煤化工廢水處理技術(shù)研究

　　造成水污染的來(lái)源中，工業(yè)廢水相比生活污水來(lái)說(shuō)，處理難度大，危害也大。煤化工廢水作為工業(yè)廢水的主要來(lái)源之一，其處理也面臨著(zhù)一些問(wèn)題和一些制約因素，本文簡(jiǎn)要探討。

　　1煤化工廢水處理問(wèn)題

　　煤化工廢水排放強度大，加之濃度高、毒性強、波動(dòng)大等特性，致使生化系統容易崩潰，污染物難穩定深度脫除;同時(shí)濃鹽水安全處理處置技術(shù)缺乏，煤化工廢水“零排放”缺少相應的技術(shù)支撐。廢水“零排放”的要求使得原來(lái)不太重要的環(huán)節顯得十分重要，如水中無(wú)機鹽的問(wèn)題。因此，廢水處理技術(shù)的選擇與生產(chǎn)工藝具有同等的重要性，必須穩定、可靠。但當前，煤化工廢水處理存在一些問(wèn)題，難以滿(mǎn)足企業(yè)環(huán)保需求。

　　煤質(zhì)特性差異、轉化工藝的不同均會(huì )造成廢水水質(zhì)波動(dòng);萃取選擇性、生化處理工藝、深度凈化工藝、蒸發(fā)結晶設備內部結構等工程設計環(huán)節未能很好的結合;特征污染物的種類(lèi)與生物毒性、有機污染物與膜作用關(guān)系、有機污染物對結晶晶型和晶體生長(cháng)影響等尚不明確，主要依靠經(jīng)驗進(jìn)行設計，理論指導欠缺。

　　酚氨回收單元的油脫除率低，油與焦粉的存在容易造成蒸氨塔堵塞、內件結垢。生化處理系統不穩定，出水COD濃度在200～400mg/L，氨氮濃度在5～80mg/L。污染物脫除深度不夠，深度凈化出水COD濃度80～200mg/L;總氰、苯并芘、多環(huán)化合物等新型污染物缺乏相關(guān)的排放標準。膜通量降低過(guò)快，需要大量藥劑對其頻繁清洗，導致廢水中清洗藥劑在“零排放”體系中沒(méi)有合適的排放出口。如果生化系統無(wú)法做到穩定、抗沖擊運行，廢水零排放將難以實(shí)現。在蒸發(fā)結晶過(guò)程中主要存在飛料、設備腐蝕、混鹽無(wú)出口等問(wèn)題。

　　2煤化工廢水“零排放”的制約因素

　　廢水“零排放”需要大量的能源、化學(xué)藥品、資金的投入，以三效蒸發(fā)為例，1t水蒸發(fā)能耗大約要400kg蒸汽;分鹽產(chǎn)品的環(huán)境安全性至今未知，導致分鹽產(chǎn)品的出路待定;殘留混鹽的安全處置尚無(wú)可靠的處置方法。應加強零排放的技術(shù)、管理、工程等方面的工作。

　　3解決思路

　　通過(guò)對煤化工廢水污染源進(jìn)行深度解析，同時(shí)對污染物進(jìn)行生命周期分析，綜合考慮污染物無(wú)害化處理的可行性及對環(huán)境影響，進(jìn)而反推，從原料、產(chǎn)品生產(chǎn)和無(wú)害化處理入手，進(jìn)行全過(guò)程污染控制，最終達到綜合成本最小化。

　　4煤化工廢水無(wú)害化處理

　　有機物降解是煤化工廢水難以無(wú)害化處理的最大問(wèn)題。煤化工廢水所含有機物種類(lèi)眾多，有上千種有機物，它們的濃度、毒性、可降解性和物化性質(zhì)千差萬(wàn)別，污染物濃度對不同處理技術(shù)的成本亦有重要影響。煤化工廢水的前期預處理主要是為解毒和回收有價(jià)資源，后期的深度處理主要是為了達標排放或近“零排放”，而整個(gè)過(guò)程相互關(guān)聯(lián)，需要從全流程角度進(jìn)行綜合考慮。

　　5廢水處理技術(shù)應用

　　對難降解有機物含量高、生物毒性大的廢水強化預處理;對中等濃度的廢水以生物降解為核心，強化生物處理;對低濃度廢水，強化深度脫除與回用。這樣既可實(shí)現資源的回收，同時(shí)保障污染物得到無(wú)害化處理。下面以我們團隊多年工作為例，介紹廢水全過(guò)程強化處理的技術(shù)。

　　5.1氣體凈化殘液預處理

　　針對高濃度的煤氣凈化(脫硫)產(chǎn)生的殘液，廢水成分復雜，COD濃度及鹽含量較高，采用常溫催化轉化技術(shù)進(jìn)行預脫除，除去其中的COD、硫化物、氰化物。

　　5.2萃取凈化焦粉技術(shù)

　　針對煤化工中的焦油、焦粉問(wèn)題，基于界面作用，通過(guò)分子設計，強化有機分子與焦粉表面官能團的作用，開(kāi)發(fā)出新的萃取劑，將焦粉從廢水中脫除，避免蒸氨塔堵塞和萃取中間層。

　　5.3酚油協(xié)同提取技術(shù)

　　開(kāi)發(fā)新型萃取劑，降低其在水中的溶解度，避免萃取劑回收過(guò)程的能耗;在回收酚的同時(shí)，對其中的焦油進(jìn)行協(xié)同脫除，進(jìn)而提高廢水的可生化性。

　　5.4精餾蒸氨技術(shù)

　　通過(guò)全局優(yōu)化調控氨氮脫除效果，開(kāi)發(fā)高效塔內件，結合過(guò)程控制，實(shí)現氨氮含量降低到50mg/L以下，同時(shí)回收16%以上的濃氨水或銨鹽。

　　我們利用上述技術(shù)在義馬氣化廠(chǎng)進(jìn)行了1m3/h規模的中試試驗，主要工藝是先萃取除油脫酚，后脫酸蒸氨。目前運行結果良好，COD濃度由15000～25000mg/L降至2500mg/L以下，氨氮濃度可降至50mg/L以下。

　　5.5生物強化處理

　　生物處理最核心的是解決其運行穩定性問(wèn)題。影響生化系統穩定運行的因素主要是廢水所含有機物是否容易降解、有機物的毒性、自養菌與異養菌的競爭以及有機物的濃度。工程上希望在提高生化系統穩定性的同時(shí)，降低能耗，節約成本，避免二沉池。與混合液回流工藝相比，上清液回流工藝的活性污泥中微生物菌群在不同階段差異更加顯著(zhù)，更有利于對不同類(lèi)型污染物分段高效降解。

　　5.6基于總氰/有機物高效去除的混凝藥劑與技術(shù)

　　針對生化出水中總氰、色度和COD超標問(wèn)題，我們設計制備出新型高效混凝脫氰劑，實(shí)現多污染物協(xié)同脫除。CODCr去除率由原20～30%提高至50%左右，混凝出水總氰化物可降低至0.2mg/L，滿(mǎn)足國家污水排放一級標準(GB8978—1996)。

　　5.7低成本催化氧化技術(shù)

　　為在降低進(jìn)膜COD濃度的同時(shí)，減少膜清洗和藥劑的使用，設計制備出新型催化臭氧化高效碳基催化劑，顯著(zhù)提高臭氧利用率(由不足40%提高到80%以上)和CODCr去除率(由20%～30%提高到40%～60%)，滿(mǎn)足地方最高排放標準(CODCr≤50mg/L)，而且性能穩定，不產(chǎn)生二次污染(不需調節pH和添加其他化學(xué)藥劑)，同時(shí)有效降低噸水成本。

　　5.8膜法脫鹽

　　將電滲析與反滲透進(jìn)行組合，運用到煤化工廢水脫鹽中，可將淡鹽水收率提高至90%以上，且滿(mǎn)足工業(yè)循環(huán)補充水標準，濃水TDS大于10%、CODCr不大于50mg/L，膜清洗周期長(cháng)(約3～5個(gè)月)，系統運行穩定，脫鹽率高且可調。

　　此項技術(shù)已在煤化工行業(yè)的15個(gè)廢水處理工程中獲得應用，可達到焦化行業(yè)和地方排放標準。采用此項技術(shù)建立的義馬碎煤加壓氣化全流程的中試已經(jīng)實(shí)現穩定運行。具體參見(jiàn)污水寶商城資料或http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　發(fā)展建議

　　加強煤化工廢水污染全過(guò)程控制的技術(shù)經(jīng)濟性分析研究，建立量化評價(jià)模型，選擇綜合成本最小化的控制方法。在國家層面，統一布局，選擇企業(yè)開(kāi)展水污染綜合示范與技術(shù)經(jīng)濟性評估。加強開(kāi)展廢水特征污染物及生命周期分析、分鹽產(chǎn)品安全性與廢水零排放可應用性等研究。