煤化工“三廢”治理技術(shù)概述

邵超（安徽省重化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展專家辦公室，安徽合肥230061）

煤化工“三廢”治理技術(shù)概述

邵超
（安徽省重化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展專家辦公室，安徽合肥230061）

摘要：闡述了煤化工生產(chǎn)過程中“三廢”的治理技術(shù)和控制方法，并分別對(duì)焦化和氣化生產(chǎn)中的“三廢”處理技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)介紹。

關(guān)鍵詞：煤化工；焦化“三廢”處理；氣化“三廢”處理

1　引言

長期以來，化學(xué)工業(yè)為我國經(jīng)濟(jì)振興做出了重大貢獻(xiàn)，但也對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。煤炭化工是化學(xué)工業(yè)的重要組成部分，傳統(tǒng)煤化工是高能耗、高污染的化工門類，受到社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。社會(huì)上不少人由于長期受到工業(yè)尤其是化學(xué)工業(yè)污染的困擾，擔(dān)憂發(fā)展新型煤化工會(huì)對(duì)自然生態(tài)造成進(jìn)一步破壞。事實(shí)上，煤化工經(jīng)過多年的發(fā)展，生產(chǎn)技術(shù)、“三廢”治理技術(shù)、設(shè)備制造技術(shù)均有了長足的進(jìn)步，產(chǎn)品品種不但包含合成氨、甲醇等傳統(tǒng)產(chǎn)品，而且拓展到烯烴、芳烴、燃料油等現(xiàn)代石油化工產(chǎn)品，清潔生產(chǎn)也達(dá)到了較高的水平，生產(chǎn)中的“三廢”均能得到有效治理，且處理工藝技術(shù)成熟可靠。本文主要介紹了以焦化為代表的傳統(tǒng)煤化工、以新型氣化工藝為代表的新型煤化工的“三廢”處理技術(shù)。

2　焦化生產(chǎn)的“三廢”治理技術(shù)和控制方法

2.1焦化廢水處理技術(shù)

焦化企業(yè)產(chǎn)生的廢水來源較多，根據(jù)水中污染物的特點(diǎn)又可分為高濃度焦化廢水和低濃度焦化廢水。高濃度焦化廢水來源有煤氣凈化及化學(xué)產(chǎn)品回收過程、酸洗法苯精制過程、焦油加工（減壓蒸餾、常壓蒸餾）過程、洗油加工過程、蒸氨過程等；低濃度焦化廢水包括焦油加工瀝青池排污水、生產(chǎn)裝置軸封冷卻排水、生產(chǎn)裝置區(qū)沖洗地坪排水、化驗(yàn)室排水及生產(chǎn)裝置區(qū)內(nèi)的初期雨水等。高濃度焦化廢水與低濃度焦化廢水的水質(zhì)參考指標(biāo)如表1所示。

表1　高濃度焦化廢水與低濃度焦化廢水的水質(zhì)參考指標(biāo)

兩種不同種類廢水的水質(zhì)指標(biāo)差別較大，需要經(jīng)過不同的處理才能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。高濃度焦化廢水需先經(jīng)過物化處理法來除油、脫酚、蒸氨，降低水中COD、氨氮以及揮發(fā)酚的濃度，使其成為低濃度焦化廢水，再送至后續(xù)污水處理系統(tǒng)處理，否則過高的COD、氨氮和酚類等物質(zhì)會(huì)抑制甚至殺死生化處理工段的微生物。低濃度焦化廢水則直接送至污水處理系統(tǒng)，常見的焦化廢水流程如圖1所示。

圖1　焦化廢水處理流程圖

如圖1，經(jīng)物化處理的廢水、低濃度焦化廢水和生活污水進(jìn)入污水處理系統(tǒng)后，進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理階段廢水經(jīng)過除油池、隔油池、氣浮池、調(diào)節(jié)池，進(jìn)入生化處理階段。焦化廢水處理站常用的處理工藝分別是A/O活性污泥法脫氮工藝、A/O生物膜法脫氮工藝、A/A/O生物脫氮工藝，工藝流程分別見圖2、圖3。

圖2　A/O活性污泥法工藝流程圖

圖3　A/A/O生物脫氮工藝流程圖

廢水經(jīng)生化處理后，進(jìn)入后處理工藝，即絮凝沉淀和過濾，處理后廢水可部分回用用于熄焦、洗煤和煉鐵沖渣。如果后處理排放的廢水仍需要有其它用途，如用作循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補(bǔ)充水，需進(jìn)行深度處理后方可回用。

2.2焦化粉塵廢氣控制處理技術(shù)

供煤、備煤系統(tǒng)：焦化原料堆場，煤堆表面易形成煤塵，尤其是春秋二季，這些煤塵逸出會(huì)對(duì)周圍大氣造成污染，防治措施有：①噴水：噴水于煤堆表層，待濕潤后煤堆表面硬化，不易形成揚(yáng)塵，噴水設(shè)施有固定管道式、半固定管道式、移動(dòng)式噴掃機(jī)組（即噴灑車）；②噴覆蓋劑：在煤堆表面噴覆蓋劑，可有效防止煤塵逸出，還可防止雨水沖刷而造成洗精煤的流失以及煤的氧化和自燃；覆蓋劑的種類很多，如瀝青、焦油、石油樹脂、醋酸乙烯樹脂、聚乙烯醇等。粉碎機(jī)室，粉碎機(jī)安裝吸塵罩，收集后的含塵氣體送袋式除塵器進(jìn)行除塵，除塵后排放，回收下來的煤塵返回粉碎機(jī)后的運(yùn)輸帶上與配合煤一起進(jìn)入煤塔。貯煤塔頂部，旋風(fēng)除塵或袋式除塵，捕集的粉塵用管道返回煤塔內(nèi)，從裝煤車再入爐煉焦。配煤槽頂部密封防塵，采用自動(dòng)開啟的密封蓋板。配煤槽運(yùn)行時(shí)，蓋板的犁頭自動(dòng)開啟并移動(dòng)，閉合密封。

裝煤：目前焦化廠普遍采用裝煤除塵地面站或干式除塵裝煤車，可實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，其中地面站使用較普遍。推焦：推焦煙塵的常見控制方法有兩種：一是增加焦炭結(jié)焦程度，形成完全成熟的焦炭，既可降低粉塵散發(fā)量，又可降低有害物質(zhì)散發(fā)量；二是安裝移動(dòng)除塵裝置。

熄焦：目前，國內(nèi)大部分焦化廠在生產(chǎn)中采用濕法熄焦，會(huì)產(chǎn)生大量的混合氣流，從熄焦塔頂部逸出，其中含酚、CO等數(shù)種污染物，對(duì)大氣造成污染，因此，一些大型焦化廠逐漸采用干法熄焦替代濕法熄焦。干法熄焦則是利用惰性氣體，在密閉系統(tǒng)中將紅焦熄滅，并配備良好的除塵設(shè)施，基本上不污染環(huán)境，并且干法熄焦能夠產(chǎn)生蒸汽，可用于發(fā)電，避免生產(chǎn)相同數(shù)量蒸汽的鍋爐對(duì)大氣的污染，尤其減少了SO2、NO2向大氣的排放。

篩焦：篩分設(shè)備應(yīng)設(shè)密封罩和抽風(fēng)點(diǎn)，安裝機(jī)械除塵裝置，除塵效率要大于90%。各樓層應(yīng)鋪設(shè)水沖地坪設(shè)施。

無組織排放廢氣：冷鼓、焦油分離工段各類儲(chǔ)槽、脫硫再生塔、硫銨工段等設(shè)備逸散的無組織排放廢氣，設(shè)連通管后，通入氨水澄清槽。

2.3焦化廢渣治理利用技術(shù)

大量的焦化廢渣堆放在廠區(qū)，不僅占用土地，而且在下雨時(shí)會(huì)隨雨水流入河流，造成水體污染，因此，必須對(duì)焦化廢渣進(jìn)行再利用，避免對(duì)環(huán)境造成二次污染。目前，我國常見的焦化廢渣回收利用方式主要有以下幾種：

焦油渣的利用：回配到煤料中煉焦、粘結(jié)劑（在電池用的電極生產(chǎn)中采用）、作燃料使用。

酸焦油的利用：對(duì)于硫酸銨生產(chǎn)過程中的酸焦油，一般采用酸焦油洗滌回收裝置分離回收其中的氨水、焦油和硫酸銨；粗笨酸洗產(chǎn)生的酸焦油，可以通過萃取裝置回收其中的苯，也可以在催化劑的作用下與甲醛發(fā)生縮合反應(yīng)，還可以與混合苯和粗笨精制殘液混合，在催化劑的作用下聚合得到石油樹脂。

洗油再生殘?jiān)茫簱饺虢褂椭谢蚺渲苹旌嫌?；通過間歇式釜或連續(xù)式管式爐加熱和蒸餾的方式生產(chǎn)苯乙烯一茚樹脂。

酚渣的利用：將酚渣與130℃的軟瀝青一起混合后，送入焦油蒸餾階段回收利用，酚渣還可以用來生產(chǎn)黑色石炭酸，也可以作為溶劑凈化再生酸。

3　煤氣化工藝的“三廢”治理技術(shù)和控制方法

3.1氣化廢水處理技術(shù)

煤氣化廢水因氣化工藝的不同，廢水水質(zhì)也有較大差別。傳統(tǒng)煤氣化工藝的氣化溫度較低，而Shell、航天爐等氣化工藝的氣化溫度相對(duì)較高，其氣化溫度一般能達(dá)到1350℃～1750℃。傳統(tǒng)煤氣化工藝產(chǎn)生的廢水成份較為復(fù)雜，含有大量酚、油、氨氮等有毒有害物質(zhì)，其COD為3000～5000mg/L,總酚含量為620～800mg/L，總氨為200～400mg/L，采用一般的生化工藝很難處理。高溫氣化工藝產(chǎn)生的廢水成份則相對(duì)簡單，幾乎不含酚類物質(zhì)，COD也相對(duì)較低，一般為300～500mg/L。因此，不同氣化工藝的廢水，需采用不同的組合治理技術(shù)。傳統(tǒng)煤氣化工藝廢水需先經(jīng)過脫酚除氨后，再經(jīng)過預(yù)處理、生化處理和三級(jí)處理工藝才能達(dá)標(biāo)排放，而Shell、航天爐等氣化工藝廢水不需經(jīng)過脫酚除氨，直接經(jīng)預(yù)處理、生化處理和三級(jí)處理后，即可達(dá)標(biāo)排放。其廢水處理工藝流程示意圖見圖4、圖5。

圖4　傳統(tǒng)氣化污水處理流程圖

圖5　新型氣化污水處理流程圖

傳統(tǒng)氣化工藝污水經(jīng)脫酚除氨后，再進(jìn)行預(yù)處理，而新型氣化工藝污水則可直接進(jìn)入預(yù)處理工序，廢水預(yù)處理的目的是去除生化不能去除的、對(duì)生化處理有影響的物質(zhì)。預(yù)處理階段廢水經(jīng)過除油池、隔油池、氣浮池、沉降池等工序后，進(jìn)入生化處理階段。氣化廢水生化處理工藝有多種，常規(guī)的活性污泥法處理工藝有：A/O活性污泥法、SBR法、氧化溝法；生物膜法處理工藝主要有接觸氧化法等工藝。污水二級(jí)生化出水中還有少量氨氮和有機(jī)物，不能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，需要對(duì)其進(jìn)行三級(jí)處理。三級(jí)處理階段常采用曝氣生物濾池、混凝沉淀過濾、臭氧氧化、反滲透、活性炭吸附、消毒等工藝組合。三級(jí)處理工藝流程可采用絮凝氣浮、臭氧氧化、曝氣生物濾池、過濾吸附工藝流程。其工藝流程示意圖見圖6。

3.2焦化粉塵廢氣控制處理技術(shù)

圖6　三級(jí)處理工藝流程圖

供煤備煤系統(tǒng)：在煤料堆場，煤堆表面易形成煤塵，尤其是春秋二季，這些煤塵逸出會(huì)對(duì)周圍大氣造成污染。防治措施有：建設(shè)封閉式貯煤場，堆場上部不露天、底部硬化，卸煤點(diǎn)設(shè)灑水裝置；噴水于煤堆表層，待濕潤后煤堆表面硬化，不易形成揚(yáng)塵。

粉碎機(jī)室：粉碎機(jī)安裝吸塵罩，并配單元袋式除塵器和噴水裝置。

間歇固定床吹風(fēng)氣：目前最新的處理方法是將吹風(fēng)氣收集引入“三廢混燃爐”，燃燒后再排空。但“三廢混燃爐”并未配套脫硫脫硝和除塵設(shè)施，因此吹風(fēng)氣中的SO2、NOX和粉塵未經(jīng)治理直接排入到大氣中，對(duì)環(huán)境造成一定的影響。

3.3氣化廢渣治理利用技術(shù)

不同的氣化廢渣采用不同的回收利用方法。目前，國內(nèi)常見的廢渣回收處理方法主要有：爐渣灰加以適量的石灰攪拌后，可作為底料筑路；氣化爐渣摻和無煙煤屑作為燃料，使用循環(huán)流化床鍋爐燃燒，既可充分利用爐渣中殘余的有效可燃物，又節(jié)約能源；將灰渣與粘土按一定比例混合用來制磚、做輕骨料、制取水泥等；二氧化硅含量較高的灰渣，可用作橡膠、塑料、深色油漆、深色涂料以及粘合劑的填料。

4　煤化工污染治理技術(shù)研究新進(jìn)展

隨著國家環(huán)保法規(guī)要求的提高，如何有效降低煤化工生產(chǎn)中污染物的產(chǎn)生和排放，提高資源的利用效率，已成為煤化工行業(yè)發(fā)展的重要制約因素，特別是在水資源緊缺的區(qū)域，如何有效提高煤化工廢水處理水水質(zhì)、實(shí)現(xiàn)廢水“零排放”等問題，是近幾年煤化工廢水處理研究的主要方向。比如，對(duì)于高濃度的煤化工廢水，傳統(tǒng)的生化工藝無法達(dá)到較好的處理水質(zhì)，因此開發(fā)出生物倍增污水處理、Melon系列電催化、等離子體協(xié)同功能催化材料對(duì)煤化工廢水的深度處理等技術(shù)。針對(duì)煤化工廢水“零排放”的環(huán)保要求，震動(dòng)膜、多級(jí)反滲透、蒸發(fā)結(jié)晶等技術(shù)正逐步被推廣應(yīng)用。

5　結(jié)束語

近幾年，我國煤化工經(jīng)歷了一個(gè)快速的發(fā)展時(shí)期，雖然發(fā)展時(shí)間不長，但通過試點(diǎn)的大型煤化工項(xiàng)目也積累了一定的寶貴經(jīng)驗(yàn)。如今，面對(duì)新形勢，為改善環(huán)境和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，我國煤化工產(chǎn)業(yè)必須走高效、節(jié)能和環(huán)境友好的可持續(xù)發(fā)展之路，應(yīng)將防范和解決環(huán)境保護(hù)問題貫穿于煤化工項(xiàng)目規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行和管理等全過程之中。只有合理解決了煤化工的環(huán)保問題，煤化工產(chǎn)業(yè)才能取得更好更快的發(fā)展，并逐步被公眾所接受。

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doi：10.3969/j.issn.1008- 553X.2015.05.002

中圖分類號(hào)：X784

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1008- 553X（2015）05- 0005- 04

收稿日期：2015- 06- 25

作者簡介：邵超（1987-），男，工學(xué)碩士，助理工程師，從事石油和化學(xué)工業(yè)的行業(yè)發(fā)展研究以及石油化工廢水處理技術(shù)的研究工作，0551- 62687106，18656036935，shaochao0922@163.com。

Overview of Coal Chemical Waste Treatment Technology

SHAO Chao

（Experts Office of Anhui Heavy Chemical Industry，Hefei 230061，China）

Abstract:This paper expounds the "three wastes" treatment technology and control method of the coal chemical production process. The "three wastes" treatment technologyofcokingand gasification production is described in detail respectively.

Key words:coal chemical industry；cokingwaste treatment；gasification waste treatment