煤化工項目廢水零排放及含鹽廢水處理技術

宋 斌，王 惠

（寧夏百川新材料有限公司，寧夏銀川 750409）

伴隨著我國經濟的不斷發展，資源利用率需要不斷提升，從而滿足現代經濟對于資源的需求。而在我國眾多資源行業當中，煤炭價格屬于下行周期。新型煤化工產業的發展，在我國的能源結構當中呈現出石油相對較少、天然氣相對較少但是煤炭相對豐富的狀態，主要是對石油化工產品和燃料油產品進行合成、制取、補充、替代，在對經濟得到最大化滿足的過程當中，需要不斷地對資源產生的依賴進行減少。在2014的能源會議當中，對于煤制油和煤制氣的規劃做出了明確的規定，規劃表示到2020年需要對煤制油建設3 000萬t，煤制氣需要生成500億m3。在此基礎上，還需要對煤化工產業當中對環境的污染現象做出全面的分析和優化，最終實現廢水廢氣零排放的效果和目標。

1 煤氣化工藝

1.1 煤氣化工藝廢水

對汽化爐內的煤顆粒大小和顆粒的流動狀態進行分析，總體可以分為三種類型，即以魯奇為代表的固定床氣化爐、以U-Gas（灰團聚/灰融聚）、溫克勒（Winkler）等為代表的流化床氣化爐和以德士古、殼牌為代表的氣流床氣化爐。這三種典型的煤氣化工藝廢水的產生節點見圖1。煤氣化廢水屬于一種典型的工業有機廢水，其具備著高濃度、高污染、有毒、難降解的特點。

圖1 三種典型煤氣化工藝廢水產生節點

從表1可以看出，氣化工藝在生成所形成的廢水當中，其具有氨氮含量高的特點，其中酚含量最高的工藝為固定床工藝。氣流床工藝所產生的焦油含量相對較低，甲酸化合物相對較高，氰化物在三種工藝當中都會產生，固定床工藝產生的有機污染物COD最多。因此需要對固定床的氣化廢水有機物，進行進一步的全面分析，經過分析發現，在固定床的氣化廢水含量當中，存在著多種生物，包含了酚、衍生物，其中如果需要對酚類物質進行生化效果之后的效率要求達到99%的狀態，則需要保證其濃度小于50mg/L。在污泥活性對酚類物質具備抑制作用的狀態下則需要保證其濃度在50mg/L之上。在固定氣化廢水當中，包含芳香族物質的衍生物，比如吡啶、吲哚、喹啉、聯苯等，生物酶的結合度方面性能相對較差的原因主要是其電子云密度的狀態相對分散。

表1 不同煤氣化工藝廢水水質特點

1.2 現代煤化工含鹽廢水特性

在煤化工工藝所產生的廢水中，高含鹽廢水主要是由系統本身水汽蒸發和中水回用再生所形成的。對其經過特殊生化和膜濃縮處理之后就能實現廢水的有效凈化，已經成為現代煤化工工業水系統的優化關鍵步驟。從廢水鹽分源頭分析，主要由煤化工工業用水量的增大和循環使用率的提升造成的。廢水處理過程中，利用處理之后所產生的濃鹽水對環境會造成一定程度的影響和污染。回用含鹽廢水成分也相對復雜，多數源于全廠中水回用系統所處理的反滲透濃水。高濃鹽水加重污水處理系統的運行負荷，對水體生態環境造成一定污染。加劇土壤的鹽漬化，同時還會造成金屬管道和設備的腐蝕現象，最終影響設備設施的使用壽命。

2 煤化工廢水處理零排放技術存在的問題及解決措施

2.1 技術問題

在對企業零排放分析過程中，需要對其出現的問題做出全面分析，首先企業本身用水量相對較大，需要進行第二水源的應用。在煤制油過程中，每噸產品需要耗水8~12t，煤化工企業一般都建筑在煤炭基地的附近周邊地區，其水資源處于匱乏狀態，在對有機廢水進行預處理和生化處理的過程當中，對于一些成分進行了規定，但是對廢水中毒物、易揮發物質、有色物質以及難降解物質的其他有機污染物沒有進行規定，在含鹽廢水的規定當中，對COD、SS、氨氮、TDS等做出了規定，但是污染物的內在成分卻沒有做出詳細規定。

在對煤化工廢水零排放的工藝當中，出現的問題主要集中體現在工藝處理之后，在“物化+生化+BAF”的處理之后，其中的雙模回收系統當中可以實現對水質和含鹽廢水的有效回收，在一級反滲透的作用下進行濃水的產生，對于反滲透的濃縮倍數的推算，可以利用推算數值來對水質特點進行表示，如果水質達不到再生的相關標準，則說明水質特點無法查明。在對含鹽廢水的污堵問題和設備機械的腐蝕問題處理當中，可以利用二級反滲透的方法減少濃水的生產量。反滲透膜在一級反滲透下所產生的鈣、鎂、硅等離子的作用下會造成嚴重污染的現象，脫硅問題屬于嚴重問題。高鹽分水對設備會形成相當大的腐蝕，因此減少膜裝置和設備的利用率，進而影響其最終使用壽命。在二級濃縮后所產生的濃鹽水含量相對較高，這也是處理的關鍵部位，一般都會利用蒸發結晶進行處理，但需要對其耗能和材質做出相對較高的要求。在自然蒸發的方式當中，企業的應用范圍相對較多，在滲透有機物的產生方面概率相對較多，因此產生的外界污染現象所使用到的占地面積也會增加，因此在零排放的現象方面存在偏差，還會產生次生污染的現象和環境隱患。對于大量金屬如果處理不當就會形成二次污染，從而造成廢渣。其中，廢液在運輸存儲過程中也會對周圍環境造成污染。

2.2 解決措施

（1）對有機廢水的處理需要利用三個環節來共同實現，其中包含了物化處理、生化處理以及深度處理。物化處理當中，利用隔油池、氣浮池和混凝沉淀池來實現處理，油類物質可以在隔油池當中處理，密度較小的油類或者懸浮物質可以在氣浮池當中處理，懸浮物和膠體物質可以在混凝沉淀池當中實現去除。在生化處理環節，主要是在一定的工序下實現對有機物的有效處理，來實現對有機物和氮類化合物的去除，其中包含缺氧-好氧脫氮工藝、厭氧-缺氧-好氧工藝、序批式活性污泥法、氧化溝工藝和生物移動床反應器等多種工藝，其中好氧和厭氧的交替運動轉換的工藝主要為缺氧-好氧脫氮工藝和厭氧-缺氧-好氧工藝。好氧和厭氧在氧化溝的工藝當中進行有效的區分，可以最終實現硝化和反硝化的現象。對于生物濾池和流化床的有效結合可以在生物移動床反應器的作用下實現，實現脫氮效果。對于深度處理方面，利用臭氧氧化、化學氧化、曝氣生物濾池和活性炭可以實現有效應用。在廢水的可生化性提升方面，可以利用臭氧和化學氧化進行改善。對于廢水當中的COD和氨氮，可以利用曝氣生物濾池來實現。對于水體水質的穩定性，在活性炭的基礎作用下，對水質波動沖擊之后產生的后續膜實現運行。

（2）在對含鹽廢水處理的過程當中，可以分為低鹽廢水、濃鹽水處理和高濃鹽水固化處理這三種方式。在混凝沉淀、過濾、超濾以及反滲透的作用下，可以實現對低鹽廢水的處理，其中對SS和膠體物質的去除可以在混凝沉淀作用下實現，對廢水中的懸浮物質和膠體可以在過濾作用下去除，最后在超濾和反滲透的作用下可以對SS、膠體及COD的深度去除。在機械過濾、脫鈣脫鎂、膜濃縮的方式當中可以實現對濃鹽水的有效處理。

3 結束語

對于現代的煤化工水系統，含鹽廢水的處理和利用，主要是對其進行預處理、深度濃縮以及蒸發結晶。在我國煤化工廢水零排放技術的實現過程當中，需要以環保和節水為目標，進行回收利用實現，對產業的可持續化發展能帶來相對較大的改觀。在現階段部分處理工藝技術還處在試驗階段，污水處理的零排放還需要進行技術性的突破。煤化工項目的含鹽廢水處理需要不斷地實現能耗、物耗節約，對于企業的廢水進行不斷的深度優化處理。