煤化工項目廢水零排放及含鹽廢水處理技術(shù)

宋 斌，王 惠

（寧夏百川新材料有限公司，寧夏銀川 750409）

伴隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，資源利用率需要不斷提升，從而滿足現(xiàn)代經(jīng)濟對于資源的需求。而在我國眾多資源行業(yè)當(dāng)中，煤炭價格屬于下行周期。新型煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在我國的能源結(jié)構(gòu)當(dāng)中呈現(xiàn)出石油相對較少、天然氣相對較少但是煤炭相對豐富的狀態(tài)，主要是對石油化工產(chǎn)品和燃料油產(chǎn)品進(jìn)行合成、制取、補充、替代，在對經(jīng)濟得到最大化滿足的過程當(dāng)中，需要不斷地對資源產(chǎn)生的依賴進(jìn)行減少。在2014的能源會議當(dāng)中，對于煤制油和煤制氣的規(guī)劃做出了明確的規(guī)定，規(guī)劃表示到2020年需要對煤制油建設(shè)3 000萬t，煤制氣需要生成500億m3。在此基礎(chǔ)上，還需要對煤化工產(chǎn)業(yè)當(dāng)中對環(huán)境的污染現(xiàn)象做出全面的分析和優(yōu)化，最終實現(xiàn)廢水廢氣零排放的效果和目標(biāo)。

1 煤氣化工藝

1.1 煤氣化工藝廢水

對汽化爐內(nèi)的煤顆粒大小和顆粒的流動狀態(tài)進(jìn)行分析，總體可以分為三種類型，即以魯奇為代表的固定床氣化爐、以U-Gas（灰團聚/灰融聚）、溫克勒（Winkler）等為代表的流化床氣化爐和以德士古、殼牌為代表的氣流床氣化爐。這三種典型的煤氣化工藝廢水的產(chǎn)生節(jié)點見圖1。煤氣化廢水屬于一種典型的工業(yè)有機廢水，其具備著高濃度、高污染、有毒、難降解的特點。

圖1 三種典型煤氣化工藝廢水產(chǎn)生節(jié)點

從表1可以看出，氣化工藝在生成所形成的廢水當(dāng)中，其具有氨氮含量高的特點，其中酚含量最高的工藝為固定床工藝。氣流床工藝所產(chǎn)生的焦油含量相對較低，甲酸化合物相對較高，氰化物在三種工藝當(dāng)中都會產(chǎn)生，固定床工藝產(chǎn)生的有機污染物COD最多。因此需要對固定床的氣化廢水有機物，進(jìn)行進(jìn)一步的全面分析，經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，在固定床的氣化廢水含量當(dāng)中，存在著多種生物，包含了酚、衍生物，其中如果需要對酚類物質(zhì)進(jìn)行生化效果之后的效率要求達(dá)到99%的狀態(tài)，則需要保證其濃度小于50mg/L。在污泥活性對酚類物質(zhì)具備抑制作用的狀態(tài)下則需要保證其濃度在50mg/L之上。在固定氣化廢水當(dāng)中，包含芳香族物質(zhì)的衍生物，比如吡啶、吲哚、喹啉、聯(lián)苯等，生物酶的結(jié)合度方面性能相對較差的原因主要是其電子云密度的狀態(tài)相對分散。

表1 不同煤氣化工藝廢水水質(zhì)特點

1.2 現(xiàn)代煤化工含鹽廢水特性

在煤化工工藝所產(chǎn)生的廢水中，高含鹽廢水主要是由系統(tǒng)本身水汽蒸發(fā)和中水回用再生所形成的。對其經(jīng)過特殊生化和膜濃縮處理之后就能實現(xiàn)廢水的有效凈化，已經(jīng)成為現(xiàn)代煤化工工業(yè)水系統(tǒng)的優(yōu)化關(guān)鍵步驟。從廢水鹽分源頭分析，主要由煤化工工業(yè)用水量的增大和循環(huán)使用率的提升造成的。廢水處理過程中，利用處理之后所產(chǎn)生的濃鹽水對環(huán)境會造成一定程度的影響和污染。回用含鹽廢水成分也相對復(fù)雜，多數(shù)源于全廠中水回用系統(tǒng)所處理的反滲透濃水。高濃鹽水加重污水處理系統(tǒng)的運行負(fù)荷，對水體生態(tài)環(huán)境造成一定污染。加劇土壤的鹽漬化，同時還會造成金屬管道和設(shè)備的腐蝕現(xiàn)象，最終影響設(shè)備設(shè)施的使用壽命。

2 煤化工廢水處理零排放技術(shù)存在的問題及解決措施

2.1 技術(shù)問題

在對企業(yè)零排放分析過程中，需要對其出現(xiàn)的問題做出全面分析，首先企業(yè)本身用水量相對較大，需要進(jìn)行第二水源的應(yīng)用。在煤制油過程中，每噸產(chǎn)品需要耗水8~12t，煤化工企業(yè)一般都建筑在煤炭基地的附近周邊地區(qū)，其水資源處于匱乏狀態(tài)，在對有機廢水進(jìn)行預(yù)處理和生化處理的過程當(dāng)中，對于一些成分進(jìn)行了規(guī)定，但是對廢水中毒物、易揮發(fā)物質(zhì)、有色物質(zhì)以及難降解物質(zhì)的其他有機污染物沒有進(jìn)行規(guī)定，在含鹽廢水的規(guī)定當(dāng)中，對COD、SS、氨氮、TDS等做出了規(guī)定，但是污染物的內(nèi)在成分卻沒有做出詳細(xì)規(guī)定。

在對煤化工廢水零排放的工藝當(dāng)中，出現(xiàn)的問題主要集中體現(xiàn)在工藝處理之后，在“物化+生化+BAF”的處理之后，其中的雙模回收系統(tǒng)當(dāng)中可以實現(xiàn)對水質(zhì)和含鹽廢水的有效回收，在一級反滲透的作用下進(jìn)行濃水的產(chǎn)生，對于反滲透的濃縮倍數(shù)的推算，可以利用推算數(shù)值來對水質(zhì)特點進(jìn)行表示，如果水質(zhì)達(dá)不到再生的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，則說明水質(zhì)特點無法查明。在對含鹽廢水的污堵問題和設(shè)備機械的腐蝕問題處理當(dāng)中，可以利用二級反滲透的方法減少濃水的生產(chǎn)量。反滲透膜在一級反滲透下所產(chǎn)生的鈣、鎂、硅等離子的作用下會造成嚴(yán)重污染的現(xiàn)象，脫硅問題屬于嚴(yán)重問題。高鹽分水對設(shè)備會形成相當(dāng)大的腐蝕，因此減少膜裝置和設(shè)備的利用率，進(jìn)而影響其最終使用壽命。在二級濃縮后所產(chǎn)生的濃鹽水含量相對較高，這也是處理的關(guān)鍵部位，一般都會利用蒸發(fā)結(jié)晶進(jìn)行處理，但需要對其耗能和材質(zhì)做出相對較高的要求。在自然蒸發(fā)的方式當(dāng)中，企業(yè)的應(yīng)用范圍相對較多，在滲透有機物的產(chǎn)生方面概率相對較多，因此產(chǎn)生的外界污染現(xiàn)象所使用到的占地面積也會增加，因此在零排放的現(xiàn)象方面存在偏差，還會產(chǎn)生次生污染的現(xiàn)象和環(huán)境隱患。對于大量金屬如果處理不當(dāng)就會形成二次污染，從而造成廢渣。其中，廢液在運輸存儲過程中也會對周圍環(huán)境造成污染。

2.2 解決措施

（1）對有機廢水的處理需要利用三個環(huán)節(jié)來共同實現(xiàn)，其中包含了物化處理、生化處理以及深度處理。物化處理當(dāng)中，利用隔油池、氣浮池和混凝沉淀池來實現(xiàn)處理，油類物質(zhì)可以在隔油池當(dāng)中處理，密度較小的油類或者懸浮物質(zhì)可以在氣浮池當(dāng)中處理，懸浮物和膠體物質(zhì)可以在混凝沉淀池當(dāng)中實現(xiàn)去除。在生化處理環(huán)節(jié)，主要是在一定的工序下實現(xiàn)對有機物的有效處理，來實現(xiàn)對有機物和氮類化合物的去除，其中包含缺氧-好氧脫氮工藝、厭氧-缺氧-好氧工藝、序批式活性污泥法、氧化溝工藝和生物移動床反應(yīng)器等多種工藝，其中好氧和厭氧的交替運動轉(zhuǎn)換的工藝主要為缺氧-好氧脫氮工藝和厭氧-缺氧-好氧工藝。好氧和厭氧在氧化溝的工藝當(dāng)中進(jìn)行有效的區(qū)分，可以最終實現(xiàn)硝化和反硝化的現(xiàn)象。對于生物濾池和流化床的有效結(jié)合可以在生物移動床反應(yīng)器的作用下實現(xiàn)，實現(xiàn)脫氮效果。對于深度處理方面，利用臭氧氧化、化學(xué)氧化、曝氣生物濾池和活性炭可以實現(xiàn)有效應(yīng)用。在廢水的可生化性提升方面，可以利用臭氧和化學(xué)氧化進(jìn)行改善。對于廢水當(dāng)中的COD和氨氮，可以利用曝氣生物濾池來實現(xiàn)。對于水體水質(zhì)的穩(wěn)定性，在活性炭的基礎(chǔ)作用下，對水質(zhì)波動沖擊之后產(chǎn)生的后續(xù)膜實現(xiàn)運行。

（2）在對含鹽廢水處理的過程當(dāng)中，可以分為低鹽廢水、濃鹽水處理和高濃鹽水固化處理這三種方式。在混凝沉淀、過濾、超濾以及反滲透的作用下，可以實現(xiàn)對低鹽廢水的處理，其中對SS和膠體物質(zhì)的去除可以在混凝沉淀作用下實現(xiàn)，對廢水中的懸浮物質(zhì)和膠體可以在過濾作用下去除，最后在超濾和反滲透的作用下可以對SS、膠體及COD的深度去除。在機械過濾、脫鈣脫鎂、膜濃縮的方式當(dāng)中可以實現(xiàn)對濃鹽水的有效處理。

3 結(jié)束語

對于現(xiàn)代的煤化工水系統(tǒng)，含鹽廢水的處理和利用，主要是對其進(jìn)行預(yù)處理、深度濃縮以及蒸發(fā)結(jié)晶。在我國煤化工廢水零排放技術(shù)的實現(xiàn)過程當(dāng)中，需要以環(huán)保和節(jié)水為目標(biāo)，進(jìn)行回收利用實現(xiàn)，對產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)化發(fā)展能帶來相對較大的改觀。在現(xiàn)階段部分處理工藝技術(shù)還處在試驗階段，污水處理的零排放還需要進(jìn)行技術(shù)性的突破。煤化工項目的含鹽廢水處理需要不斷地實現(xiàn)能耗、物耗節(jié)約，對于企業(yè)的廢水進(jìn)行不斷的深度優(yōu)化處理。