2020年11月，國家三部委聯(lián)合發(fā)布關(guān)于進(jìn)一步加強煤炭資源開發(fā)環(huán)境影響評價管理的通知，明確提出礦井水需要外排的，含鹽量不得超過1000毫克/升。
對于山西的產(chǎn)業(yè)而言，影響不可謂不大。環(huán)保作為一個政策驅(qū)動型產(chǎn)業(yè)，行業(yè)痛點決定產(chǎn)業(yè)方向。對于以煤炭產(chǎn)業(yè)為主的山西，未來五年，工業(yè)廢水領(lǐng)域鹽的管理將是行業(yè)不得不面臨的一大痛點，進(jìn)而催生脫鹽的市場需求。
01
眾所周知，山西是能源大省。傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)以煤、焦、冶、電、建為主，主要營業(yè)收入依然占據(jù)半壁江山以上。2019年年末，全省發(fā)電裝機容量 9249.2 萬千瓦，原煤產(chǎn)量9.7億噸，煤層氣產(chǎn)量71.4億立方米，焦炭9699.5萬噸，水泥4982.4萬噸，生鐵5557.1萬噸，粗鋼6039.1萬噸，氧化鋁1996.3萬噸。
而這些行業(yè)中，以煤礦、焦化、煤層氣為主要涉水行業(yè)。截至2019年底，山西共有煤礦965座，焦化企業(yè)140戶，運行鉆井超過1.5萬余口。
根據(jù)山西省煤成氣增儲上產(chǎn)三年行動大會戰(zhàn)的要求，山西省將重點推動沁水、鄂東兩大煤成氣基地項目建設(shè)，預(yù)計經(jīng)過連續(xù)3年的投資建設(shè)，到2022年實現(xiàn)產(chǎn)量200億立方米，比2019年產(chǎn)量增大2倍。
而在焦化產(chǎn)業(yè)，隨著焦炭產(chǎn)業(yè)升級，4.3米焦?fàn)t將逐步淘汰，所有的焦化企業(yè)將進(jìn)行干熄焦升級，濕法熄焦將退出山西焦化產(chǎn)業(yè)歷史的舞臺，預(yù)計未來近70%的焦炭企業(yè)面臨升級改造的需求。
煤炭開采行業(yè)主基調(diào)以壓減產(chǎn)能和智能化礦山建設(shè)為主，隨著焦炭行情的高歌前進(jìn)，加之電煤的增長需求，有專業(yè)人士估計山西2020年煤炭的產(chǎn)量將突破10億噸大關(guān)。
中國煤炭工業(yè)協(xié)會和中國礦業(yè)大學(xué)（北京）水污染控制工程研究所曾對我國22個省、市、自治區(qū)136個煤礦進(jìn)行過調(diào)查統(tǒng)計，全國平均每采1t煤即排放礦井水2.1m3。西北地區(qū)*低，華北地區(qū)次之，中南地區(qū)*大。而山西省在《山西21世紀(jì)議程》中也指出，山西每生產(chǎn)1t煤，礦井就要排放1m3廢水。由此推算，山西每年礦井水的涌水量達(dá)到10億m3。
根據(jù)焦化行業(yè)產(chǎn)排污系數(shù)，每生產(chǎn)一噸焦炭產(chǎn)生0.58噸廢水，2019年山西焦炭產(chǎn)量為9699.5萬噸，預(yù)計焦化行業(yè)年廢水產(chǎn)生量5625萬噸。
非常規(guī)天然氣這一行業(yè)，有其自身特點，其氣井開發(fā)為滾動式開發(fā)，且分散布局，單井排采水量不大，但水質(zhì)特殊，部分井鹽含量高，布局分散，不易集中收集，目前尚無相對準(zhǔn)確的行業(yè)排水量測算結(jié)果。
僅這三個行業(yè)，就涉及超過1000家中大型企業(yè)，每年有超過10億立方米廢水處理的需求。
02
礦井水通常以含煤粉等懸浮物為主，但在我國較為缺水的西北及北方礦井往往排出高礦化度的礦井水，據(jù)不完全統(tǒng)計，中國煤礦高礦化礦井水的水量約占中國北方國有重點礦井涌水量的30%。
有學(xué)者研究了中國部分礦井水離子構(gòu)成及含鹽量，總體以K+、Na+、Ca2+、Mg2+、SO42-、HCO3-、Cl-、F-為主，根據(jù)離子構(gòu)成不同，高礦化度礦井水分為高硬度型、高硫酸鹽型、高氯化物型或這幾種類型的混合型。
山西沿黃及中北部區(qū)域，由于降水量少，蒸發(fā)量大，強烈的蒸發(fā)作用致使在這一區(qū)域地下水礦化度高，加之煤系地層中含有大量碳酸鹽、硫酸鹽巖層，開采時地下水廣泛接觸加劇可溶性礦物溶解，同時水中游離酸再同碳酸鹽礦物、堿性物質(zhì)發(fā)生中和作用，使礦進(jìn)水中Ca2+、Mg2+、HCO3-、SO42-增加。
有資料表明，山西的高礦化度的礦井水，一般溶解性總固體在1000mg/L以上，并含有硫酸鹽、重碳酸鹽類，主要分布在大同、陽泉、西山及汾西地區(qū)。且由北向南、由大變小，補給區(qū)小于徑流區(qū)，山區(qū)小于平原區(qū)。礦化度高的水硬度一般也高，總硬度變化規(guī)律與總礦化度基本一致。
2012年5月31日，山西省人大常委會通過了一項地方法規(guī)《山西省循環(huán)經(jīng)濟(jì)促進(jìn)條例》，明確規(guī)定煤炭生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選擇將礦井水用于煤炭洗選、井下生產(chǎn)、消防、綠化等。礦井水確需排放的，應(yīng)當(dāng)達(dá)到地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)III類。
山西省以地方立法的形式確立了礦井水排放應(yīng)達(dá)到地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)III類的要求，并且在2018年發(fā)布的《山西省水污染防治2018年行動計劃》，明確煤礦外排礦井水化學(xué)需氧量、氨氮、總磷三項主要污染物達(dá)地表水環(huán)境質(zhì)量Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。
礦井水的外排標(biāo)準(zhǔn)就這樣以地方法規(guī)和規(guī)范性文件的形式確定了下來。直至2020年11月，礦井水外排的政策又一次發(fā)生了變化。國家三部委聯(lián)合發(fā)文，對礦井水含鹽量提出了明確要求，規(guī)定外排礦井水含鹽量不得超過1000毫克/升。
全鹽量的要求，將掀起煤炭領(lǐng)域礦井水治理的又一次升級。
03
焦化產(chǎn)業(yè)亦是山西*受關(guān)注的一個行業(yè)之一，近5年在環(huán)保領(lǐng)域的投入風(fēng)頭正近，隨著環(huán)保治理升級，5年時間，焦化行業(yè)經(jīng)歷了脫硫、脫硝、特別排放限值改造、熄焦廢水治理、無組織治理、VOCs治理的歷程，初略估計山西的焦化企業(yè)在“十三五”期間的投入在500億元左右的規(guī)模。
焦化廢水來源包括蒸氨工段產(chǎn)生的蒸氨廢水、各類水封水、煤氣凈化過程中冷凝液、沖洗水、初期雨水、循環(huán)冷卻水排污等，以蒸氨廢水為主。焦化廢水是一種典型的有毒難降解且成分復(fù)雜的工業(yè)廢水, 其毒性主要來自于氰化物、硫化物、硫氰化物氨分子等無機污染物, 以苯和苯酚為主的有機污染物, 還有濃度較低的二英、多環(huán)芳烴和鹵代烴等。
傳統(tǒng)的焦化廠蒸氨廢水通過蒸氨塔后進(jìn)入生化處理，生化單元以 A/O2、A2/O、A/O、A2/O2工藝為主，經(jīng)處理后達(dá)到GB16171熄焦的標(biāo)準(zhǔn)后回用于熄焦環(huán)節(jié)。一般投資費用在1000-1300萬之間，運營費用10-15元/噸（水）。這套工藝難說對BaP等有毒物質(zhì)有良好的去除效果。
2018年11月，中央第二生態(tài)環(huán)境保護(hù)督察組對山西省開展“回頭看”，指出焦化廢水未經(jīng)處理直接熄焦情況普遍，熄焦水超標(biāo)問題十分突出。督察組抽取14家焦化企業(yè)的熄焦水進(jìn)行檢測，有12家存在超標(biāo)現(xiàn)象，其中10家揮發(fā)酚超標(biāo)，平均超標(biāo)174.3倍。
彼時，熄焦廢水問題突出，有生產(chǎn)廢水未經(jīng)處理直接熄焦的，有生產(chǎn)廢水未經(jīng)處理混入熄焦池的，有熄焦廢水處理系統(tǒng)閑置的，有蒸氨塔、冷凝水與熄焦水沉淀池直接連通的，大量污染物轉(zhuǎn)化為氣態(tài)排放。
山西省自此開始了對熄焦廢水的嚴(yán)格管控，要求對熄焦池中水開展監(jiān)測，要求熄焦池水達(dá)到GB16171相關(guān)要求，焦化企業(yè)進(jìn)行了新一輪熄焦廢水的治理改造，通用的做法是采用一次熄焦水，即將熄焦池水引出處理后返回至補水池。混凝、沉淀、過濾在此時是絕大多數(shù)焦化企業(yè)熄焦廢水處理的**。
2018年，為了推動山西焦化綠色發(fā)展水平，省政府出臺了一系列新的發(fā)展和管控要求，提高了新建焦化企業(yè)的要求，明確要求焦化企業(yè)配套干熄焦，制定焦化生產(chǎn)廢水零排放措施。
以獨立焦化廠為主的山西焦化產(chǎn)業(yè)又一次面臨水污染治理的升級，不同于鋼焦聯(lián)合企業(yè)，傳統(tǒng)獨立焦化廠生產(chǎn)廢水通常是經(jīng)預(yù)處理達(dá)標(biāo)后用于濕法熄焦，而干熄焦的配置，直接切斷了獨立焦化廠廢水的*終去向。
熄焦廢水零排放，對獨立焦化廠而言，是一個巨大的挑戰(zhàn)。
04
回到開篇的總結(jié)行業(yè)痛點決定產(chǎn)業(yè)方向，不難發(fā)現(xiàn)，企業(yè)的環(huán)保治理一直隨著治理要求的提升不斷的升級改造。
煤礦達(dá)Ⅲ類的過程中，以混凝、沉淀、過濾、超濾為主的工藝大行其道，通常是投加PAC/PAM，混凝沉淀后的水經(jīng)過石英砂過濾或活性炭過濾，進(jìn)入超濾單元，實現(xiàn)COD、氨氮、TP三項指標(biāo)達(dá)Ⅲ類，部分礦井在超濾后繼續(xù)進(jìn)入反滲透單元，進(jìn)一步凈化水質(zhì)。
對于除鹽，有傳統(tǒng)蒸餾、多級閃蒸、多效蒸餾等蒸餾技術(shù)、離子交換技術(shù)、電滲析及反滲透技術(shù)。從調(diào)研的實際情況來看，礦井水再進(jìn)一步深度處理中，RO技術(shù)的應(yīng)用占據(jù)了**的主導(dǎo)地位。
對于焦化企業(yè)，在焦化廢水進(jìn)一步深度處理過程中高級氧化技術(shù)、超濾、反滲透等膜技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛， 對于獨立焦化企業(yè)來說，濃縮技術(shù)總歸是要有濃相的存在，對于RO后濃相問題，或許結(jié)晶分鹽將是不得不面臨的一個選擇。
4.3米的焦?fàn)t正處于逐步淘汰的過程中，新建的焦?fàn)t大部分正處于建設(shè)過程，獨立焦化企業(yè)廢水問題是否還未集中凸顯，焦化產(chǎn)業(yè)*終升級過程中水處理究竟去往哪個方向，也只能拭目以待了。
山西省污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)以及焦化、煤化工、甚至部分煤礦、煤層氣企業(yè)廢水零排放的管控策略下，將把山西工業(yè)廢水治理引向何方，膜技術(shù)與脫鹽技術(shù)是否會成為**解決方案，讓子彈飛一會兒吧。
05
環(huán)保是一個政策性很強的產(chǎn)業(yè)，也是一個地域性很強的產(chǎn)業(yè)。縱觀環(huán)保領(lǐng)域頭部企業(yè)，尚且受限于地域特征，中小企業(yè)則更是如此。而我們在對焦化行業(yè)的調(diào)研過程中，很難發(fā)現(xiàn)山西本土環(huán)保企業(yè)的影子。
從國家及山西的政策，不難發(fā)現(xiàn)，山西省環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的需求是較為旺盛的，環(huán)境問題的暴露引導(dǎo)環(huán)境治理需求的出現(xiàn)。而科城研究院對山西省環(huán)保產(chǎn)業(yè)的研究發(fā)現(xiàn)，營收在1億以上的山西環(huán)保企業(yè)屈指可數(shù)。
不管是在公共領(lǐng)域還是在企業(yè)環(huán)境治理領(lǐng)域，山西幾千億的環(huán)保市場，本土環(huán)保產(chǎn)業(yè)的存在感很低。
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