现代煤化工废水近零排放技术难点及展望

李曙光

摘 要：相比于传统煤化工，新型煤化工在生产化学品的基础上更加倾向于生产洁净能源。社会经济快速发展的同时带来了很多问题，包括环境和能源问题，制约着我国经济的发展，所以必须要及时解决这些问题。煤化工企业的发展对我国环境和能源有着重要的影响，必须要解决其生产过程中产生的废水，促进煤化工废水的零排放。因此，就要积极探索新型煤化工废水零排放技术，结合我国现阶段废水零排放的情况，探索有效的技术，降低废水零排放技术工艺的运行难度和风险。本文就现代煤化工废水近零排放技术难点及展望展开探讨。

关键词：煤化工;零排放技术;策略

引言

煤化工能源产业由于煤炭在中国能源储备中的首要地位而得到迅速发展。现代煤化工是以煤为原料，经化学加工转化为气体、液体和固体燃料以及化学品的过程。近年来国家经济的高速发展对能源的需求剧增，同时“贫油、少气”的能源特点更加突出了供需矛盾，因此现代煤化工产业的发展是我国能源供给和经济可持续发展的保证。

1 煤化工废水分类及水质特点

煤化工项目实现废水“零排放”有两个重要的前提条件，一是分类收集废水，二是分质处理废水。以不同的污染物类型可将煤化工废水分为两种，即含盐废水和有机废水，其中有机废水包括初期雨水、气化废水、地面冲洗水、化工装置废水以及生活污水等，氨氮和COD浓度偏高是有机废水的水质特点。气化废水是有机废水中含量最高的，通常都在60%以上，表1统计整理了几种典型气化废水的水质情况。

表1 典型气化废水水质

从表1的统计数据中不难看出，中温气化工艺中的废水成分复杂性较高，还含有降解难度极高的酚类、焦油等物质，同时氨氮浓度也很高。就酚氨回收效率而言，相比于国外一些国家，国内的酚氨回收率比较低，即使经过了酚氨处理后的废水中仍然有很高的氨氮和COD质量浓度，通常都超过了300mg/L。废水中的有机污染物类别有很多，比如含有硫、氧、氮的杂环化合物，以及多环芳香族化合物、酚类化合物等，这些都是典型的降解难度高的有机化合物工业废水。就废水水质而言，德士古水煤浆加压气化以及壳牌粉煤加压气化的水质要简单得多，主要表现在COD的质量浓度低，通常都在500mg/L以下，200mg/L左右的氨氮质量浓度就属于比较高的范畴了。含盐废水也被称为清净废水，包含与其中的物质主要有化学水站排水和循环性排污水，这类废水的主要特点是总溶解固体和悬浮固体的浓度偏高，相对而言与COD和氨氮的浓度差距过大。废水中总溶解固体浓度过高主要是因为化学水系统和循环水系统添加了一些化学药剂，用于增进新鲜水的浓缩。

2 新型煤化工废水零排放技术的主要问题

2.1 排放工序复杂

近年来，我国很多煤化工企业开始探索废水零排放的技术，不断优化调试了其工艺流程和相关参数，又效降了其生产过程中的能耗。但是因为压力、反应温度等相关参数不断变化，使得整个试验调试过程中的废水水质也不停出现波动。而且生产操作系统的稳定性不足，难以满足废水处理系统的回用水要求，所以废水处理后还不能进行有效利用，依然只能运用传统的方法向外界排放，不能有效解决环境污染问题。

2.2 技术层面的问题

首先，气化废水处理难度大。尤其是在砰煤加压气化废水中，含有大量的油类、酚类以及氨氮等有毒有害的物质，这些物质的降解难度大;其次，废水水质波动范围大。产生于新型煤化工生产中的废水，其水质很容易受到煤质、反映温度、物料以及压力因素的影响，所以稳定性较差，具有较大波动性的废水水质给后期废水的治理与回收都造成了一定的影响，以砰煤加压气化废水为例，COD在此类废水中的波动范围通常在3倍以上，而某煤直接液化项目所产生废水中的COD波动范围甚至高达10倍以上;最后，有机废水中的膜污染。在回收污水的过程中，不可避免的会在进水中含有一定浓度的有机物，进而给回收膜造成污染。

3 加强新型煤化工废水零排放技术的策略

3.1 分析水质特点

对核心过程应分析具体水质特征，煤化工水质特征涵盖反渗透特点与有机性。通过预先处理、生化处理有效提升水质出水。对于毒害性、复杂物质分解应采取定量分析。比如：TDS离子更易添加额外的膜污染，分析离子成分组成，对整合定型与定量综合分析从而确定排放水质的多样化特点。

3.2 集成生化处理技术

集成生化处理技术根据废水水质的差异，合理集成核心生化技术、预处理技术及深度处理技术，可有效去除现代煤化工废水的特征污染物。研究表明，微氧条件下微电解与生物反应器耦合技术能够有效提高煤化工废水的可生化性，COD去除率可提高到86.5%以上。目前集成生化处理工艺流程长且各单位工艺之间相互影响，当单元工艺运行效果达不到设计指标时，将导致整个生化处理系统无法稳定运行。目前生化处理技术的重点尚在单元技术的应用，因此遇到水质波动或工况改变时生化处理出水难以达标。因此，现代煤化工废水近零排放系统的稳定运行需统筹考虑集成生化处理技术的系统性，强调单元工艺之间的协调性，应用生化处理系统的正确运行操作方案。

3.3 生化处理技术

生化处理技术的核心工艺就是污水处理，这影响到出水的达标。煤化工中的活性污泥法处理技术主要包括序批式活性污泥法（SBR）和生物脱氮工艺（A/O）两种。SBR技术具有抗冲击、抗污堵、抗结垢能力强等特点，是煤化工污水处理应用广泛的一种工艺，其变形工艺多，不过需要结合水质水量的变化对步序和使用系列进行调整。比如SBR变形工艺常规设置的系列不小于4个，调整步序可以保证正常出水，使得受冲击系列恢复更加快速。而且这一技术可以结合射流曝气方式和碟式曝气器一起使用，可以大大减少曝气头堵塞的问题;在同等生化停留时间下，A/O工艺比SBR工艺的占地小，投资和仪表阀门量少，其运用的常规形式是推流式，抗冲击和冲洗后恢复性能不高。但是运行维护简单，经济实用，只要保证煤化工上游工艺装置排水足够稳定即可。

3.4 浓盐水资源化利用

应用蒸发结晶制备工业盐时不可避免会混入少量有机物、重金属及其他盐，现阶段对附于结晶盐表面的微量物质尚未有相关标准进行定性，从而影响结晶盐的品质与流通，因此分离提纯浓盐水中工业盐的难点在于控制结晶盐品质。目前煤化工工业盐以其他行业工业盐标准进行分类，急需制定煤化工废水制取工业盐标准，来规范和指导煤化工工业盐的资源化利用与流通。

3.5 末端废水处理

在末端整治时，适当的延伸零排放处理环节，保证末端优质处理。反渗透技术可以应用在处理含钙、盐、镁较高的煤化工废水。建立稳定有效的回用工艺，研发节能是新型联用技术，提高整体处理效果。

结语

解决社会环境问题已经成为当务之急，煤化工企业应给予高度重视，注重对废水处理技术的详细分析，结合具体状况制定可行性方案，实现经濟效益最大化。

参考文献

[1]徐春艳.生物增浓—改良A/O工艺处理煤制气废水的效能研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2016.

[2]方芳，韩洪军，崔立明，等.煤化工废水“近零排放”技术难点解析[J].环境影响评价，2017，39（2）：9-13.