零排放技術在煤化工廢水處理中的應用展望

程以東，楊大衛

(1.蘇圣科技(無錫)有限公司，江蘇 無錫 214177；2.世源科技工程有限公司，北京 100000)

0 引言

在化工生產領域，常常伴隨著資源的消耗以及大量污染源的排放，產生經濟效益的同時也帶來了許多負面影響，尤其是在煤化工生產領域，其產生的污水成分較為復雜，如何實現該產業污水的零排放，提高企業的環保程度和技術水平，越來越成為煤化工企業提升自身效益和社會認可度的關鍵一環，針對企業的不同生產情況，采用并創新相應的零排放技術，推進煤化工企業的節能減排目標實現，是當前企業生產要解決的重要難題。

1 煤化工企業污水種類及來源

煤化工企業在煤及煤相關產物生產中會涉及到一系列的脫硫、脫硝工作，這些化學反應均會涉及到污水的排放和處理[1]。主要產生廢水的來源就是由于煤炭的品質不同，在煤氣化液化的操作過程中會存在一些雜質，同時在進行煤炭的一系列加工過程中，會涉及到將水煤氣液化，最終成為所需產物的過程[2]。由于很多煤炭相關的化工產品都要在水煤氣的幫助下實現其產物的形成，而在水煤氣到水煤漿、再到所需煤化工產物的過程中，就會產生大量的污水排放物[3]。這些排放物具有較為復雜的成分和結構，比如其含有烯烴、炔烴等這類有毒有機物[4]，這些污染物排入水中就會給自然的淡水資源造成極大的破壞，如果這部分含有雜質的污水不經任何處理就排入自然環境的話，對煤化工產業周圍的自然環境造成負面影響。因此需要對煤化工產生最終產物的過程，進行污水質量的監測和處理，達到最終排放的基本要求后，再將其排入自然環境，避免污水造成不良的環境影響。煤化工生產中的廢水，其主要成分是由無機鹽和有毒的有機物組成的。這些有機物大部分是含氮的化合物質，眾所周知，氮氧化物和硫化物都是會造成環境污染且對人體有害的有機物；同時在無機鹽的處理上，這些廢水會在洗滌過程中加入部分無機鹽類，目的是去除產物中的部分離子。但如果將污水直接排入環境，由于這部分無機鹽含有一部分重金屬離子，將會給水資源帶來較大的污染，也不利于之后的水質凈化處理。因此，綜上所述，在煤化工領域實現零排放，就要從污水的處理方式入手，探究能夠滿足污水零排放化工企業的生產技術，實現國家節能減排的目標，保護我國化工工業企業的生產環境。

2 零排放技術的概述

零排放技術指的是工業企業在生產中不斷向周圍環境排出廢水時，將廢水中的無機鹽和有機物進行回收再利用。即先進行濃縮或者經過過濾機進行過濾后，將這些物質進行回收再利用，再將剩余部分水排入環境中，對于這部分有機物和鹽類經過濃縮蒸發結晶后形成結晶物質，再進行排放或填埋，一部分污染物還能成為化工原料回收再利用，實現對煤化工企業周圍的環境保護，降低污染。這種技術可以實現污染物的結晶轉移，進而進入環境內部以實現物質的循環使用。這種工藝的一層含義是指將污染物進行降排、減排，實現污染物零排放，另一層含義則是指將其中產生的污染物進行再利用，實現物質資源的回收再使用。在煤化工的生產領域，零污染排放工藝主要是針對煤化工生產過程中污水的治理，將污染物和能源浪費排放降低到零排放水平，因而可以從兩個方面進行入手來減小污染，一方面是加強技術水平的提高以求污染物的高效處理，減小在污水中污染物的含量；第二個方面就是可以從污水的處理和排放技術上入手，從切斷污染源的角度實現污水中間排放過程的凈化，對于其中的污染物質可以進行資源的再回收使用，從而實現資源的自我消化利用。

3 化工企業污水處理工藝技術

煤化工企業的污水處理可以分為有機物的處理和無機鹽的脫除，對于不同的廢水要使用相應的廢水處理技術來實現對污染物更好地處理。

3.1 有機廢水的處理技術

對于有機物含量高的煤化工有機廢水要先進行有機物的脫除，這些富營養化的廢水排入自然環境中往往會消耗水中的溶解氧等物質，引起水體水質的惡化。為了避免水體污染，就要對這些有機物進行生物化學方式的處理，首先采用絮凝沉降的有機物處理方法進行有機物吸附，這其中絮凝劑要根據廢水的實際情況選取合適的產品。絮凝沉降是對廢水中的物質進行沉降，將其中所不需要的有機物產品進行絮凝后除去，由于有機物廢水還含有一部分溶解氧存在，所以要加入氧化劑進行有機物氧化，實現對有機物活性的降低，在進入之后的沉降過程時，可以對廢水達到初步處理的目的，減少之后絮凝劑的用量以及沉降過程成本的消耗。隨后進入反滲透設備進行處理，進一步地降低有機物及雜質含量，使之滿足最終冷卻水的標準進入生產工藝流程內循環使用。最后是在冷凝過程中發揮循環水的作用，提高生產過程的使用效率，加強設備的環保性和整個工藝的節能減排程度，減少了煤化工廠的生產消耗成本。

3.2 含鹽廢水的處理技術

在煤化工企業的廢水處理中，對于含鹽廢水也需要采用相應的技術來實現鹽離子的去除，最重要的方式就是使用膜處理技術。基本原理是將鹽水通過高分子的濾膜，用過濾膜使廢水中的鹽離子篩選出來，用相關的膜處理將廢水中大部分的鹽離子脫去。隨后將分離出的鹽水使用蒸發結晶法進行結晶處理，基本原理就是在不同的沸點下，按照不同鹽類的性質不同進行分別提取，并且按照不同鹽離子的性質進行相應的分類儲存。在這個過程內實現了各個物質的充分利用，隨后將蒸發結晶過后的蒸餾水通過冷凝，再進入循環冷水系統作為冷卻水再利用，在這個過程中提高了廢水的使用效率，而如今的蒸發結晶系統不再是整體共同工作，蒸發過程和結晶過程是分別工作。目前較多企業采用了膜蒸發技術，是將廢水先進入蒸發室內，隨后進行加熱過程。這種工藝可以在每個換熱管中均勻形成一層膜，液體在膜內進行流動就達到了蒸發的目的；同時在結晶過程中，運用閃蒸工藝即時地分離出各種鹽離子，最終將冷凝水送入回流裝置繼續使用，就實現了含鹽廢水的零排放，同時促進鹽類物質充分再利用，就能達到相應的質量要求以及廢水排放標準。在煤化工企業的廢水處理中，不僅包含了有機廢水的處理系統，還包括含鹽廢水的處理設備，除此以外還包括了部分廢水處理輔助設備如離心機、干燥機。在這些設備的共同作用下，就可以實現煤化工廢水的零排放工藝。

4 煤化工企業的零排放工藝及應用

煤化工企業的污水零排放工藝主要是由污水預處理工藝、生化水處理工藝、深度處理工藝、濃鹽水處理工藝和污水回用工藝共同組成的，其中在濃鹽水的處理部分，將各類鹽類物質分離的過程是實現污水零排放的關鍵過程。

4.1 污水預處理

污水的預處理工藝，主要是用來脫除之前工藝所不能去除的二氧化硅、懸浮固體物質和硬度處理，部分工藝還能實現對氰化物的去除和油類的吸附脫除，為之后的廢水處理系統進行初步過濾。

4.2 生化處理工藝

生化處理工藝是煤化工企業污水處理的關鍵部分。在我國煤化工企業中，以德士古和殼牌企業為主的先進工藝，主要是進行碳氮有機物雜質的脫除；隨后在其基礎上實現對COD含量的降低，一般來說需要降低至5000 mg/L以下，常用的去除方法是好氧污泥A/O、SBR等工藝。就是利用抗結垢、抗沖擊強的污泥特點，進行COD的有效脫除，而A/O 工藝的生產成本低、占地面積小，在日常維護中操作較少，適用于煤化工企業污染物化學需氧量低的污水處理。

4.3 深度處理工藝

在進行生化處理完成后，需要對以上步驟沒有處理完成的碳氮化合物、有機物等進行深度去除，達到排放的標準才能進入后續的工藝過程。包括了臭氧化、催化氧化和曝氣等操作過程，在這些深度處理工藝中，臭氧催化氧化和臭氧化是運用得較多的化學深度處理工藝，其過程不涉及額外的污泥物質消耗和其他藥劑的損耗，工藝流程相對較簡單，同時節約了整個工藝的生產成本。

4.4 污水回用工藝

在通過深度處理后，各個流程所分離出的廢水都可以根據實際情況進入回收利用裝置繼續進行二次利用。包括脫鹽系統中的高鹽廢水、鍋爐排水等等，這些廢水在進行回收利用之后還能繼續進入循環水系統進行使用，增加廢水使用效率，從而實現整個企業水處理系統的經濟環保。

(1)廢水預處理。為了方便廢水的再利用，需要對廢水進行預處理工藝，去除其中的懸浮固體、溶解氧、二氧化硅等會造成二次污染的有害物質，對于這些物質可以采用石灰物質和純堿進行結合脫除，最終使廢水的中硬度小于200 mg/L，懸浮固體物質小于5 mg/L，就實現了廢水的預處理過程。

(2)膜處理工藝。在經過廢水的預處理后，就要對高鹽廢水中的鹽離子進行凈化。在化工行業中，除鹽方法主要分為離子交換樹脂法和反滲透膜法。離子交換法就是用樹脂進行廢水離子脫除，但由于其在離子交換樹脂的再生過程中會涉及到大量酸堿的排放，污染較大，故適用于所含離子較少的含鹽廢水凈化；而在煤化工污水中，反滲透膜法的處理工藝更加普遍，反滲透膜技術是與其他膜技術共同組成的超膜工藝，反滲透膜由于孔徑小，對進水要求高，因此采用納濾、超濾等技術手段。這些工藝在過濾進水中雜質的同時，為反滲透系統提供了進水質量高的廢水，減少了膜的清洗頻率，提高污水回用工藝的效率。

5 結語

在煤化工企業的實際生產中，對于其化學廢水的處理日漸受到相關部門和技術人員的重視，使用零排放工藝技術，做到對煤化工廢水污水的回收和再利用，將所排放污水進行處理達標后排出生產環境，實現煤化工企業的環保生產，推進國家節能減排目標的實施。