煤化工半焦废水处理工艺技术综述

盛凯(中冶赛迪工程技术股份有限公司，重庆 401122)

煤化工半焦废水处理工艺技术综述

盛凯(中冶赛迪工程技术股份有限公司，重庆 401122)

本文分析了煤化工半焦废水的水质特点，介绍了半焦废水处理典型工艺流程，重点对各种工艺技术原理进行了综述。

半焦废水;生化处理;膜技术;浓盐水处理;蒸发结晶

煤化工半焦废水是指半焦生产过程中产生的工业废水。半焦的生产过程主要是以侏罗纪不黏煤和弱黏结煤为原料，采用中低温干馏（约600℃～800℃）工艺制成，同时副产煤焦油和焦炉煤气。其产生的废水中含有大量难降解、高毒性的污染物，如苯系物、酚类、多环芳烃、氮氧杂环化合物等有机污染物以及重金属等无机污染物，是一种典型的高污染、高毒性工业废水[1]。

1 半焦废水水质

煤化工半焦废水成分复杂，污染物种类繁多，半焦废水典型水质如表1所示。

表1 半焦废水典型水质

由表1可知半焦废水污染物大致组成，其中油类、氨、酚类污染物具有一定经济价值，可进行回收的同时大幅降低污染物浓度。由于煤化工半焦生产企业采用的炉型大多为立式炉，其生产工艺产生的焦油与水很难分离，废水中COD含量高达30000～40000 mg/L，且含有大量抑制微生物生长的有毒物质，所以生化处理很难达标[2]。

2 半焦废水处理工艺

半焦废水污染物浓度比焦化废水高10倍左右，成分也更复杂，更难处理，其处理方法与焦化废水应有所不同，但由于半焦行业兴起较晚，目前国内外还没有成熟的半焦废水处理工艺，针对半焦行业废水难以处理的普遍问题，笔者认为其处理思路应本着一方面尽可能回收废水中有价值的产品同时大幅降低污染物浓度，另一方面显著提高废水可生化性，进而使得半焦废水得以实现无害化处理。

现有处理方法仍然主要借鉴水质相似的焦化废水处理工艺，即“物化处理+生化处理+深度处理+浓盐水处理”，图1为半焦废水处理典型工艺流程。

2.1 除油工艺

半焦废水中含有大量的重质焦油、轻质焦油及乳化油。为减少对后续生化处理工艺的不利影响，首先需除油。

目前，除油工艺有多种，如气浮除油、重力除油、化学除油、电化学除油、过滤除油等。但单一处理方法都存在一定局限性，针对半焦废水，可考虑重力沉降解与化学破乳相结合的复合式除油工艺。

2.2 脱酸脱氨工艺

半焦废水中含有大量酚和氨，若直接进行生化系统，会严重超出生化系统的脱氮能力，导致系统出水氨氮超标，在进行生化前，必须进行脱酸脱氨。目前脱酸脱氨工艺有“先蒸氨后脱酸”和“先脱酸后蒸氨”两种工艺[3]。其目的均为尽可能回收废水中具有经济价值的副产品，大幅削减污染物浓度，提高废水可生化性。

2.3 生化处理工艺

通过前述处理工艺后，半焦废水中的污染物浓度明显降低，可生化性大幅提高。

半焦废水生化工艺常采用两级生化工艺。一级生化工艺常采用A/O内循环生物脱碳脱氮工艺或SBR序批式活性污泥工艺。其中A/O工艺由于容积负荷大、处理效率高、流程简单、投资省、运行费用低而被广泛采用。

图1 半焦废水处理典型工艺流程

经一级生化处理后，废水中COD大部分为难生化降解的大分子有机物，为提高二级生化处理效率，通常需先进行高级氧化。二级生化工艺常采用A/O内循环生物脱碳脱氮工艺或曝气生物滤池。

2.4 高级氧化工艺

目前高级氧化技术众多，具有相似的技术原理，通过选取合适的催化剂激发各种氧化剂生成羟基自由基，从而破坏污染物分子结构，主要有芬顿试剂氧化法、臭氧氧化法、催化湿式氧化法、超临界水氧化法、电化学氧化法等。

2.5 脱盐处理工艺

为进一步实现半焦废水资源化回用，还必须采用组合膜工艺对生化出水进行脱盐处理。废水脱盐处理常用的工艺为超滤（UF）+反渗透（RO）工艺。

UF工艺可进一步去除水中悬浮物、胶体、有机物等杂质。RO工艺主要通过反渗透膜脱除全部二价及以上离子和绝大部分一价离子。

2.6 浓盐水膜浓缩处理工艺

浓盐水的膜浓缩工艺，目前常用的有高效反渗透膜浓缩、DTRO（碟管式反渗透）以及震动膜浓缩等。

高效反渗透膜浓缩对来水进行软化除硬、脱气、加碱后进入RO膜进行膜浓缩，在高pH值下，RO膜处于连续清洗状态，抗污堵性强。

DTRO由于其通道宽、流程短、高速湍流的特点，它可以容忍较高的进水悬浮物而不会堵塞。

震动膜浓缩是采用平板反渗透膜进行浓缩处理，外加机械高频率震动在滤膜表面产生高剪切力的新型、高效的“动态”膜分离技术。

各种膜浓缩工艺在其他行业都有所应用，DTRO水回收率一般为80%左右，其余膜浓缩工艺水回收率均可达90%以上。

2.7 浓盐水蒸发结晶处理工艺

目前蒸发结晶技术主要有MVR（机械压缩蒸发工艺），MED（多效蒸发）等。

MVR是将蒸发器产生的全部二次蒸汽经机械压缩机压缩，增加热焓后作为蒸发器的加热蒸汽，本工艺回收了蒸汽潜热，提高热效率，降低能耗，是一种新型高效节能蒸发技术，但价格昂贵。

MED是利用多个串联的蒸发器加热蒸发盐水，前一效蒸发器产生的蒸汽作为下一效蒸发器的热源并冷凝成淡水，此工艺一次投资较MVR省，但蒸发器内结垢严重。

蒸发结晶工艺均有其局限性，这些缺点是制约着蒸发结晶工艺发展及应用的主要因素。

3 结语

目前国内外尚没有出现成熟的半焦废水处理工艺，其处理方法主要借鉴水质相似的焦化废水，典型处理工艺流程包括除油工艺、酚氨回收工艺、生化处理工艺、深度处理工艺、脱盐处理工艺和浓盐水处理工艺。

半焦废水水质污染物成分复杂，本文介绍的各种处理工艺目前在推广应用中都存在一些问题，如一次投资成本高、运行费用高、腐蚀结垢严重、反应条件苛刻等，这也是半焦废水处理领域亟需解决的问题。

[1]高剑.半焦废水中污染物组成及其去除特性分析，[D].陕西西安.西安建筑科技大学.2014.

[2]蔡永宽，张智芳，苗瑞，等.半焦生产高浓度难降解有机废水处理技术工艺试验研究[J].西安建筑科技大学学报，2012，44（4）：558-561.

[3]安路阳，李超，孟庆锐等.半焦废水资源化回收及深度处理技术[J].煤炭加工与综合利用，2014，10：42～47.

盛凯（1985-），男，工程师，硕士。