煤化工行業零排放意味著把所有的反應物全部轉化為產品,所有的催化劑被再次利用,整個生產過程中沒有廢物排出。這僅僅是指主要生產過程中的零排放;輔助生產(如蒸汽、循環水等)和附屬生產過程中仍不可能達到零排放。因此,業界對零排放的界定尚存在一定的分歧,并有了各種定義和限定,通常零排放三個字也加上引號。

　　一、煤化工廢水零排放技術

　　煤化工廢水零排放技術需綜合應用污水處理、膜分離、蒸發結晶等物理、化學、生化等方面的技術,煤化工廢水零排放決策應當充分考慮以下三方面的因素:

　　(1) 當地環境保護的要求;

　　(2) 經濟成本(企業競爭力)的承受能力;

　　(3) 安全生產的需要。

　　企業為了達到廢水零排放,往往在零排放前加上各種各樣的解釋,如廢水排放口零排放、一次廢水零排放、循環水排污零排放、RO濃水零排放、高濃廢水零排放等,甚至提出準零排放的概念,意味著企業將某些單股廢水做到零排放,同時減少了企業外排廢水中的污染物總量。

　　二、煤化工污水的基本特點

　　在煤的燃燒氣化過程中,對粗煤氣進行冷卻、洗滌時產生大量污水。這些煤氣化污水水質組成十分復雜。煤化工廢水不僅與煤質有關,還與煤氣化生產工藝密切相關。按氣化溫度不同,大致可以分為高溫氣化爐和低溫氣化爐。高溫氣化溫度約在1 350~1 750℃,如GSP、SHELL、多元料漿等。低溫氣化溫度約在950~1 300℃,如碎煤加壓氣化爐,魯奇爐等。其中,尤以碎煤加壓氣化爐(國產魯奇爐的類型)氣化污水最難處理。這種污水以高濃度煤氣洗滌污水為主,含有大量酚、氰、油、氨氮等有毒、有害物質。綜合污水中,CODcr一般在300~5 000 mg/L、氨氮在150~400 mg/L,污水所含有機污染物包括酚類、多環芳香族化合物及含氮、硫的雜環化合物等,是一種典型的含有難降解的有機化合物的工業污水。污水中的易降解有機物主要是酚類化合物和苯類化合物;砒咯、萘、呋喃、瞇唑類屬于可降解類有機物;難降解的有機物主要有砒啶、咔唑、聯苯、三聯苯等。不同氣化工藝的綜合污水基本差異大致如表1所示,不同爐型、不同煤種數據有差異。

　　綜合污水水質特點:

　　(1) 有機物濃度低;

　　(2) 不含苯環和雜環類物質;

　　(3) 氨氮濃度偏高;

　　(4) 油類物質低;

　　(5) 毒性抑制性物質少;

　　(6) 色度較低;

　　(7) 溶解性固體含量略低;

　　(8) 污水水量相對較少。

　　低溫氣化工藝綜合污水水質特點:

　　(1) 有機物濃度高;

　　(2) 含有難降解有機物如單元酚、多元酚等含苯環和雜環類物質,有一定的生物毒性,這些物質在好氧環境下分解較困難,需要在厭氧/兼氧環境下開環和降解;

　　(3) 氨氮濃度高,處理難度較大;

　　(4) 含有浮油、分散油、乳化油類和溶解油類物質,溶解油的主要組分為苯酚類的芳香族化合物。乳化油需要采用氣浮方式加以去除,溶解性的苯酚類物質需要通過生化、吸附的方法去除;

　　(5) 含有毒性抑制物質,污水中酚、多元酚、氨氮等毒性抑制物質,需要通過馴化提高微生物的抗毒能力,需要選擇合適的工藝提高系統抗沖擊能力;

　　(6) 色度較高,含有一部分帶有顯色基團的物質;

　　(7) 溶解性固體含量高,需要全部除鹽;

　　(8) 污水水量相對較多。

　　不同溫度的氣化爐水質差異十分大。低溫氣化污水中含有苯、單元酚、多元酚等多環芳香族化合物、雜環化合物,難降解有機物較多,部分物質有一定的生物毒性,氨氮濃度高且含有有機氮,色度較高,污水中含有一部分帶有顯色基團的物質,堿度及鹽分較高,實際運行中設備和管道易結垢、堵塞。低溫氣化爐酚氨回收工藝、萃取劑的選擇和酚類的預處理效果對后續污水處理影響較大。另外,相同工藝,不同煤質,所產生的污水也有區別。長焰煤、褐煤等劣質煤氣化時的污水中酚類組成復雜,污水處理難度較大。

　　三、煤化工污水處理基本工藝

　　從煤化工氣化爐污水水質研究分析發現,氣化爐溫度高,有機物分解徹底,有害氣體排放少,所以洗滌污水排放量少,污水中有害物質含量低,易于處理,達到污水零排放把握比較大。氣化爐溫度低,煤氣化會產生較多含有焦油、輕油、酚、氨等物質的煤氣水。這種煤氣水的處理和達標排放難以穩定運行,是目前制約環境敏感地區煤化工工業發展的重要原因。分析判斷國內上馬工程的利弊,對污水處理難達標工程改造癥結剖析,不斷優化和完善煤化工污水的處理工藝流程,可以逐步獲得以下合理實用的處理工藝技術基本思路和路線。處理煤化工污水的技術主要采用生化法。生化法對廢水中的苯酚類及苯類物質有較好的去除作用,但對喹啉類、吲哚類、吡啶類、咔唑類等一些難降解有機物處理效果較差,使得煤化工行業外排水CODcr難以達到排放標準。國內碎煤加壓氣化煤氣水采用的是國內開發的酚回收、氨回收和污水處理技術,由于氣化操作溫度相對較低,煤中有機物質分解不徹底,隨之而來的問題是煤氣水量大且成分復雜。雖然已采取了煤氣水分離、酚回收、氨回收及生化處理等措施,但若要使廢水達到排放標準仍非常困難,且污水處理過程中仍存在酚類物質揮發等問題;在建項目的廢水處理流程長,波動大,其處理效果穩定性也有待進一步驗證。

　　目前國內主要采用以調節、除油、沉淀、氣浮為主體的預處理工藝路線,以去除CODcr、提高可生化性、脫氮為目的的生物處理主流程,如酸化水解、前置反硝化的生物脫氮(A/O)工藝、SBR工藝等,采用以混凝、過濾、臭氧、高效生物濾池(BAF)、活性炭(焦)吸附及其組合的三級處理工藝,以及采用膜分離如超濾膜(UF)、反滲透膜(RO)等技術組合的除鹽處理工藝。

　　污水回用處理工藝污水雖然經過預處理+二級生化處理+三級處理,但鹽分并未去除,一般不能滿足工業回用到循環水系統的要求,需要對其進行脫鹽處理。目前,在我國已經應用的除鹽工藝方法有化學除鹽、膜分離技術等脫鹽工藝。離子交換水處理技術已相當成熟,適合用于水中含鹽量不高的場合,但該技術有樹脂再生過程中產生大量酸、堿廢水。膜分離技術有操作方便,設備緊湊,工作環境安全,節約能耗和藥劑的優點,故反滲透膜法較為廣泛應用于污水回用系統。隨著抗污染膜產品的逐漸成熟,采用RO膜脫鹽是目前回用水領域工程化應用最多的處理工藝。預處理設施處理效果的好壞是影響膜處理效果的關鍵因素,可采用氣浮去除水中可能含有的油分和細小懸浮物,采用過濾器進一步降低懸浮物含量,通過超濾進一步去除水中的殘余污染物,最大限度降低RO膜的污染負荷,提高設備的高效處理周期。當廢水中有一定的硬度,為減少后續預處理設施,保護反滲透膜,有必要降低來水的硬度,可采用石灰軟化法。超濾、反滲透膜對油的含量要求很低,當進水油含量很高,可在超濾前設置核桃殼過濾器,對去除油設置進一步的安全措施。

　　綜合以上內容,生化污水回用除鹽工藝可選用石化軟化+核桃殼過濾器+氣水反沖濾池+超濾+一級反滲透處理工藝。為減輕蒸發單元規模,可復核含鹽量,當含鹽量允許情況下,一級RO濃鹽水可進行再加壓脫鹽濃縮,以提高回收率。具體聯系污水寶或參見http://www.bnynw.com更多相關技術文檔術文檔。

　　實現工業廢水的“零排放”,可采用機械蒸汽壓縮循環蒸發器將高濃鹽水進一步濃縮到20%左右的含鹽量。投用蒸發器目的是減少廢水的體積,產生高質量的蒸餾水,循環使用,把污水作最大程度的濃縮。結晶器采用強制循環技術,濃縮后的污鹽水經過結晶器或干燥器,把溶解在污水里的各種鹽類結晶,成為固體處置。降膜式蒸發器是利用重力作用成膜,能蒸發粘度較大的料液,且受熱時間短,適用于熱敏性強的物料、濃度較大,不易結晶、結垢的物料。根據目前國內煤化工污水零排放的實際工程經驗,不論是否設置結晶裝置,界區外蒸發塘必須設置,以應付開停車污水和事故污水的儲存。(何豫川)