碎煤加壓氣化廢水的處理工藝及技術(shù)進(jìn)展

徐海龍（內(nèi)蒙古大唐國際克什克騰煤制天然氣有限責(zé)任公司,內(nèi)蒙古 赤峰 025350）

煤制天然氣的生產(chǎn)最常用的技術(shù)就是碎煤加壓氣化技術(shù)，我國煤炭資源豐富，原煤中蘊(yùn)含的甲烷等燃燒性氣體含量高，相應(yīng)地，污染物的成分也很高，例如煤氣化廢水酚、氨等，普通的化工工藝無法徹底處理，目前利用的是化工分離和生化處理的手段最為常見。

煤氣化廢水產(chǎn)生于煤氣化爐，在煤制天然氣的生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的廢水，其作用是洗滌、冷凝、和分餾原煤中存在的多種廢物成分，例如溶解或懸浮的無機(jī)污染物（硫化物、銨鹽、氰化物等）、有機(jī)污染物（焦油、多環(huán)芳香族化合物等），這一類雜質(zhì)在煤炭工業(yè)處理上很常見，突出的特點(diǎn)是濃度高、難分解、有毒，生化處理也無法完全講解，這種被稱之為“有機(jī)廢水”，一旦處理不當(dāng)就會嚴(yán)重污染地下和地表水，對環(huán)境造成巨大的傷害。

1 碎煤加壓氣化廢水概述

目前國內(nèi)采取的煤氣化技術(shù)中，主要的工藝有三種，分別為：煤漿氣化工藝、粉煤氣化工藝和碎煤加壓氣化工藝，其中，以碎煤加壓氣化技術(shù)所產(chǎn)生的廢水最難處理。

利用碎煤加壓氣化制造煤氣產(chǎn)品（煤氣、人工天然氣等），主要的設(shè)備是魯奇爐，德國魯奇公司在上世紀(jì)三十年代就開發(fā)出來了這一技術(shù)，目前也是世界上利用最多的工藝技術(shù)。這一技術(shù)很顯然存在落后的問題，但由于生產(chǎn)成本很低，依然被廣泛采用。通過魯奇爐工藝進(jìn)行的碎煤加壓氣化產(chǎn)生的廢水構(gòu)成成分復(fù)雜，水質(zhì)外觀、狀態(tài)、氣味等物理性質(zhì)狀況很差，由于無法很好的清洗排除，大多數(shù)煤氣廢水中還帶有焦油等物質(zhì)。

從外觀上識別判斷碎煤加壓氣化所產(chǎn)生的廢水并不困難，相比其他的廢水，顏色主要表現(xiàn)為深褐色、濃度大，這些廢水不經(jīng)過任何處理就排放到自然環(huán)境中，需要很長的時(shí)間才能夠凈化，而且這是在毒素稀釋的基礎(chǔ)上發(fā)生的，一些有機(jī)物永遠(yuǎn)不能被降解。而目前我國所有的煤氣化工廠所排放的污水，都嚴(yán)重超過國家頒布的排放標(biāo)準(zhǔn)，在近年來的內(nèi)蒙、山西等地，出現(xiàn)過大量的非法排污現(xiàn)象。

簡單地說，碎煤加壓氣化廢水的危害有四個(gè)方面：

首先，碎煤加壓氣化產(chǎn)生的廢水中含有大量有機(jī)物，排放到河流中會大量消耗水中的溶解氧，造成水生物的窒息死亡；其次，廢水中含有氨氮氧化生成的亞硝酸鹽，進(jìn)入自然環(huán)境之后，對人類和其他動(dòng)物的血液有毒害作用，降低血液的輸送氧能力，同時(shí)亞硝酸鹽也是公認(rèn)的致癌物質(zhì)；再次，廢水排入河流之后會造成水體變成富營養(yǎng)化，有機(jī)物會粗使藻類過度生長，形成“綠潮”“紅潮”等水質(zhì)惡化現(xiàn)象，極難清理；第四，廢水中大部分無知都能夠和水體中的氯元素反映，形成毒素。

綜上所述，碎煤加壓氣化技術(shù)中，所產(chǎn)生的廢水是具有很大危害的，必須經(jīng)過徹底的處理才能夠排放，尤其是大量有毒的物質(zhì)，混合在地表水中，人活動(dòng)物誤飲用之后會造成氰化物中毒，在短時(shí)間內(nèi)造成死亡事件；通過時(shí)，有機(jī)污染物中含有的各種毒素也是強(qiáng)烈的致癌物質(zhì)。

2 現(xiàn)階段廢水處理存在的問題及分析

國內(nèi)很早就開始研究關(guān)于碎煤加壓煤氣化產(chǎn)生的廢水處理問題，根據(jù)國內(nèi)的處理現(xiàn)狀，廢水中的總酚質(zhì)量濃度約為1000-1500mg/L，遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)值，對后期的污水處理難度提升了很多，主要的問題在于，原設(shè)計(jì)流程中廢水的第一個(gè)處理步驟是提脫酸氣，然后通過萃取的方法脫離酚類，最后經(jīng)過蒸胺處理之后，進(jìn)行生化處理作業(yè)。

但是，脫酸之后的煤氣水呈現(xiàn)高堿性，在萃取脫離酚酞效果的方面表現(xiàn)很差，聯(lián)合生產(chǎn)被這一步驟的影響，造成產(chǎn)量減少。

通過流程分析原因，不難發(fā)現(xiàn)主要是脫酸塔存在的問題，酸性氣體無法徹底的脫離廢水，最終形成了銨鹽結(jié)晶，如此一來，整個(gè)系統(tǒng)就戛然而止。

通過實(shí)例進(jìn)行說明，當(dāng)前我國魯奇爐工藝下所進(jìn)行的碎煤加壓汽化污水處理中，云南解開采用的是氣浮之后，經(jīng)過AO接觸氧化、凝結(jié)沉淀、臭氧氧化等一系列過程；而山西天脊所采用的化工工藝也較為類似，但重點(diǎn)突出的是除酸流程；河南義馬氣化采用的污水處理工藝中，流程與前兩個(gè)存在秩序差別，首先經(jīng)過水解酸化和SBR，進(jìn)而在進(jìn)行接觸氧化、氣浮和過濾過程。這也與山西潞安集團(tuán)采取的方法很想，不同的，后者在水解酸化之后采用的是HCR，這兩個(gè)步驟重復(fù)進(jìn)行多次，最后進(jìn)行沉淀凝結(jié)；中煤龍化公司采用的工藝，最終加入了曝氣生物濾池。

3 碎煤加壓氣化廢水處理工藝綜述

要進(jìn)行煤氣化廢水處理工作，就先要弄清楚煤氣化廢水的性質(zhì)和特點(diǎn)。經(jīng)過以上的分析，不難發(fā)現(xiàn)在處理工藝上，重點(diǎn)要考慮如何解決有機(jī)污染、有毒無知等部分，而這些物理方法和化學(xué)方法的手段收效甚微，采用生物處理方法是不二選擇，尤其是對廢水中的氮類和氨類的處理。通過以下的路線方式選擇：

3.1 廢水的預(yù)處理

廢水的預(yù)處理主要是物理和化學(xué)手段，為后續(xù)的生物處理奠定基礎(chǔ)。一般會采用隔油沉淀取出油類物質(zhì)，例如原煤中的乳化物、皂化物等，其次是大連高分子芳香烴類無知以及其他雜物。

3.2 生化處理

生化處理主要解決掉廢水中的COD、酚類、氨類和氮類物質(zhì)，生化處理也可以降解掉大多數(shù)有機(jī)物。

3.3 水解酸化

針對碎煤加壓氣化技術(shù)產(chǎn)生的廢水，酸化處理時(shí)是解決有機(jī)物的最好辦法，利用水解酸化提高B/C比例，同時(shí)酸化過沉重可以抑制大分子有機(jī)物的溶解，降低水體毒性，為后續(xù)好氧生化奠定基礎(chǔ)。

3.4 好氧生物處理

所謂好氧生物處理方法，是指利用好氧微生物，在提供氧氣存在的條件下（一般存在固定的比例），進(jìn)行生物代謝以降解有機(jī)物，使其穩(wěn)定、無害化的處理方法。這種方法適用于當(dāng)前大多數(shù)有機(jī)廢水處理，好氧工藝具備處理能力強(qiáng)、氨氮去除性能好等特點(diǎn)，主要的方法有一下幾種。

3.4.1 SBR工藝

SBR（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process），序批式活性污泥法，是一種典型的好氧生物處理方法，包括該型工藝的運(yùn)用，可以實(shí)現(xiàn)較為理想的時(shí)間分割操作和空間分隔操作。SBR的操作方法很簡單，操作過程中可以保留間歇事端，循環(huán)式無激發(fā)工藝，可以獨(dú)立運(yùn)行并循環(huán)使用。

3.4.2 A2O工藝

A2O也被稱之為“厭氧缺氧好氧”法，這是典型的三個(gè)步驟，通過厭氧、缺氧、好氧的順序進(jìn)行，實(shí)際上，這也是一種同步去除氮磷的工藝。在三種步驟不斷的交替作用下，廢水中的絲狀菌不能夠反之，降低了污泥膨脹率。

3.4.3 深度處理

污水在預(yù)處理和生化處理之后，還會保留一部分難降解的污染物，但這些污染物主要懸浮在水體中，需要深度處理才能夠徹底解決。目前國內(nèi)所采用的深度處理方法主要有：微絮凝沉淀、活性炭吸附、膜處理等。

4 結(jié)語

隨著我國工業(yè)的發(fā)展，對社會經(jīng)濟(jì)做出了巨大的貢獻(xiàn)，相應(yīng)地，也對我國的環(huán)保事業(yè)提出了挑戰(zhàn)。

碎煤加壓氣化技術(shù)的運(yùn)用，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了能源形式的轉(zhuǎn)換利用，作為世界上最大的煤氣化工國家，很顯然在污水處理方面更應(yīng)該做到先進(jìn)的程度；目前，碎煤加壓氣化廢水的處理，是影響水系統(tǒng)環(huán)境最頑固的污染問題。要徹底解決這一環(huán)境問題，就必須在經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)中做出平衡選擇，一方面完善治理理論，研究新的工藝和技術(shù)，另一方面提高廢水的綜合治理和利用能力，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

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