅影響環境，而且影響社會發展。政府部門和企業應提高認識，加強對企業生產經營活動的管理。政府部門應從財政、政策等方面支持煤炭化工企業發展，對其技術改造給予大力支持。煤化企業應在企業層面上，讓技術人員了解企業自身的發展及其對國家社會安全的影響。能夠獨立開發相關的技術，并不斷更新技術。

3.2 煤化工生產工藝的改進

要提高煤化工企業的生產技術水平，就必須注重生產工藝的改進。特別是在中國，致力于打造綠色，節能，環保企業。治理好煤炭化工污染，必須從根本上解決問題[3]。

3.3 積極推廣清潔技術

目前化工行業和生活用煤污染問題比較突出。需要開發煤質低、綜合轉化率高、環保成本低、經濟效益好的煤氣化清潔技術和焦化回收廢水內循環處理技術。為實現這一目標，發展清潔技術至關重要。例如，在煤化工生產中，部分企業成功應用了廢水排放后的潔凈回收技術、模塊化串級再生潔凈煤氣化技術等。

3.4 加強國際交流與合作

國際性的交流合作十分活躍，各國都走在了煤化工污染防治的前沿。國外一些企業已經開發了先進的污水廢氣處理工藝及設備。

3.5 生物強化技術的應用

煤化工廢水經預處理后，采用生化法進行處理。本方法主要依據生物好氧的基本原理。但由于煤化工廢水中雜環化合物的含量較高，經生化處理后的廢水COD和氨氮指標有時高有時低，穩定控制困難。煤化工廢水中高濃度大分子有機物的生物炭處理，取得了良好的效果。由于生物產量高，應用量大，在反應池中采用這種處理方法，不僅可以提高有機物的濃度，而且可以大大提高降解效率。

4 焦化工業廢渣來源及危害

煉焦工業廢渣的來源和危害主要有：焦化廠、污水處理車間、焦化車間、脫硫車間、制炭廠、苯廠、收發廠等。數據顯示，2015年煤炭行業粉塵排放量為60萬噸，占全國工業粉塵排放總量的6%左右，其中以焦炭為主要粉塵來源。

4.1 焦化廢氣來源及危害

煉焦生產尾氣的來源，以及煉焦干餾、煉焦等化工過程中產生的飛灰、煙塵等，是燒焦焦炭產生粗煤氣的原因。粗煤氣中雜質主要為苯比林，碳氧類，酚類，氰類，硫氧類。煉焦煤氣燃燒產生大量的SO2、CO2、NOX等氣體。還有空氣在燃燒時會產生CO2、NO2、CO等氣體。大氣污染形式多樣，污染程度不同，污染強度和毒性也不同。根據中國焦炭工業協會的統計，生產焦炭時，就會有大量有毒氣體、一氧化碳、粉塵等排放到大氣中，污染物中含有大量的致癌物質，嚴重影響人們的生活和健康[4]。焦化尾氣中的粉塵受氣候條件的影響，隨微風向大氣中擴散，造成嚴重的空氣污染，并使周圍環境質量惡化，危害人類健康。焦爐尾氣中的苯可溶物和苯比林對焦爐作業人員有嚴重的致癌作用，增加了肺癌的發病率。在某些污染嚴重的地區，苯系物質在環境的含量比國家規定的多3倍，人們感到眩暈、惡心，嚴重時會導致呼吸困難[5]。

4.2 焦化廢水來源及危害

焦炭排放源及焦炭排放源的危害是焦炭生產；焦炭排放源是焦炭生產、焦炭尾氣凈化過程中產生的凝結廢水及粗苯形成過程中產生的排水組成，其主要污染源是氮氣蒸發。焦炭生產過程中耗水量大，廢水處理困難。焦化廢水排放后，含有大量的有機物。這種有機物質會降低生物抵抗力，消耗水中的溶解氧，嚴重影響水體運動，對水質影響很大。廢水中也含有大量的酚類物質，這種物質可以通過皮膚粘膜逐漸滲入體內，引起皮膚過敏、眩暈、貧血等癥狀，危害人體健康和生命。焦化廢水未經處理直接排入農田，造成大量作物死亡，使土壤堿性和鹽分增加[6]。

5 污染對策和建議

5.1 淘汰落后產能

對國家發展和改革委員會出臺的《關于規范焦炭行業整頓和規范工作的若干意見》以及焦炭行業準入條件等政策，要嚴格執行，淘汰落后產能。各地要嚴格按照政策規定，嚴格控制和監督企業生產。

5.2 減少焦化廢物

提高認識，加強管理，各部門領導十分重視焦化廢物的處置工作，把環境保護擺在首要位置，把環境問題擺在重要位置，把經濟社會發展擺在重要位置。對污染設備進行及時控制和管理，減少焦化廢物。

5.3 回用污水

對生產全過程進行新工藝的研究，有效地控制排放和回用污水。先處理后集中處理，建除鹽站，加側濾器，防止循環水污染。建立生活污水處理系統，在循環水、衛生水和綠化水中使用污水，在生物反應系統中加入氨水，阻止焦化廢水中的生物脫酚，減少設備腐蝕。

5.4 發展高效、低污染設備

要加強國際合作，發展低污染、高效益的新工藝、新設備。近年來，中國煤炭化工技術取得了長足的發展，但仍遠遠不夠。要發展高效、低污染的生產設備。研制出新型低污染焦爐。

6 結語

由于人民生活水平的提高，人們對環境的要求越來越高。面對這樣的形勢，我國煤化工生產過程中的污染問題及其防治雖然面臨嚴峻挑戰，但環境保護已成為一種必然的發展趨勢。但是，為了保證國民經濟的可持續發展，無論企業遇到什么樣的困難，都要高度重視，積極推廣清潔技術，減少污染對人類的危害，努力改善生態環境，促進煤化工企業健康持續發展。