現(xiàn)代煤化工廢水近零排放技術(shù)難點及展望

李曙光

摘 要：相比于傳統(tǒng)煤化工，新型煤化工在生產(chǎn)化學品的基礎(chǔ)上更加傾向于生產(chǎn)潔凈能源。社會經(jīng)濟快速發(fā)展的同時帶來了很多問題，包括環(huán)境和能源問題，制約著我國經(jīng)濟的發(fā)展，所以必須要及時解決這些問題。煤化工企業(yè)的發(fā)展對我國環(huán)境和能源有著重要的影響，必須要解決其生產(chǎn)過程中產(chǎn)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(shù)，結(jié)合我國現(xiàn)階段廢水零排放的情況，探索有效的技術(shù)，降低廢水零排放技術(shù)工藝的運行難度和風險。本文就現(xiàn)代煤化工廢水近零排放技術(shù)難點及展望展開探討。

關(guān)鍵詞：煤化工;零排放技術(shù);策略

引言

煤化工能源產(chǎn)業(yè)由于煤炭在中國能源儲備中的首要地位而得到迅速發(fā)展?，F(xiàn)代煤化工是以煤為原料，經(jīng)化學加工轉(zhuǎn)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(jīng)濟的高速發(fā)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(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是我國能源供給和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的保證。

1 煤化工廢水分類及水質(zhì)特點

煤化工項目實現(xiàn)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(zhì)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(zhì)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(tǒng)計整理了幾種典型氣化廢水的水質(zhì)情況。

表1 典型氣化廢水水質(zhì)

從表1的統(tǒng)計數(shù)據(jù)中不難看出，中溫氣化工藝中的廢水成分復(fù)雜性較高，還含有降解難度極高的酚類、焦油等物質(zhì)，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(nèi)的酚氨回收率比較低，即使經(jīng)過了酚氨處理后的廢水中仍然有很高的氨氮和COD質(zhì)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(huán)化合物，以及多環(huán)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(yè)廢水。就廢水水質(zhì)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(zhì)要簡單得多，主要表現(xiàn)在COD的質(zhì)量濃度低，通常都在500mg/L以下，200mg/L左右的氨氮質(zhì)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(zhì)主要有化學水站排水和循環(huán)性排污水，這類廢水的主要特點是總?cè)芙夤腆w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?cè)芙夤腆w濃度過高主要是因為化學水系統(tǒng)和循環(huán)水系統(tǒng)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(shù)的主要問題

2.1 排放工序復(fù)雜

近年來，我國很多煤化工企業(yè)開始探索廢水零排放的技術(shù)，不斷優(yōu)化調(diào)試了其工藝流程和相關(guān)參數(shù)，又效降了其生產(chǎn)過程中的能耗。但是因為壓力、反應(yīng)溫度等相關(guān)參數(shù)不斷變化，使得整個試驗調(diào)試過程中的廢水水質(zhì)也不停出現(xiàn)波動。而且生產(chǎn)操作系統(tǒng)的穩(wěn)定性不足，難以滿足廢水處理系統(tǒng)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(tǒng)的方法向外界排放，不能有效解決環(huán)境污染問題。

2.2 技術(shù)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(zhì)，這些物質(zhì)的降解難度大;其次，廢水水質(zhì)波動范圍大。產(chǎn)生于新型煤化工生產(chǎn)中的廢水，其水質(zhì)很容易受到煤質(zhì)、反映溫度、物料以及壓力因素的影響，所以穩(wěn)定性較差，具有較大波動性的廢水水質(zhì)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(chǎn)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(shù)的策略

3.1 分析水質(zhì)特點

對核心過程應(yīng)分析具體水質(zhì)特征，煤化工水質(zhì)特征涵蓋反滲透特點與有機性。通過預(yù)先處理、生化處理有效提升水質(zhì)出水。對于毒害性、復(fù)雜物質(zhì)分解應(yīng)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(zhì)的多樣化特點。

3.2 集成生化處理技術(shù)

集成生化處理技術(shù)根據(jù)廢水水質(zhì)的差異，合理集成核心生化技術(shù)、預(yù)處理技術(shù)及深度處理技術(shù)，可有效去除現(xiàn)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(yīng)器耦合技術(shù)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(shè)計指標時，將導(dǎo)致整個生化處理系統(tǒng)無法穩(wěn)定運行。目前生化處理技術(shù)的重點尚在單元技術(shù)的應(yīng)用，因此遇到水質(zhì)波動或工況改變時生化處理出水難以達標。因此，現(xiàn)代煤化工廢水近零排放系統(tǒng)的穩(wěn)定運行需統(tǒng)籌考慮集成生化處理技術(shù)的系統(tǒng)性，強調(diào)單元工藝之間的協(xié)調(diào)性，應(yīng)用生化處理系統(tǒng)的正確運行操作方案。

3.3 生化處理技術(shù)

生化處理技術(shù)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(shù)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(shù)具有抗沖擊、抗污堵、抗結(jié)垢能力強等特點，是煤化工污水處理應(yīng)用廣泛的一種工藝，其變形工藝多，不過需要結(jié)合水質(zhì)水量的變化對步序和使用系列進行調(diào)整。比如SBR變形工藝常規(guī)設(shè)置的系列不小于4個，調(diào)整步序可以保證正常出水，使得受沖擊系列恢復(fù)更加快速。而且這一技術(shù)可以結(jié)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(guī)形式是推流式，抗沖擊和沖洗后恢復(fù)性能不高。但是運行維護簡單，經(jīng)濟實用，只要保證煤化工上游工藝裝置排水足夠穩(wěn)定即可。

3.4 濃鹽水資源化利用

應(yīng)用蒸發(fā)結(jié)晶制備工業(yè)鹽時不可避免會混入少量有機物、重金屬及其他鹽，現(xiàn)階段對附于結(jié)晶鹽表面的微量物質(zhì)尚未有相關(guān)標準進行定性，從而影響結(jié)晶鹽的品質(zhì)與流通，因此分離提純濃鹽水中工業(yè)鹽的難點在于控制結(jié)晶鹽品質(zhì)。目前煤化工工業(yè)鹽以其他行業(yè)工業(yè)鹽標準進行分類，急需制定煤化工廢水制取工業(yè)鹽標準，來規(guī)范和指導(dǎo)煤化工工業(yè)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?shù)难由炝闩欧盘幚憝h(huán)節(jié)，保證末端優(yōu)質(zhì)處理。反滲透技術(shù)可以應(yīng)用在處理含鈣、鹽、鎂較高的煤化工廢水。建立穩(wěn)定有效的回用工藝，研發(fā)節(jié)能是新型聯(lián)用技術(shù)，提高整體處理效果。

結(jié)語

解決社會環(huán)境問題已經(jīng)成為當務(wù)之急，煤化工企業(yè)應(yīng)給予高度重視，注重對廢水處理技術(shù)的詳細分析，結(jié)合具體狀況制定可行性方案，實現(xiàn)經(jīng)濟效益最大化。

參考文獻

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