現代煤化工廢水近零排放技術難點及展望

李曙光

摘 要：相比于傳統煤化工，新型煤化工在生產化學品的基礎上更加傾向于生產潔凈能源。社會經濟快速發展的同時帶來了很多問題，包括環境和能源問題，制約著我國經濟的發展，所以必須要及時解決這些問題。煤化工企業的發展對我國環境和能源有著重要的影響，必須要解決其生產過程中產生的廢水，促進煤化工廢水的零排放。因此，就要積極探索新型煤化工廢水零排放技術，結合我國現階段廢水零排放的情況，探索有效的技術，降低廢水零排放技術工藝的運行難度和風險。本文就現代煤化工廢水近零排放技術難點及展望展開探討。

關鍵詞：煤化工;零排放技術;策略

引言

煤化工能源產業由于煤炭在中國能源儲備中的首要地位而得到迅速發展?，F代煤化工是以煤為原料，經化學加工轉化為氣體、液體和固體燃料以及化學品的過程。近年來國家經濟的高速發展對能源的需求劇增，同時“貧油、少氣”的能源特點更加突出了供需矛盾，因此現代煤化工產業的發展是我國能源供給和經濟可持續發展的保證。

1 煤化工廢水分類及水質特點

煤化工項目實現廢水“零排放”有兩個重要的前提條件，一是分類收集廢水，二是分質處理廢水。以不同的污染物類型可將煤化工廢水分為兩種，即含鹽廢水和有機廢水，其中有機廢水包括初期雨水、氣化廢水、地面沖洗水、化工裝置廢水以及生活污水等，氨氮和COD濃度偏高是有機廢水的水質特點。氣化廢水是有機廢水中含量最高的，通常都在60%以上，表1統計整理了幾種典型氣化廢水的水質情況。

表1 典型氣化廢水水質

從表1的統計數據中不難看出，中溫氣化工藝中的廢水成分復雜性較高，還含有降解難度極高的酚類、焦油等物質，同時氨氮濃度也很高。就酚氨回收效率而言，相比于國外一些國家，國內的酚氨回收率比較低，即使經過了酚氨處理后的廢水中仍然有很高的氨氮和COD質量濃度，通常都超過了300mg/L。廢水中的有機污染物類別有很多，比如含有硫、氧、氮的雜環化合物，以及多環芳香族化合物、酚類化合物等，這些都是典型的降解難度高的有機化合物工業廢水。就廢水水質而言，德士古水煤漿加壓氣化以及殼牌粉煤加壓氣化的水質要簡單得多，主要表現在COD的質量濃度低，通常都在500mg/L以下，200mg/L左右的氨氮質量濃度就屬于比較高的范疇了。含鹽廢水也被稱為清凈廢水，包含與其中的物質主要有化學水站排水和循環性排污水，這類廢水的主要特點是總溶解固體和懸浮固體的濃度偏高，相對而言與COD和氨氮的濃度差距過大。廢水中總溶解固體濃度過高主要是因為化學水系統和循環水系統添加了一些化學藥劑，用于增進新鮮水的濃縮。

2 新型煤化工廢水零排放技術的主要問題

2.1 排放工序復雜

近年來，我國很多煤化工企業開始探索廢水零排放的技術，不斷優化調試了其工藝流程和相關參數，又效降了其生產過程中的能耗。但是因為壓力、反應溫度等相關參數不斷變化，使得整個試驗調試過程中的廢水水質也不停出現波動。而且生產操作系統的穩定性不足，難以滿足廢水處理系統的回用水要求，所以廢水處理后還不能進行有效利用，依然只能運用傳統的方法向外界排放，不能有效解決環境污染問題。

2.2 技術層面的問題

首先，氣化廢水處理難度大。尤其是在砰煤加壓氣化廢水中，含有大量的油類、酚類以及氨氮等有毒有害的物質，這些物質的降解難度大;其次，廢水水質波動范圍大。產生于新型煤化工生產中的廢水，其水質很容易受到煤質、反映溫度、物料以及壓力因素的影響，所以穩定性較差，具有較大波動性的廢水水質給后期廢水的治理與回收都造成了一定的影響，以砰煤加壓氣化廢水為例，COD在此類廢水中的波動范圍通常在3倍以上，而某煤直接液化項目所產生廢水中的COD波動范圍甚至高達10倍以上;最后，有機廢水中的膜污染。在回收污水的過程中，不可避免的會在進水中含有一定濃度的有機物，進而給回收膜造成污染。

3 加強新型煤化工廢水零排放技術的策略

3.1 分析水質特點

對核心過程應分析具體水質特征，煤化工水質特征涵蓋反滲透特點與有機性。通過預先處理、生化處理有效提升水質出水。對于毒害性、復雜物質分解應采取定量分析。比如：TDS離子更易添加額外的膜污染，分析離子成分組成，對整合定型與定量綜合分析從而確定排放水質的多樣化特點。

3.2 集成生化處理技術

集成生化處理技術根據廢水水質的差異，合理集成核心生化技術、預處理技術及深度處理技術，可有效去除現代煤化工廢水的特征污染物。研究表明，微氧條件下微電解與生物反應器耦合技術能夠有效提高煤化工廢水的可生化性，COD去除率可提高到86.5%以上。目前集成生化處理工藝流程長且各單位工藝之間相互影響，當單元工藝運行效果達不到設計指標時，將導致整個生化處理系統無法穩定運行。目前生化處理技術的重點尚在單元技術的應用，因此遇到水質波動或工況改變時生化處理出水難以達標。因此，現代煤化工廢水近零排放系統的穩定運行需統籌考慮集成生化處理技術的系統性，強調單元工藝之間的協調性，應用生化處理系統的正確運行操作方案。

3.3 生化處理技術

生化處理技術的核心工藝就是污水處理，這影響到出水的達標。煤化工中的活性污泥法處理技術主要包括序批式活性污泥法（SBR）和生物脫氮工藝（A/O）兩種。SBR技術具有抗沖擊、抗污堵、抗結垢能力強等特點，是煤化工污水處理應用廣泛的一種工藝，其變形工藝多，不過需要結合水質水量的變化對步序和使用系列進行調整。比如SBR變形工藝常規設置的系列不小于4個，調整步序可以保證正常出水，使得受沖擊系列恢復更加快速。而且這一技術可以結合射流曝氣方式和碟式曝氣器一起使用，可以大大減少曝氣頭堵塞的問題;在同等生化停留時間下，A/O工藝比SBR工藝的占地小，投資和儀表閥門量少，其運用的常規形式是推流式，抗沖擊和沖洗后恢復性能不高。但是運行維護簡單，經濟實用，只要保證煤化工上游工藝裝置排水足夠穩定即可。

3.4 濃鹽水資源化利用

應用蒸發結晶制備工業鹽時不可避免會混入少量有機物、重金屬及其他鹽，現階段對附于結晶鹽表面的微量物質尚未有相關標準進行定性，從而影響結晶鹽的品質與流通，因此分離提純濃鹽水中工業鹽的難點在于控制結晶鹽品質。目前煤化工工業鹽以其他行業工業鹽標準進行分類，急需制定煤化工廢水制取工業鹽標準，來規范和指導煤化工工業鹽的資源化利用與流通。

3.5 末端廢水處理

在末端整治時，適當的延伸零排放處理環節，保證末端優質處理。反滲透技術可以應用在處理含鈣、鹽、鎂較高的煤化工廢水。建立穩定有效的回用工藝，研發節能是新型聯用技術，提高整體處理效果。

結語

解決社會環境問題已經成為當務之急，煤化工企業應給予高度重視，注重對廢水處理技術的詳細分析，結合具體狀況制定可行性方案，實現經濟效益最大化。

參考文獻

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