关于煤化工废水处理的几点认识

曲江

摘 要：随着现代煤化工的高速发展，人们对环境要求更高，不再一味追求以损害环境为代价来发展经济，其中重点应重视煤化工的废水处理问题。本文针对我国煤化工废水处理中存在的问题，从设计原则、设计规模、单元处理能力、平衡问题、防范上游波动、废水全部回用等方面进行了简单的经验叙述。

关键词：煤化工废水；处理；零排放；溶解性固体总量

煤炭是我国的主要化石能源，我国富煤、贫油、少气的能源结构决定了煤化工产业的迅速发展，尤其是新型煤化工产业。新型煤化工不仅可以实现煤炭资源的清洁高效利用，还可以部分代替石化产品。发展新型煤化工产业是保障我国能源安全的必由之路。我国煤炭资源和水资源分布极不均衡的逆向分布，例如黄河中上游的山西、陕西、宁夏、内蒙古4省区的煤炭资源保有量占全国的2/3，而这里的水资源仅仅占全国的3.85%。另外，煤化工生产过程中会产生大量的含盐废水，盐经过常规的污水处理工艺，是无法降解或去除的。目前黄河流域累积的盐含量已经接近生态允许的红线，如果再不加以严格控制，随着这些地区煤化工的发展，环境矛盾就会十分突出，黄河流域的生态治理将变得更困难。2015年工信部发布的《煤制烯烃行业规范条件》（征求意见稿）中，提出了采用“工艺废水全部回收利用，循环水系统污水不向厂区外排放”的概念。根据这个概念，笔者认为，应该对煤化工废水处理有一个新的认识。

1 设计原则的确定

一般的设计原则有经济节省性、运行安全可靠性、技术先进性等三项原则。废水处理在煤化工中的从属性、公辅性，决定了其设计的第一原则必须是运行安全可靠性原则。“煤头水尾”之说就废水处理的安全稳定可靠运行，决定着煤化工项目的整体能否稳定运行。在遵循运行安全可靠性原则的基础上，通过优化工艺流程、尽可能利用水头余压及地势高差进行布置各单元。也就是经济节省性。第三个原则是技术先进性，不能一味的追求技术上的先进性，笔者认为应在经济可行的基础上寻求一定的先进性。煤化工废水处理技术选择应综合进水水质、出水水质、能量消耗、药剂消耗、操作条件、投资、固体废物的处置、工艺成熟可靠性等多方面综合比选，在充分论证的基础上可考虑新的技术，而不应过分地强调要有工程实例经验。

2 处理水量（设计规模）设计通常偏小

设计人员一般没有响应的生产实践经验，处理水量仅仅依据生产装置提供的工艺包数据进行设计，殊不知工艺报数据只是理想状态的计算数据。笔者认为，应该对类似工艺稳定运行装置进行调研后进行从新核定水量及水质，作为下游水处理装置的正常运行水量，而处理水量（设计规模）应在充分考虑个单元回流量、事故水量的基础上加10～15%的水量作为最终水处理装置的设计规模。

3 各单元的处理能力设计该如何考虑

考虑到水处理设备在清洗、再生、回流等特点，设备台数应适当考虑离线设备台数的设置，在线运行设备处理量必须不低于平衡水量加上本单元回流水量，这样才可以保证生产的平稳运行。

4 废水处理设计的平衡问题

笔者认为，废水处理应该考虑的平衡应该有水平衡、盐平衡、热平衡等。水平衡问题都会认证考虑，往往装置实际处理水量较设计大致使运行困难，原因上面已说明。热平衡在废水处理设计上很少考虑在冬季低温和夏季高温的极端天气下的上游来水高温或低温的问题，致使废水生化系统运行不稳地出水超标。从保障生产运行稳定角度看应在设计阶段对高、低的极端温度天气下的热平衡进行设计优化或配置相应设备。如果我们从质量守恒定律出发，仔细观察煤化工废水处理和零排放的整个工艺流程，感觉它更像一个系统运行的化工系统。水和盐必须达到平衡，在整个工艺过程中既有物理反应也有生化反应，液体中各类物质的量必须尽可能的精确计算。在数年前，膜浓缩和蒸发结晶时不时的会出现停车待料或开不下去的情况，归结起来就是水平衡与盐平衡的计算不準确，甚至有人都不会去计算。

5 应把有效防范上游水质水量波动放在首位

防控风险首先要抓好上游。上游排水水质、水量均衡，防止来水冲击是污水处理装置稳定运行的首要条件。在生产运行中，做好风险防控意识。充分发挥预处理的均质、缓冲作用。保持事故池在低位状态，当超标污水到来时，先切入事故池。而后逐步切入生产调节池，以保证后续单元进水的稳定。即使废水化学需氧量浓度不变，其污染物的组成也可能差异较大。现有煤化工废水处理工艺流程大都采用长流程的多级生化处理工艺，废水水质的频繁波动会影响生化系统的处理效果，甚至会造成系统瘫痪。因此，应将如何有效防范水质水量波动放到首位。应对煤化工废水水质水量频繁波动的措施，除了有效充分利用事故池与调节池外，更重要的是优化好气化、甲醇制烯烃等上游工艺环节的运行，提高废水稳定性。在就是在进生化系统前，采用强化预处理措施。

6 现阶段废水能够全部回用就是零排放

2008年，国家质量监督检验检疫总局颁布的GB/T21534-2008《工业用水节水-术语》中对零排放解释为“企业或主题单元的生产用水系统达到无工业废水外排”。可以理解为，零排放就是将工业废水浓缩成为固体或浓缩液的形式再加以处理，而不是以废水的形式外排到自然水体。现代煤化工企业废水按照含盐量可分为两类：一是高浓度有机废水。主要来源于煤气化工艺废水等，其特点是含盐量低、污染物以COD为主；二是含盐废水。主要来源于生产过程中煤气洗涤废水、循环水系统排水、除盐水系统排水、回用系统浓水等，其特点是含盐量高。煤化工企业要实行废水零排放，首先要解决的就是脱盐问题。煤化工废水“零排放”处理技术主要包括煤气化废水的预处理、生化处理、深度处理及浓盐水处理几大部分。因煤化工项目耗水量大、废水成分复杂，煤化工行业的废水排放问题成为环保治理的重点。综上，笔者认为，煤化工废水处理应主要包括两个层次，一是采用节水工艺等措施提高用水效率，降低生产水的消耗；二是采用高效的水处理技术，处理有机废水及含盐废水，将废水全部回用，所有废水不外排且水污染物不以其它形式转移。只要做到这两点，就可以叫做零排放。

7 目标不是水质最优而是不排

笔者认为，废水“零排放”追求的目标是尽可能少排或不排，而不是出水水质的最优，出水指标只要满足回用水点的用水指标即可。现阶段煤化工废水处理回用一般是当作循环水系统的补水使用，按照相关标准循环水补水的总溶解固体、化学需氧量浓度限值1000mg/L、30mg/L。目前的“零排放”工艺流程一般都配置膜浓缩单元和蒸发结晶单元，一般经过膜浓缩单元后的出水水质远好于上述标准值，实际上造成了废水的过度处理。煤化工废水处理应采用水夹点技术，在废水的梯级利用、循环使用、再生使用3个层次进行系统优化与集成，通过寻求不同水质、不同用户的最佳匹配，实现废水产生装置废水产生量的最小化和水资源利用的最大化。同时做好上下游装置单元间的水量缓冲调节。

8 煤化工废水较难去除的是溶解性固体总量

煤化工废水中的污染物总体可以分为有机物及无机物，在分析检测上可大致认为化学需氧量和溶解性固体总量。化学需氧量的去除相对较容易，工艺技术较成熟。溶解性固体总量组分的复杂性导致去除难度增加和费用高，企业难以接受。煤化工废水中溶解性固体总量的来源主要有以下3种：一是原水中带入，特别是黄河水，该部分所占比例较高；二是水处理过程中投加的酸、碱、阻垢剂、缓蚀剂、分散剂等；三是煤气化过程中，煤炭中盐类物质溶解到水中。现有煤化工废水处理系统一般将各种废水混合在一起处理最后去蒸发结晶。这样来自煤中或催化剂中的盐可能含有重金属或有机物而污染其它两种盐，不利于综合利用，造成最终结晶盐无法資源化、处理费用高。所以，煤化工废水系统设计应从源头上根据各股废水的溶解性固体总量进行分质、分级处理和利用，一是当原水盐分浓度较高时，可采取除盐前置，对原水进行“零排放”设计，产生的盐比较纯净，可作为副产品综合利用；二是对循环排污水系统进行“零排放”设计，产生的盐所含杂质相对简单，比较容易处理和综合利用；三是对污水处理系统应将高盐高氨氮气化废水与其他低盐高化学需氧量的废水分别设置系统处理；气化废水中的盐组分最为复杂，可根据实际组分的不同纯化综合利用或作为危险废物进行安全处置。低盐高化学需氧量的废水可在去除化学需氧量后并入循环排污水的“零排放”系统进行处理。

9 结束语

通过在设计原则、设计规模、单元处理能力、平衡问题、防范上游波动、废水全部回用等几个方面的经验叙述，分享一点点经验，源于同行商榷。