浅析煤化工废水处理零排放技术问题及对策

2017-01-22杨芳军神华新疆化工有限公司新疆乌鲁木齐831400

资源节约与环保 2017年5期

杨芳军（神华新疆化工有限公司新疆乌鲁木齐831400）

浅析煤化工废水处理零排放技术问题及对策

杨芳军
（神华新疆化工有限公司新疆乌鲁木齐831400）

煤化工产业用水量和废水排放量很大，且废水中所含污染物的浓度非常高，随意排放极易对环境造成严重的污染，为良好的解决煤化工水资源供应和废水排放的问题，实现煤化工产业的可持续发展，煤化工废水处理零排放技术被提出，有效的解决了煤化工水资源利用的问题。然而煤化工废水零排放技术还存在很多技术问题需要解决。本文针对煤化工水处理中存在的一些技术问题进行了分析，并针对这些问题提出了相应的解决措施。

煤化工废水处理;零排放技术;存在问题；对策

1 概述

我国煤炭资源极为丰富，而油气资源偏少，近年来煤炭价格的大幅下跌，促进了煤化工产业的发展。煤气化是煤化工的主要化工产业，主要用以合成替代石油化工产品和燃油产品，缓和经济发展对石油、天然气能源的依赖性。煤和水是煤化工企业发展的重要资源，而我国煤炭资源和水资源的储藏呈逆向分布，煤炭资源大都处于水资源较为贫乏的地区，由于煤炭资源的主导地位，水资源严重制约了煤化工产业的发展。煤化工项目在建设和生产中用水和排污量大的问题也十分明显。近年来，国家对煤化工盲目发展导致的水资源失衡问题给予了高度重视。同时，国家对煤化工新建项目的用水和污水排放也做出了严格的规定，要求企业实现废水零排放。[1]然而，煤化工废水零排放还存在一些问题需要解决。本文以煤气化工工艺为例，分析了废水零排放中存在的问题，并针对这些问题提出了相应的解决措施。

2 煤化工废水处理零排放技术存在的问题及解决措施。

2.1 煤化工废水的处理工艺分析

煤化工废水零排放项目中，根据含盐量的多少，其废水可分为有机废水和含盐废水两种。其中有机废水主要为生产废水和生活污水，含盐量低、含COD较高；含盐废水主要为洗涤废水、循环水排水、除盐水排水以及生产回用系统排水，其含盐量较高。

2.1.1 有机废水处理工艺

有机废水通常采用物化处理、生化处理和深度处理三环节处理。

（1）物化处理段。物化处理段主要包括隔油池、气浮池和混凝沉淀池三部分，隔油池主要用于废水中大部分油类的去除；气浮池主要用于密度较小的油类和悬浮物的去除；混凝沉淀池主要用于悬浮物和胶体的去除。

（2）生化处理段。生化处理段通常包括缺氧-好氧脱氮工艺、厌氧-缺氧-好氧工艺、序批式活性污泥法、氧化沟工艺和生物移动床反应器几部分。缺氧-好氧脱氮工艺和厌氧-缺氧-好氧工艺通过厌氧和好氧的交替转换去除有机物和氮类化合物。序批式活性污泥法可实现厌氧和好氧的交替进行，以去除有机物和氮类化合物。氧化沟工艺包括好氧和厌氧区域，从而达到硝化和反硝化的目的。生物移动床反应器兼具生物滤池与流化床的优点，通过生物膜完成硝化和反硝化，从而实现脱氮的目的。

（3）深度处理段。深度处理通常有臭氧氧化，化学氧化、曝气生物滤池和活性炭吸附。其中臭氧和化学氧化的主要目的是提高废水的可生化性。曝气生物滤池的目的是将COD和氨氮去除。活性炭主要确保出水的稳定性，避免出水水质波动冲击后续膜处理。

2.1.2 含盐废水的处理

含盐废水的处理通常采用低盐废水、浓盐水处理和高浓盐水固化处理三段处理。

（1）低盐废水处理段。该处理段主要包括混凝沉淀、过滤、超滤和以及反渗透，其中混凝沉淀用于去除SS和胶体。过滤用于去除废水中的悬浮物和胶体。超滤用于进一步去除SS、胶体及COD。一级反渗透用于脱盐。

（2）浓盐水处理端。该阶段主要包括机械过滤、脱钙脱镁、膜浓缩。机械过滤用于去除SS和胶体。脱钙脱镁用于去除钙、镁化合物。膜浓缩用于浓盐水的浓缩，提高水的回收率。

（3）高浓盐水固化处理。该阶段主要包括机械蒸发和蒸发塘。机械蒸发利用蒸汽完成盐的结晶。蒸发塘利用自然能源实现高浓盐水的自然结晶。

2.2 煤化工废水“零排放”存在的问题及建议

2.2.1 存在的问题

（1）煤化工企业的用水量大，需要第二水源作为水源保障。用煤制油为例，每吨产品的耗水量为8-12吨，而煤化工企业大都位于煤炭基地附近，这些地区往往水资源匮乏，急需第二水源保障。

（2）煤化工企业需要进一步研究有机废水和含盐废水的水质特点。目前煤化工废水处理的有机废水预处理和生化处理的出水水质仅对COD、氨氮、酚类、油类、氰化物等成分进行了规定，对废水中毒物、易挥发物质、有色物质以及难降解物质的种类和数量指标具体要求。对废水中含盐废水的水质，也只是标明COD、SS、氨氮、TDS等指标，对TDS的成分和膜污堵的物质成分没有进行进一步分析。

2.3 煤化工废水零排放工业也存在很多问题需要解决

（1）有机废水通过“物化+生化+BAF”工艺处理后，其出水和含盐废水一起进入双膜回收系统，若在双膜系统中应用一级反渗透，会产生大量的浓水，若按照反渗透的浓缩倍数推算水质特征，则水质的实际特征难以查明。生化处理后的水质不达到再生水水质的相关标准。

（2）含盐废水处理的污堵问题和设备腐蚀问题严重。若通过二级反渗透手段减少浓水的产生，一级反渗透中的钙、镁、硅等离子会严重污染反渗透膜，而脱硅问题很难解决，加上高盐分对设备的腐蚀，膜装置和设备的处理效率和使用寿命都受到严重影响。

（3）二段再浓缩回用后的浓盐水TDS可达50000mg/ L以上，浓盐水的处理非常关键。蒸发结晶是浓盐水处理的常用方式，耗能大和对材质防腐要求高是所面临的最大问题。企业大都采用蒸发塘自然蒸发的方式对浓盐水进行处理。但自然蒸发塘挥发性有机物容易渗漏，对外界造成污染，同时其占地面积也较大，难以实现完全意义上的零排放。

（4）次生污染和环境污染隐患较大。在整个生产流程中，废渣中含有大量重金属，一旦处理不当很容易造成二次污染。而废液在储存运输中，一旦发生渗漏也很容易对周围环境造成污染。

4 存在问题的解决方案

（1）水源保障，开辟煤化工处理的第二水源。煤炭基地中，除自来水外，自然降水、矿井废水、以及地下水都可作为可利用水源，利用循环使用的原理，对水循环利用进行深层次发掘，修建地下水库，满足煤化工企业的供应需求。可以利用矿井废水补充煤化工用水的不足，落实煤化工企业充足的水源保障。

（2）进一步分析有机废水、含盐废水以及一级反渗透浓盐水的水质成分。对生化处理和有机废水预处理的出水水质，进行增项分析，增加毒物、易挥发、有色物质、难降解物质的定性和定量分析。进一步分析煤化工废水中含盐废水中TDS的组成成分和膜污堵物的组成成分。定性定量分析反渗透浓盐水的水质特征。根据污染物分析结果有针对性的改进废水处理工艺，提高废水处理水平。[3]

2.5 延长废水零排放理念的建立

（1）针对二级反渗透膜钙、镁、硅等离子污染反渗透膜且脱硅难的问题，进行一级反渗透浓水中硅离子的化学特性，并进行钙、镁、硅的高效脱离技术。对在用的二级反渗透工艺进行优化，设计高效、经济、稳定的新型高盐水反渗透回用工艺。

（2）以高级氧化技术为依托，研发相应的废水净化技术和净化设备，高效去除反渗透高浓盐水中的难降解有机物，对反渗透浓水机械蒸发中的易挥发物质进行有效控制。

（3）对现有浓盐水蒸发塘耗能大、成本高、占地面积广等问题，研发新型的高效节能浓盐水蒸发设备+蒸发塘联合技术，实现反渗透高浓盐水的高效处理和资源化再利用。

（4）针对二次污染问题。从企业、园区和区域三个层次做好水资源利用和废水处理，建立公共事故水系统，发挥公共优势，分担企业风险，降低二次污染的风险。