安徽某地区煤化工污水“零排放”工艺技术探讨

郭秀文

摘要：我国煤化工产业众多蓬勃发展，但由于煤化工项目具有耗水量大，生产污水含盐量高、废水排放污染严重等特点，近年来煤化工行业面临着严峻的考验，其中水资源及环境制约成为其中难以逾越的屏障。为保证国家能源安全，减轻日益严峻的环境污染问题，如何通过不断创新的废水处理技术去解决废水污染问题以及污水的深度处理并回收利用，以最终实现煤化工污水“零排放”，就成为了亟需解决的问题。目前达到废水“零排放”的目标还存在一定困难，此次主要就煤化工行业高盐废水零排放技术做简要分析探讨，并提出了实现“零排放”的相关发展建议，为今后高含盐废水处理技术的应用提供借鉴。本文主要研究的是利用生化处理法去除COD、N、P，利用超滤去除SS、胶体，利用反渗透、正渗透去除硬度、硅酸盐等离子，最后采用蒸发结晶的方式生产出杂盐，实现零排放。

关键词：煤化工；零排放；废水回用；反渗透；正渗透；蒸发结晶

随着煤化工项目的不断发展以及日益严重的水资源和环境污染问题，工业污水的污染已经成为我国经济发展的绊脚石，同时在全球范围内也引起了相关专家和学者的共同关注。怎样平稳地过渡--既不伤害生态环境，又能发展工业，是全球面临的共同课题。有效的水资源管控和废水的回收利用是污水零排放的前提和保障。

一、煤化工污水的特点：

要实现污水回用并实现“零排放”，首先需确定回用水用途以及蒸发结晶后盐的处理办法，从而确定处理后水质、水量等数据，在此基础上考虑工艺的可行性，以及投资、运行费用及设备维护等因素，采用最佳的处理方案确保系统高效、稳定、可靠运行。

煤化工污水具有成分复杂且用水量较大的特点，一般包括煤气化污水、循环水排污、化学水再生水、各装置生产污水以及生活污水等，根据不同的炉型，煤气化污水水质不同，例如东方炉的煤气化污水具有高COD、高氨氮、负硬度等特点，也是最难处理的一股水，循环水场的排污水及脱盐水再生水具有含盐量高的特点，各装置生产污水及生活污水具有高COD的特点。

二、各阶段工艺选择

（一）生化处理阶段

由于煤化工污水具有高COD、高氨氮、高含盐量的特点，工艺不同，水质不同；所以在污水前期处理阶段采用硝化、反硝化工艺去除水中COD和总氮。可在生化处理的末端增加超级氧化（目的在于增加可生化性，一般推荐臭氧催化氧化）+BAF工艺，进一步去除COD，产水可以达到COD<60，氨氮<10，浊度<1的标准，该出水水质可以部分达到回用标准。

（二）脱盐阶段

化学水再生水、循环水排污水、生化产水混合后进入脱盐阶段。由于混合液含盐量高，直接进入膜处理阶段会增加膜的反洗频次，影响膜的使用寿命，所以在进入膜处理阶段前先对混合液进行预处理。

1、预处理单元（高密池+砂滤+超滤+离子交换）

混合水质中钙镁硬度、悬浮物、胶体等含量较高，直接进入反渗透处理阶段会增加膜的反洗频次，影响膜的使用寿命，所以在进入膜处理阶段前先对混合液进行预处理。预处理是首先通过投加软化药剂去除水中的悬浮物、硬度、部分COD及胶体硅，然后通过砂滤、超滤进一步去除悬浮物、胶体、COD，最后通过离子交换方式脱除废水中的残留硬度。

药剂软化法主要是投加化学药剂（烧碱、石灰、纯碱等），通过化学反应使鈣镁离子沉淀析出，从而降低水的硬度。根据生产废水水质特点（硬度高、碱度低），考虑采用烧碱-纯碱软化法。

烧碱-纯碱软化法药相对于石灰-纯碱软化法具有药剂投加量相对较低，除镁效果好，药剂费用较高的特点。

经超滤处理后的水通过离子交换法（弱酸阳床）去除水中的钙镁硬度，运行时：阳树脂（H-R）+（M+）-->（M-R）+（H+），再生过程为其逆过程。其中M+为钙镁离子。相对于强酸阳床，弱酸阳床中填充大孔型弱酸阳树脂，具有交换容量大吸附性稍弱的特点。

2、除盐单元

1）反渗透（RO）

经过预处理后的水，进入反渗透装置。

反渗透是借助于选择透过性膜的性能，以压力差为推动力的膜分离技术，当系统中所加的压力大于溶液渗透压时，水分子不断的透过膜，经过产水流道流入中心管，然后在出水端流出，进水中的杂质如：离子、有机物、细菌等被截留在膜的进水侧，然后在浓水端流出，从而达到淡水净化的目的。

经反渗透处理后的产水可回用做循环水、化学水补水。

（三）浓缩结晶

来自反渗透单元的浓水可根据环评要求直接进入蒸发结晶产出杂盐进行填埋，或者采用纳滤、热法等手段进行分盐，然后通过蒸发结晶产出硫酸钠和氯化钠。

1、蒸发器

目前常用的蒸发器主要分为以下两类：

1）多效蒸发器

多效蒸发是将多个蒸发器串联运行的蒸发操作，使蒸汽热能得到多次利用，从而提高热能的利用率。以两效蒸发器为例，第一个蒸发器（称为第一效）以生蒸汽作为加热蒸汽，第二效以前一效的二次蒸汽作为加热蒸汽，从而可大幅度减少生蒸汽的用量。每一效的二次蒸汽温度总是低于其加热蒸汽，故多效蒸发时各效的操作压力及溶液沸腾温度沿蒸汽流动方向依次降低。

多效蒸发器的主要特点如下：

i）使用生蒸汽加热，需要消耗大量蒸汽，相对电能消耗较少；

ii）前一效蒸发器内蒸发时所产生的二次蒸汽用作后一效蒸发器的加热蒸汽，可节省一部分的蒸汽使用量；

iii）设备占地面积较大。

2）MVR蒸发器

MVR蒸发器不同于普通单效降膜或多效降膜蒸发器，MVR为单体蒸发器，集多效降膜蒸发器于一身，根据所需产品浓度不同采取分段式蒸发，即产品在第一次经过效体后不能达到所需浓度时，产品在离开效体后通过效体下部的真空泵将产品通过效体外部管路抽到效体上部再次通过效体，然后通过这种反复通过效体以达到所需浓度。

2、盐浆脱水

来自结晶器的盐浆经过分离浓缩，直接进入离心脱水机进行脱水，产生的混合固体外运处置。

三、结论

要达到煤化工污水“零排放”的目的，就必须对产生的污水深度处理回用。煤化工污水量大、水质复杂，其较高的含盐量利用成熟的反渗透技术、正渗透技术、纳滤分盐技术处理较为经济可行。再利用蒸发结晶技术将浓盐水结晶并收集，从而实现煤化工污水“零排放”。

参考文献：

[1]《高效反渗透废水处理工艺在电厂废水零排放中的应用》作者：胡小武.

[2]《排水工程》作者：张玉先.