煤化工水處理工藝常見問題探討

牛永剛

摘 要：本文從煤化工水處理工藝中的預處理共性問題、生化與深度處理共性問題、廢水回用率共性問題和高鹽水處理共性問題四個角度出發(fā)，梳理煤化工廢水處理工藝的常見共性問題，并提出技術開發(fā)方向。

關鍵詞：煤化工;廢水凈化;水回用率;結晶雜鹽

1 前言

在我國的煤炭資源分布中，陜西、山西、寧夏、內(nèi)蒙古等西部地區(qū)的煤礦資源占到了全國煤炭資源總量的65%以上。在煤炭資源化利用的產(chǎn)業(yè)中，考慮到煤炭資源運輸成本，往往煤化工產(chǎn)業(yè)通常是依附于本省的煤炭產(chǎn)地而建立。但是，例如陜西、陜西、寧夏、內(nèi)蒙古等地又面臨的水資源短缺的問題，隨著煤化工產(chǎn)業(yè)的擴張，產(chǎn)業(yè)發(fā)展與水資源短缺的矛盾日益凸顯，成為了煤炭清潔化利用戰(zhàn)略轉型的重要制約因素。因此，提高煤化產(chǎn)業(yè)的水資源利用率，提高廢水處理能力，實現(xiàn)廢水零排放具有重要意義。

煤化工廢水中包含了煤氣化、煤氣凈化以及焦化產(chǎn)品回收工藝中所生成的污染物，主要包括了有機污染物和無機污染物，化學組成復雜。其中有機污染物中包括了酚類化合物、烯烴類化合物、芳香烴碳氫化合物以及吡啶、吲哚、噻吩和喹啉等雜原子化合物，無機污染物中包括了氨氮、無機氟離子、氰根離子等。污染物毒性高，微生物很難在其中生長發(fā)揮生化處理功能，不能直接進行生化凈化處理。因此，對于煤化工廢水需要綜合物理凈化技術、化學凈化技術、物理化學凈化技術和生化凈化技術進行處理，以求達到排放標準。為了提高煤化工廢水的凈化技術水平，本文重點煤化工廢水處理工藝中的一些共性問題進行梳理。

2 煤化工水處理工藝共性問題

2.1 預處理工藝問題

早期設計使用的煤化工廢水預處理工藝中，受到技術條件的限制以及反應深度認識的欠缺，通常采用，脫酸、萃取、脫氮的預處理工藝對煤化工廢水進行除酚脫氮，導致在酸性環(huán)境下萃取除酚的效率較低，導致進入生化處理環(huán)節(jié)時廢水中的酚含量仍然較高，影響生化處理效率。數(shù)據(jù)統(tǒng)計表明，采用此種預處理工藝的化工廢水，預處理后廢水中總酚含量普遍超過500ppm。

2.2 生化與深度處理問題

2.2.1 實際生產(chǎn)廢水水質(zhì)與設計指標相差很大

在煤氣化、煤熱解或者煤直接液化等加工過程中，受到煤質(zhì)、操作運行工藝、裝置穩(wěn)定性等影響因素，對應產(chǎn)出的廢水水質(zhì)也有很大的變化。例如使用不同硫氮含量的煤進行煤直接液化加工，對應產(chǎn)出的酸性水廢水中的硫氮雜原子含量和COD值波動范圍可以達到3-8倍。

2.2.2 凈化水COD值、氨氮超標

COD和氨氮是評價廢水凈化效率的重要評價指標，通常的煤化工工藝中，凈化的廢水如果作為循環(huán)工業(yè)冷卻是使用，其COD的最大值為80mg/L，氨氮最大值為15mg/L。但是從企業(yè)實地調(diào)研的數(shù)據(jù)結果來看，只有少數(shù)的煤化工企業(yè)配套的深度凈化工藝能夠穩(wěn)定的產(chǎn)出標準凈化水，大多數(shù)煤化工企業(yè)經(jīng)過深度凈化的水COD都要超過100mg/L，而氨氮則超過20mg/L。超標的凈化水會用將會增加后續(xù)工藝條件的苛刻度。

2.2.3 工藝設計不合理

雖然我國在煤化工技術產(chǎn)業(yè)中以及去的了如煤制甲醇制烯烴、煤制乙二醇、煤制乙醇、煤加氫液化等技術，但是對煤化工廢水處理技術的研究仍存在不足，拍很多煤化工企業(yè)建設的廢水處理工藝仍存在設計不合理的情況。內(nèi)蒙古某公司的煤制油項目中，廢水的芬頓氧化技術使用硫酸調(diào)節(jié)水質(zhì)酸度，其所帶來的硫化氫污染、中毒，分級處理設計不合理，處理效果差等問題。

2.3 回用處理問題研究

2.3.1 部分項目水回用率低

根據(jù)理論設計計算，煤化工廢水經(jīng)過深度凈化處理后，水回用率可以達到90%以上。但是實際上，很多煤化工項目中，缺乏深度凈化處理工藝，導致廢水回用率較低。

2.3.2 鹽平衡優(yōu)化

煤化工項目中的水平衡優(yōu)化已經(jīng)較為完善，但是對含鹽廢水源頭、水質(zhì)、水產(chǎn)量的分析仍存在數(shù)據(jù)不足的問題。無法準確的梳理每個技術環(huán)節(jié)中污染源含鹽貢獻率，導致無法進行科學、合理的精細化技術調(diào)度整合。

2.4 高鹽水處理問題研究

結晶鹽處理亟需解決：國家有關標準中規(guī)定，煤化工結晶雜鹽屬于危險廢物，增加了企業(yè)環(huán)保處理的成本。大部分城市的結晶雜鹽處理費用都高于2000元/t，平均價格也要在2200元/t。其次，很多煤化工項目的結晶雜鹽產(chǎn)量也很多，一個年產(chǎn)天然氣達到億立方米的產(chǎn)業(yè)，每年可以副產(chǎn)結晶雜鹽3.8萬t;一個年產(chǎn)60萬t烯烴的煤化工項目，每年可副產(chǎn)結晶雜鹽8萬t。因此，即使在不考慮人工成本、運輸成本的計算下，沒多煤化工項目結晶雜鹽處理費用的支出就要達到幾千萬。

3 技術發(fā)展建議

針對上述問題，一些研究人員相繼開發(fā)出了新型處理技術。例如針對COD大于100mg/L超標問題，通過補充BE池污泥濃度、提高廢水循環(huán)加工量等手段進行優(yōu)化;對于廢水氨氮超標問題，可以通過提高碳酸鹽堿度、提高甲醇濃度的方式，降低水中氨氮含量;通過廢水系統(tǒng)全分析，建立廢水梯度利用系統(tǒng)，提高脫鹽水環(huán)節(jié)水質(zhì)，同時取出脫鹽水環(huán)節(jié)的“多介質(zhì)過濾+超濾”工藝，降低凈化成本。

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