作為基礎的大宗化工產品,自19世紀末誕生以來,純堿就對世界工業的進步貢獻了巨大力量。然而,自誕生那一刻起,純堿生產過程中伴生的廢液和堿渣也成了企業的沉重負擔。即便在科技發達的今天,堿渣的處理問題仍在深深困擾著全球的氨堿法純堿企業。
對于氨堿法純堿企業而言,堿渣處理是一大難題。圖為一家企業的堿渣場。
堿渣: 世紀難題
1892年,比利時工程師索爾維發明了氨堿法制純堿。1926年,我國著名化學家侯德榜在天津塘沽永利堿廠生產出合格純堿。早期的純堿企業都是將生產廢液直接排入大海。直到上世紀初期,隨著人類環保意識的增強,堿廠才將堿渣直排改為在灘涂上圍堤筑壩、自然澄清、清液排海,固形物多用來增高渣場堤壩。而隨著時間的延續和生產規模的不斷擴張,久而久之,在每個堿廠背后的海灘上,一個個巨型渣場高高聳立。它們俯視著大海,表面看似平靜的白色膏狀廢液內部卻蘊含著巨大的張力與能量,暗暗與地基搭建在松軟沙灘上的圍堤較勁,威脅周邊安全。這一點,恐怕是中外純堿鼻祖索爾維和侯德榜始料不及的。
上世紀80年代, 我國唐山堿廠、濰坊堿廠和連云港堿廠這三大堿廠相繼投產后,純堿供應結構發生了根本改變,對化工及其他行業的支持作用明顯。但是,進入新世紀特別是近10年來,國內純堿產能擴張勢頭迅猛,且呈現裝置大型化特點,不論是新增裝置還是老企業擴能,動輒數十萬甚至上百萬噸。當前,我國純堿總產能已經超過3000萬噸,成為世界第一純堿生產大國。其中,三大骨干堿廠產能分別為:海化集團(原濰坊堿廠)300萬噸、三友集團(原唐山堿廠)200萬噸、連云港堿廠120萬噸。盡管當前純堿行業持續低迷,但國內企業擴能之勢并未放緩,據有關部門預計,今年還將新增純堿產能190萬噸。
通過壓濾機對廢堿液進行固液分離,可減輕渣場運行負荷。
與“全球老大”光環相伴相隨的,是堿渣排放量第一。據記者了解,雖然我國氨堿法純堿的比重已逐漸下降,但產量占比仍近五成。業內普遍認為,每生產1噸純堿要排放10立方米廢液,其中固體含量(干基)約3%。如此,即便按我國氨堿法純堿產能為1500萬噸測算,全國每年要產生15000萬立方米廢液,其中固體廢物近500萬噸。
顯然,這不是個小數字,而處置堿渣也并非易事。即使不做任何治理,只是為儲存源源不斷的廢液,純堿企業就需經常擴大渣場容量,這動輒要花費數以千萬元計的建設資金;如果要回收處理廢液和堿渣,則需購置價格不菲的專業設備,并投入高昂的運行維護費用,每立方米堿液的治理費用約為50元。對此,連云港堿廠堿渣處理車間主任岳三軍深有感觸。他告訴記者,堿渣不治理,環保難過,但資金是擺在氨堿法企業面前的頭號難題。
近10多年來,歐美等發達國家與地區的氨堿法純堿生產正在快速退出,也因此不再受到堿渣之累。比如,美國已于1986年徹底終結了氨堿生產,改用天然堿;有著豐富海鹽資源和灘涂的日本,也于2004年關閉了本國最后一座氨堿廠,改為進口純堿;即使是氨堿法鼻祖比利時索爾維公司,近年也開始轉行,目前公司氨堿產能已被削減至20%以內。
堆存: 風險猶在
當初,為就近取得海鹽資源和便于排放廢液,我國不少氨堿廠依海而建,多座大型純堿企業自北向南布局在東部沿海地區。天長日久,這種布局的風險開始慢慢顯現。
潛在的垮壩風險是可怕的。采用筑壩方式圍起的體積龐大的渣場,壩基大多建立在松軟的灘涂淤泥上,且越筑越高,普遍都超過十余米,而巨量廢液產生的壓強作用于壩體上,風險不言自明。特別是每當汛期來臨,潰壩的危險成倍增加。這種處理方式,與其說是囤積廢液,不如說是豢養囚獸,時刻都有“破籠而出”危害海洋環境的風險。
澄清桶內的上清液,可作為氯化鈣的生產原料。
其實,因堿渣堆存造成的污染事故并不鮮見。即使在非汛期,堿渣、堿液入海污染事件也時有發生。而除了對海洋環境產生威脅外,堿渣的資源浪費也是驚人的。
首先是灘涂資源不斷被蠶食侵占。由于堿渣得不到及時處理,不少渣場被迫不斷擴容。如一個100萬噸級的氨堿企業,為便于自然晾曬廢液,要輪流使用渣場,為此一般至少要配套建設4~6個渣場,總面積近200公頃。而300萬噸級的企業,對灘涂的需求更大。須知,灘涂作為寶貴自然資源,對沿海開發利用、生態環境保護有著越來越重要的作用,而一旦被渣場征用,將失去使用價值。
其次,堿渣中的大量寶貴資源被浪費了。目前,多數氨堿企業采用廢液自然晾曬方式,雖通過處理澄清液可回收一部分氯化鈉和氯化鈣,但仍有相當多的資源沉淀于固廢中。據連云港堿廠安環處副處長王厚恩介紹,純堿生產具有高消耗、高排放的特點,除消耗海鹽之外,還要消耗大量的碳酸鈣、煤炭、焦炭等,而這些均屬于不可再生資源。另外,澄清液中的氯化鈉含量不僅比海水高,還含有10%左右的氯化鈣,如果丟棄不僅造成很大的資源浪費,而且對環境也有危害。例如,年產能120萬噸的連云港堿廠,除自己每年回收5萬噸氯化鈣之外,其協作單位連云港臺北鹽場每年還可從廢液中回收10萬~15萬噸氯化鈣,而回收的原鹽數量更為可觀。如果廢液能全面回收,循環經濟和環境保護意義非常重大。
目前,國內純堿行業的低迷程度有目共睹,許多企業連續虧損運行已近兩年,生存壓力巨大。按說在這種困境下,應當重視廢堿液和堿渣的回收利用,降低產品成本。但現實情況是,由于種種原因,不少企業還沒有對堿渣中的資源進行充分回收和利用。
處理: 勢在必行
在采訪中,記者了解到,對于處理廢液和堿渣,純堿生產企業有如下幾種選擇:一是畫地為牢,繼續在海邊灘涂囤積堿渣,可謂繼續“造山”;二是增添設備,對廢液進行主動處理,盡量減少渣場規模,可謂“削山”;三是加大投入力度,及時徹底處理廢液,在不再增加堿渣量的同時,盡快處理歷史遺留堿渣,可謂“平山”。業內人士表示,各企業可根據自己的現實情況,做出負責任的選擇。
因經營困難而被迫繼續“造山”的企業,一定要有所擔當和行動。一是在新渣場建設中,應當選擇拋石施工,強化壩基、筑牢大壩,減少對海洋的威脅;二是對老渣場要加固,采用真空預壓技術,增大灘泥強度,還需加寬加厚壩基,增加承重力度,同時積極引入堿渣固化技術,如加入固化劑等,加強堿渣堆的牢固度。
更多的企業應該展開“削山”行動。企業應量力而行,購置相關裝置,對所產廢堿液進行處理,旨在不增加或少增加堿渣數量,使渣山長勢趨緩,盡可能多的節約土地資源。
而對于有一定優勢且社會責任大的企業來說,應當鼓勵他們爭當“平山”行動的模范,繼續加大投入治理資金,結合發展循環經濟,全面回收治理廢液。這不僅可杜絕新的固廢產生,而且能處置歷史遺留包袱。
令人欣慰的是,目前已有企業進行了積極嘗試,連云港堿廠就是其中之一。
作為上世紀80年代上馬的三大堿廠之一,隨著生產規模的擴張,連云港堿廠的渣場儲存壓力日漸加大。為此,該廠先后投入巨資配套建設了5座渣場,以滿足儲液、儲渣的需要。本世紀初,該廠本著節約土地資源、造福子孫后代的理念,在國內率先采用進口壓濾機進行廢堿液的固液分離,改變了傳統廢液處理方式,減輕了渣場的運行負荷。
據介紹,連云港堿廠的廢液壓濾項目分二期實施。首期工程投資金額4000多萬元,于2003年9月引進2臺芬蘭全自動立式板框壓濾機,開始對部分廢液實行壓濾處理。隨后,該廠又于2006年投資6000多萬元購入3臺壓濾機,并配套建設了5套廢液處理裝置。
岳三軍告訴記者:“目前5臺壓濾裝置的廢液處理能力為1100立方米/時,能處理50%以上的堿液。通過這種方法處理的廢液實現了固液分離,所得到的清液可回收氯化鈉并作為氯化鈣的生產原料,而固體濾餅不僅更便于筑壩和存放,且有多種潛在用途。”
據王厚恩介紹,目前該廠正與江蘇恒匯環保科技有限公司合作開展堿渣項目試驗,即用堿渣與煤灰混合,再加入添加劑作為工程土用于公路建設,不日將實現工程利用。同時,該廠還利用廣東南方堿業股份有限公司研發的濕法脫硫工藝,將堿渣應用于煙氣脫硫。另外,該廠還與中科院南京土壤研究所進行合作研究,利用堿渣pH值高的特點,將其作為土壤改良劑使用,用于在南方酸壤地區進行油菜、花生種植,目前在安徽和江西的實驗已獲得成功。
據了解,近10年來,該廠為渣場的不斷擴容以及上馬廢液壓濾裝置,累計投資已達3億元以上。僅僅是為了維護整個渣場的正常穩定運行,每年費用就接近2000萬元。而在市場低迷、企業虧損嚴重的當下,連云港堿廠等龍頭企業為“平山”進行的不懈努力,值得尊敬。 (王云立/文 朱華南/圖)