煤化工行業(yè)零排放意味著(zhù)把所有的反應物全部轉化為產(chǎn)品,所有的催化劑被再次利用,整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中沒(méi)有廢物排出。這僅僅是指主要生產(chǎn)過(guò)程中的零排放;輔助生產(chǎn)(如蒸汽、循環(huán)水等)和附屬生產(chǎn)過(guò)程中仍不可能達到零排放。因此,業(yè)界對零排放的界定尚存在一定的分歧,并有了各種定義和限定,通常零排放三個(gè)字也加上引號。
一、煤化工廢水零排放技術(shù)
煤化工廢水零排放技術(shù)需綜合應用污水處理、膜分離、蒸發(fā)結晶等物理、化學(xué)、生化等方面的技術(shù),煤化工廢水零排放決策應當充分考慮以下三方面的因素:
(1) 當地環(huán)境保護的要求;
(2) 經(jīng)濟成本(企業(yè)競爭力)的承受能力;
(3) 安全生產(chǎn)的需要。
企業(yè)為了達到廢水零排放,往往在零排放前加上各種各樣的解釋,如廢水排放口零排放、一次廢水零排放、循環(huán)水排污零排放、RO濃水零排放、高濃廢水零排放等,甚至提出準零排放的概念,意味著(zhù)企業(yè)將某些單股廢水做到零排放,同時(shí)減少了企業(yè)外排廢水中的污染物總量。
二、煤化工污水的基本特點(diǎn)
在煤的燃燒氣化過(guò)程中,對粗煤氣進(jìn)行冷卻、洗滌時(shí)產(chǎn)生大量污水。這些煤氣化污水水質(zhì)組成十分復雜。煤化工廢水不僅與煤質(zhì)有關(guān),還與煤氣化生產(chǎn)工藝密切相關(guān)。按氣化溫度不同,大致可以分為高溫氣化爐和低溫氣化爐。高溫氣化溫度約在1 350~1 750℃,如GSP、SHELL、多元料漿等。低溫氣化溫度約在950~1 300℃,如碎煤加壓氣化爐,魯奇爐等。其中,尤以碎煤加壓氣化爐(國產(chǎn)魯奇爐的類(lèi)型)氣化污水最難處理。這種污水以高濃度煤氣洗滌污水為主,含有大量酚、氰、油、氨氮等有毒、有害物質(zhì)。綜合污水中,CODcr一般在300~5 000 mg/L、氨氮在150~400 mg/L,污水所含有機污染物包括酚類(lèi)、多環(huán)芳香族化合物及含氮、硫的雜環(huán)化合物等,是一種典型的含有難降解的有機化合物的工業(yè)污水。污水中的易降解有機物主要是酚類(lèi)化合物和苯類(lèi)化合物;砒咯、萘、呋喃、瞇唑類(lèi)屬于可降解類(lèi)有機物;難降解的有機物主要有砒啶、咔唑、聯(lián)苯、三聯(lián)苯等。不同氣化工藝的綜合污水基本差異大致如表1所示,不同爐型、不同煤種數據有差異。
綜合污水水質(zhì)特點(diǎn):
(1) 有機物濃度低;
(2) 不含苯環(huán)和雜環(huán)類(lèi)物質(zhì);
(3) 氨氮濃度偏高;
(4) 油類(lèi)物質(zhì)低;
(5) 毒性抑制性物質(zhì)少;
(6) 色度較低;
(7) 溶解性固體含量略低;
(8) 污水水量相對較少。
低溫氣化工藝綜合污水水質(zhì)特點(diǎn):
(1) 有機物濃度高;
(2) 含有難降解有機物如單元酚、多元酚等含苯環(huán)和雜環(huán)類(lèi)物質(zhì),有一定的生物毒性,這些物質(zhì)在好氧環(huán)境下分解較困難,需要在厭氧/兼氧環(huán)境下開(kāi)環(huán)和降解;
(3) 氨氮濃度高,處理難度較大;
(4) 含有浮油、分散油、乳化油類(lèi)和溶解油類(lèi)物質(zhì),溶解油的主要組分為苯酚類(lèi)的芳香族化合物。乳化油需要采用氣浮方式加以去除,溶解性的苯酚類(lèi)物質(zhì)需要通過(guò)生化、吸附的方法去除;
(5) 含有毒性抑制物質(zhì),污水中酚、多元酚、氨氮等毒性抑制物質(zhì),需要通過(guò)馴化提高微生物的抗毒能力,需要選擇合適的工藝提高系統抗沖擊能力;
(6) 色度較高,含有一部分帶有顯色基團的物質(zhì);
(7) 溶解性固體含量高,需要全部除鹽;
(8) 污水水量相對較多。
不同溫度的氣化爐水質(zhì)差異十分大。低溫氣化污水中含有苯、單元酚、多元酚等多環(huán)芳香族化合物、雜環(huán)化合物,難降解有機物較多,部分物質(zhì)有一定的生物毒性,氨氮濃度高且含有有機氮,色度較高,污水中含有一部分帶有顯色基團的物質(zhì),堿度及鹽分較高,實(shí)際運行中設備和管道易結垢、堵塞。低溫氣化爐酚氨回收工藝、萃取劑的選擇和酚類(lèi)的預處理效果對后續污水處理影響較大。另外,相同工藝,不同煤質(zhì),所產(chǎn)生的污水也有區別。長(cháng)焰煤、褐煤等劣質(zhì)煤氣化時(shí)的污水中酚類(lèi)組成復雜,污水處理難度較大。
三、煤化工污水處理基本工藝
從煤化工氣化爐污水水質(zhì)研究分析發(fā)現,氣化爐溫度高,有機物分解徹底,有害氣體排放少,所以洗滌污水排放量少,污水中有害物質(zhì)含量低,易于處理,達到污水零排放把握比較大。氣化爐溫度低,煤氣化會(huì )產(chǎn)生較多含有焦油、輕油、酚、氨等物質(zhì)的煤氣水。這種煤氣水的處理和達標排放難以穩定運行,是目前制約環(huán)境敏感地區煤化工工業(yè)發(fā)展的重要原因。分析判斷國內上馬工程的利弊,對污水處理難達標工程改造癥結剖析,不斷優(yōu)化和完善煤化工污水的處理工藝流程,可以逐步獲得以下合理實(shí)用的處理工藝技術(shù)基本思路和路線(xiàn)。處理煤化工污水的技術(shù)主要采用生化法。生化法對廢水中的苯酚類(lèi)及苯類(lèi)物質(zhì)有較好的去除作用,但對喹啉類(lèi)、吲哚類(lèi)、吡啶類(lèi)、咔唑類(lèi)等一些難降解有機物處理效果較差,使得煤化工行業(yè)外排水CODcr難以達到排放標準。國內碎煤加壓氣化煤氣水采用的是國內開(kāi)發(fā)的酚回收、氨回收和污水處理技術(shù),由于氣化操作溫度相對較低,煤中有機物質(zhì)分解不徹底,隨之而來(lái)的問(wèn)題是煤氣水量大且成分復雜。雖然已采取了煤氣水分離、酚回收、氨回收及生化處理等措施,但若要使廢水達到排放標準仍非常困難,且污水處理過(guò)程中仍存在酚類(lèi)物質(zhì)揮發(fā)等問(wèn)題;在建項目的廢水處理流程長(cháng),波動(dòng)大,其處理效果穩定性也有待進(jìn)一步驗證。
目前國內主要采用以調節、除油、沉淀、氣浮為主體的預處理工藝路線(xiàn),以去除CODcr、提高可生化性、脫氮為目的的生物處理主流程,如酸化水解、前置反硝化的生物脫氮(A/O)工藝、SBR工藝等,采用以混凝、過(guò)濾、臭氧、高效生物濾池(BAF)、活性炭(焦)吸附及其組合的三級處理工藝,以及采用膜分離如超濾膜(UF)、反滲透膜(RO)等技術(shù)組合的除鹽處理工藝。
污水回用處理工藝污水雖然經(jīng)過(guò)預處理+二級生化處理+三級處理,但鹽分并未去除,一般不能滿(mǎn)足工業(yè)回用到循環(huán)水系統的要求,需要對其進(jìn)行脫鹽處理。目前,在我國已經(jīng)應用的除鹽工藝方法有化學(xué)除鹽、膜分離技術(shù)等脫鹽工藝。離子交換水處理技術(shù)已相當成熟,適合用于水中含鹽量不高的場(chǎng)合,但該技術(shù)有樹(shù)脂再生過(guò)程中產(chǎn)生大量酸、堿廢水。膜分離技術(shù)有操作方便,設備緊湊,工作環(huán)境安全,節約能耗和藥劑的優(yōu)點(diǎn),故反滲透膜法較為廣泛應用于污水回用系統。隨著(zhù)抗污染膜產(chǎn)品的逐漸成熟,采用RO膜脫鹽是目前回用水領(lǐng)域工程化應用最多的處理工藝。預處理設施處理效果的好壞是影響膜處理效果的關(guān)鍵因素,可采用氣浮去除水中可能含有的油分和細小懸浮物,采用過(guò)濾器進(jìn)一步降低懸浮物含量,通過(guò)超濾進(jìn)一步去除水中的殘余污染物,最大限度降低RO膜的污染負荷,提高設備的高效處理周期。當廢水中有一定的硬度,為減少后續預處理設施,保護反滲透膜,有必要降低來(lái)水的硬度,可采用石灰軟化法。超濾、反滲透膜對油的含量要求很低,當進(jìn)水油含量很高,可在超濾前設置核桃殼過(guò)濾器,對去除油設置進(jìn)一步的安全措施。
綜合以上內容,生化污水回用除鹽工藝可選用石化軟化+核桃殼過(guò)濾器+氣水反沖濾池+超濾+一級反滲透處理工藝。為減輕蒸發(fā)單元規模,可復核含鹽量,當含鹽量允許情況下,一級RO濃鹽水可進(jìn)行再加壓脫鹽濃縮,以提高回收率。具體聯(lián)系污水寶或參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔術(shù)文檔。
實(shí)現工業(yè)廢水的“零排放”,可采用機械蒸汽壓縮循環(huán)蒸發(fā)器將高濃鹽水進(jìn)一步濃縮到20%左右的含鹽量。投用蒸發(fā)器目的是減少廢水的體積,產(chǎn)生高質(zhì)量的蒸餾水,循環(huán)使用,把污水作最大程度的濃縮。結晶器采用強制循環(huán)技術(shù),濃縮后的污鹽水經(jīng)過(guò)結晶器或干燥器,把溶解在污水里的各種鹽類(lèi)結晶,成為固體處置。降膜式蒸發(fā)器是利用重力作用成膜,能蒸發(fā)粘度較大的料液,且受熱時(shí)間短,適用于熱敏性強的物料、濃度較大,不易結晶、結垢的物料。根據目前國內煤化工污水零排放的實(shí)際工程經(jīng)驗,不論是否設置結晶裝置,界區外蒸發(fā)塘必須設置,以應付開(kāi)停車(chē)污水和事故污水的儲存。(何豫川)
