废水零排放浅谈网

废水零排放浅谈中国石化北京化工研究院环保所－刘正[摘要]对废水零排放进行了解释和说明，提出了废水零排放的主要考核内容，介绍了废水零排放的主要技术，并通过工程实例进行了技术及经济分析。同时也提出废水零排放不仅在末端，要从生产的全过程控制，在进行水平衡时应进行盐分析。[关键词]废水零排放；水平衡；盐分析；膜分离技术；蒸发浓缩所谓“零排放”意指在生产过程中所有的原料被完全利用，全部转换为产品，或完全循环至下一生产过程中去，不向自然界排出任何废弃物。在化工行业，纯粹的零排放意味着所有的反应物全部转化为产品、所有的催化剂被再次利用、整个生产过程中没有废物排出。这仅仅是指主要生产过程中的“零排放”，辅助生产（如蒸汽、循环水等）和附属生产过程中仍不可能达到“零排放”。因此，在实际的生产过程中，完全的“零排放”是不可能的，对于“零排放”的界定尚存在一定的分歧，并有了各种“零排放”定义和限定，通常“零排放”三个字也加上引号。随着我国经济的发展和水污染的加剧，加重了水资源紧张的局面。废水排放标准的不断从严和执法力度的加大，使个别难处理达标的废水和位于水体污染敏感地区的企业不得不考虑企业废水的零排放。各种各样的废水零排放技术也随之产生，并能使各种各样的废水达到不同程度的零排放。本文针对废水的零排放提出个人见解，供同行参考。1废水零排放的定义在GB/T21534—2008《工业用水节水术语》中有如下术语解释：3.23工业污水industrialsewage——生产过程和生产活动中使用过、且被污染的水的总称。3.24工业废水industrialwastewater——生产过程中使用过，在质量上已不符合生产工艺要求，对该过程无进一步利用价值的水。（也就是说，企业在生产过程中的所有外排水均为工业废水。）3.25工业排水industrialdrainage——完成生产过程和生产活动之后排出生产系统或企业之外的水。6.21零排放zeroemission——企业或主体单元的生产用水系统达到无工业废水外排。（笔者认为可以理解为工业废水浓缩为固体或浓缩液，外送作为固废处置，不再以废水的形式外排。）1970年美国国家污染物排放清除法案（NPDES）首先对特定地区的零排放提出明确规定和要求。美国电力研究院（EPRI）进一步对电厂废水零排放定义为：电厂不向地面水域排放任何形式的水（排出或渗出），所有离开电厂的水都是以湿气形式或是固化在灰或渣中。可以理解为少量的废水在灰或渣中带出企业，作为固废一并处置，又称之为“液体零排放”。企业为了达到不可能的废水零排放，在零排放前加上各种各样的解释，如废水排放口零排放、一次废水零排放、循环水排污零排放、反渗透（RO）浓水零排放、高浓废水零排放等，甚至提出准零排放的概念，意味着企业将某些单股废水做到零排放，同时减少了企业外排废水中的污染物总量，如高浓废水零排放是减少了企业废水中有机物的排放，循环水排污零排放和RO浓水零排放是减少了企业废水中有机物和盐的排放。企业的某种废水及污染物以浓缩液或固废的形式外排进行处置，虽然污染物并没有达到真正的零排放，但达到了废水零排放。2废水零排放由于我国水污染加剧和水资源紧张，部分地区颁布了更加严格的废水排放标准，部分水污染严重的敏感地区甚至不允许企业的废水排放到水体。部分地区的废水排放标准见表1。表1部分地区的废水排放标准标准下限值，mg/L部分地方标准标准号CODTNCl-氨氮陕西省地方标准（黄河流域（陕西段）污水综DB61/224—20115020合排放标准）天津市地方标准（污水综合排放标准）DB12/356—200850北京市（污水综合排放标准）DB11/307-2013（A/B地区）20/3010/151000/16001)1.0/1.5济南市人民政府办公厅关于提高部分排污企业水污染物排放执行的通知济政办字[2011]49号454.5河北省氯化物排放标准DB13/831—2006300辽宁省地方标准（污水综合排放标准）DB21/1627—200850154002)1)为TDS；2）污水回用处理的反渗透浓水中Cl-的排放标准为1500mg/L。部分地方污水排放标准从严，标准中则增加了全盐量的控制指标。不断从严的标准和不断加大的执法力度对企业造成极大的压力。部分企业实施节水减排后的浓水更是难以达标，尤其是COD和TN，面临废水达标与资源化的双重压力。我国现行的废水排放标准为强制标准，节水标准为推行标准，严格的废水排放标准迫使企业从效益出发只能减少节水水量或采用稀释的方法以换取废水的达标排放。只有少数企业，尤其是大型国企，注重企业形象，本着对国家和水环境负责的态度，为了企业的可持续发展，根据“分类处理、按质回用”的原则，将污水达标与资源化结合起来，在保证废水排放达标的基础上实施节水，并通过技术措施对节水后的废水实施二次达标处理。我国幅员辽阔，水资源及河流分布极为不均匀，内陆企业的废水只能经处理后向河流中排放，或通过地区污水处理场集中处理（部分污染物得到稀释）后排放至就近水体。排放标准中严格的COD和逐步从严的盐含量标准已经给敏感地区（流域）工业污水的排放带来极大的压力。由于黄河水中的污水和盐含量不断增加，黄河上游的省份已经提出工业污水不得排黄河，内蒙古环保厅则提出“沿河企业不入河”。我国能源产地和缺水地区在西部，产品消费主要在东部，高耗水、废水零排放是西部煤化工和部分水环境敏感地区发展中用水及水处理的最大特点。3水平衡、盐分析若企业达到废水零排放，应给出可信的水平衡和盐分析数据。实际操作过程中，水的准确计量容易实现，不同温度条件下水的体积变化也可忽略，计量单位简单、明确，得出的水平衡数据有实际的比较意义。准确、可信的水平衡数据应是在完整的用水计量上的统计结果，计量表应达到国家要求的水表安装率和准确率，有完善的检验、校表制度。由此而得到的水平衡数据，也可以说明企业的用水情况及用水水平，如水的重复利用率、生产及化学水制水比、循环利用率、凝结水回收率、污水处理回用等。实际工作中，水中含盐量的指标通常采用电导和总溶解性固体质量浓度（TDS）表示，表征的是水中溶解组份的总量，不仅包括无机离子，也包括溶解的有机物等。电导的可操作性更强。严格意义上讲，盐不能像水一样定量平衡。盐的平衡很难做到，对于不同水质要求，盐的平衡控制指标只能作为综合考虑指标。但对于GB8979—1998《污水综合排放标准》中的一类污染控制物（重金属），应做到单项重金属盐的平衡，说明重金属盐的用途、来源、最终去向、处理和处置方法，以严格控制并防止重金属的污染。企业的用水与节水数据离不开不同盐的引入、控制、排出的分析，通过进行某些盐分析，可控制用水指标。根据循环水水质的要求，对盐的控制指标主要有硬度、氯离子含量、硫酸根离子含量、总铁含量、电导等，浓缩倍数指排水与补水中钠（钾）离子浓度的倍数。与水计量不同的是，盐的控制往往是根据不同的水质要求而分析，并采用简单有效的控制手段。以石化企业用水为例，新鲜水主要用于循环水补水和化学水制备，由于污水回用，大大减少了新鲜水的用量。对于南方新鲜水含盐量较低的污水，可采用适度处理的方法，减少有机物、氨氮、石油类物质后作为循环水补水。对于北方水质较硬的污水，通常采用膜分离技术脱盐后作为化学水补水。对膜进水中的硬度、铁、锰、氟、锶、钡等进行分析与控制，除盐效果一般用电导表示。污水回用水质指标也含有COD、氨氮含量、油含量、SS等限制，也应予以考虑。因此，水的平衡应有“排水与回用的平衡”，水质分析应有“排水与回用的衔接”。煤化工企业用水特点与石化企业十分相似，用水与回用示意见图1。循环水除盐水凝结水回各种生产装置制备新鲜水污水处理预处理适度处理脱盐处理脱盐处理浓盐水处理达标排放或零排放图1石化企业用水与回用示意图4废水零排放不仅在末端不能将废水零排放仅理解为末端的“零排放”，应注重原料和生产过程的全流程用水的消减量和零排放，并将可利用的污水再回用到生产过程中去。由于我国经济的快速发展，水资源的缺乏矛盾将越发突出，企业用水排水已从以处理达标为目的发展到以达标与资源化为目的的管理方式，必须根据“分类处理，按质回用”的原则对企业用水实施更细化的管理。4.1源头消减通过水平衡分析可以了解企业的用水水平，找出问题，采取措施并提高管理水平。为达到全流程控制的目的，在进行水平衡分析的同时应进行水质分析及盐和有机物的分析，预判对后续处理的影响，尽可能减少和分离原料和生产过程中的盐和高浓度有机物，避免进入到后续污水处理系统而花更大的代价进行分离处理。应做到管好每一股水，甚至是“每一滴水”。4.2控制盐的引入在污水回用中，水质较软的南方企业可采用MBR或其他可进一步去除有机物的技术，使处理后的污水全部作为循环水补水回用，达到一次污水零排放；水质较硬的北方企业普遍采用RO脱盐技术，将脱盐后的污水作为脱盐水补水，以提高污水回用的经济效益。由于工业污水水质复杂，给污水回用膜分离技术的使用带来一定的难度，系统的稳定运行和脱盐后浓水的处理也是急待解决的问题。通过盐分析可知，对于水质较硬的北方企业，通过膜分离技术降低循环水补水中的硬度和盐的浓度，可以提高循环水的浓缩倍数。如北方某企业，循环水补水的电导和硬度分别为940µS/cm和230mg/L，循环水浓缩倍数只能小于3倍；通过补充部分脱盐水，从源头降低了补充水带入的盐量，循环水浓缩倍数提高至4倍以上，药剂费减少至约为原来的60％，也减少了循环水的排水量，达到了降低循环水药剂投加成本和节水的目的。4.3废水零排放过程的优化以煤制天然气生产中的废水零排放为例，预处理要有酚、氨回收；达标处理为多级生物处理、吸附等；污水回用要有膜前预处理，除硬或进一步去除有机物，再经RO脱盐；为减少蒸发结晶的水量，RO浓水必须再浓缩；高浓水的蒸发、结晶和干燥；固体废渣的安全处置。因此，废水零排放不仅技术复杂、过程长、难于管理，消耗和投加药剂也需要优化。因此，废水零排放过程需要整体优化，采用成熟可靠技术，以保证达到预期效果，并降低投资和运行费用。5结语在水资源日趋紧张和水污染加剧的情况下，国民环保意识的加强使得国家和地方政府不断提高废水排放标准并加大执法力度。企业面临着巨大的环保压力，迫使企业必须不断减少废水及污染物的排放，朝着废水零排放的目标努力，也促使废水零排放的技术不断发展和完善。有关部门应根据地区和行业的不同适当区别对待，依靠技术进步逐步强化管理，对越来越多的废水零排放项目产生的固体废弃物进行强化及优惠处置，建立规范的区域处置中心，鼓励企业实施废水的零排放，使企业对废水零排放即可望又可及、又能承受废水零排放带来的经济压力。同时，不断完善固体废弃物管理法规，严格、公平的执法使废水零排放朝着健康的方向发展。