零排放技術在煤化工污水處理中的實踐研究

摘要：隨著煤化工企業生產規模逐漸擴大，污水排放量也大幅度增加，同時，越來越多先進的污水處理技術也應運而生，其中包括零排放技術。合理使用零排放技術不僅能夠提高污水處理效率，還能夠降低污水處理成本。對零排放技術進行了概述，并結合煤化工污水處理現狀，探索零排放技術在污水處理中的實際應用，一方面為零排放技術進一步推廣和應用奠定基礎，另一方面為煤化工企業可持續發展提供保障。

關鍵詞：零排放技術；煤化工；污水處理；實踐我國地大物博、幅員遼闊，煤炭資源豐富，發展煤化工能源技術，既能夠滿足化工企業生產需求，也符合我國現有的能源條件。眾所周知，煤化工生產加工離不開水資源的支持，隨著社會對化工產品需求量的不斷增加，煤化工企業生產規模也逐漸擴大，污水成為阻礙企業健康長遠發展的關鍵因素。引入零排放技術，能夠將污水轉換為能夠循環利用的資源，使煤化工企業生產不再排放任何形式的污水，既能夠提高資源利用率，也能夠規避環境污染問題。可以看出，在煤化工污水處理中使用零排放技術，已經成為行業未來發展的必然趨勢。

1零排放污水處理概述

零排放污水處理這一概念最早起源于美國，是指對液體進行零排放，也就是工業生產不再將任何形式的污水排入地下或地表中，進而保護好周圍生態環境，促進工業企業健康發展。結合我國制定的各種標準來看，零排放就是在工業生產中，通過不同方式將廢水中不同形態的污染物進行轉移，使污染物以二氧化碳、污泥、結晶鹽等固體或氣體的形式排放。現階段，零排放技術已經廣泛應用到國內煤化工污水處理中，其處理方法主要有兩種：第一，在化工產品生產制造中盡可能減少水資源消耗，不斷優化生產技術和工藝流程，從源頭降低污水排放量，進而達到理想的污水處理目標［1］；第二，在煤化工企業生產加工中對污水進行無害化處理，使污水轉換為能夠循環利用的物質，一方面提高資源利用率，另一方面減少環境污染問題，進而推動煤化工企業向節能環保方向發展。

2煤化工污水處理中零排放技術的具體應用

我國科技不斷進步，越來越多新型污水處理技術應運而生，促進污水處理從傳統直排發展到分類分級處理，最終實現了零排放目標。零排放技術最早主要應用在火力發電廠的污水處理中，應用目標是最小化使用水資源，使污水能夠分質合理回用，進而滿足節能與節水要求。現階段，零排放技術已經廣泛應用到各行各業中，如韶關冶煉廠、河北正元化集團有限公司氮肥企業等，均是污水零排放的典型案例。所以對零排放技術的具體應用展開研究十分必要。

2.1煤化工污水處理技術

2.1.1預處理技術

在煤化工污水處理中，預處理技術主要是對生化技術無法去除的污染物進行處理，常見處理方法有以下3種：第一，德士古工藝污水的預處理，主要通過化學軟化和沉淀的方式，將污水中的二氧化硅、懸浮物等污染物進行有效處理［2］；第二，殼牌工藝污水的預處理，主要采用漂水破氰技術對污水進行預處理，進而去除污水中的氰化物；第三，魯齊工藝污水的預處理，主要采用浮動收油、隔油及氣浮等方式，將污水中的懸浮物和油類進行有效處理。

2.1.2生化處理技術

在煤化工污水處理中，生化處理技術屬于核心工藝技術，只有保證前期設計科學合理，才能夠使出水達到標準要求。從煤化工污水的污染因子來看，殼牌工藝和德士古工藝產生的污水含有大量的氨氮污染物，而魯奇工藝污水產生的污染物不僅包括氨氮，還包括需氧脫氫酶。從大量實踐來看，煤化工污水中的需氧脫氫酶大多在5 000 mg/L左右，所以在污水處理過程中大多采用水解酸化+好氧活性污泥組合處理方法。在實際操作中，最常見的好氧活性污泥處理技術包括SBR和A/O兩種，這兩種處理技術具備各自的優勢和特點，需要處理人員根據實際情況靈活選擇［3］。具體來說：第一，SBR處理技術。這種工藝技術本身具有抗沖擊能力強、結垢較少等優勢，當前被廣泛應用到煤化工污水處理中。處理人員可以結合污水量和污染情況，對處理步序進行科學調整。常規工藝一般設置4個以上系列（包括4個），一旦系列受到沖擊，處理人員可以及時調整步序，既要確保出水正常，又要保證受到沖擊的序列快速恢復正常。另外，在煤化工污水處理中，合理使用射流曝氣工藝，即便不通過化學軟化方法處理來水，也能夠有效規避曝氣頭堵塞問題。第二，A/O處理技術。這種處理技術的生化停留時間和SBR處理技術相同，在實際應用中突出了成本低、占地小、維護簡單等多種優勢，但與SBR處理技術相比，抗沖擊能力相對較差，沖洗后恢復能力較低。總而言之，污水處理機構需要根據煤化工污水的水質、水量等情況進行深入分析，合理選擇生化處理技術。

2.1.3深度處理技術

經過生化處理的煤化工污水，通常還含有一定量的氨氮及有機物，需要通過深度處理才能夠保證水資源符合回用水站的接管要求。結合工作實踐來看，由于煤化工污水經過生化技術處理后，B/C值相對較低，所以需要采用高級氧化手段提高其B/C值，如通過臭氧催化氧化方法和臭氧氧化方法，達到改善生化性的目標，而后通過生物方法將污水中的低濃度有機物去除［4］。整個反應過程簡單便捷，無需添加其他藥劑，不會產生污泥，并且能夠達到理想的處理目標。

2.2煤化工污水回用處理技術

煤化工污水經過污水處理站處理后，一般可以去除大部分污染物，但是想要達到回用水站接管標準，還要對污水進行深入處理，將污水中的各種無機鹽處理到位。在煤化工企業生產中產生的污水種類較多，包括廢鍋排水、公用工程區的循環水排污水，以及廢水處理站處理后的水等。可以將這些污水的回用處理技術歸納為以下幾點：

2.2.1回用預處理技術

考慮到雙膜單元提高水資源回收率，同時延長膜的使用期限這一情況，需要處理機構通過化學軟化方式對來水進行處理，以此來減少污水中的懸浮物和二氧化硅，同時降低水的硬度。較為常見的化學軟化方法為石灰純堿法，也有極個別煤化工生產項目中排放的污水為較高硬度，所以可以使用石灰法對其進行軟化處理［5］。回用預處理效果優劣會直接影響膜處理水平，處理機構可以在化學軟化基礎上，通過沉淀和過濾相結合的方式進一步處理，使水的硬度降低到200 mg/L，懸浮物降低到5 mg/L。

2.2.2膜處理技術

煤化工污水經過回用預處理環節后，需要繼續采用膜處理技術進行脫鹽。較為常見的脫鹽技術有兩種，一種為離子交換法，另一種為反滲透膜法。離子交換法就是利用樹脂再生對污水進行處理，主要原因是樹脂再生會產生大量酸堿，以此來減少污水中的鹽分，但是這種方式只適合應用到含鹽量較低的煤化工污水處理中。由于煤化工污水回用水的導電率大多在2 000～3 000 μS/cm，所以需要使用反滲透膜法進行處理。想要提高反滲透膜單元的水資源回收率，同時減少膜的清洗次數，需要在實際操作前設置超濾膜，進而形成雙膜工藝。在污水處理中，超濾膜的主要作用是將污水中的細菌、膠體等懸浮物過濾掉，將反滲透進水的污染指數降低到3以下，濁度降低到0.2 NTU以下，確保反滲透處理工藝能夠有條不紊進行［6］。在實際操作中，常見的過濾膜為外壓式中空纖維管式超濾膜，經過反滲透系統處理后的煤化工污水，脫鹽率一般在97%左右，同時能夠最大程度截留污水中的有機物，進而提高污水回用率。

2.2.3濃鹽水處理技術

滿足回用水站標準的污水，通常用于煤化工生產中的循環水補水；而針對濃鹽水，則需要經過濃鹽水處理站進行進一步處理。結合大量實踐來看，零排放處理技術的應用越到后期，投入成本也會越高，為了盡可能減小末端熱法蒸發結晶單元的規模，需要對污水含鹽量進行測量，在滿足相關要求的情況下即可進入脫鹽濃縮環節，以此來提高污水回用率。目前，越來越多新型濃鹽水處理技術應運而生，以下將以實際項目為例進行分析，該項目的進水量為1 500 t/h，含鹽量為2 000 mg/L，處理工藝如下：第一，常規處理。先對污水進行化學軟化，以此來降低硬度，而后通過沉淀、過濾和濃水雙膜工藝，對污水進行15倍濃縮處理，使其濃縮到30 g/L；第二，高效反滲透工藝，也就是在常規處理基礎上進行高效反滲透處理，將濃水進行進一步濃縮，使其濃縮到60 g/L［7］；第三，電滲析工藝，處理步驟就是在高效反滲透處理基礎上進一步進行電滲析處理，將濃水濃縮到150 g/L。

2.2.4蒸發結晶處理技術

煤化工污水經過膜法濃縮工藝處理后，能夠將鹽含量控制在6%～15%，仍然無法達到回收再利用的目的，想要真正滿足零排放要求，就要對污水進行濃縮處理，常見方式有兩種，一種為蒸發塘處理方法，但由于這種處理工藝對場地和環境要求較高，所以應用率較低；另一種為熱法蒸發結晶處理方法，相對于蒸發塘處理技術來說，不僅占地面積小，而且可以有效控制結晶鹽，所以被廣泛應用到煤化工污水零排放處理末端。現有的熱法蒸發結晶處理工藝又可以分為兩種，分別為機械蒸汽壓縮循環蒸發工藝和多效蒸發工藝，這兩種工藝技術在實際應用中存在一定相似之處，都需要先濃縮后結晶。結合工作實踐來看，機械蒸汽壓縮循環蒸發工藝相對于多效蒸發工藝而言，成本相對更低，可以應用到資金不足的煤化工污水處理項目中。而多效蒸發工藝在實際操作中流程相對簡單，動力設備使用量較少，并且運行維護便捷，但運行費用較高，所以在煤化工污水處理經濟條件充足的情況下，應優先使用這種處理工藝。采用熱法結晶處理工藝后產生的鹽分屬于危廢資源，外運費用相對較高，所以為了盡可能減輕煤化工企業的經濟壓力，可以對蒸發結晶單元的參數進行靈活調整，使處理后的鹽分能夠達到產品級要求，確保雜鹽低于總質量分數的15%［8］。值得注意的是，在煤化工污水處理過程中，熱法結晶處理技術只能對濃鹽水中的鹽進行處理，針對污水中的其他有機物，需要在零排放處理前端進行有效控制，一旦控制不當，則需要處理機構在蒸發結晶環節對母液進行定期排放，確保處理系統穩定運行，同時保證處理后的鹽達到產品鹽等級要求。

2.2.5污泥及結晶鹽處理技術

在煤化工污水排放中，零排放污泥主要分為有機污泥、無機化學污泥和雜鹽及母液3種，其中有機污泥主要指污水處理站對污水進行生化處理后產生的污泥，無機化學污泥則是升華處理及化學軟化過程中產生的污泥；雜鹽及母液則來源于零排放處理工藝的末端，也就是熱法結晶處理過程產生的污泥。針對生化污泥，一般先采用濃縮工藝進行處理，而后通過機械進行脫水，常見機械包括臥螺離心機或疊螺脫水機，脫水率能夠達到80%～85%。如果煤化工污水處理中的污泥量較大，需要考慮如何減少外運規模，可以通過干化處理方式將泥餅含水率降低到40%左右。針對無機化學污泥處理，由于規模較大，并且含有大量無機顆粒物，所以想要提高處理效果，使含水量降低到60%左右，則需要通過板框壓濾機進行處理；針對雜鹽及母液處理，通常采用盤式干燥機進行處理，以此來提高泥餅的含固率，減少泥餅外運規模。

3結束語

隨著煤化工企業生產規模逐漸擴大，污水排放問題也日益突出。使用零排放技術對污水進行處理，能夠將污水轉換為能夠循環利用的資源，不僅能夠規避水污染問題，還能夠提高資源利用率。所以對零排放處理技術的應用展開研究，旨在為該工藝技術進一步推廣和應用夯實基礎，切實提高污水處理水平。

參考文獻：

［1］韓蕾. 零排放技術在煤化工污水處理中的應用展望［J］. 環境與發展，2020，32（5）：8384.

［2］李耀武，李凱. 當前零排放技術在煤化工污水處理中的應用［J］. 化工管理，2020（3）：4142.

［3］郭磊. 零排放技術在煤化工污水處理中的應用展望［J］. 環境與發展，2018，30（5）：109，118.

［4］馬繼. 零排放技術在煤化工污水處理中的應用［J］. 中國高新科技，2021（9）：104105.

［5］王倫. 零排放技術在煤化工污水處理項目應用［J］. 建筑工程技術與設計，2018（9）：3155.

［6］戶慶鋒. 零排放技術在煤化工污水處理中的應用展望［J］. 電腦愛好者（普及版）（電子刊），2020（3）：21572158.

［7］劉晶. 零排放技術在煤化工污水處理項目中的應用［J］. 煤炭加工與綜合利用，2016（8）：3943.

［8］崔菊艷. 零排放技術在煤化工污水處理中的應用展望［J］. 清洗世界，2022，38（8）：109111.

作者簡介：劉洪星，男，河北滄州人，工程師，本科，研究方向：污水處理、油品儲運、火炬氣柜等設備維護管理。