“零排放”技术在煤化工污水处理中的应用

焦 蓬 白晓宇 孟 迎 卫荣荣

（阳泉煤业（集团）有限责任公司化工研究院 山西太原 030021）

引言

“富煤、贫油、少气”是我国先天性的石化能源结构，这也决定了我国是以煤为主要能源的国家。大力发展煤化工能源技术符合我国的能源条件，是我国近几十年发展的重要方向。煤化工属于高耗水行业，水资源需求量大，随着煤化工技术的不断提高和煤炭资源的开发利用，煤化工产业生产污水处理问题变得越来越突出。煤化工污水“零排放”就是将煤化工项目中产生的废水进行处理，最终浓缩成为固体，而不再排放任何形式的废水，以此来提高对水资源的利用率，节约水资源，减少环境危害。考虑我国的能源环境现状，实现煤化工污水的“零排放”已然成为煤化工行业发展的必然要求。

1 污水的“零排放”技术现状

在科技的进步和污水处理技术不断的发展优化中，污水处理最早是直用直排，然后是采用源头治理，之后初步形成分类分级处理的用水网络，分质回用实现污水减排，最终实现了污水的“零排放”。“零排放”技术在20世纪70年代最早应用于火力发电厂[1]。研究目标是实现新鲜水用量最小化、工艺单元用水指标体系化、污水集中处理量最小化，达到分质合理回用与节能和节水的耦合优化。目前，拥有污水“零排放”技术专利的公司主要有CE公司、AquaTech公司、CombinedSolarTechnologies公司、Veolia公司、SIEMENS公司、GEAMesso公司[2]。表1为目前污水“零排放”技术情况。污水“零排放”技术已经应用于多个行业中，比如大唐多伦煤化工煤基烯烃项目新增污水处理站工程、河北正元化工集团有限公司氮肥企业污水的零排放、韶关冶炼厂工业废水的“零排放”等等，这都是在煤化工、氮肥、金属冶炼污水“零排放”的成功案例[3]。

表1 目前污水“零排放”技术情况表

2 煤化工污水的“零排放”处理技术及应用

煤炼焦、煤气净化、化工产品回收精制等是煤化工污水排放的主要生产过程。煤化工污水一般水质相对复杂，水量较大且有毒，含大量有机污染物、酚、硫和氨等，还有大量有毒的吡啶、喹啉、联苯、吲哚等污染物。表2是煤化工中煤气化污水的水质情况，不同的煤气化工艺，污染物的种类和含量也有一定的区别[4-5]。

表2 煤化工中煤气化污水的水质情况表

煤化工污水“零排放”处理技术主要包括污水的预处理、生化处理、深度处理及浓盐水处理几大部分，其中浓盐水处理阶段的蒸发结晶部分是实现污水“零排放”的重点和难点，从表1中我们也可以看出各污水“零排放”技术专利也主要是应用于浓盐水处理的蒸发结晶阶段。目前在国内煤化工污水“零排放”成功运行的项目不在少数。

大唐内蒙古多伦每年46万吨的煤基烯烃煤化工项目，于2011年新增了污水处理站工程，2013年6月成功结晶出盐，该项目是国内第一座煤化工污水“零排放”技术成功运行项目。

中煤图克BGL气化废水处理工程，该项目于2012年开始动工建设，2013年试运行成功。项目运行至今5年多，100%生化处理系统出水回用至原水系统，每天蒸发器系统处理600-720吨的高浓水，产生12-20吨盐，真正实现了煤化工废水的“零排放”。

神华宁煤煤制二甲醚及煤基烯烃一期项目，于2015年新增了污水处理项目，2015年12月成功结晶出盐，该项目采用膜法浓缩与热法蒸发结晶相结合工艺，是国内第一家采用膜浓缩污水处理技术的项目。该工艺技术采用膜浓缩处理的同时，大大减少了热法蒸发结晶的处理规模，使整个污水零排放项目的处理成本大幅度缩小[6]。

某大型一体化煤制烯烃项目，以煤为原料生产180万t/a甲醇，该污水处理工艺中采用了非晶种法蒸发技术，该处理装置自2016年8月调试并投入运行，运行一直比较稳定[7]。

不过，并不是所有采用污水的“零排放”处理技术的项目都能成功。大唐克旗煤制天然气项目废水处理，该项目气化采用“鲁奇炉”工艺，自投产以来污水处理系统生化出水一直未达设计要求，导致后续零排放工艺段不能满足处理要求。2017年与宁波工程有限公司签订污水处理优化及改造项目工程设计。

结语

利用污水的“零排放”技术可以避免对水源的污染，随着环保压力的增大，煤化工项目污水的“零排放”势在必行。目前，越来越多的煤化工项目采用污水“零排放”技术，尤其是新上煤化工项目。但由于在煤化工行业中，不同的原料、设备和工艺，产生污水的水质情况有很大差异，我们只有针对企业污水的实际特点选用合适的工艺和技术，才能实现“零排放”，并且降低综合投资和运行成本。