【匯總】煤化工廢水“近零排放”技術(shù)與應用

摘要：通過分析煤化工廢水的來源及特點，匯總了我國主要煤化工項目廢水“近零排放”的技術(shù)及工程應用現(xiàn)狀，提出了現(xiàn)階段煤化工廢水“近零排放”存在的主要問題，并給出相應的對策建議。

近年來，在國內(nèi)煤炭庫存積壓、價格下跌而原油、天然氣等石化產(chǎn)品需求擴大、價格上漲的市場環(huán)境下，在重點區(qū)域霧霾治理和煤炭產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的政策導向下，企業(yè)和政府發(fā)展煤化工的積極性日漸高漲。煤化工項目耗水量大，標煤轉(zhuǎn)化的新鮮水耗高達2 ～ 3 m3/t，而我國煤炭、水資源呈明顯的逆向分布特征，煤化工項目的快速發(fā)展加劇了當?shù)厮Y源的供需矛盾。廢水“近零排放”能最大限度地處理和回用項目產(chǎn)生的各種廢水，是緩解當?shù)厮Y源緊缺的重要途徑。但由于煤化工廢水組成成分復雜，“近零排放”設計、建設及運行經(jīng)驗欠缺，目前我國煤化工廢水“近零排放”運行效果并不理想。因此，有必要對現(xiàn)有煤化工廢水“近零排放”技術(shù)及工程進行分析總結(jié)，剖析存在的問題，并提出對策建議。

煤化工廢水來源及特征

煤化工項目產(chǎn)生的廢水主要包括氣化廢水、生活及其他有機廢水、循環(huán)排污水、化學水站排水、初期雨水、地面沖洗水和其他特征廢水;在污水處理及回用過程中，還會產(chǎn)生濃鹽水及高濃鹽水。

氣化廢水

對于煤化工項目，不同氣化技術(shù)產(chǎn)生氣化廢水的水質(zhì)、水量差異較大，目前應用較多的主要有碎煤加壓氣化、粉煤氣化和水煤漿氣化。

碎煤加壓氣化廢水。由于氣化溫度相對較低，碎煤加壓氣化廢水污染物濃度高，COD濃度一般為3 000 ～ 5 000 mg/L，最高可達6 000 mg/L ;且污染物成分復雜，有單元酚、多元酚、氨氮、有機氮、脂肪酸及其他較少量的苯屬烴、萘、蒽、噻吩、吡啶等難降解有機物，B/C值小于0.3，可生化性較差。

水煤漿氣化廢水。水煤漿氣化廢水主要來自激冷水、煤氣洗滌水和渣水分離水，由于氣化溫度高，廢水有機物濃度低，COD濃度一般在500 mg/L，且污染物大都為小分子有機物，可生化性好，B/C值大于0.5。但廢水中TDS濃度高，一般在3 000 mg/L以上，特別是Cl- 濃度高，一般在500 mg/L左右。

粉煤氣化廢水。粉煤氣化廢水主要來自煤氣洗滌水和淬渣水，也屬于高溫氣化廢水，COD濃度與水煤漿氣化廢水大致相同，但Cl-、TDS濃度相對于水煤漿氣化廢水更高，Cl- 濃度一般在2 000 ～ 3 000 mg/L，TDS濃度一般在10 000 mg/L以上。

生活及其他有機廢水

煤化工項目生活及其他有機廢水主要包括：生活及化驗污水、低溫甲醇洗廢水、地面沖洗廢水和初期污染雨水等，其水質(zhì)特點是污染物濃度適中，可生化性好，COD濃度一般在300 mg/L以上，與氣化廢水相比，其TDS濃度較低，一般在1 000 mg/L以下。

循環(huán)排污廢水

循環(huán)排污水有機物濃度較低，但SS、TDS濃度高，典型循環(huán)排污水COD、SS、TDS的濃度分別為100～300 mg/L、400～1 400 mg/L和1 500～2 500 mg/L。

化學水站排水

化學水站排水水質(zhì)特點是有機物濃度低、TDS濃度高。離子交換除鹽法產(chǎn)生的廢水TDS濃度稍高，約10 000 mg/L以上，而膜除鹽法產(chǎn)生的廢水TDS濃度相對較低，為1 000 ～ 3 000 mg/L。

其他特征廢水

部分煤化工項目會產(chǎn)生特征廢水，如煤制烯烴項目的廢堿液、煤制油項目的合成廢水。這類廢水有機物含量高，成分復雜，需要單獨進行預處理。對于煤制烯烴項目的廢堿液，現(xiàn)在大都通過焚燒方式處理;煤制油項目的合成廢水主要通過石灰乳中和+蒸餾脫醇+二級六段膜分離+多效蒸發(fā)+滾筒干燥等方式處理。

“近零排放”技術(shù)及應用現(xiàn)狀

目前，對廢水“近零排放”尚沒有統(tǒng)一定義，可以將廢水“近零排放”定義為：所有離開廠區(qū)的水都是以濕氣的形式或是固化在灰或渣中，或者僅有少量的高濃鹽水排至廠外自然蒸發(fā)設施，不向地面水體排放任何形式的水。

經(jīng)過多年的探索和實踐，2013年鄂爾多斯神華煤制油項目、大唐多倫煤制烯烴項目均宣布打通了廢水“近零排放”全流程，實現(xiàn)了大型煤化工項目廢水“近零排放”。表1 統(tǒng)計了我國目前主要煤化工項目廢水“近零排放”技術(shù)應用情況?？梢钥闯觯瑢γ夯ろ椖慨a(chǎn)生的廢水進行分類收集、分質(zhì)處理、分級回用已成為目前煤化工項目廢水“近零排放”的趨勢。

“近零排放”存在問題及建議

伴隨國內(nèi)外水處理技術(shù)及設備研發(fā)水平的進步，廢水“近零排放”在技術(shù)上是可行的。在實踐操作層面，由于工藝裝置不穩(wěn)定、實際操作運行經(jīng)驗匱乏等原因，達到廢水“近零排放”的目標還存在一定困難，需要從技術(shù)、管理、經(jīng)濟及風險層面進一步優(yōu)化。

技術(shù)層面

廢水水質(zhì)波動范圍大

在煤氣化過程中，煤質(zhì)、物料平衡、反應溫度、壓力等的變化必然導致廢水水量和水質(zhì)變化[2]，并直接影響廢水的末端治理和回用。例如，碎煤加壓氣化廢水COD波動范圍一般在3倍以上;某煤直接液化項目COD波動范圍甚至達10 倍以上。

可采取的對策建議包括：(1)增加調(diào)節(jié)池容積，在調(diào)節(jié)池的停留時間不低于48 h ;(2)對于碎煤加壓氣化廢水，提高酚氨回收裝置的回收率及穩(wěn)定性;(3)建設大容積的廢水暫存池，一般不小于10 ～ 15 d有機廢水存儲量;(4)污水處理設置多個系列，多系列并聯(lián)，設計互備系統(tǒng)。

氣化廢水處理難度大

碎煤加壓氣化廢水含有大量的油類、酚、氨氮以及萘、蒽、吡啶等難降解有毒有害物質(zhì)，且B/C< 0.3，難以生物降解，是典型的有毒、難降解有機廢水。

可采取的對策建議包括：(1)重視預處理。在碎煤加壓氣化廢水進入生化段之前，設置強化預處理措施，盡可能去除對生化系統(tǒng)有害的物質(zhì)，為后段生化創(chuàng)造條件;強化預處理措施，避免廢水波動對生化系統(tǒng)的直接影響。(2)采用改進的生化處理工藝。主要包括兩種類型，一種是以PACT、LAB為代表的通過投加活性炭或活性焦，利用其吸附作用為微生物的生長提供食物，加速有機物氧化分解能力;另一種是載體流動床生物膜法，通過在活性污泥池中投加特殊載體填料為微生物生長創(chuàng)造適合的環(huán)境，從而形成一定厚度的微生物膜層，提高降解效率。(3)碎煤加壓氣化和水煤漿氣化技術(shù)相結(jié)合。將碎煤加壓氣化廢水作為水煤漿磨煤用水，但要重視制漿過程中的氣味問題、Cl-對水煤漿氣化設備的腐蝕問題及碎煤加壓氣化廢水膜濃縮技術(shù)的可靠性問題。

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編輯：王媛媛