“零排放”技術在煤化工污水處理中的應用

焦 蓬 白曉宇 孟 迎 衛榮榮

（陽泉煤業（集團）有限責任公司化工研究院 山西太原 030021）

引言

“富煤、貧油、少氣”是我國先天性的石化能源結構，這也決定了我國是以煤為主要能源的國家。大力發展煤化工能源技術符合我國的能源條件，是我國近幾十年發展的重要方向。煤化工屬于高耗水行業，水資源需求量大，隨著煤化工技術的不斷提高和煤炭資源的開發利用，煤化工產業生產污水處理問題變得越來越突出。煤化工污水“零排放”就是將煤化工項目中產生的廢水進行處理，最終濃縮成為固體，而不再排放任何形式的廢水，以此來提高對水資源的利用率，節約水資源，減少環境危害。考慮我國的能源環境現狀，實現煤化工污水的“零排放”已然成為煤化工行業發展的必然要求。

1 污水的“零排放”技術現狀

在科技的進步和污水處理技術不斷的發展優化中，污水處理最早是直用直排，然后是采用源頭治理，之后初步形成分類分級處理的用水網絡，分質回用實現污水減排，最終實現了污水的“零排放”。“零排放”技術在20世紀70年代最早應用于火力發電廠[1]。研究目標是實現新鮮水用量最小化、工藝單元用水指標體系化、污水集中處理量最小化，達到分質合理回用與節能和節水的耦合優化。目前，擁有污水“零排放”技術專利的公司主要有CE公司、AquaTech公司、CombinedSolarTechnologies公司、Veolia公司、SIEMENS公司、GEAMesso公司[2]。表1為目前污水“零排放”技術情況。污水“零排放”技術已經應用于多個行業中，比如大唐多倫煤化工煤基烯烴項目新增污水處理站工程、河北正元化工集團有限公司氮肥企業污水的零排放、韶關冶煉廠工業廢水的“零排放”等等，這都是在煤化工、氮肥、金屬冶煉污水“零排放”的成功案例[3]。

表1 目前污水“零排放”技術情況表

2 煤化工污水的“零排放”處理技術及應用

煤煉焦、煤氣凈化、化工產品回收精制等是煤化工污水排放的主要生產過程。煤化工污水一般水質相對復雜，水量較大且有毒，含大量有機污染物、酚、硫和氨等，還有大量有毒的吡啶、喹啉、聯苯、吲哚等污染物。表2是煤化工中煤氣化污水的水質情況，不同的煤氣化工藝，污染物的種類和含量也有一定的區別[4-5]。

表2 煤化工中煤氣化污水的水質情況表

煤化工污水“零排放”處理技術主要包括污水的預處理、生化處理、深度處理及濃鹽水處理幾大部分，其中濃鹽水處理階段的蒸發結晶部分是實現污水“零排放”的重點和難點，從表1中我們也可以看出各污水“零排放”技術專利也主要是應用于濃鹽水處理的蒸發結晶階段。目前在國內煤化工污水“零排放”成功運行的項目不在少數。

大唐內蒙古多倫每年46萬噸的煤基烯烴煤化工項目，于2011年新增了污水處理站工程，2013年6月成功結晶出鹽，該項目是國內第一座煤化工污水“零排放”技術成功運行項目。

中煤圖克BGL氣化廢水處理工程，該項目于2012年開始動工建設，2013年試運行成功。項目運行至今5年多，100%生化處理系統出水回用至原水系統，每天蒸發器系統處理600-720噸的高濃水，產生12-20噸鹽，真正實現了煤化工廢水的“零排放”。

神華寧煤煤制二甲醚及煤基烯烴一期項目，于2015年新增了污水處理項目，2015年12月成功結晶出鹽，該項目采用膜法濃縮與熱法蒸發結晶相結合工藝，是國內第一家采用膜濃縮污水處理技術的項目。該工藝技術采用膜濃縮處理的同時，大大減少了熱法蒸發結晶的處理規模，使整個污水零排放項目的處理成本大幅度縮小[6]。

某大型一體化煤制烯烴項目，以煤為原料生產180萬t/a甲醇，該污水處理工藝中采用了非晶種法蒸發技術，該處理裝置自2016年8月調試并投入運行，運行一直比較穩定[7]。

不過，并不是所有采用污水的“零排放”處理技術的項目都能成功。大唐克旗煤制天然氣項目廢水處理，該項目氣化采用“魯奇爐”工藝，自投產以來污水處理系統生化出水一直未達設計要求，導致后續零排放工藝段不能滿足處理要求。2017年與寧波工程有限公司簽訂污水處理優化及改造項目工程設計。

結語

利用污水的“零排放”技術可以避免對水源的污染，隨著環保壓力的增大，煤化工項目污水的“零排放”勢在必行。目前，越來越多的煤化工項目采用污水“零排放”技術，尤其是新上煤化工項目。但由于在煤化工行業中，不同的原料、設備和工藝，產生污水的水質情況有很大差異，我們只有針對企業污水的實際特點選用合適的工藝和技術，才能實現“零排放”，并且降低綜合投資和運行成本。