關(guān)于煤化工廢水處理的幾點(diǎn)認(rèn)識

曲江

摘 要：隨著現(xiàn)代煤化工的高速發(fā)展，人們對環(huán)境要求更高，不再一味追求以損害環(huán)境為代價(jià)來發(fā)展經(jīng)濟(jì)，其中重點(diǎn)應(yīng)重視煤化工的廢水處理問題。本文針對我國煤化工廢水處理中存在的問題，從設(shè)計(jì)原則、設(shè)計(jì)規(guī)模、單元處理能力、平衡問題、防范上游波動、廢水全部回用等方面進(jìn)行了簡單的經(jīng)驗(yàn)敘述。

關(guān)鍵詞：煤化工廢水；處理；零排放；溶解性固體總量

煤炭是我國的主要化石能源，我國富煤、貧油、少氣的能源結(jié)構(gòu)決定了煤化工產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，尤其是新型煤化工產(chǎn)業(yè)。新型煤化工不僅可以實(shí)現(xiàn)煤炭資源的清潔高效利用，還可以部分代替石化產(chǎn)品。發(fā)展新型煤化工產(chǎn)業(yè)是保障我國能源安全的必由之路。我國煤炭資源和水資源分布極不均衡的逆向分布，例如黃河中上游的山西、陜西、寧夏、內(nèi)蒙古4省區(qū)的煤炭資源保有量占全國的2/3，而這里的水資源僅僅占全國的3.85%。另外，煤化工生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的含鹽廢水，鹽經(jīng)過常規(guī)的污水處理工藝，是無法降解或去除的。目前黃河流域累積的鹽含量已經(jīng)接近生態(tài)允許的紅線，如果再不加以嚴(yán)格控制，隨著這些地區(qū)煤化工的發(fā)展，環(huán)境矛盾就會十分突出，黃河流域的生態(tài)治理將變得更困難。2015年工信部發(fā)布的《煤制烯烴行業(yè)規(guī)范條件》（征求意見稿）中，提出了采用“工藝廢水全部回收利用，循環(huán)水系統(tǒng)污水不向廠區(qū)外排放”的概念。根據(jù)這個(gè)概念，筆者認(rèn)為，應(yīng)該對煤化工廢水處理有一個(gè)新的認(rèn)識。

1 設(shè)計(jì)原則的確定

一般的設(shè)計(jì)原則有經(jīng)濟(jì)節(jié)省性、運(yùn)行安全可靠性、技術(shù)先進(jìn)性等三項(xiàng)原則。廢水處理在煤化工中的從屬性、公輔性，決定了其設(shè)計(jì)的第一原則必須是運(yùn)行安全可靠性原則。“煤頭水尾”之說就廢水處理的安全穩(wěn)定可靠運(yùn)行，決定著煤化工項(xiàng)目的整體能否穩(wěn)定運(yùn)行。在遵循運(yùn)行安全可靠性原則的基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化工藝流程、盡可能利用水頭余壓及地勢高差進(jìn)行布置各單元。也就是經(jīng)濟(jì)節(jié)省性。第三個(gè)原則是技術(shù)先進(jìn)性，不能一味的追求技術(shù)上的先進(jìn)性，筆者認(rèn)為應(yīng)在經(jīng)濟(jì)可行的基礎(chǔ)上尋求一定的先進(jìn)性。煤化工廢水處理技術(shù)選擇應(yīng)綜合進(jìn)水水質(zhì)、出水水質(zhì)、能量消耗、藥劑消耗、操作條件、投資、固體廢物的處置、工藝成熟可靠性等多方面綜合比選，在充分論證的基礎(chǔ)上可考慮新的技術(shù)，而不應(yīng)過分地強(qiáng)調(diào)要有工程實(shí)例經(jīng)驗(yàn)。

2 處理水量（設(shè)計(jì)規(guī)模）設(shè)計(jì)通常偏小

設(shè)計(jì)人員一般沒有響應(yīng)的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，處理水量僅僅依據(jù)生產(chǎn)裝置提供的工藝包數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，殊不知工藝報(bào)數(shù)據(jù)只是理想狀態(tài)的計(jì)算數(shù)據(jù)。筆者認(rèn)為，應(yīng)該對類似工藝穩(wěn)定運(yùn)行裝置進(jìn)行調(diào)研后進(jìn)行從新核定水量及水質(zhì)，作為下游水處理裝置的正常運(yùn)行水量，而處理水量（設(shè)計(jì)規(guī)模）應(yīng)在充分考慮個(gè)單元回流量、事故水量的基礎(chǔ)上加10～15%的水量作為最終水處理裝置的設(shè)計(jì)規(guī)模。

3 各單元的處理能力設(shè)計(jì)該如何考慮

考慮到水處理設(shè)備在清洗、再生、回流等特點(diǎn)，設(shè)備臺數(shù)應(yīng)適當(dāng)考慮離線設(shè)備臺數(shù)的設(shè)置，在線運(yùn)行設(shè)備處理量必須不低于平衡水量加上本單元回流水量，這樣才可以保證生產(chǎn)的平穩(wěn)運(yùn)行。

4 廢水處理設(shè)計(jì)的平衡問題

筆者認(rèn)為，廢水處理應(yīng)該考慮的平衡應(yīng)該有水平衡、鹽平衡、熱平衡等。水平衡問題都會認(rèn)證考慮，往往裝置實(shí)際處理水量較設(shè)計(jì)大致使運(yùn)行困難，原因上面已說明。熱平衡在廢水處理設(shè)計(jì)上很少考慮在冬季低溫和夏季高溫的極端天氣下的上游來水高溫或低溫的問題，致使廢水生化系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)地出水超標(biāo)。從保障生產(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定角度看應(yīng)在設(shè)計(jì)階段對高、低的極端溫度天氣下的熱平衡進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化或配置相應(yīng)設(shè)備。如果我們從質(zhì)量守恒定律出發(fā)，仔細(xì)觀察煤化工廢水處理和零排放的整個(gè)工藝流程，感覺它更像一個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的化工系統(tǒng)。水和鹽必須達(dá)到平衡，在整個(gè)工藝過程中既有物理反應(yīng)也有生化反應(yīng)，液體中各類物質(zhì)的量必須盡可能的精確計(jì)算。在數(shù)年前，膜濃縮和蒸發(fā)結(jié)晶時(shí)不時(shí)的會出現(xiàn)停車待料或開不下去的情況，歸結(jié)起來就是水平衡與鹽平衡的計(jì)算不準(zhǔn)確，甚至有人都不會去計(jì)算。

5 應(yīng)把有效防范上游水質(zhì)水量波動放在首位

防控風(fēng)險(xiǎn)首先要抓好上游。上游排水水質(zhì)、水量均衡，防止來水沖擊是污水處理裝置穩(wěn)定運(yùn)行的首要條件。在生產(chǎn)運(yùn)行中，做好風(fēng)險(xiǎn)防控意識。充分發(fā)揮預(yù)處理的均質(zhì)、緩沖作用。保持事故池在低位狀態(tài)，當(dāng)超標(biāo)污水到來時(shí)，先切入事故池。而后逐步切入生產(chǎn)調(diào)節(jié)池，以保證后續(xù)單元進(jìn)水的穩(wěn)定。即使廢水化學(xué)需氧量濃度不變，其污染物的組成也可能差異較大。現(xiàn)有煤化工廢水處理工藝流程大都采用長流程的多級生化處理工藝，廢水水質(zhì)的頻繁波動會影響生化系統(tǒng)的處理效果，甚至?xí)斐上到y(tǒng)癱瘓。因此，應(yīng)將如何有效防范水質(zhì)水量波動放到首位。應(yīng)對煤化工廢水水質(zhì)水量頻繁波動的措施，除了有效充分利用事故池與調(diào)節(jié)池外，更重要的是優(yōu)化好氣化、甲醇制烯烴等上游工藝環(huán)節(jié)的運(yùn)行，提高廢水穩(wěn)定性。在就是在進(jìn)生化系統(tǒng)前，采用強(qiáng)化預(yù)處理措施。

6 現(xiàn)階段廢水能夠全部回用就是零排放

2008年，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局頒布的GB/T21534-2008《工業(yè)用水節(jié)水-術(shù)語》中對零排放解釋為“企業(yè)或主題單元的生產(chǎn)用水系統(tǒng)達(dá)到無工業(yè)廢水外排”。可以理解為，零排放就是將工業(yè)廢水濃縮成為固體或濃縮液的形式再加以處理，而不是以廢水的形式外排到自然水體。現(xiàn)代煤化工企業(yè)廢水按照含鹽量可分為兩類：一是高濃度有機(jī)廢水。主要來源于煤氣化工藝廢水等，其特點(diǎn)是含鹽量低、污染物以COD為主；二是含鹽廢水。主要來源于生產(chǎn)過程中煤氣洗滌廢水、循環(huán)水系統(tǒng)排水、除鹽水系統(tǒng)排水、回用系統(tǒng)濃水等，其特點(diǎn)是含鹽量高。煤化工企業(yè)要實(shí)行廢水零排放，首先要解決的就是脫鹽問題。煤化工廢水“零排放”處理技術(shù)主要包括煤氣化廢水的預(yù)處理、生化處理、深度處理及濃鹽水處理幾大部分。因煤化工項(xiàng)目耗水量大、廢水成分復(fù)雜，煤化工行業(yè)的廢水排放問題成為環(huán)保治理的重點(diǎn)。綜上，筆者認(rèn)為，煤化工廢水處理應(yīng)主要包括兩個(gè)層次，一是采用節(jié)水工藝等措施提高用水效率，降低生產(chǎn)水的消耗；二是采用高效的水處理技術(shù)，處理有機(jī)廢水及含鹽廢水，將廢水全部回用，所有廢水不外排且水污染物不以其它形式轉(zhuǎn)移。只要做到這兩點(diǎn)，就可以叫做零排放。

7 目標(biāo)不是水質(zhì)最優(yōu)而是不排

筆者認(rèn)為，廢水“零排放”追求的目標(biāo)是盡可能少排或不排，而不是出水水質(zhì)的最優(yōu)，出水指標(biāo)只要滿足回用水點(diǎn)的用水指標(biāo)即可。現(xiàn)階段煤化工廢水處理回用一般是當(dāng)作循環(huán)水系統(tǒng)的補(bǔ)水使用，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)水補(bǔ)水的總?cè)芙夤腆w、化學(xué)需氧量濃度限值1000mg/L、30mg/L。目前的“零排放”工藝流程一般都配置膜濃縮單元和蒸發(fā)結(jié)晶單元，一般經(jīng)過膜濃縮單元后的出水水質(zhì)遠(yuǎn)好于上述標(biāo)準(zhǔn)值，實(shí)際上造成了廢水的過度處理。煤化工廢水處理應(yīng)采用水夾點(diǎn)技術(shù)，在廢水的梯級利用、循環(huán)使用、再生使用3個(gè)層次進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化與集成，通過尋求不同水質(zhì)、不同用戶的最佳匹配，實(shí)現(xiàn)廢水產(chǎn)生裝置廢水產(chǎn)生量的最小化和水資源利用的最大化。同時(shí)做好上下游裝置單元間的水量緩沖調(diào)節(jié)。

8 煤化工廢水較難去除的是溶解性固體總量

煤化工廢水中的污染物總體可以分為有機(jī)物及無機(jī)物，在分析檢測上可大致認(rèn)為化學(xué)需氧量和溶解性固體總量。化學(xué)需氧量的去除相對較容易，工藝技術(shù)較成熟。溶解性固體總量組分的復(fù)雜性導(dǎo)致去除難度增加和費(fèi)用高，企業(yè)難以接受。煤化工廢水中溶解性固體總量的來源主要有以下3種：一是原水中帶入，特別是黃河水，該部分所占比例較高；二是水處理過程中投加的酸、堿、阻垢劑、緩蝕劑、分散劑等；三是煤氣化過程中，煤炭中鹽類物質(zhì)溶解到水中。現(xiàn)有煤化工廢水處理系統(tǒng)一般將各種廢水混合在一起處理最后去蒸發(fā)結(jié)晶。這樣來自煤中或催化劑中的鹽可能含有重金屬或有機(jī)物而污染其它兩種鹽，不利于綜合利用，造成最終結(jié)晶鹽無法資源化、處理費(fèi)用高。所以，煤化工廢水系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)從源頭上根據(jù)各股廢水的溶解性固體總量進(jìn)行分質(zhì)、分級處理和利用，一是當(dāng)原水鹽分濃度較高時(shí)，可采取除鹽前置，對原水進(jìn)行“零排放”設(shè)計(jì)，產(chǎn)生的鹽比較純凈，可作為副產(chǎn)品綜合利用；二是對循環(huán)排污水系統(tǒng)進(jìn)行“零排放”設(shè)計(jì)，產(chǎn)生的鹽所含雜質(zhì)相對簡單，比較容易處理和綜合利用；三是對污水處理系統(tǒng)應(yīng)將高鹽高氨氮?dú)饣瘡U水與其他低鹽高化學(xué)需氧量的廢水分別設(shè)置系統(tǒng)處理；氣化廢水中的鹽組分最為復(fù)雜，可根據(jù)實(shí)際組分的不同純化綜合利用或作為危險(xiǎn)廢物進(jìn)行安全處置。低鹽高化學(xué)需氧量的廢水可在去除化學(xué)需氧量后并入循環(huán)排污水的“零排放”系統(tǒng)進(jìn)行處理。

9 結(jié)束語

通過在設(shè)計(jì)原則、設(shè)計(jì)規(guī)模、單元處理能力、平衡問題、防范上游波動、廢水全部回用等幾個(gè)方面的經(jīng)驗(yàn)敘述，分享一點(diǎn)點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)，源于同行商榷。