煤化工廢水資源化研究

劉茂軒 (中國神華煤制油化工有限公司鄂爾多斯煤制油分公司)

在傳統眼光下的煤化工被稱為是“三高一低”行業，也就是高能耗、高污染、高排放、低效益，這純粹的是對過度消耗資源還對環境產生污染的不可持續發展的方式，這種方式無以為繼。那么由此，使人們得到啟發：關于煤化工行業的發展要適時加速，推進現代化的煤化工發展。

一、煤化工行業發展概述

我們國家有相對豐富的煤炭資源，能源消費也是主要用煤，有高達70%左右的消費比，并且，我國的化學工業也是從煤化工開始的，不論是過去還是當今社會更甚至以后的發展，煤化工都是我國化學工業的基礎和支柱之一。

我國煤化工產業區集中分布在黃河中下游、內蒙古東部、中原等地。其廢水里面有很多有毒物質，類似酚類、烷烴類、芳香烴類、雜環類和氨氮等。想要很好治理實屬不易，制約了此產業的良好發展。這也就使煤化工廢水資源化研究被列入研究課題：沈陽院研發出技術——液膜萃取技術回收廢水中的酚類物質，這是一種經濟合理的廢水脫酚技術。

二、水質分析圖

廢水名稱陜西榆林某企業蘭炭廢水內蒙某企業蘭炭廢水東北某汽化廠煤制氣廢水pH 9-10 COD（mg/L）23777總酚（mg/L）5802 NH3-N （mg/L）19609-109-10285602100075645000-600063007679

1、煤化工污水種類繁多

按照工藝劃分就有：造氣、脫硫、變換、合成、精餾等，其中包含了很多水的處理、利用等操作單元。

按串級利用、一水多用、閉路循環等原則，從系統角度可最大限度的降低新鮮水消耗和廢水的排放量。

2、末端治理、廢水資源化

煤化工項目是個高度耗水的項目，要降低企業的耗水量，做到清污分流、廢水回用。 所以能夠實現水資源的最大化的利用是各個企業的發展必然趨勢。

三、廢水處理工藝基本要求和治理目標

工藝基本要求：

煤氣化廢水處理大體分為一級處理、二級處理和深度處理。劃分城市污水處理的概念不同：有價物質的回收為一級處理，包括沉淀、過濾、萃取、汽提等用來除去部分灰渣、油類等。一級處理中主要重視回收有價物質，例如回收用溶劑萃取、汽提、吸附和離子交換等脫酚。

1 技術成熟、經濟合理的原則進行總體設計，力求節能降耗、工程投資低、運行成本低、操作管理方便、工藝技術先進成熟的廢水處理工藝流程。

2 工藝流程做到穩定、高效、抗沖擊負荷能力強，運行靈活、設備布置合理結構緊湊;

3 設備選型、匹配得當，運行穩定可靠，性價比高，維護保養簡單，使用壽命長;

4 采用現代化自控技術，設置必要的監控儀表，實現自動化管理，提高管理水平;

5 處理系統運行有一定的靈活性和調節余地，以適應水質水量的變化;

6 設計美觀、布局合理。盡量采取措施減小對周圍環境的影響，合理控制氣味、噪聲。

廢水治理目標：節能減排是一個大的背景，傳統意義上煤化工污染控制模式總是先污染后治理已很難使保護環境和經濟效益的最大化發展協調統一了。

把控制污染源頭和末端的治理結合起來的零排放綜合治理模式，才能夠最大限度的節約資源，并且可以使資源進行高效利用，甚至達到不排放污染物的最終目標。

四、國內外煤化工廢水治理技術現狀

美國有的煉焦廠收集廢水，然后用等量湖水稀釋，經生化處理后用于濕法熄焦。這個系統包含了脫焦油、游離蒸氨和活性污泥處理系統等。

日本某些公司處理焦化廢水使用催化濕式氧化技術，以TiO2和ZnO2作為載體的催化劑，這種催化劑能夠連續運行5年再生一次，試驗規模60t/d，廢水處理可直接排入天然水體或回用，但是成本也很高。

煤化工廢水產生的污染和其難治理的問題已經成為發達國家向發展中國家轉移產業的因素之一。

我國大部分處理廢水系統還是二級處理工藝。先將回收廢水中的污染物并且進行利用后才進行處理，極少能夠達到廢水排放的標準。這都是因為沒有合理又經濟可行的處理技術。

五、1液膜分離技術在廢水中處理中的應用

液膜分離是根據物質的選擇性滲透通過液相膜達到使物質分離或提純的一種集萃取、反萃取于一體的分離技術。液膜的膜不僅又分離系數高、比表面積大的優點，而且分離的速度快，成本低、用途廣泛。液膜的形式有W/O（油包水型）和O/W（水包油型），本技術涉及的是W/O型乳狀液膜。

工藝流程：油相與水相在高剪切乳化機作用下，制成乳化液。 乳化液與廢水按比例混合,進入萃取裝置；萃取后靜止分層,上層為油相,進入破乳系統,下層為處理后的廢水。萃取后的乳化液進入破乳系統，在靜電場作用下乳化液油水分離，分為油水兩相，油相可返回到制乳系統重新制乳,水相即為酚鈉水溶液。可由工廠自行回收利用。

這些年，這個技術在回收廢水中有用資源的應用上得到快速發展。應用范圍也逐步擴大，尤其是在精細化工廢水治理方面，已經是預處理高濃度、高毒性廢水的有效方式。回收相都變成了原料并且重新利用，環保經濟還可以產生經濟效益，使水污染大大降低了。

2、液膜分離技術在高濃度含酚廢水中的應用

工藝原理：首先是用表面活性劑、添加劑和氫氧化鈉溶液（一定濃度）反應生成W/O乳化液,表面活性劑、添加劑屬油相，氫氧化鈉溶液屬水相，攪拌兩者制成的乳化液，使其在廢水中分散開，油相能夠溶解廢水中的酚,經膜遷移到內水相里成為酚鈉，鈉鹽不與油相相溶，所以不能再返回水相去了，這樣就可達到酚在內相富集的目的。乳化液經過萃取后經過破乳分層，油相還可以重新制作乳化液重復使用，水相是最終回收相（酚鈉鹽）。（如圖1）

六、液膜分離技術處理煤氣化廢水中試研究

由于煤的種類、氣化工藝等不同，那么煤氣化產生廢水的水量和水質也都不相同。廢水中含有煤氣冷卻、凈化過程中的冷凝液及副產品加工的分離水。這都由于煤中含的水、蒸汽和少量的反應水。其中最難治理的就非大魯奇加壓氣化工藝（如圖：2）產生廢水成分莫屬。

處理效果（如圖：3）

七、結論

我們的環境承載能力越來越弱，環境容量比較小、所以現在全世界都在提倡保護環境，對此非常重視，那么將來在煤化工這種傳統意義中污染高的行業中如何能夠更少的污染，同時還能降低投入、提高產量就非常重要了。能夠減少污染物的數量，并且使污染物可以得到重復使用，提高資源利用率，達到經濟的可持續發展，把節約資源、保護環境作為標志。

針對煤化工行業來說，隨著發展壯大，對環境的影響是個很突出的問題，尤其是關于處理廢水方面，越來越受到社會和人們的關注，那么能更加深入了解煤化工廢水處理技術的相關知識，對煤化工行業的發展有著極其重要的影響，積極發展廢水處理產業，是發展煤化工的產業的必經道路。

因為液膜分離技術具備的一系列優點，例如高效、獨特、選擇性高、應用面廣等等，使得它很多年來一直備受關注，很多科研人員都對這個技術重點的關注，所以其相關的技術的應用和理論正在逐步的向更完善的方面發展。

沈陽化工研究院就是其中之一，多年來一直致力于推廣液膜分離技術，并且在工程實際應用的方面已經擁有了相當豐富成熟的經驗。

沈陽化工研究院開發的液膜萃取脫酚技術達到了最大程度對廢水中酚的最大回收，可以收獲的經濟效益顯而易見。以某內蒙的煤化工企業舉例來說，利用了萃取技術之后，回收廢水中的酚類物質可以做到800噸廢水就能夠回收2.2噸苯酚、0.32噸鄰甲基苯酚和1.0噸對甲基苯酚。初步的計算每噸廢水產生的經濟效益就是110元。因此，該技術具有廣闊的推廣和應用前景。

[1]《煤化工廢水資源化技術簡介》沈陽化工研究院 程迪2011.11.23

[2]作者：鄒家慶.工業廢水處理技術.2003

[3]謝全安，薛麗萍.煤化工安全與環保，化學工業出版社.2011