焦化企業(yè)零排水工藝技術(shù)研究

崔欣欣

(上海電氣集團(tuán)國控環(huán)球工程有限公司，山西 太原 030002)

引 言

我國雖然地大物博，但是基于人口眾多的原因，水資源一直處于短缺的狀態(tài)。目前，山西省焦化企業(yè)形成孝義、河津、介休、潞城、交城、洪洞、襄汾、清徐等千萬噸級和五百萬噸級焦化產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)。山西省焦化產(chǎn)業(yè)布局意見中指出：各類焦化企業(yè)要堅(jiān)持集約化發(fā)展，高效使用好稀缺的水資源，堅(jiān)持高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求。因此，企業(yè)應(yīng)當(dāng)從資源化的角度去將焦化廢水凈化后回用于生產(chǎn)，減少新鮮水的使用量。本文針對此種技術(shù)進(jìn)行了簡要分析。

1 零排水工藝技術(shù)相關(guān)概念

1.1 零排水工藝技術(shù)產(chǎn)生的背景

企業(yè)焦化廢水是在煤制焦炭等工藝的使用過程中所產(chǎn)生的、含有多種污染物的廢水，因其可生化性較差的特點(diǎn)一直被公認(rèn)為最難處理的工業(yè)廢水之一。焦化廢水的主要來源是煤氣凈化單元，包括剩余氨水、粗苯分離水、煤氣水封水、終冷排污水等多種污染物質(zhì)，主要污染因子為懸浮物、化學(xué)需氧量、氨氮和五日生化需氧量?！稛捊够瘜W(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 16171-2012)中明確指出：嚴(yán)禁焦化生產(chǎn)工藝廢水外排。我國本身就是水資源短缺的國家，水資源短缺的現(xiàn)狀已經(jīng)嚴(yán)重制約著企業(yè)的發(fā)展，因此,焦化廢水處理技術(shù)的有效開發(fā)是改善企業(yè)受水資源短缺制約現(xiàn)狀的重要課題。在國家重視環(huán)境、提高企業(yè)環(huán)?？疾炝Χ鹊耐瑫r(shí)，焦化企業(yè)也同樣面臨著環(huán)保的嚴(yán)峻考驗(yàn)，開發(fā)經(jīng)濟(jì)合理有效的焦化廢水處理技術(shù)是工業(yè)廢水研究的重要課題。

1.2 零排水工藝技術(shù)的基本概念

鑒于我國水資源嚴(yán)重短缺的現(xiàn)象，節(jié)約用水是我國經(jīng)久不變之國策。國家對于個行業(yè)環(huán)?？疾炝Χ鹊脑黾樱鞯毓I(yè)園區(qū)廢水排污指標(biāo)的限額限量，造成一些工業(yè)園區(qū)、企業(yè)的生產(chǎn)廢水無法排放，污水“零排放”的概念便在行內(nèi)應(yīng)運(yùn)而生。零排水是指廢水零排放，即廢水經(jīng)過科學(xué)的處理工藝將廢水回收利用，沒有任何廢水排出。水中的鹽類和污染物經(jīng)過濃縮結(jié)晶以固體形式析出后最終交有資質(zhì)單位處理。焦化企業(yè)生產(chǎn)過程會產(chǎn)生大量的生產(chǎn)廢水，若處理后排放不僅會惡化當(dāng)?shù)氐乇硭w環(huán)境質(zhì)量，同時(shí)會增加更多新鮮水的耗量。零排水不僅解決了不向河流排水的污染問題，同時(shí)廢水經(jīng)處理后達(dá)到循環(huán)水回用標(biāo)準(zhǔn)回用于生產(chǎn)，可減少大量新鮮水的消耗量。

焦化廢水零排放的優(yōu)勢顯而易見，可對廢水進(jìn)行回收再利用，從根本上減少了工業(yè)的用水總量，將企業(yè)帶出水資源嚴(yán)重短缺、影響生產(chǎn)的困境。同時(shí)，在實(shí)現(xiàn)廢水零排放的過程中，可將獲得的高質(zhì)量的產(chǎn)水，進(jìn)行循環(huán)再利用，以降低新水的使用量，以實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的目的[1]。

2 焦化企業(yè)零排水工藝方案介紹

在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過程中，保護(hù)環(huán)境是不可回避的話題，因此國家需要對企業(yè)收取污水治理費(fèi)用。在絕大多數(shù)焦化企業(yè)中，必須面對的問題就是排污費(fèi)用，依據(jù)目前我國現(xiàn)行的排污收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，一個企業(yè)每月會消耗30萬 t的新水，交納100萬元左右的排污費(fèi)，每年要交納1 000萬元左右的水費(fèi)。這個收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)對于一家正常盈利的企業(yè)尚顯吃力，對于常年處于虧損狀態(tài)的企業(yè)來說，無異于雪上加霜。換言之，不論是正常盈利的企業(yè)還是處于虧損狀態(tài)的企業(yè)，數(shù)額巨大的排污費(fèi)是大家共同面臨的問題。因此，企業(yè)要實(shí)現(xiàn)盈利、提升經(jīng)濟(jì)效益，必須解決其面對的巨額的排污費(fèi)用問題。

2.1 焦化廢水的來源

焦化企業(yè)在生產(chǎn)的過程中，產(chǎn)生了大量的焦化廢水，此種焦化廢水含有眾多有害的有機(jī)物質(zhì)，對水資源環(huán)境產(chǎn)生了較大危害[1]。焦化廢水的主要來源有以下4個方面：在煤進(jìn)行高溫干餾和荒煤氣冷卻過程中產(chǎn)生的剩余氨水；產(chǎn)生于煤氣凈化過程中的煤氣終冷水及粗苯分離水；煤氣管線冷凝液、煤氣水封水、蒸氨廢水等廢水。在這幾種廢水中，比重最大的一般是剩余氨水，其比重高達(dá)50%～70%，作為焦化廢水處理的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

2.2 焦化廢水的特點(diǎn)

焦化廢水是我國實(shí)現(xiàn)水資源污染的重要治理對象，詳細(xì)地了解焦化廢水的特質(zhì)是對其進(jìn)行有效治理的前提條件，焦化廢水的特質(zhì)主要體現(xiàn)在以下幾方面:

1) 焦化廢水的組成成分十分復(fù)雜，可分為無機(jī)污染物、有機(jī)物污染物兩大類。其中，無機(jī)污染物以鹽的形式存在于焦化廢水中，有機(jī)物污染物主要是酚類，占總有機(jī)物的85%。

2) 焦化廢水中含有大量的難降解物，可生化性較差；廢水中含有大量的對微生物有毒的物質(zhì)，其濃度甚至已經(jīng)超過了微生物可耐受的極限，因此焦化廢水的毒性很大，對環(huán)境有非常大的腐蝕和破壞作用。

3) 焦化廢水中含有大量可危害水生生物甚至傷害人身體的致癌物質(zhì)。如果直接飲用含這類物質(zhì)的水或長期吸入了含有該類物質(zhì)的空氣，人的身體健康將會嚴(yán)重受損，甚至致癌。此外，此類物質(zhì)可聚集在某些動植物的體內(nèi)，最終達(dá)到位于食物鏈頂端的人類的身體中。如果嬰幼兒飲用了含有一定濃度硝態(tài)氮的水，可誘發(fā)白血病。

綜上所述，焦化廢水對人體健康及人類賴以生存的環(huán)境的影響和破壞是非常嚴(yán)重的。因此，焦化廢水的零排放工作勢在必行。

2.3 焦化廢水處理工藝介紹

焦化廢水處理工藝包括多個處理流程，以期達(dá)到最好的處理效果，其中主要包括預(yù)處理、生化處理、深度處理、中水處理、再濃縮單元及蒸發(fā)結(jié)晶這六道工藝，以下主要對這六道工藝進(jìn)行簡單論述。

預(yù)處理工藝：焦化廢水預(yù)處理工藝的處理設(shè)備主要由預(yù)處理泵房、除油池、浮選池、調(diào)節(jié)池等組成。首先，經(jīng)蒸氨處理后的焦化廢水及其他廢水被排進(jìn)除油池，將其本身含有的重油、輕油去除掉。在除油池出水后，提升進(jìn)入浮選池，再進(jìn)行氣浮除油，浮選后廢水自流進(jìn)入調(diào)節(jié)池。在預(yù)處理階段，焦化污水去除廢水中的油類，為下一階段的生化處理創(chuàng)造條件。

生化處理工藝：焦化廢水經(jīng)過第一階段的處理，目前含有的是有機(jī)污染物、氨氮、氰化物等有毒物質(zhì)，生化處理工藝的主要任務(wù)是去除廢水中的有機(jī)污染物、氨氮、氰化物等。生化處理工藝的處理設(shè)備由預(yù)沉池、厭氧池、一段缺氧池、一段好氧池、一段沉淀池、二段缺氧池、二段好氧池、二段沉淀池等設(shè)施組成。由于廢水中的進(jìn)水碳氮比較高，因此采用A/A/O+A/O工藝流程進(jìn)行處理[2]。

深度處理工藝：經(jīng)過生化處理后的排水，再經(jīng)深度處理后可達(dá)到回用水水質(zhì)的要求。深度處理工藝，采用“混凝沉淀+過濾+多介質(zhì)過濾+超濾+樹脂軟化+SMART樹脂吸附有機(jī)物+反滲透”的處理工藝流程。產(chǎn)水經(jīng)過深度處理工藝進(jìn)入了回用水池，而濃水則進(jìn)入了再濃縮處理單元，進(jìn)入下一步處理流程。

中水處理工藝：采用“預(yù)軟化+多介質(zhì)過濾+超濾+樹脂軟化+樹脂吸附+反滲透”工藝進(jìn)行處理后，該技術(shù)對產(chǎn)水進(jìn)行處理，產(chǎn)水進(jìn)入回水池繼續(xù)回用；濃水與經(jīng)過酚氰廢水深度處理單元的濃水合并之后進(jìn)入再濃縮單元，進(jìn)行再次處理。

再濃縮單元工藝：此工藝是采用“二級軟化+高壓反滲透”技術(shù)對產(chǎn)水進(jìn)行處理，產(chǎn)水進(jìn)入回用水池，高濃水則進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶除鹽系統(tǒng)。濃水反滲透技術(shù)，是將前面污水站深度處理反滲透的濃水和中水處理的反滲透濃水再次濃縮處理回用，使系統(tǒng)的回收率提高，達(dá)到超過90%的標(biāo)準(zhǔn)，減小高濃鹽水的水量[3]。

蒸發(fā)結(jié)晶工藝：此工藝是通過蒸發(fā)濃縮及結(jié)晶工藝的處理技術(shù)，使得濃水得以回收利用，析出結(jié)晶鹽，實(shí)現(xiàn)了廢水的零排放。經(jīng)過蒸發(fā)結(jié)晶工藝產(chǎn)生的凝水實(shí)現(xiàn)了循環(huán)再回用，結(jié)晶廢鹽作為固體廢棄物進(jìn)行處置。

3 零排水工藝技術(shù)在企業(yè)發(fā)展中的實(shí)際運(yùn)用

在具體的工作中，零排水工藝技術(shù)有不同的類別與方法。

3.1 焦化企業(yè)廢水零排放工藝方案

山東煒杰化工焦化有限公司，年產(chǎn)焦炭130萬 t，焦化廢水主要來自蒸氨廢水、循環(huán)水排污水和生活污水。廢水經(jīng)“預(yù)處理+生化處理”后進(jìn)入深度處理系統(tǒng)，采用“深度處理(高效混凝沉淀+機(jī)械過濾+超濾+軟化+有機(jī)物吸附+反滲透+濃水反滲透)+蒸發(fā)結(jié)晶(三效蒸發(fā)結(jié)晶)”處理工藝，從而實(shí)現(xiàn)焦化廢水的零排放，滿足國家環(huán)保要求，最終實(shí)現(xiàn)廢水零排放。

3.2 煤化工企業(yè)廢水零排放工藝方案

中煤榆林采用高密度池系統(tǒng)+多介質(zhì)過濾器+超濾+鈉床+螯床+反滲透+催化氧化+活性炭+水解酸化+MBR+濃水RO+蒸發(fā)結(jié)晶裝置及壓濾，經(jīng)此技術(shù)產(chǎn)生的產(chǎn)水，最終作為循環(huán)水、補(bǔ)充水被送至全廠循環(huán)水系統(tǒng)，其中蒸發(fā)結(jié)晶裝置采用的是四效降膜蒸發(fā)+兩效強(qiáng)制循環(huán)結(jié)晶工藝。

3.3 零排水工藝技術(shù)的環(huán)境效益

焦化企業(yè)在生產(chǎn)經(jīng)營的過程中運(yùn)用零排污技術(shù)，不僅可有效降低新水的利用率，還能實(shí)現(xiàn)廢水的循環(huán)再利用，從而在一定程度上實(shí)現(xiàn)了污染物的零排放，改善了焦化生產(chǎn)企業(yè)廢水排放對環(huán)境造成的污染。我國的企業(yè)發(fā)展，秉承保護(hù)環(huán)境為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基本基石，不斷更改和提升相關(guān)環(huán)境部門的工作。

4 結(jié)語

在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)保護(hù)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展是我國發(fā)展的基本國策，我國屬于水資源缺乏的國家，發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)對節(jié)約水資源，是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的根本策略。綜上所述，焦化生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)的過程中，合理運(yùn)用零排污的技術(shù)，把生產(chǎn)廢水和生活污水進(jìn)行循環(huán)再利用，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的零排污技術(shù)的高效運(yùn)用。同時(shí)，降低了企業(yè)自身的排污費(fèi)用和污水的排放量，保護(hù)環(huán)境的同時(shí)進(jìn)一步促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展。