浅谈化工行业与环境保护的协调和谐发展

浅谈化工行业与环境保护的协调和谐发展

化工行业是对多种资源进行化学处理和转化加工的产业,在国民经济中占有重要地位。建国以来,化工行业得到了迅速发展,所取得的成就是公认的,但同时也对环境造成了严重的污染,成为制约化工企业发展的重要因素。

尽管20多年来我国在环境保护方面做了巨大的努力,使得行业污染物排放总量受到控制,甚至某些污染物排放量还有所降低,但我国总体环境状况仍趋向恶化。在我国的环境污染中,行业污染占全国污染负荷的70%以上。每年由于工厂排出1600万吨SO2 ,使我国酸雨面积不断扩大,行业废水每年排放量达231亿吨。每年由于环境污染造成的经济损失达1000亿元。如此惊人的数字,达到使社会难以承受的程度。环境和资源所承受的压力,反过来对社会经济的发展产生了严重的制约作用。这种经济发展与环境保护之间的不协调现象,已越来越明显,不容继续存在。

在改革开放初期，对于企业来说，经济效益是对其进行评价的主要指标.但是随着各种环境问题不断出现，还有民众的参与意识及对生活质量要求的不断提高，使得相对于环保来说，经济效益并不能成为决定一个项目能否进行建设的主要因素。

很多企业之所以冒着被惩罚的风险照样去逃避环保，就是因为环保会给企业带来成本的增加。但是从长远来看无论对社会还是对企业这种做法都是十分不值的。

环境的好坏直接影响着民众的生活，也影响着当地的经济发展。如果没有了良好的自然环境，当地经济的发展也就无法持续，所以政府需要放弃一些能够明显提高当地GDP的项目。否则，给企业带来的不仅仅是罚款，企业很可能因此而不得不关闭。比比看孰重孰轻呢？一个企业即使是“明星企业”和纳税大户，这些企业为当地的经济增长做出了巨大的贡献，但是，企业的发展离不开民众的支持，而民众没有了正常的生活环境也就无法进行正常的生活，怎么可能对没有社会责任感的企业进行支持呢？因此，不舍得为社会责任埋单的企业，也就无法实现其长远的发展。

环保属于公共事务，关系着所有人的切身利益，最易达成社会共识和共赢，是实现社会公平与社会和谐的最好切人点。而且民众的环保意识在不断增强，对自然环境的要求也在不断提高，不能做好环保的企业不仅会面临着罚款甚至被关停的危险，还会被民众冠以没有社会责任感的罪名，企业的长远发展也就难以实现。管理学大师德鲁克曾说过：“凡是能促进社会进步与繁荣的也都能增强企业实力，带给企业繁荣与利润”。因此，为了化工行业的长远发展，也为了能够适应社会的发展，还需勇于承担社会责任，将环保等问题切实落到实处

一.化工废渣—磷渣

用电炉法制取黄磷时，所得到的以硅酸钙为主要成分的熔融物，经淬冷成粒，即为粒化电炉磷渣，简称磷渣。这种磷渣是一种工业废渣。

1.工艺过程

黄磷生产主要按下式反应进行Ca3(PO4)2+3Si02+5C→3CaSi03↓+2P+5CO↑式中，焦碳(C)作为磷的还原剂，石英砂和生成的Ca0结合，成为易熔炉渣(CaSiO3)。因此，Ca0和Si02

是磷渣的主要成分，平均含量在90%以上，生产上一般控制Si02/Ca0在0. 7和1. 0之间磷渣出炉前呈熔融状态，温度在1350-1400℃之间，经过水淬后，成为颗粒状磷渣。磷渣通常为黄白色或灰白色，如含磷量较高时，则呈灰黑色。急冷后的粒状磷渣主要为玻璃体结构，若将高温液渣自然慢冷，则成为块状磷渣，硬度较大。

2.综合利用

磷渣掺入混凝土(胶砂)中取代一部分水泥，特别是磷渣掺量较高时，使水泥熟料大为减少。由于磷渣必须在水泥熟料水化产生的氢氧化钙做激发剂的条件下才能进行水化，因而磷本身的水化比水泥熟料慢，而且磷渣对水泥水化有显著的缓凝作用，因而使磷渣混凝土(胶砂)早期强度有所降低。不过，根据一般规律，若水泥早期水化被抑制，其晶体“生长发育”条件好，使水化产物的质量显著提高，水泥石结构更加紧密，部孔隙率下降，气孔直径变小，因而对混凝土后期强度发展有利，从而使混凝土后期强度提高。此外，磷渣具有较高的活性，其二次水化反应会提高水泥石的强度，改善界面结构和孔径分布，使混凝土(胶砂)后期强度提高。

由于黄磷生产过程中不可能将黄磷全部吸收完全，炉渣中含有少量元素磷成分，俗称“残磷”。硅具有增加土壤松散性、抗病虫害、抗倒伏的作用，在低硅土壤中施用能大幅度提高农作物产量。因此，可利用黄磷渣中的硅、磷元素生产农肥。辽中化工厂将黄磷炉渣与磷泥渣共同混合烘干，破碎磨细成粉状，制成有效磷成分≥20%的“双渣肥”作为磷肥类利用，对农作物有一定的助长、增产效果l}l。与磷泥渣混合的目的是增加“双渣肥”有效磷成分。而本文矸究的磷渣中P205含量达到了3.1%，因此可以作为很好的肥料。

二.采矿废渣—煤矸石

1.工艺过程

煤矸石是与煤层伴生的矿物，是在煤炭开发和洗选过程中被分离出来的废弃岩石，煤矿上常称之为‘夹砰’它实际上是含碳物(碳质页岩、碳质砂岩等，还有少量煤)与岩石(页岩、砂岩、烁岩等)的混合物大部分结构致密，呈黑色;自燃后呈浅红色，结构疏松煤矸石的主要化学成分一般以氧化物为主，如Si02、Al203等，矿物成分主要由粘土矿物(高岭石、伊利石、蒙脱石、勃母石)、石英、方解石、硫铁及碳质组成，煤矸石是我国口前排放、堆存量最大的工业废渣之一。煤矸石排放量约占原煤产量的15%—20 %，已累计储存量达70亿吨之多。煤矸石堆存已经成为大气环境中二氧化硫污染的重要因素。煤矸石山周围的地下水呈现高矿化度、高硬度，硫酸盐、钠离子等含量升高。同时，煤矸石山溢流水的污染使土壤盐分升高，导致土地盐碱化，使农作物生长发育受到影响，有的因污染严重无法耕种，因煤矸石易于风化，且有机成分容易发生自燃，产生了大量一氧化碳、二氧化硫、硫化氢等有毒有害气体，以至于在一些煤矸石堆积地自燃释放的毒气影响到人们的正常呼吸(煤矸石自燃释放的有害气体之一硫化氢就是开县井喷事故造成人员重大伤亡的元凶)煤矸石造成大气环境恶化、河道堵塞、地表和地下水污染、土地沙化和大而积的水土流失，并引发了一系列的社会问题。

2.综合利用

近年来，国多次报道各地的煤矸石山因自燃、爆炸、倒塌等危及人身安全的事件，因此煤矸石的综合治理也受到了高度重视。但是由于煤矸石的利用技术水平不高，相对国外的煤矸石综合利用水平还存在一定的差距，到口前为止，最成功的煤矸石利用方法是生物复田法。生物复田法可以说是当代最先进的复田工艺，它首先在美国和匈牙利获得成功，

口前正向全世界推广。美国还研究成功了直接从燃烧的煤矸石山中回收热能。法国对灰分较大的煤矸石进行洗选，回收了其中的可燃物，用于发电，从而可以节约煤炭。而在我国，煤矸石的综合利用主要结合于建材的生产:

(1)用于生产水泥煤矸石可作为生产水泥的原材料，这是因为煤矸石的化学成分与粘土相似，故可以代替粘土，与石灰石、铁粉及硅石等原料一起配料，生产所需要标号的水泥。另外，煤矸石可作为水泥混合材生产煤矸石无熟料及少熟料水泥，煤矸石无熟料水泥是以煤矸石为主要原料，掺入适量的石灰、石膏，细磨制成的水硬性胶凝材料，配合激发剂的使用，其强度可以大幅度提高。煤矸石少熟料水泥也称煤矸石砌筑水泥，它与无熟料水泥相比具有凝结快，早强性好等优点。这种水泥不仅可以用于砌筑、抹面，而且可以作为砖瓦砌块的原料。

(2)用于生产砖、瓦煤矸石经过配料、粉碎、成型干燥和焙烧等工序可制成砖和瓦。除煤矸石的破碎工序以外，其它工艺与普通勤土瓦的生产工艺基本相同。

(3)用作填充材料煤矸石作为塌陷区复地的填充材料，已经取得了很好的经济和社会效应，这种途径消耗渣量大，能有效解决煤矸石占地的问题

( 4)用于生产空心砌块以煤矸石无熟料水泥作为胶结料，自燃煤矸石作为粗细集料，加水搅拌配制成半干硬性混凝土，经过振动成型，再经蒸汽养护而做成一种新型墙体材料。该墙体材料具有质轩、保温性、隔音性良好的特点。

尽管煤矸石的年利用率逐步提高，但是利用量与其产量相比还远远不够，综合利用煤矸石的技术还不够成熟以煤矸石活化技术为例，其主要采取热活化为手段，但由于各地煤矸石的物性不同，在热活化过程中的最佳保温温度、保温时间也不同，再加上煤矸石的堆积量之大，给以工业化方式综合利用煤矸石带来了一定的困难。就口前煤矸石的利用情况来看，将煤矸石高掺量地用于大型水泥混凝土工程的应用实例不多，许多成果也只限于实验阶段。研究表明煤矸石水泥具有良好的抗物理和化学腐蚀，煤矸石水泥发生碱集料反应的可能性小于硅酸盐水泥混凝土。将煤矸石作为混凝土掺合料使用还有待于进一步研究。

三. 冶金废渣—钢渣

1.工艺过程

钢渣，作为炼钢过程中的副产物，它呈黑色，外观像结块的水泥熟料，其中夹带部分铁粒，硬度大，密度为1700— 2000kg/㎡耐钢渣的主要矿物组成为橄榄石(2Fe0 ?Si02 ) .硅酸二钙(2Ca0·Si02)、硅酸三钙(3Ca0·Si02)、铁酸二钙(2Ca0·Fe203)，还有部分氟磷灰石(9Ca0·3P205·CaF2)和游离氧化钙(Ca0)，随着碱度不同，钢渣中主体矿物相有所差别根据钢渣的碱度(R= Ca0/ (Si02 + P205))不同，可以将钢渣分为低碱度、中碱度和高碱度钢渣。口前钢渣的利用以中高度钢渣为主。钢渣的产量约为钢产量的15%一2 0%，2004年我国钢产量为2.72亿吨，而今年预计钢产量将突破3亿吨。中国钢产量连续9年世界第一，在钢铁工业飞速发展的背后，钢渣的产量也是绝对不可轻视的。然而就口前钢渣的综合利用情况来看，钢渣的利用率和利用效率都远不如粉煤灰和矿渣，其原因大致可以归纳为以下3点

( 1)钢渣的易磨性很差根据国标GBJ92—86有关指标，钢渣可以归类为最坚硬的岩石之列。钢渣结构致密，且含铁量高，因此较耐磨，粉磨电耗高

(2)钢渣的早期活性很低钢渣中含有具有水硬胶凝性的矿物C3S和C2S，尽管从水泥

矿物学的角度看，C3S能对早期强度起主要作用，但是由于钢渣经高温熔融形成“死烧”，C3S的水化活性要在相当长的时间才能发挥出来再加上C2S只能对后期强度作出贡献，所以在无适合激发剂的情况下，钢渣的早期水化活性很低。

( 3)钢渣的安定性不良。由于钢渣中的fCa0和Mg0含量较高，f Ca0水化生成Ca(OH)2，体积增长100%—300% ；Mg0水化生成Mg(OH)2，体积增长77%，所以若不消除f Ca0和M g0带来的安定性问题，钢渣制品，特别是在使用的中后期，很容易出现膨胀开裂的现象。口前快速解决钢渣安定性问题的方法一般是粉磨，只有当钢渣被粉磨到一定细度时，其中的f Ca0和Mg0才能被活化，在钢渣制品硬化之前提前水化但是由于钢渣的易磨性很差，细磨钢渣需要较高的电耗，磨机的磨损率也将增大，所以仅用机械方式将钢渣粉磨至较大细度以提高其活性在经济上不一定可行。

2.综合利用

由于钢渣的这些特性，其利用率相对较低，应用围也较窄。口前，就建材行业而言，钢渣主要仅应用于路基垫层材料这是由于钢渣具有容重大、表而粗糙不易滑移、耐侵蚀的特点等。钢渣另一个突出特点是在水泥和混凝土中加入钢渣，能明显提高它们的抗折强度。而在道路混凝土相关标准中，抗折强度是衡量道路混凝土性能优劣的主要指标之一，所以将钢渣作为优良的耐磨道路专用材料具有较好的发展前景。另外钢渣混凝土具有良好的抗化学腐蚀的能力，加之其耐磨的特性，也是理想的海工工程材料。由于口前钢渣的价格较低，通过机械激发和化学激发相结合提高钢渣的活性，在水泥和混凝土中部分或全部代替矿渣的使用是钢渣综合利用的发展方向。

1.氢氧化钠碱化法

将废渣用磁铁吸去机械杂质，再粉碎至325目后，加入过量的稀氢氧化钠溶液碘化亚铜溶解生成氧化亚铜和碘化钠。

2．干法

废渣经除杂质后，送入煅烧炉加热到650～800℃煅烧，碘化亚铜熔化，取出氧化亚铜后，用磁铁吸去机械杂质，再粉碎至325目，制得氧化亚铜成品。（此法只把两种混合物分离）3．葡萄糖还原法

将废渣用磁铁吸去机械杂质，再粉碎至325目后，加入过量的氨水，与葡萄糖混合后进行反应，生成氧化亚铜，经过滤、漂洗、烘干粉碎制得氧化亚铜产品。在溶液中加入氢氧化钠即可得到碘化钠。

膜生物处理技术（MBR），该工艺技术特别适用于有机浓度高、处理要求高的食品、有机化工、医药及畜牧等行业的废水处理以及中水回用处理。MBR技术以与活性污泥法相同的处理原理去除废水中的有机物，不同的是活性污泥法在沉淀池进行固液分离，而MBR装置则是通过膜分离单元将清水直接抽出。该技术可以同时处理生活污水和科研区污水。

MBR工艺流程

由于生活污水处理的核心是生化部分，因此我们称污水处理工艺是特指这部分，如接触氧化法、SBR法、A/O法等。用生化法（包括厌氧和好氧）处理生活污水在目前是最经济、最适用的污水处理工艺，根据生活污水的水量、水质及现场的条件而选择不同的污水处理工艺对投资及运行成本具有决定性的影响。下面就目前常用的生活污水处理工艺作一简介。

1、无能耗地埋式小型生活污水装置

即改进型化粪池，工艺流程如下：

污水——厌氧水解池——厌氧过滤池——氧化沟——出水

厌氧水解池即为国标化粪池，厌氧过滤池即为厌氧接触氧化池，置填料，氧化沟即利用排水沟及强制通风，空气中的氧气溶入污水中的过程为自然进行。这一污水处理工艺适宜单个住宅楼的生活污水处理，且可与国标化粪池组合使用，其最大的优点是运行费用为零。出水水质可达到国家《污水综合排放标准》中的二级标准。

该工艺适宜于污水量小于20m3/d的污水处理工程，可在较为富裕的农村地区使用。

2、 A/O法

即厌氧—好氧污水处理工艺，流程如下：

污水——前处理——厌氧水解池——接触氧化池——沉淀池——过滤池——出水

|_______ 污泥回流___|

设计要点：

A：厌氧水解池采用上升流式厌氧污泥床反应器的形式，设计水力停留时间为2~4小时。厌氧池下部为污泥床区，污泥床厚度通常控制在1~1.2M之间，进水系统可采用脉冲进水中阻力布水系统，底部设布水沟，保留污泥不沉积底部，呈悬浮状态。

污泥床平均浓度为30~35g/l,则污泥负荷为0.35~0.30kgCODcr/kg(ss).d。

B：生物接触氧化工艺是介于活性污泥法与生物膜法之间的一种污水处理工艺。池设有填料，微生物一部分以生物膜的形式固着于填料表面，一部分则以絮状悬浮生长于水中，因此它兼有活性污泥法与生物滤池的特点。曝气系统可采用鼓风或射流曝氧增氧系统（设计时必须考虑投资及运行成本）。为培养微生物的不同的优势菌种，将接触氧化池分为两格是行之有效的。第一格有效水力停留时间为2.5小时，有机负荷为

1.15kgBOD5/m3.d。第二格有效水力停留时间为1.5小时，有机负荷0.768kgBOD5/m3.d。

A/O法的主要特点是：适应能力强；耐冲击负荷；高容积负荷；不存在污泥膨胀；排泥量非常少；具有较好的脱氮效果。

由A/O法衍生的A2/O、A3/O污水处理工艺，原理上是相似的。