2021年1月1日，山西省地方標(biāo)準(zhǔn)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》開(kāi)始實(shí)施，有一項(xiàng)新的控制因子惹人注目：全鹽量。
2020年11月，三部委聯(lián)合發(fā)布關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)煤炭資源開(kāi)發(fā)環(huán)境影響評(píng)價(jià)管理的通知，明確提出礦井水需要外排的，含鹽量不得超過(guò)1000毫克/升。
對(duì)于山西的產(chǎn)業(yè)而言，影響不可謂不大。環(huán)保作為一個(gè)政策驅(qū)動(dòng)型產(chǎn)業(yè)，行業(yè)痛點(diǎn)決定產(chǎn)業(yè)方向。對(duì)于以煤炭產(chǎn)業(yè)為主的山西，未來(lái)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(diǎn)，進(jìn)而催生脫鹽的市場(chǎng)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(yíng)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(jī)容量 9249.2 萬(wàn)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(wàn)噸，水泥4982.4萬(wàn)噸，生鐵5557.1萬(wàn)噸，粗鋼6039.1萬(wàn)噸，氧化鋁1996.3萬(wàn)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(yùn)行鉆井超過(guò)1.5萬(wàn)余口。
根據(jù)山西省煤成氣增儲(chǔ)上產(chǎn)三年行動(dòng)大會(huì)戰(zhàn)的要求，山西省將重點(diǎn)推動(dòng)沁水、鄂東兩大煤成氣基地項(xiàng)目建設(shè)，預(yù)計(jì)經(jīng)過(guò)連續(xù)3年的投資建設(shè)，到2022年實(shí)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(jí)，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(jí)，濕法熄焦將退出山西焦化產(chǎn)業(yè)歷史的舞臺(tái)，預(yù)計(jì)未來(lái)近70%的焦炭企業(yè)面臨升級(jí)改造的需求。
煤炭開(kāi)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(zhǎng)需求，有專業(yè)人士估計(jì)山西2020年煤炭的產(chǎn)量將突破10億噸大關(guān)。
中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)和中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）水污染控制工程研究所曾對(duì)我國(guó)22個(gè)省、市、自治區(qū)136個(gè)煤礦進(jìn)行過(guò)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，全國(guó)平均每采1t煤即排放礦井水2.1m3。西北地區(qū)，華北地區(qū)次之，中南地區(qū)。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(wàn)噸，預(yù)計(jì)焦化行業(yè)年廢水產(chǎn)生量5625萬(wàn)噸。
非常規(guī)天然氣這一行業(yè)，有其自身特點(diǎn)，其氣井開(kāi)發(fā)為滾動(dòng)式開(kāi)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(wú)相對(duì)準(zhǔn)確的行業(yè)排水量測(cè)算結(jié)果。
僅這三個(gè)行業(yè)，就涉及超過(guò)1000家中大型企業(yè)，每年有超過(guò)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(guó)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(jì)，中國(guó)煤礦高礦化礦井水的水量約占中國(guó)北方國(guó)有重點(diǎn)礦井涌水量的30%。
有學(xué)者研究了中國(guó)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(qiáng)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(kāi)采時(shí)地下水廣泛接觸加劇可溶性礦物溶解，同時(shí)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(yáng)泉、西山及汾西地區(qū)。且由北向南、由大變小，補(bǔ)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(huì)通過(guò)了一項(xiàng)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(dòng)計(jì)劃》，明確煤礦外排礦井水化學(xué)需氧量、氨氮、總磷三項(xiàng)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(lái)。直至2020年11月，礦井水外排的政策又一次發(fā)生了變化。三部委聯(lián)合發(fā)文，對(duì)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(guò)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(jí)。
03
焦化產(chǎn)業(yè)亦是山西受關(guān)注的一個(gè)行業(yè)之一，近5年在環(huán)保領(lǐng)域的投入風(fēng)頭正勁，隨著環(huán)保治理升級(jí)，5年時(shí)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(wú)組織治理、VOCs治理的歷程，初略估計(jì)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(lái)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(guò)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(lái)自于氰化物、硫化物、硫氰化物氨分子等無(wú)機(jī)污染物, 以苯和苯酚為主的有機(jī)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(guò)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(fèi)用在1000-1300萬(wàn)之間，運(yùn)營(yíng)費(fèi)用10-15元/噸（水）。這套工藝難說(shuō)對(duì)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(duì)山西省開(kāi)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(wèn)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(cè)，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(shí)，熄焦廢水問(wèn)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(kāi)始了對(duì)熄焦廢水的嚴(yán)格管控，要求對(duì)熄焦池中水開(kāi)展監(jiān)測(cè)，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(bǔ)水池。混凝、沉淀、過(guò)濾在此時(shí)是絕大多數(shù)焦化企業(yè)熄焦廢水處理的。
2018年，為了推動(dòng)山西焦化綠色發(fā)展水平，省出臺(tái)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(dú)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(jí)，不同于鋼焦聯(lián)合企業(yè)，傳統(tǒng)獨(dú)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(dú)立焦化廠廢水的終去向。
熄焦廢水零排放，對(duì)獨(dú)立焦化廠而言，是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。
04
回到開(kāi)篇的總結(jié)行業(yè)痛點(diǎn)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(jí)改造。
煤礦達(dá)Ⅲ類的過(guò)程中，以混凝、沉淀、過(guò)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(guò)石英砂過(guò)濾或活性炭過(guò)濾，進(jìn)入超濾單元，實(shí)現(xiàn)COD、氨氮、TP三項(xiàng)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(duì)于除鹽，有傳統(tǒng)蒸餾、多級(jí)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(shí)際情況來(lái)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(duì)于焦化企業(yè)，在焦化廢水進(jìn)一步深度處理過(guò)程中氧化技術(shù)、超濾、反滲透等膜技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越廣泛， 對(duì)于獨(dú)立焦化企業(yè)來(lái)說(shuō)，濃縮技術(shù)總歸是要有濃相的存在，對(duì)于RO后濃相問(wèn)題，或許結(jié)晶分鹽將是不得不面臨的一個(gè)選擇。
4.3米的焦?fàn)t正處于逐步淘汰的過(guò)程中，新建的焦?fàn)t大部分正處于建設(shè)過(guò)程，獨(dú)立焦化企業(yè)廢水問(wèn)題是否還未集中凸顯，焦化產(chǎn)業(yè)終升級(jí)過(guò)程中水處理究竟去往哪個(gè)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(huì)成為解決方案，讓子彈飛一會(huì)兒吧。
05
環(huán)保是一個(gè)政策性很強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)，也是一個(gè)地域性很強(qiáng)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?cè)趯?duì)焦化行業(yè)的調(diào)研過(guò)程中，很難發(fā)現(xiàn)山西本土環(huán)保企業(yè)的影子。
從及山西的政策，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(wèn)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(duì)山西省環(huán)保產(chǎn)業(yè)的研究發(fā)現(xiàn)，營(yíng)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(chǎng)，本土環(huán)保產(chǎn)業(yè)的存在感很低。
