安徽某地區煤化工污水“零排放”工藝技術探討

郭秀文

摘要：我國煤化工產業眾多蓬勃發展，但由于煤化工項目具有耗水量大，生產污水含鹽量高、廢水排放污染嚴重等特點，近年來煤化工行業面臨著嚴峻的考驗，其中水資源及環境制約成為其中難以逾越的屏障。為保證國家能源安全，減輕日益嚴峻的環境污染問題，如何通過不斷創新的廢水處理技術去解決廢水污染問題以及污水的深度處理并回收利用，以最終實現煤化工污水“零排放”，就成為了亟需解決的問題。目前達到廢水“零排放”的目標還存在一定困難，此次主要就煤化工行業高鹽廢水零排放技術做簡要分析探討，并提出了實現“零排放”的相關發展建議，為今后高含鹽廢水處理技術的應用提供借鑒。本文主要研究的是利用生化處理法去除COD、N、P，利用超濾去除SS、膠體，利用反滲透、正滲透去除硬度、硅酸鹽等離子，最后采用蒸發結晶的方式生產出雜鹽，實現零排放。

關鍵詞：煤化工；零排放；廢水回用；反滲透；正滲透；蒸發結晶

隨著煤化工項目的不斷發展以及日益嚴重的水資源和環境污染問題，工業污水的污染已經成為我國經濟發展的絆腳石，同時在全球范圍內也引起了相關專家和學者的共同關注。怎樣平穩地過渡--既不傷害生態環境，又能發展工業，是全球面臨的共同課題。有效的水資源管控和廢水的回收利用是污水零排放的前提和保障。

一、煤化工污水的特點：

要實現污水回用并實現“零排放”，首先需確定回用水用途以及蒸發結晶后鹽的處理辦法，從而確定處理后水質、水量等數據，在此基礎上考慮工藝的可行性，以及投資、運行費用及設備維護等因素，采用最佳的處理方案確保系統高效、穩定、可靠運行。

煤化工污水具有成分復雜且用水量較大的特點，一般包括煤氣化污水、循環水排污、化學水再生水、各裝置生產污水以及生活污水等，根據不同的爐型，煤氣化污水水質不同，例如東方爐的煤氣化污水具有高COD、高氨氮、負硬度等特點，也是最難處理的一股水，循環水場的排污水及脫鹽水再生水具有含鹽量高的特點，各裝置生產污水及生活污水具有高COD的特點。

二、各階段工藝選擇

（一）生化處理階段

由于煤化工污水具有高COD、高氨氮、高含鹽量的特點，工藝不同，水質不同；所以在污水前期處理階段采用硝化、反硝化工藝去除水中COD和總氮。可在生化處理的末端增加超級氧化（目的在于增加可生化性，一般推薦臭氧催化氧化）+BAF工藝，進一步去除COD，產水可以達到COD<60，氨氮<10，濁度<1的標準，該出水水質可以部分達到回用標準。

（二）脫鹽階段

化學水再生水、循環水排污水、生化產水混合后進入脫鹽階段。由于混合液含鹽量高，直接進入膜處理階段會增加膜的反洗頻次，影響膜的使用壽命，所以在進入膜處理階段前先對混合液進行預處理。

1、預處理單元（高密池+砂濾+超濾+離子交換）

混合水質中鈣鎂硬度、懸浮物、膠體等含量較高，直接進入反滲透處理階段會增加膜的反洗頻次，影響膜的使用壽命，所以在進入膜處理階段前先對混合液進行預處理。預處理是首先通過投加軟化藥劑去除水中的懸浮物、硬度、部分COD及膠體硅，然后通過砂濾、超濾進一步去除懸浮物、膠體、COD，最后通過離子交換方式脫除廢水中的殘留硬度。

藥劑軟化法主要是投加化學藥劑（燒堿、石灰、純堿等），通過化學反應使鈣鎂離子沉淀析出，從而降低水的硬度。根據生產廢水水質特點（硬度高、堿度低），考慮采用燒堿-純堿軟化法。

燒堿-純堿軟化法藥相對于石灰-純堿軟化法具有藥劑投加量相對較低，除鎂效果好，藥劑費用較高的特點。

經超濾處理后的水通過離子交換法（弱酸陽床）去除水中的鈣鎂硬度，運行時：陽樹脂（H-R）+（M+）-->（M-R）+（H+），再生過程為其逆過程。其中M+為鈣鎂離子。相對于強酸陽床，弱酸陽床中填充大孔型弱酸陽樹脂，具有交換容量大吸附性稍弱的特點。

2、除鹽單元

1）反滲透（RO）

經過預處理后的水，進入反滲透裝置。

反滲透是借助于選擇透過性膜的性能，以壓力差為推動力的膜分離技術，當系統中所加的壓力大于溶液滲透壓時，水分子不斷的透過膜，經過產水流道流入中心管，然后在出水端流出，進水中的雜質如：離子、有機物、細菌等被截留在膜的進水側，然后在濃水端流出，從而達到淡水凈化的目的。

經反滲透處理后的產水可回用做循環水、化學水補水。

（三）濃縮結晶

來自反滲透單元的濃水可根據環評要求直接進入蒸發結晶產出雜鹽進行填埋，或者采用納濾、熱法等手段進行分鹽，然后通過蒸發結晶產出硫酸鈉和氯化鈉。

1、蒸發器

目前常用的蒸發器主要分為以下兩類：

1）多效蒸發器

多效蒸發是將多個蒸發器串聯運行的蒸發操作，使蒸汽熱能得到多次利用，從而提高熱能的利用率。以兩效蒸發器為例，第一個蒸發器（稱為第一效）以生蒸汽作為加熱蒸汽，第二效以前一效的二次蒸汽作為加熱蒸汽，從而可大幅度減少生蒸汽的用量。每一效的二次蒸汽溫度總是低于其加熱蒸汽，故多效蒸發時各效的操作壓力及溶液沸騰溫度沿蒸汽流動方向依次降低。

多效蒸發器的主要特點如下：

i）使用生蒸汽加熱，需要消耗大量蒸汽，相對電能消耗較少；

ii）前一效蒸發器內蒸發時所產生的二次蒸汽用作后一效蒸發器的加熱蒸汽，可節省一部分的蒸汽使用量；

iii）設備占地面積較大。

2）MVR蒸發器

MVR蒸發器不同于普通單效降膜或多效降膜蒸發器，MVR為單體蒸發器，集多效降膜蒸發器于一身，根據所需產品濃度不同采取分段式蒸發，即產品在第一次經過效體后不能達到所需濃度時，產品在離開效體后通過效體下部的真空泵將產品通過效體外部管路抽到效體上部再次通過效體，然后通過這種反復通過效體以達到所需濃度。

2、鹽漿脫水

來自結晶器的鹽漿經過分離濃縮，直接進入離心脫水機進行脫水，產生的混合固體外運處置。

三、結論

要達到煤化工污水“零排放”的目的，就必須對產生的污水深度處理回用。煤化工污水量大、水質復雜，其較高的含鹽量利用成熟的反滲透技術、正滲透技術、納濾分鹽技術處理較為經濟可行。再利用蒸發結晶技術將濃鹽水結晶并收集，從而實現煤化工污水“零排放”。

參考文獻：

[1]《高效反滲透廢水處理工藝在電廠廢水零排放中的應用》作者：胡小武.

[2]《排水工程》作者：張玉先.