綠色化工與環(huán)保產(chǎn)

綠色化工與環(huán)保產(chǎn)業(yè)

一一吉楊萱制藥1看到這些你想到了什么？23456我國化工行業(yè)污染防治技術(shù)開發(fā)現(xiàn)狀

近十幾年來，全國化工污染防治工作取得很大成績，但是化學(xué)工業(yè)作為我國主要工業(yè)污染源和排污大戶的地位始終沒有改變。當前我國化學(xué)工業(yè)環(huán)境保護工作仍面臨十分嚴峻的形勢，已成為影響化學(xué)工業(yè)發(fā)展的重要制約因素。據(jù)國家環(huán)保總局１９９５年對全國３０個省、市的工業(yè)行業(yè)環(huán)境污染的統(tǒng)計結(jié)果，全國６０７２個化工企業(yè)排放廢水４８５２４１萬ｔ，占全國工業(yè)廢水排放總量的２１．９％，居第１位?；U水中列入國家總量控制的８種水污染物石油類、氰化物、汞和砷排放量也居第１位，其他居第３、４、５位。而化工廢水排放達標率只有５２．９％7

其次，化工廢氣年排放量８５７０億ｍe3和固體廢物排放量１７８萬ｔ，在全國工業(yè)行業(yè)中居第４位，國家實行污染物總量控制的ＳＯ2和煙塵排放量居第３位。特別是化工廢渣（主要是危險廢物）產(chǎn)生量２２２９萬ｔ，占全國工業(yè)行業(yè)總產(chǎn)生量的７７．７％。在國家環(huán)?？偩诸C布的４７種類危險廢物名錄中涉及化學(xué)工業(yè)產(chǎn)生的廢物有４１種類。8據(jù)對《國家發(fā)明專利公報》中有關(guān)環(huán)保專利的調(diào)查，我國每年授予發(fā)明專利３０００--３５００項，其中環(huán)保發(fā)明專利每年不到１００項。截至１９９６年的全部２９７項環(huán)保發(fā)明專利中，化工環(huán)保發(fā)明專利僅有８６項。其中，廢水處理技術(shù)３１項，固體廢物處理技術(shù)３７項，廢氣處理技術(shù)１１項，其他技術(shù)７項。化工環(huán)保發(fā)明專利多是針對氮肥行業(yè)含氰廢水處理，硝酸行業(yè)氮氧化物尾氣處理、無機鹽行業(yè)含鉻廢渣的處理以及有機原料行業(yè)含酚、醛等廢水的處理開發(fā)的。對污染治理難度較大的染料、農(nóng)藥等行業(yè)的“三廢”治理，未出現(xiàn)或較少出現(xiàn)相應(yīng)的污染治理技術(shù)專利。另一些專利則涉及化工廢物的資源綜合利用技術(shù)與設(shè)備，如廢舊塑料和廢舊橡膠制品的加工、再生利用等。9此外，１９９４年到１９９７年國家環(huán)?？偩衷u選出３７０項最佳環(huán)保實用技術(shù)，其中化工污染防治技術(shù)也只有１０項，占總數(shù)的２．７％。因此，化工行業(yè)污染防治技術(shù)的開發(fā)遠不能滿足我國化工污染防治的需求，一定程度上影響了化學(xué)工業(yè)的持續(xù)發(fā)展。近年來，美國、日本和歐洲各國環(huán)保產(chǎn)業(yè)獲得很大發(fā)展，形成強大的環(huán)保產(chǎn)業(yè)和環(huán)保產(chǎn)業(yè)市場。１９９６年國外環(huán)保產(chǎn)業(yè)市場營業(yè)額達到３９９０億美元，年平均增長９％。隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展，公眾環(huán)境意識的提高，今后環(huán)保產(chǎn)業(yè)仍將保持強勁增長勢頭。

10我國政府對發(fā)展環(huán)保產(chǎn)業(yè)給予高度重視，國務(wù)院環(huán)保委員會發(fā)布了《關(guān)于積極發(fā)展環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)的決定》等文件，國家石油和化工局也提出將化工環(huán)保產(chǎn)業(yè)作為化學(xué)工業(yè)的新型行業(yè)之一。環(huán)保產(chǎn)業(yè)已被公認為是“朝陽工業(yè)”，預(yù)計未來１０年將成為我國發(fā)展最快的產(chǎn)業(yè)之一，以后將成為我國經(jīng)濟增長的熱點。因此，積極發(fā)展化工環(huán)保產(chǎn)業(yè)，為實現(xiàn)全國化工企業(yè)污染物達標排放提供技術(shù)和物質(zhì)支持是我國化學(xué)工業(yè)面臨的一項迫切任務(wù)。11我國化工環(huán)保產(chǎn)業(yè)需優(yōu)先開發(fā)的技術(shù)領(lǐng)域

根據(jù)對國內(nèi)環(huán)保產(chǎn)業(yè)市場需求和發(fā)展的預(yù)測結(jié)果，本著①順應(yīng)符合國家環(huán)保產(chǎn)業(yè)政策和發(fā)展重點；②滿足國家環(huán)境保護發(fā)展需要；③能解決當前和今后一段時期制約化學(xué)工業(yè)發(fā)展的重點污染問題；④技術(shù)起點高、科技含量高，有良好市場前景，推廣應(yīng)用后能獲得較好經(jīng)濟效益和環(huán)境效益等原則，我們未來應(yīng)當著重開發(fā)以下6個領(lǐng)域：12（１）高濃度難生物降解有機廢水的預(yù)處理技術(shù)

當前嚴重阻礙某些化工行業(yè)廢水達標排放的“瓶頸”是含難生物降解化學(xué)物質(zhì)的高濃度有機廢水的預(yù)處理技術(shù)不過關(guān)。這些物質(zhì)包括鏈烷烴（Ｃ1-4烷烴）、鹵代烷烴（氯甲烷、氯仿、四氯化碳等）、芳烴（苯、甲苯、二甲苯）、鹵代芳烴（氯苯、溴苯）、硝基苯、多環(huán)芳烴（聯(lián)苯、萘）、腈類、部分有機磷農(nóng)藥、染料萘系、苯胺類等，迫切需要研究開發(fā)適合國情預(yù)處理技術(shù)。為此，應(yīng)以開發(fā)催化氧化技術(shù)為研究方向，重點研究開發(fā)催化濕式氧化技術(shù)和光催化氧化技術(shù)兩項技術(shù)。13

催化濕式氧化技術(shù)可在較低溫度和壓力下，利用二價鐵鹽等催化劑的化學(xué)催化作用，用空氣中的氧或純氧為氧化劑將廢水中難生物降解的物質(zhì)部分氧化為可生物降解物質(zhì)或者完全氧化為ＣＯ2、Ｎ2和水。該技術(shù)適用于處理高濃度有機廢水，并可同時去除廢水中的氨氮。該技術(shù)在國外已達到實用階段，建立了多套工業(yè)裝置。例如，德國拜耳公司開發(fā)的Ｌｏｐｒｏｘ低壓催化濕式氧化工藝，已用于公司的廢水處理，并在德國申請了專利。該技術(shù)克服了濕式空氣氧化（ＷＡＯ）法要求高溫（２００--３００℃），高壓（１０--２０ＭＰａ）的苛刻反應(yīng)條件以及要求鈦合金鋼材質(zhì)的反應(yīng)器和換熱設(shè)備的弊病。國內(nèi)中科院大連化物所等單位已開展過利用催化濕式氧化法處理焦化廢水、有機磷農(nóng)藥和染料廢水的實驗室研究工作，但目前尚未見工業(yè)化報道。14

催化濕式氧化技術(shù)研究的重點應(yīng)放在溫和反應(yīng)條件下（溫度１００--１６０℃，壓力０．１--０．６ＭＰａ），作為高濃度（５０００--１００００ｍｇ／Ｌ）難降解有機廢水的預(yù)處理手段，將難降解物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榭缮锝到馕镔|(zhì)后接生化處理上。研制適用于各種難降解化學(xué)物質(zhì)的非貴金屬催化劑，及篩選出最佳反應(yīng)條件，研究確定反應(yīng)器形式和材質(zhì)等。

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光催化氧化技術(shù)是一項有廣泛應(yīng)用前景的新型水處理技術(shù)，國內(nèi)外總體上還處于實驗室開發(fā)階段。該技術(shù)是利用ＴｉＯ2等半導(dǎo)體催化劑在波長３００--４００ｎｍ的紫外光輻照下，產(chǎn)生光電子空穴和形成羥基自由基的強氧化能力，將廢水中烷烴、烯烴、鹵代芳烴等有機物質(zhì)氧化分解生成ＣＯ2、水和其他離子等。國外研究表明，氯酚、氯苯、二（口＋惡）（口＋英）、ＤＤＴ、２，４，５--Ｔ等難降解有機污染物都可在ＷＯ3、ＺｎＯ、ＴｉＯ2等催化劑作用下，逐步氧化分解成無害物質(zhì)。國內(nèi)浙江大學(xué)、清華大學(xué)等單位利用該法進行過有機磷農(nóng)藥、染料、五氯酚等廢水實驗室研究，取得良好處理效果。該研究工作的重點應(yīng)放在紫外光源裝置和光催化反應(yīng)器的設(shè)計研制；ＴｉＯ2等高效半導(dǎo)體光催化劑的研究開發(fā)，針對不同難降解污染物，特別是持久性有機污染物的最佳處理工藝條件以及作為預(yù)處理技術(shù)與生化處理銜接問題等。16

（2）多功能組合式化工廢水處理技術(shù)

目前我國水污染防治技術(shù)已能提供活性污泥法技術(shù)、生物膜法技術(shù)、厭氧--好氧技術(shù)（Ａ／Ｏ法）、物理法、化學(xué)法以及其他單元處理技術(shù)與設(shè)備，但是，由于廢水來源和處理要求不同，需要研究開發(fā)由上述單元技術(shù)組成的不同處理工藝的多功能組合式成套處理技術(shù)和設(shè)備，以適應(yīng)化工廢水處理需要。17

國家實行總量控制的８種水污染物（包括ＣＯＤ、石油類、氰化物、砷、汞、鉛、鎘、六價鉻），主要來自化學(xué)工業(yè)的有機原料、石油化工、硫酸、氯堿、涂料和無機鹽等行業(yè)。因而，針對上述８種水污染物，利用已成熟的單元處理技術(shù)和新開發(fā)技術(shù)進行組合，根據(jù)不同處理要求，為化工企業(yè)提供不同處理工藝的多功能組合式成套處理技術(shù)和設(shè)備應(yīng)作為近期研究開發(fā)的重點。研究的主要內(nèi)容包括：①污染源水質(zhì)水量調(diào)查，以確定廢水中有機物含量和無機物、重金屬及其毒性；②處理可能性篩選判定，對廢水可生化性進行判定，確定需預(yù)處理的揮發(fā)性有機物含量和廢水的毒性；③研究選擇不同單元技術(shù)并組合成成套處理工藝技術(shù)與設(shè)備。

18（３）主要化工產(chǎn)品污染物源削減技術(shù)

９０年代國外化工污染防治重點已從單純“末端治理”轉(zhuǎn)向從污染的源頭削減廢物，預(yù)防污染的產(chǎn)生，實行清潔生產(chǎn)的方向。針對我國化學(xué)工業(yè)中生產(chǎn)量大、企業(yè)數(shù)量多、分布面廣且污染嚴重的大宗化工產(chǎn)品，如甲醇、苯、苯酚、氯乙烯、合成氨、硫酸、氰化鈉、農(nóng)藥和染料等，針對不同生產(chǎn)工藝進行產(chǎn)品生命周期評價，研究各種污染源的源削減技術(shù)、廢物回收利用技術(shù)和清潔工藝方案并加以推廣應(yīng)用。不僅可為解決化工企業(yè)的污染提供技術(shù)支持，而且會取得良好經(jīng)濟效益。

19（４）低濃度有機廢氣和惡臭治理技術(shù)

有機烴類廢氣和ＮＯx是造成大氣污染中光化學(xué)煙霧的元兇。在歐美各國都受到日益嚴格的限制。我國對揮發(fā)性有機化合物廢氣的法規(guī)管理相對滯后，但隨著城市大氣污染的嚴重和國家大氣污染防治法的實施，對揮發(fā)性有機廢氣的排放將日趨嚴格。２０００年后，低濃度有機廢氣的治理技術(shù)具有潛在的應(yīng)用前景。化學(xué)工業(yè)中有機原料生產(chǎn)排放低濃度氯化烴、硫化物、惡臭等有機廢氣，涂料工藝熱煉反應(yīng)釜以及混料研磨過程中產(chǎn)生含醛、烷烴、二甲苯等有機廢氣以及一大批化工廢水生化處理裝置釋放出惡臭氣體目前都尚無有效治理技術(shù)。

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國外近年來使用生物過濾器處理揮發(fā)性有機物技術(shù)已經(jīng)成熟，并且在歐洲、美國等許多化工公司廣泛應(yīng)用，已建有６００多套工業(yè)裝置。生物過濾器適用于處理質(zhì)量濃度小于１０００ｍｇ／ｍe3的低塵有機廢氣，可處理有機物包括：胺類、醇類、醚類、醛類、有機硫化物、氨、硫化氫等，去除效率可達９０％--９５％，具有投資低、運轉(zhuǎn)費用省、易于控制和無殘渣產(chǎn)生等優(yōu)點，是一項很有發(fā)展前途的技術(shù)。目前該技術(shù)在國內(nèi)研究較少，應(yīng)當作為研究開發(fā)重點并形成提供成套技術(shù)和設(shè)備的能力。21（５）化工危險廢物焚燒和安全處置技術(shù)

危險廢物指具有易燃性、爆炸性、腐蝕性、反應(yīng)性、急性毒性和感染性等危害特性的廢物?；のｋU廢物主要是含汞、鉻、鎘、鉛、鋅、銅、砷、氰化物的無機廢渣，廢酸堿以及含農(nóng)藥、染料、有機溶劑、樹脂、焦油等化工精餾塔塔釜殘液、廢有機溶劑等。隨著國家固體廢物污染環(huán)境防治法的實施，鉻渣、汞渣、氰化物渣等無機危險廢物的安全處置技術(shù)和綜合利用技術(shù)，以及有機危險廢物焚燒技術(shù)、焚燒爐及煙氣凈化設(shè)備成為迫切需要解決的難題，并且在２１世紀初將擁有巨大的潛在市場。22

焚燒技術(shù)是危險廢物的有效處理方式之一，發(fā)達國家目前已擁有１０００多座現(xiàn)代化焚燒工廠，廣泛用于處理各種城市垃圾和危險廢物，并朝著集中處理和能源回收方向發(fā)展。我國雖然在醫(yī)院廢物和一部分城市垃圾處理上已建小型焚燒爐，并從國外成套引進過一些化學(xué)廢物焚燒裝置，但是，危險廢物焚燒技術(shù)和焚燒爐研究和生產(chǎn)尚處于待開發(fā)階段。

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危險廢物焚燒技術(shù)研究的主要內(nèi)容有：①廢物組分、可燃燒性判定，包括有害成分含量、熱值和粘度等；②廢物焚燒工藝技術(shù)條件研究，包括根據(jù)不同廢物成分和處理要求，研究確定分解破壞所需要溫度、停留時間、輔助燃料和燃燒空氣供給量、廢物與燃燒空氣在爐中的湍流度；③焚燒爐型選擇，包括焚燒爐結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、保溫材料、排放廢氣中有害煙氣、顆粒物和殘渣的處理裝置和操作條件以及能源回收等。24（６）系列環(huán)保催化劑的開發(fā)研制與生產(chǎn)

催化劑在環(huán)境保護領(lǐng)域的應(yīng)用主要在廢氣和廢水處理兩個方面。國內(nèi)最早的環(huán)保催化劑用于硝酸廠和鍋爐煙道氣中ＮＯx尾氣治理上。蘭州化工公司和四川化工總廠等使用氨選擇性催化還原法處理硝酸廠ＮＯx尾氣，在銅--鉻催化劑作用下，氨與尾氣中氮氧化物發(fā)生還原反應(yīng)生成氮氣和水，取得良好處理效果。25

此外，汽車尾氣催化轉(zhuǎn)化器已在國外廣泛應(yīng)用。到目前為止，我國開發(fā)的汽車尾氣催化轉(zhuǎn)化器的催化劑主要為稀土金屬為主，摻有微量貴金屬的復(fù)合催化劑。載體主要是堇青石蜂窩陶瓷體，鐵鉻鋁金屬片和氧化鋁小球３種形式。國內(nèi)雖已有幾家企業(yè)小批量生產(chǎn)汽車尾氣催化凈化裝置，但總體上仍是供不應(yīng)求，具有巨大市場。26

在揮發(fā)性有機廢氣污染控制方面，利用催化燃燒法可將碳氫化合物在比直接燃燒法較低的溫度下燃燒分解為ＣＯ2和水，并可降低輔助燃料的費用。北京東方化工廠使用從日本引進的ＣＨ８０１／８０３催化劑和焚燒爐處理丙烯酸及其酯類生產(chǎn)中排放的含丙烯醛、丙烯酸酯尾氣。27

根據(jù)聯(lián)合國環(huán)境署統(tǒng)計，北京是世界上大氣污染最嚴重的十大城市之一。據(jù)國家環(huán)保總局對我國７個大城市空氣污染狀況的監(jiān)測結(jié)果，北京是煤煙加汽車尾氣污染型，廣州是汽車尾氣污染型。原機械部和國家環(huán)?？偩忠呀?jīng)確定，從２０００年起國產(chǎn)轎車將全部要安裝尾氣催化凈化裝置。隨著我國汽車工業(yè)的發(fā)展和私人轎車擁有量的不斷增加，預(yù)計到２０００年以后我國將形成一個較大的汽車污染治理技術(shù)市場，現(xiàn)有汽車尾氣催化轉(zhuǎn)化器生產(chǎn)遠不能滿足實際需要。28