煤化工廢水資源化研究

劉茂軒 (中國(guó)神華煤制油化工有限公司鄂爾多斯煤制油分公司)

在傳統(tǒng)眼光下的煤化工被稱(chēng)為是“三高一低”行業(yè)，也就是高能耗、高污染、高排放、低效益，這純粹的是對(duì)過(guò)度消耗資源還對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染的不可持續(xù)發(fā)展的方式，這種方式無(wú)以為繼。那么由此，使人們得到啟發(fā)：關(guān)于煤化工行業(yè)的發(fā)展要適時(shí)加速，推進(jìn)現(xiàn)代化的煤化工發(fā)展。

一、煤化工行業(yè)發(fā)展概述

我們國(guó)家有相對(duì)豐富的煤炭資源，能源消費(fèi)也是主要用煤，有高達(dá)70%左右的消費(fèi)比，并且，我國(guó)的化學(xué)工業(yè)也是從煤化工開(kāi)始的，不論是過(guò)去還是當(dāng)今社會(huì)更甚至以后的發(fā)展，煤化工都是我國(guó)化學(xué)工業(yè)的基礎(chǔ)和支柱之一。

我國(guó)煤化工產(chǎn)業(yè)區(qū)集中分布在黃河中下游、內(nèi)蒙古東部、中原等地。其廢水里面有很多有毒物質(zhì)，類(lèi)似酚類(lèi)、烷烴類(lèi)、芳香烴類(lèi)、雜環(huán)類(lèi)和氨氮等。想要很好治理實(shí)屬不易，制約了此產(chǎn)業(yè)的良好發(fā)展。這也就使煤化工廢水資源化研究被列入研究課題：沈陽(yáng)院研發(fā)出技術(shù)——液膜萃取技術(shù)回收廢水中的酚類(lèi)物質(zhì)，這是一種經(jīng)濟(jì)合理的廢水脫酚技術(shù)。

二、水質(zhì)分析圖

廢水名稱(chēng)陜西榆林某企業(yè)蘭炭廢水內(nèi)蒙某企業(yè)蘭炭廢水東北某汽化廠煤制氣廢水pH 9-10 COD（mg/L）23777總酚（mg/L）5802 NH3-N （mg/L）19609-109-10285602100075645000-600063007679

1、煤化工污水種類(lèi)繁多

按照工藝劃分就有：造氣、脫硫、變換、合成、精餾等，其中包含了很多水的處理、利用等操作單元。

按串級(jí)利用、一水多用、閉路循環(huán)等原則，從系統(tǒng)角度可最大限度的降低新鮮水消耗和廢水的排放量。

2、末端治理、廢水資源化

煤化工項(xiàng)目是個(gè)高度耗水的項(xiàng)目，要降低企業(yè)的耗水量，做到清污分流、廢水回用。 所以能夠?qū)崿F(xiàn)水資源的最大化的利用是各個(gè)企業(yè)的發(fā)展必然趨勢(shì)。

三、廢水處理工藝基本要求和治理目標(biāo)

工藝基本要求：

煤氣化廢水處理大體分為一級(jí)處理、二級(jí)處理和深度處理。劃分城市污水處理的概念不同：有價(jià)物質(zhì)的回收為一級(jí)處理，包括沉淀、過(guò)濾、萃取、汽提等用來(lái)除去部分灰渣、油類(lèi)等。一級(jí)處理中主要重視回收有價(jià)物質(zhì)，例如回收用溶劑萃取、汽提、吸附和離子交換等脫酚。

1 技術(shù)成熟、經(jīng)濟(jì)合理的原則進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，力求節(jié)能降耗、工程投資低、運(yùn)行成本低、操作管理方便、工藝技術(shù)先進(jìn)成熟的廢水處理工藝流程。

2 工藝流程做到穩(wěn)定、高效、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，運(yùn)行靈活、設(shè)備布置合理結(jié)構(gòu)緊湊;

3 設(shè)備選型、匹配得當(dāng)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，性?xún)r(jià)比高，維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)單，使用壽命長(zhǎng);

4 采用現(xiàn)代化自控技術(shù)，設(shè)置必要的監(jiān)控儀表，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理，提高管理水平;

5 處理系統(tǒng)運(yùn)行有一定的靈活性和調(diào)節(jié)余地，以適應(yīng)水質(zhì)水量的變化;

6 設(shè)計(jì)美觀、布局合理。盡量采取措施減小對(duì)周?chē)h(huán)境的影響，合理控制氣味、噪聲。

廢水治理目標(biāo)：節(jié)能減排是一個(gè)大的背景，傳統(tǒng)意義上煤化工污染控制模式總是先污染后治理已很難使保護(hù)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益的最大化發(fā)展協(xié)調(diào)統(tǒng)一了。

把控制污染源頭和末端的治理結(jié)合起來(lái)的零排放綜合治理模式，才能夠最大限度的節(jié)約資源，并且可以使資源進(jìn)行高效利用，甚至達(dá)到不排放污染物的最終目標(biāo)。

四、國(guó)內(nèi)外煤化工廢水治理技術(shù)現(xiàn)狀

美國(guó)有的煉焦廠收集廢水，然后用等量湖水稀釋?zhuān)?jīng)生化處理后用于濕法熄焦。這個(gè)系統(tǒng)包含了脫焦油、游離蒸氨和活性污泥處理系統(tǒng)等。

日本某些公司處理焦化廢水使用催化濕式氧化技術(shù)，以TiO2和ZnO2作為載體的催化劑，這種催化劑能夠連續(xù)運(yùn)行5年再生一次，試驗(yàn)規(guī)模60t/d，廢水處理可直接排入天然水體或回用，但是成本也很高。

煤化工廢水產(chǎn)生的污染和其難治理的問(wèn)題已經(jīng)成為發(fā)達(dá)國(guó)家向發(fā)展中國(guó)家轉(zhuǎn)移產(chǎn)業(yè)的因素之一。

我國(guó)大部分處理廢水系統(tǒng)還是二級(jí)處理工藝。先將回收廢水中的污染物并且進(jìn)行利用后才進(jìn)行處理，極少能夠達(dá)到廢水排放的標(biāo)準(zhǔn)。這都是因?yàn)闆](méi)有合理又經(jīng)濟(jì)可行的處理技術(shù)。

五、1液膜分離技術(shù)在廢水中處理中的應(yīng)用

液膜分離是根據(jù)物質(zhì)的選擇性滲透通過(guò)液相膜達(dá)到使物質(zhì)分離或提純的一種集萃取、反萃取于一體的分離技術(shù)。液膜的膜不僅又分離系數(shù)高、比表面積大的優(yōu)點(diǎn)，而且分離的速度快，成本低、用途廣泛。液膜的形式有W/O（油包水型）和O/W（水包油型），本技術(shù)涉及的是W/O型乳狀液膜。

工藝流程：油相與水相在高剪切乳化機(jī)作用下，制成乳化液。 乳化液與廢水按比例混合,進(jìn)入萃取裝置；萃取后靜止分層,上層為油相,進(jìn)入破乳系統(tǒng),下層為處理后的廢水。萃取后的乳化液進(jìn)入破乳系統(tǒng)，在靜電場(chǎng)作用下乳化液油水分離，分為油水兩相，油相可返回到制乳系統(tǒng)重新制乳,水相即為酚鈉水溶液。可由工廠自行回收利用。

這些年，這個(gè)技術(shù)在回收廢水中有用資源的應(yīng)用上得到快速發(fā)展。應(yīng)用范圍也逐步擴(kuò)大，尤其是在精細(xì)化工廢水治理方面，已經(jīng)是預(yù)處理高濃度、高毒性廢水的有效方式。回收相都變成了原料并且重新利用，環(huán)保經(jīng)濟(jì)還可以產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，使水污染大大降低了。

2、液膜分離技術(shù)在高濃度含酚廢水中的應(yīng)用

工藝原理：首先是用表面活性劑、添加劑和氫氧化鈉溶液（一定濃度）反應(yīng)生成W/O乳化液,表面活性劑、添加劑屬油相，氫氧化鈉溶液屬水相，攪拌兩者制成的乳化液，使其在廢水中分散開(kāi)，油相能夠溶解廢水中的酚,經(jīng)膜遷移到內(nèi)水相里成為酚鈉，鈉鹽不與油相相溶，所以不能再返回水相去了，這樣就可達(dá)到酚在內(nèi)相富集的目的。乳化液經(jīng)過(guò)萃取后經(jīng)過(guò)破乳分層，油相還可以重新制作乳化液重復(fù)使用，水相是最終回收相（酚鈉鹽）。（如圖1）

六、液膜分離技術(shù)處理煤氣化廢水中試研究

由于煤的種類(lèi)、氣化工藝等不同，那么煤氣化產(chǎn)生廢水的水量和水質(zhì)也都不相同。廢水中含有煤氣冷卻、凈化過(guò)程中的冷凝液及副產(chǎn)品加工的分離水。這都由于煤中含的水、蒸汽和少量的反應(yīng)水。其中最難治理的就非大魯奇加壓氣化工藝（如圖：2）產(chǎn)生廢水成分莫屬。

處理效果（如圖：3）

七、結(jié)論

我們的環(huán)境承載能力越來(lái)越弱，環(huán)境容量比較小、所以現(xiàn)在全世界都在提倡保護(hù)環(huán)境，對(duì)此非常重視，那么將來(lái)在煤化工這種傳統(tǒng)意義中污染高的行業(yè)中如何能夠更少的污染，同時(shí)還能降低投入、提高產(chǎn)量就非常重要了。能夠減少污染物的數(shù)量，并且使污染物可以得到重復(fù)使用，提高資源利用率，達(dá)到經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，把節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境作為標(biāo)志。

針對(duì)煤化工行業(yè)來(lái)說(shuō)，隨著發(fā)展壯大，對(duì)環(huán)境的影響是個(gè)很突出的問(wèn)題，尤其是關(guān)于處理廢水方面，越來(lái)越受到社會(huì)和人們的關(guān)注，那么能更加深入了解煤化工廢水處理技術(shù)的相關(guān)知識(shí)，對(duì)煤化工行業(yè)的發(fā)展有著極其重要的影響，積極發(fā)展廢水處理產(chǎn)業(yè)，是發(fā)展煤化工的產(chǎn)業(yè)的必經(jīng)道路。

因?yàn)橐耗し蛛x技術(shù)具備的一系列優(yōu)點(diǎn)，例如高效、獨(dú)特、選擇性高、應(yīng)用面廣等等，使得它很多年來(lái)一直備受關(guān)注，很多科研人員都對(duì)這個(gè)技術(shù)重點(diǎn)的關(guān)注，所以其相關(guān)的技術(shù)的應(yīng)用和理論正在逐步的向更完善的方面發(fā)展。

沈陽(yáng)化工研究院就是其中之一，多年來(lái)一直致力于推廣液膜分離技術(shù)，并且在工程實(shí)際應(yīng)用的方面已經(jīng)擁有了相當(dāng)豐富成熟的經(jīng)驗(yàn)。

沈陽(yáng)化工研究院開(kāi)發(fā)的液膜萃取脫酚技術(shù)達(dá)到了最大程度對(duì)廢水中酚的最大回收，可以收獲的經(jīng)濟(jì)效益顯而易見(jiàn)。以某內(nèi)蒙的煤化工企業(yè)舉例來(lái)說(shuō)，利用了萃取技術(shù)之后，回收廢水中的酚類(lèi)物質(zhì)可以做到800噸廢水就能夠回收2.2噸苯酚、0.32噸鄰甲基苯酚和1.0噸對(duì)甲基苯酚。初步的計(jì)算每噸廢水產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益就是110元。因此，該技術(shù)具有廣闊的推廣和應(yīng)用前景。

[1]《煤化工廢水資源化技術(shù)簡(jiǎn)介》沈陽(yáng)化工研究院 程迪2011.11.23

[2]作者：鄒家慶.工業(yè)廢水處理技術(shù).2003

[3]謝全安，薛麗萍.煤化工安全與環(huán)保，化學(xué)工業(yè)出版社.2011