碎煤加壓氣化廢水的處理工藝及技術進展

徐海龍（內蒙古大唐國際克什克騰煤制天然氣有限責任公司,內蒙古 赤峰 025350）

煤制天然氣的生產最常用的技術就是碎煤加壓氣化技術，我國煤炭資源豐富，原煤中蘊含的甲烷等燃燒性氣體含量高，相應地，污染物的成分也很高，例如煤氣化廢水酚、氨等，普通的化工工藝無法徹底處理，目前利用的是化工分離和生化處理的手段最為常見。

煤氣化廢水產生于煤氣化爐，在煤制天然氣的生產過程中所產生的廢水，其作用是洗滌、冷凝、和分餾原煤中存在的多種廢物成分，例如溶解或懸浮的無機污染物（硫化物、銨鹽、氰化物等）、有機污染物（焦油、多環芳香族化合物等），這一類雜質在煤炭工業處理上很常見，突出的特點是濃度高、難分解、有毒，生化處理也無法完全講解，這種被稱之為“有機廢水”，一旦處理不當就會嚴重污染地下和地表水，對環境造成巨大的傷害。

1 碎煤加壓氣化廢水概述

目前國內采取的煤氣化技術中，主要的工藝有三種，分別為：煤漿氣化工藝、粉煤氣化工藝和碎煤加壓氣化工藝，其中，以碎煤加壓氣化技術所產生的廢水最難處理。

利用碎煤加壓氣化制造煤氣產品（煤氣、人工天然氣等），主要的設備是魯奇爐，德國魯奇公司在上世紀三十年代就開發出來了這一技術，目前也是世界上利用最多的工藝技術。這一技術很顯然存在落后的問題，但由于生產成本很低，依然被廣泛采用。通過魯奇爐工藝進行的碎煤加壓氣化產生的廢水構成成分復雜，水質外觀、狀態、氣味等物理性質狀況很差，由于無法很好的清洗排除，大多數煤氣廢水中還帶有焦油等物質。

從外觀上識別判斷碎煤加壓氣化所產生的廢水并不困難，相比其他的廢水，顏色主要表現為深褐色、濃度大，這些廢水不經過任何處理就排放到自然環境中，需要很長的時間才能夠凈化，而且這是在毒素稀釋的基礎上發生的，一些有機物永遠不能被降解。而目前我國所有的煤氣化工廠所排放的污水，都嚴重超過國家頒布的排放標準，在近年來的內蒙、山西等地，出現過大量的非法排污現象。

簡單地說，碎煤加壓氣化廢水的危害有四個方面：

首先，碎煤加壓氣化產生的廢水中含有大量有機物，排放到河流中會大量消耗水中的溶解氧，造成水生物的窒息死亡；其次，廢水中含有氨氮氧化生成的亞硝酸鹽，進入自然環境之后，對人類和其他動物的血液有毒害作用，降低血液的輸送氧能力，同時亞硝酸鹽也是公認的致癌物質；再次，廢水排入河流之后會造成水體變成富營養化，有機物會粗使藻類過度生長，形成“綠潮”“紅潮”等水質惡化現象，極難清理；第四，廢水中大部分無知都能夠和水體中的氯元素反映，形成毒素。

綜上所述，碎煤加壓氣化技術中，所產生的廢水是具有很大危害的，必須經過徹底的處理才能夠排放，尤其是大量有毒的物質，混合在地表水中，人活動物誤飲用之后會造成氰化物中毒，在短時間內造成死亡事件；通過時，有機污染物中含有的各種毒素也是強烈的致癌物質。

2 現階段廢水處理存在的問題及分析

國內很早就開始研究關于碎煤加壓煤氣化產生的廢水處理問題，根據國內的處理現狀，廢水中的總酚質量濃度約為1000-1500mg/L，遠高于設計值，對后期的污水處理難度提升了很多，主要的問題在于，原設計流程中廢水的第一個處理步驟是提脫酸氣，然后通過萃取的方法脫離酚類，最后經過蒸胺處理之后，進行生化處理作業。

但是，脫酸之后的煤氣水呈現高堿性，在萃取脫離酚酞效果的方面表現很差，聯合生產被這一步驟的影響，造成產量減少。

通過流程分析原因，不難發現主要是脫酸塔存在的問題，酸性氣體無法徹底的脫離廢水，最終形成了銨鹽結晶，如此一來，整個系統就戛然而止。

通過實例進行說明，當前我國魯奇爐工藝下所進行的碎煤加壓汽化污水處理中，云南解開采用的是氣浮之后，經過AO接觸氧化、凝結沉淀、臭氧氧化等一系列過程；而山西天脊所采用的化工工藝也較為類似，但重點突出的是除酸流程；河南義馬氣化采用的污水處理工藝中，流程與前兩個存在秩序差別，首先經過水解酸化和SBR，進而在進行接觸氧化、氣浮和過濾過程。這也與山西潞安集團采取的方法很想，不同的，后者在水解酸化之后采用的是HCR，這兩個步驟重復進行多次，最后進行沉淀凝結；中煤龍化公司采用的工藝，最終加入了曝氣生物濾池。

3 碎煤加壓氣化廢水處理工藝綜述

要進行煤氣化廢水處理工作，就先要弄清楚煤氣化廢水的性質和特點。經過以上的分析，不難發現在處理工藝上，重點要考慮如何解決有機污染、有毒無知等部分，而這些物理方法和化學方法的手段收效甚微，采用生物處理方法是不二選擇，尤其是對廢水中的氮類和氨類的處理。通過以下的路線方式選擇：

3.1 廢水的預處理

廢水的預處理主要是物理和化學手段，為后續的生物處理奠定基礎。一般會采用隔油沉淀取出油類物質，例如原煤中的乳化物、皂化物等，其次是大連高分子芳香烴類無知以及其他雜物。

3.2 生化處理

生化處理主要解決掉廢水中的COD、酚類、氨類和氮類物質，生化處理也可以降解掉大多數有機物。

3.3 水解酸化

針對碎煤加壓氣化技術產生的廢水，酸化處理時是解決有機物的最好辦法，利用水解酸化提高B/C比例，同時酸化過沉重可以抑制大分子有機物的溶解，降低水體毒性，為后續好氧生化奠定基礎。

3.4 好氧生物處理

所謂好氧生物處理方法，是指利用好氧微生物，在提供氧氣存在的條件下（一般存在固定的比例），進行生物代謝以降解有機物，使其穩定、無害化的處理方法。這種方法適用于當前大多數有機廢水處理，好氧工藝具備處理能力強、氨氮去除性能好等特點，主要的方法有一下幾種。

3.4.1 SBR工藝

SBR（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process），序批式活性污泥法，是一種典型的好氧生物處理方法，包括該型工藝的運用，可以實現較為理想的時間分割操作和空間分隔操作。SBR的操作方法很簡單，操作過程中可以保留間歇事端，循環式無激發工藝，可以獨立運行并循環使用。

3.4.2 A2O工藝

A2O也被稱之為“厭氧缺氧好氧”法，這是典型的三個步驟，通過厭氧、缺氧、好氧的順序進行，實際上，這也是一種同步去除氮磷的工藝。在三種步驟不斷的交替作用下，廢水中的絲狀菌不能夠反之，降低了污泥膨脹率。

3.4.3 深度處理

污水在預處理和生化處理之后，還會保留一部分難降解的污染物，但這些污染物主要懸浮在水體中，需要深度處理才能夠徹底解決。目前國內所采用的深度處理方法主要有：微絮凝沉淀、活性炭吸附、膜處理等。

4 結語

隨著我國工業的發展，對社會經濟做出了巨大的貢獻，相應地，也對我國的環保事業提出了挑戰。

碎煤加壓氣化技術的運用，在一定程度上實現了能源形式的轉換利用，作為世界上最大的煤氣化工國家，很顯然在污水處理方面更應該做到先進的程度；目前，碎煤加壓氣化廢水的處理，是影響水系統環境最頑固的污染問題。要徹底解決這一環境問題，就必須在經濟發展和環境保護中做出平衡選擇，一方面完善治理理論，研究新的工藝和技術，另一方面提高廢水的綜合治理和利用能力，實現可持續發展。

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