煤化工行業高含鹽廢水處理技術與系統優化研究

摘要 在煤化工企業中，煤高溫裂解、煤氣凈化以及化工產品回收過程中都會產生相應的廢水。在該類廢水中，有機污染物的含量較高，如果對此類廢水尤其是高含鹽廢水的經處理不當，將會對水體和周邊環境產生嚴重的破壞，開發煤化工高含鹽廢水的處理技術，對其進行系統優化就顯得尤為必要。本文以此為視角，對煤化工行業高含鹽廢水處理技術與系統優化問題進行了研究，闡述了化工廢水與煤化工廢水的分類、分析了煤化工行業高含鹽廢水的處理技術與障礙，最后從多個不同的層面給出了煤化工行業高含鹽廢水處理的系統優化方法。

關鍵詞 煤化工行業 好含鹽廢水 系統優化

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A

我國煤化工行業的起步較晚，近年來雖然取得了一定的成績，但是在煤化工相關附屬活動中表現的并不盡如人意。我們知道，煤化工是一個復雜的過程，其中伴隨著系統的化學反應，這些反應一方面促使了煤化工產品的最終實現，但是，不可避免的一些廢水借此生成，如何對這些廢水尤其是高含鹽廢水進行處理和優化，達到“零排放”或者節能減排的標準，就顯得尤為重要。尤其在當前環境下，我國的煤化工技術處于起步階段，面臨著來自于技術、經濟、環境和規劃管理方面的諸多問題。但是，就在當下，國際上和國家層面上的對環境治理的要求越來越高、越來越緊迫。在這種情況下，煤化工企業處于一個極為困難的境地，一方面要對社會的要求作出正確的積極的反應，另一方面，還要在現有的技術水平上進行全方面的創新。但是，也只有如此，才能實現煤化工企業的可持續發展。

一、化工廢水與煤化工廢水的分類與處理技術

（一）化工廢水的種類和處理技術概述。

對化工企業生成的廢水而言，一般將其分為“工藝有機廢水”和“含鹽廢水”兩大類。前者主要以工藝廢水和生活污水為主，污染物主要為COD，并且該類廢水中的含鹽量相對較低，對其進行處理的過程相對較易，有機廢水的處理過程首先要對水質特點進行分析，然后經過預處理和生化處理等相關措施后，將其在回用到生產工藝過程之中；后者，即含鹽廢水的來源較為廣泛，在循環水系統排水中會出現含鹽廢水，在除鹽水系統排水和鍋爐排水中也會出現含鹽廢水，甚至在回用水的處理系統濃水中也會生成。因此，含鹽廢水的處理一般較為復雜，通常的處理方法是通過“膜濃縮”技術，即通過超濾與反滲透相結合的技術，對該類廢水進行處理，也可以通過熱濃縮技術使廢水中的雜質得到一定程度的濃縮，其中生成的清水可在此用于循環水系統之中，剩余的濃高鹽廢水（高含鹽廢水）將視情況對其進行再處理。

（二）煤化工廢水的分類和處理技術概述。

在現代煤化工企業中，廢水的分類同樣是按照含鹽量進行的，分類的結果同樣是有機廢水和含鹽廢水兩大類。但是，與其他化工企業所產生的廢水不同的是，煤化工過程中產生的有機廢水的成分存在著顯著的差別，這種差別與煤氣化工藝有著明顯的關系。截止到目前，國內、外有近二十種煤氣化技術，這些技術的引進是利用主要與煤質的特點與投資成本有關。另一方面，在煤化工行業中，含鹽廢水中“鹽”的來源是極為特殊的，它的生成機制與補充新鮮水和循環冷卻水密切相關，同時，在除鹽水生產過程也會產生新的高含鹽廢水，并在在有機廢水的處理過程中，往往要添加相應的藥劑，而這也會產生相應的高含鹽廢水。比如，在國內某大型煤炭企業中，煤制天然氣項目要以新鮮水進行補充，而在這一過程中帶入進去的鹽量就已經超過了系統鹽量的一半以上，即便是在生產過程與水系統添加化學藥劑的過程中，也會產生近30%的鹽量。雖然能夠對循環冷卻系統的循環倍數進行系統優化和選擇，但是廢水含鹽量卻難以實現真正的降低。一般而言，煤化工行業含鹽廢水的TDS往往保持在5000mg/L左右，處于較高的水平。

二、煤化工行業高含鹽廢水的排放、處理技術與障礙

（一）煤化工行業高含鹽廢水的排放處理方法。

對煤化工行業而言，對高含鹽廢水的處理方法主要有兩類，一類是直接排放，一類是處理后排放。但是無論是哪一種排放方法，都應在最終（理論上）實現“零排放”的要求。一般而言，實現高含鹽廢水的零排放還存在兩類不同的方式，其中一種面向區域范圍的零排放，另一種的排放范圍更小，往往屬于廠區內的排放。對于前者而言，要求在項目的周邊區域內存在能夠消納高含鹽廢水的場所或者企業，這些場所或者企業在生產過程或者生產工藝上能夠與煤化工企業形成一定的“互補關系”，這種互補關系能夠促進水資源的“梯級利用”。而這些場所或者企業對水質的要求一般較低，比如煉鐵高爐、洗煤廠等，或者一些用于鍋爐沖渣、煤場或者渣場噴灑的場所。當然，將高含鹽廢水進行區域性的排放存在著一定的限制，周圍企業的用水量、灰渣場及煤場面積以及儲存量和開放性等往往是有限的，使得它們對高含鹽廢水的吸收量處于特定的范圍之內；對于后者，即廠區內高含鹽廢水的排放而言，處理的難度是更大一些的，這是因為，廠區內對高含鹽廢水綜合利用的方式十分有限，不能像前者那樣“直接”進行排放，因此需要特定的化學工藝對其進行處理，降低廢水濃度。

（二）煤化工行業高含鹽廢水的處理技術。

在煤化工企業總，高含鹽廢水的處理技術和方法主要集中于以下幾個方面：（1）深井灌注法。這種方法首先應用于美國和墨西哥等國家，但是推廣起來有較高的難度，這是因為，該方法對自然、地質等條件的要求較高，難以得到相關法律、法規的支持，并且至今也未獲得相關的技術標準；（2）自然蒸發池法。這是一種傳統的降低廢水鹽度的方法，處理過程中需要建設面積較大的水池，在水池中貯存高含鹽廢水，通過對太陽能的利用，使其中的水分自然蒸發，鹽分得到保留，在對其進行定期清理之后在注入相應的高含鹽廢水，如此反復。該方法可重復使用的頻率較高，對工藝上不存在較大的難度，只需在池內增加相應的防滲措施即可。當然，這種方法也存在著一定的弊端，如果煤化工企業隨處的區域降雨量較大、蒸發量較小，或者處于地面擁擠、人口稠密的地區，將使其面臨較大的束縛，可利用性也將大打折扣；（3）蒸發結晶法。該方法是通過特殊的手段使高含鹽廢水中的鹽分以結晶的方式析出，從這一點看，與自然蒸發池法的工作原理類似。所不同的是，該方法中蒸發結晶主要通過“多效蒸發處理技術”和“機械蒸汽再壓縮循環蒸發技術”為主。其中，經“多效蒸發”處理后回收的淡水會達到90%左右，而“機械壓縮結晶技術的熱效率相對更高，其淡水的回收率能夠達到98%左右，基本實現了淡水的全部回收；（4）“NACE”法。該方法是將“反滲透技術”與“蒸餾技術”結合在一體的新工藝，該工藝的核心部分一種商業納米結構的聚合物材料——“納米結構高核電電解質”。這種材料的工作特點是對分子進行過濾，水分子可以從中通過，而其他離子（離子）將被隔離在外。 “NACE”工藝工藝中產生的高含鹽廢水再進入到“炭化焚燒爐”中進行處理，其中的有機物被碳化掉，以此來實現節能減排的目的。

（三）煤化工行業高含鹽廢水處理過程中遇到的障礙。

雖然在前文給出了幾種常見的煤化工行業高含鹽廢水處理方法，但是在實際應用中卻存在一定的障礙。比如，在煤化工行業中，煤化工藝裝置中難以獲得大量的低壓蒸汽，這就限制了高含鹽廢水濃縮結晶的程度。此外，熱濃縮設備腐蝕也是十分嚴重的問題之一，這是因為，水中的高鹽分會對設備產生一定的腐蝕作用，這將降低熱濃縮的處理率，也會威脅到設備的使用壽命和安全運行，并且正是因為這些因素的存在，使得高含鹽廢水的處理成本一直處于較高的水平。鑒于此，同時來自于技術與處理成本的限制，我國國內煤化工項目中難以找到長期正常運行的案例。此外，即便是對于對設施設備要求較低的“自然蒸發池”也存在較高的限制，比如，該方法要求占地面積較大，對該地區的氣候等條件也要求“苛刻”等，使得該方法只能在特定的區域內得到應用；而NACE法的設備運行成本雖然較低，但是尚未發現建成后完整運行的案例，工業化的水平一直處于較低的層面；而焚燒法在處理高含鹽廢水時能耗較高、對防腐蝕性的要求也較高，要想獲得穩定的運行也是相對困難的。

三、煤化工行業高含鹽廢水處理的系統優化

（一）從更高的層面重視對煤化工高含鹽廢水回收與處理。

為了實現煤化工行業高含鹽廢水的處理高效率，需要從更高的層面重視對煤化工高含鹽廢水回收與處理。只有這樣，才能做到目標的分解和逐層實現。為此，需要做到以下幾點：完善煤化工企業制度，建立和企業治理結構，引進先進的煤化工高含鹽廢水的處理技術和管理經驗，在政策和決策層面向高含鹽廢水處理方面傾斜，相應國家和社會的號召；不斷提高煤化工企業的風險管控水平，將現有的技術、設備、設施進行轉化開發和再利用，積極的尋找條件和政策方面的支持，建立和健全煤化工企業和行業的高含鹽廢水處理綜合體系，實現資源的共享和風險公擔機制。

（二）改進和優化煤化工高含鹽廢水的處理工藝和處理技術。

在煤化工行業的實際生產過程中，要想實現高含鹽廢水“零排放”這一理想狀態是有較大困難的。這是因為，在煤制氣的過程中，要產生大量的廢棄物，并且成分復雜，其中除了含有氨、氰等無機污染成分，還含有一定的酚、萘、蒽等化合物，這就導致了很多煤化工高含鹽廢水的水質處于理論指標的上位，在這種情況下，高含鹽廢水的排放工作就變得更加艱巨。為此，需要改進和優化煤化工高含鹽廢水的處理工藝和處理技術，曾倩高含鹽廢水的前期預處理水平，有針對性的對煤化工的副產品進行分離，以此為后續的廢水回收處理工作提供支持。比如，在副產品的分離方面，需要做到和做好除油、脫酸和脫氨等工作，提高預處理的效率降低，提高高含鹽廢水水質的處理水平。

四、結束語

煤炭是我國主要的能源，而在現代化的進程中，煤化工行業雖然為社會的發展和進步帶來了一定的貢獻，但是，由此產生的一些與環境和生態有關的問題也在逐漸地影響正常的生產和生活，煤化工過程中產生的高含鹽廢水就是其中的一個主要品類。為了實現對此類污染物的處理和再利用，有關企業和部門應加強合作，開發技術，引進管理理念，共同促進現代煤化工企業和行業的可持續發展。

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