碎煤加压气化废水的处理工艺及技术进展

徐海龙（内蒙古大唐国际克什克腾煤制天然气有限责任公司,内蒙古 赤峰 025350）

煤制天然气的生产最常用的技术就是碎煤加压气化技术，我国煤炭资源丰富，原煤中蕴含的甲烷等燃烧性气体含量高，相应地，污染物的成分也很高，例如煤气化废水酚、氨等，普通的化工工艺无法彻底处理，目前利用的是化工分离和生化处理的手段最为常见。

煤气化废水产生于煤气化炉，在煤制天然气的生产过程中所产生的废水，其作用是洗涤、冷凝、和分馏原煤中存在的多种废物成分，例如溶解或悬浮的无机污染物（硫化物、铵盐、氰化物等）、有机污染物（焦油、多环芳香族化合物等），这一类杂质在煤炭工业处理上很常见，突出的特点是浓度高、难分解、有毒，生化处理也无法完全讲解，这种被称之为“有机废水”，一旦处理不当就会严重污染地下和地表水，对环境造成巨大的伤害。

1 碎煤加压气化废水概述

目前国内采取的煤气化技术中，主要的工艺有三种，分别为：煤浆气化工艺、粉煤气化工艺和碎煤加压气化工艺，其中，以碎煤加压气化技术所产生的废水最难处理。

利用碎煤加压气化制造煤气产品（煤气、人工天然气等），主要的设备是鲁奇炉，德国鲁奇公司在上世纪三十年代就开发出来了这一技术，目前也是世界上利用最多的工艺技术。这一技术很显然存在落后的问题，但由于生产成本很低，依然被广泛采用。通过鲁奇炉工艺进行的碎煤加压气化产生的废水构成成分复杂，水质外观、状态、气味等物理性质状况很差，由于无法很好的清洗排除，大多数煤气废水中还带有焦油等物质。

从外观上识别判断碎煤加压气化所产生的废水并不困难，相比其他的废水，颜色主要表现为深褐色、浓度大，这些废水不经过任何处理就排放到自然环境中，需要很长的时间才能够净化，而且这是在毒素稀释的基础上发生的，一些有机物永远不能被降解。而目前我国所有的煤气化工厂所排放的污水，都严重超过国家颁布的排放标准，在近年来的内蒙、山西等地，出现过大量的非法排污现象。

简单地说，碎煤加压气化废水的危害有四个方面：

首先，碎煤加压气化产生的废水中含有大量有机物，排放到河流中会大量消耗水中的溶解氧，造成水生物的窒息死亡；其次，废水中含有氨氮氧化生成的亚硝酸盐，进入自然环境之后，对人类和其他动物的血液有毒害作用，降低血液的输送氧能力，同时亚硝酸盐也是公认的致癌物质；再次，废水排入河流之后会造成水体变成富营养化，有机物会粗使藻类过度生长，形成“绿潮”“红潮”等水质恶化现象，极难清理；第四，废水中大部分无知都能够和水体中的氯元素反映，形成毒素。

综上所述，碎煤加压气化技术中，所产生的废水是具有很大危害的，必须经过彻底的处理才能够排放，尤其是大量有毒的物质，混合在地表水中，人活动物误饮用之后会造成氰化物中毒，在短时间内造成死亡事件；通过时，有机污染物中含有的各种毒素也是强烈的致癌物质。

2 现阶段废水处理存在的问题及分析

国内很早就开始研究关于碎煤加压煤气化产生的废水处理问题，根据国内的处理现状，废水中的总酚质量浓度约为1000-1500mg/L，远高于设计值，对后期的污水处理难度提升了很多，主要的问题在于，原设计流程中废水的第一个处理步骤是提脱酸气，然后通过萃取的方法脱离酚类，最后经过蒸胺处理之后，进行生化处理作业。

但是，脱酸之后的煤气水呈现高碱性，在萃取脱离酚酞效果的方面表现很差，联合生产被这一步骤的影响，造成产量减少。

通过流程分析原因，不难发现主要是脱酸塔存在的问题，酸性气体无法彻底的脱离废水，最终形成了铵盐结晶，如此一来，整个系统就戛然而止。

通过实例进行说明，当前我国鲁奇炉工艺下所进行的碎煤加压汽化污水处理中，云南解开采用的是气浮之后，经过AO接触氧化、凝结沉淀、臭氧氧化等一系列过程；而山西天脊所采用的化工工艺也较为类似，但重点突出的是除酸流程；河南义马气化采用的污水处理工艺中，流程与前两个存在秩序差别，首先经过水解酸化和SBR，进而在进行接触氧化、气浮和过滤过程。这也与山西潞安集团采取的方法很想，不同的，后者在水解酸化之后采用的是HCR，这两个步骤重复进行多次，最后进行沉淀凝结；中煤龙化公司采用的工艺，最终加入了曝气生物滤池。

3 碎煤加压气化废水处理工艺综述

要进行煤气化废水处理工作，就先要弄清楚煤气化废水的性质和特点。经过以上的分析，不难发现在处理工艺上，重点要考虑如何解决有机污染、有毒无知等部分，而这些物理方法和化学方法的手段收效甚微，采用生物处理方法是不二选择，尤其是对废水中的氮类和氨类的处理。通过以下的路线方式选择：

3.1 废水的预处理

废水的预处理主要是物理和化学手段，为后续的生物处理奠定基础。一般会采用隔油沉淀取出油类物质，例如原煤中的乳化物、皂化物等，其次是大连高分子芳香烃类无知以及其他杂物。

3.2 生化处理

生化处理主要解决掉废水中的COD、酚类、氨类和氮类物质，生化处理也可以降解掉大多数有机物。

3.3 水解酸化

针对碎煤加压气化技术产生的废水，酸化处理时是解决有机物的最好办法，利用水解酸化提高B/C比例，同时酸化过沉重可以抑制大分子有机物的溶解，降低水体毒性，为后续好氧生化奠定基础。

3.4 好氧生物处理

所谓好氧生物处理方法，是指利用好氧微生物，在提供氧气存在的条件下（一般存在固定的比例），进行生物代谢以降解有机物，使其稳定、无害化的处理方法。这种方法适用于当前大多数有机废水处理，好氧工艺具备处理能力强、氨氮去除性能好等特点，主要的方法有一下几种。

3.4.1 SBR工艺

SBR（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process），序批式活性污泥法，是一种典型的好氧生物处理方法，包括该型工艺的运用，可以实现较为理想的时间分割操作和空间分隔操作。SBR的操作方法很简单，操作过程中可以保留间歇事端，循环式无激发工艺，可以独立运行并循环使用。

3.4.2 A2O工艺

A2O也被称之为“厌氧缺氧好氧”法，这是典型的三个步骤，通过厌氧、缺氧、好氧的顺序进行，实际上，这也是一种同步去除氮磷的工艺。在三种步骤不断的交替作用下，废水中的丝状菌不能够反之，降低了污泥膨胀率。

3.4.3 深度处理

污水在预处理和生化处理之后，还会保留一部分难降解的污染物，但这些污染物主要悬浮在水体中，需要深度处理才能够彻底解决。目前国内所采用的深度处理方法主要有：微絮凝沉淀、活性炭吸附、膜处理等。

4 结语

随着我国工业的发展，对社会经济做出了巨大的贡献，相应地，也对我国的环保事业提出了挑战。

碎煤加压气化技术的运用，在一定程度上实现了能源形式的转换利用，作为世界上最大的煤气化工国家，很显然在污水处理方面更应该做到先进的程度；目前，碎煤加压气化废水的处理，是影响水系统环境最顽固的污染问题。要彻底解决这一环境问题，就必须在经济发展和环境保护中做出平衡选择，一方面完善治理理论，研究新的工艺和技术，另一方面提高废水的综合治理和利用能力，实现可持续发展。

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