【匯總】煤化工廢水“近零排放”技術(shù)與應(yīng)用

摘要：通過分析煤化工廢水的來(lái)源及特點(diǎn)，匯總了我國(guó)主要煤化工項(xiàng)目廢水“近零排放”的技術(shù)及工程應(yīng)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(yīng)的對(duì)策建議。

近年來(lái)，在國(guó)內(nèi)煤炭庫(kù)存積壓、價(jià)格下跌而原油、天然氣等石化產(chǎn)品需求擴(kuò)大、價(jià)格上漲的市場(chǎng)環(huán)境下，在重點(diǎn)區(qū)域霧霾治理和煤炭產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的政策導(dǎo)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(xiàng)目耗水量大，標(biāo)煤轉(zhuǎn)化的新鮮水耗高達(dá)2 ～ 3 m3/t，而我國(guó)煤炭、水資源呈明顯的逆向分布特征，煤化工項(xiàng)目的快速發(fā)展加劇了當(dāng)?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(xiàng)目產(chǎn)生的各種廢水，是緩解當(dāng)?shù)厮Y源緊缺的重要途徑。但由于煤化工廢水組成成分復(fù)雜，“近零排放”設(shè)計(jì)、建設(shè)及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)欠缺，目前我國(guó)煤化工廢水“近零排放”運(yùn)行效果并不理想。因此，有必要對(duì)現(xiàn)有煤化工廢水“近零排放”技術(shù)及工程進(jìn)行分析總結(jié)，剖析存在的問題，并提出對(duì)策建議。

煤化工廢水來(lái)源及特征

煤化工項(xiàng)目產(chǎn)生的廢水主要包括氣化廢水、生活及其他有機(jī)廢水、循環(huán)排污水、化學(xué)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(huì)產(chǎn)生濃鹽水及高濃鹽水。

氣化廢水

對(duì)于煤化工項(xiàng)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(yīng)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(duì)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(dá)6 000 mg/L ;且污染物成分復(fù)雜，有單元酚、多元酚、氨氮、有機(jī)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(jī)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(lái)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(jī)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(jī)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(lái)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(duì)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(jī)廢水

煤化工項(xiàng)目生活及其他有機(jī)廢水主要包括：生活及化驗(yàn)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(diǎn)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(jī)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(xué)水站排水

化學(xué)水站排水水質(zhì)特點(diǎn)是有機(jī)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(duì)較低，為1 000 ～ 3 000 mg/L。

其他特征廢水

部分煤化工項(xiàng)目會(huì)產(chǎn)生特征廢水，如煤制烯烴項(xiàng)目的廢堿液、煤制油項(xiàng)目的合成廢水。這類廢水有機(jī)物含量高，成分復(fù)雜，需要單獨(dú)進(jìn)行預(yù)處理。對(duì)于煤制烯烴項(xiàng)目的廢堿液，現(xiàn)在大都通過焚燒方式處理;煤制油項(xiàng)目的合成廢水主要通過石灰乳中和+蒸餾脫醇+二級(jí)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(yīng)用現(xiàn)狀

目前，對(duì)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(shè)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(shí)踐，2013年鄂爾多斯神華煤制油項(xiàng)目、大唐多倫煤制烯烴項(xiàng)目均宣布打通了廢水“近零排放”全流程，實(shí)現(xiàn)了大型煤化工項(xiàng)目廢水“近零排放”。表1 統(tǒng)計(jì)了我國(guó)目前主要煤化工項(xiàng)目廢水“近零排放”技術(shù)應(yīng)用情況?？梢钥闯觯瑢?duì)煤化工項(xiàng)目產(chǎn)生的廢水進(jìn)行分類收集、分質(zhì)處理、分級(jí)回用已成為目前煤化工項(xiàng)目廢水“近零排放”的趨勢(shì)。

“近零排放”存在問題及建議

伴隨國(guó)內(nèi)外水處理技術(shù)及設(shè)備研發(fā)水平的進(jìn)步，廢水“近零排放”在技術(shù)上是可行的。在實(shí)踐操作層面，由于工藝裝置不穩(wěn)定、實(shí)際操作運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)匱乏等原因，達(dá)到廢水“近零排放”的目標(biāo)還存在一定困難，需要從技術(shù)、管理、經(jīng)濟(jì)及風(fēng)險(xiǎn)層面進(jìn)一步優(yōu)化。

技術(shù)層面

廢水水質(zhì)波動(dòng)范圍大

在煤氣化過程中，煤質(zhì)、物料平衡、反應(yīng)溫度、壓力等的變化必然導(dǎo)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(dòng)范圍一般在3倍以上;某煤直接液化項(xiàng)目COD波動(dòng)范圍甚至達(dá)10 倍以上。

可采取的對(duì)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(shí)間不低于48 h ;(2)對(duì)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(shè)大容積的廢水暫存池，一般不小于10 ～ 15 d有機(jī)廢水存儲(chǔ)量;(4)污水處理設(shè)置多個(gè)系列，多系列并聯(lián)，設(shè)計(jì)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(jī)廢水。

可采取的對(duì)策建議包括：(1)重視預(yù)處理。在碎煤加壓氣化廢水進(jìn)入生化段之前，設(shè)置強(qiáng)化預(yù)處理措施，盡可能去除對(duì)生化系統(tǒng)有害的物質(zhì)，為后段生化創(chuàng)造條件;強(qiáng)化預(yù)處理措施，避免廢水波動(dòng)對(duì)生化系統(tǒng)的直接影響。(2)采用改進(jìn)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(zhǎng)提供食物，加速有機(jī)物氧化分解能力;另一種是載體流動(dòng)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(zhǎng)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(duì)水煤漿氣化設(shè)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