GSP氣化爐煤制氣廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展

杜 鋼

（神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)，寧夏靈武 750041）

GSP氣化爐煤制氣廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展

杜 鋼

（神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)，寧夏靈武 750041）

GSP氣化爐煤制氣廢水主要來(lái)自于煤氣洗滌、冷凝以及凈化等過(guò)程，因而其水質(zhì)非常復(fù)雜，其中含有大量的酚類、長(zhǎng)鏈烷烴類、芳香烴類、雜環(huán)類、氰、氨氮等有毒物質(zhì)，屬于當(dāng)代具有代表性的高濃度、難降解的工業(yè)廢水。故而，在投資經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上，保證水質(zhì)問(wèn)題得以有效處理、廢水處理工藝穩(wěn)定性強(qiáng)、運(yùn)行成本低的GSP氣化爐煤制氣廢水處理工藝，是目前煤制氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展最急需要解決的現(xiàn)實(shí)需求。介紹了現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)處理GSP氣化爐煤制氣廢水的技術(shù)現(xiàn)狀，分析得出了廢水處理重難點(diǎn)在于其水質(zhì)復(fù)雜，難降解、有機(jī)物濃度高、毒性大等。并著重探討了GSP氣化爐煤制氣廢水處理技術(shù)的研究進(jìn)展，指出未來(lái)物化結(jié)合生物處理技術(shù)是解決廢水處理的必然趨勢(shì)。

GSP氣化爐；煤制氣廢水；處理技術(shù)

當(dāng)前，隨著國(guó)家對(duì)高效潔凈能源的倡導(dǎo)、加大對(duì)石油可替代能源的技術(shù)發(fā)展以及減少環(huán)境污染的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求，為煤制氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展又一次創(chuàng)造了廣闊的市場(chǎng)前景。然而，由于GSP氣化爐煤制氣是高耗水的行業(yè)，不僅對(duì)于水資源有著極大的需求量，而其設(shè)備所排放的廢水問(wèn)題，已成為當(dāng)前限制煤制氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要障礙，亟待解決。

1 GSP氣化爐煤制氣廢水水質(zhì)概述

GSP氣化爐煤制氣廢水主要來(lái)自于煤氣洗滌、冷凝以及凈化等過(guò)程，因而其水質(zhì)非常復(fù)雜，其中含有大量的酚類、長(zhǎng)鏈烷烴類、芳香烴類、雜環(huán)類、氰、氨氮等有毒物質(zhì)，屬于當(dāng)代具有代表性的高濃度、難降解的工業(yè)廢水。故而，在投資經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上，保證水質(zhì)問(wèn)題得以有效處理、廢水處理工藝穩(wěn)定性強(qiáng)、運(yùn)行成本低的GSP氣化爐煤制氣廢水處理工藝，是目前煤制氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展最急需要解決的現(xiàn)實(shí)需求。對(duì)此，更應(yīng)按照煤制氣廢水的水質(zhì)特點(diǎn)，展開(kāi)相應(yīng)的物化、生物以及深度處理。

2 GSP氣化爐煤制氣廢水處理技術(shù)現(xiàn)狀

1）普通活性污泥工藝：該工藝無(wú)法承受過(guò)高濃度的難降解物質(zhì)，雖然可以在短時(shí)間內(nèi)獲得良好的COD去除率，然而其水中難降解有機(jī)物含量仍然很大、脫氮效率不高。

2）A/O工藝：該工藝雖然可以實(shí)現(xiàn)去氨氮的效果，然而其水質(zhì)COD濃度依然無(wú)法達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

3）SBR工藝：該工藝能夠出色地抗沖擊性負(fù)荷，然而無(wú)法抗酚毒性，耐受水平一般，污泥易流失。

4）生物膜工藝：該工藝可以控制保持污泥量，然而去除COD濃度效果不佳，負(fù)荷水平低，無(wú)法解決大流量的GSP氣化爐煤制氣廢水[1]。

5）高級(jí)氧化工藝：該工藝可以迅速實(shí)現(xiàn)氧化分解一些難以降解的有機(jī)物，且進(jìn)一步提高廢水的可生化性，然而由于在投用中成本過(guò)大，因而不能形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模。

3 完善GSP氣化爐煤制氣廢水處理技術(shù)措施

3.1 改進(jìn)SBR工藝

SBR廢水生化處理系統(tǒng)也被稱之為序批式活性污泥法，該處理工藝是在SBR反應(yīng)池中實(shí)現(xiàn)進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水、均置等工序，其優(yōu)勢(shì)在于管理更為便捷、節(jié)省占地、耐沖擊負(fù)荷強(qiáng)等特點(diǎn)。利用調(diào)節(jié)反應(yīng)周期和各階段的反應(yīng)時(shí)間，構(gòu)建合理的生物反應(yīng)條件，能夠更好地便于去除廢水中的氨氮和總氮。當(dāng)前，經(jīng)過(guò)改進(jìn)的SBR工藝已廣泛投入到國(guó)內(nèi)的煤氣化廢水治理工程中并獲得了可靠的應(yīng)用。

3.2 PACT/WAR工藝

這一工藝主要是在活性的污泥曝氣池中摻加活性的炭粉末，通過(guò)活性的炭粉末對(duì)有機(jī)物與溶解氧完成吸附作用，從而給微生物創(chuàng)造食物，進(jìn)一步加大微生物對(duì)有機(jī)物的氧化分解能力[2]。當(dāng)前，這一工藝目前已經(jīng)在國(guó)內(nèi)很多的煉化煤氣化廢水治理工程中得到了廣泛應(yīng)用。

3.3 多級(jí)生物處理工藝

該工藝重點(diǎn)覆蓋了外循環(huán)厭氧處理系統(tǒng)、生物增濃同步脫氮系統(tǒng)、改良A/U氧化、活性硅藻土以及碳粉吸附系統(tǒng)、絮凝沉淀處理系統(tǒng)與濾池。當(dāng)前，多級(jí)生物處理工藝在北方煤氣廠煤氣化廢水治理工程中得到廣泛應(yīng)用。

以上所介紹的3種GSP氣化爐煤制氣廢水處理技術(shù)都已經(jīng)在實(shí)際工程中獲得了普遍應(yīng)用，其中，從技術(shù)的成熟度、市場(chǎng)的認(rèn)可度、以及流程的穩(wěn)定性來(lái)來(lái)說(shuō)，多級(jí)生物處理工藝表現(xiàn)更加出色。其原因在于：①經(jīng)水量調(diào)節(jié)、均質(zhì)以及除油后的廢水進(jìn)到外循環(huán)厭氧處理系統(tǒng)時(shí)，經(jīng)水解酸化且提高可生化性，進(jìn)入均質(zhì)池，和其它有機(jī)污水混合均質(zhì)。②實(shí)現(xiàn)了一些有機(jī)物的羧化轉(zhuǎn)變，而且通過(guò)厭氧菌把廢水污染物轉(zhuǎn)化成為甲烷，同時(shí)將難降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)化成為容易降解的有機(jī)物，為后期的好氧生物工藝進(jìn)一步降低了處理難度并減輕了運(yùn)行負(fù)擔(dān)。③生物增濃同步脫氮工藝在亞硝酸鹽與氨氮同時(shí)存在基礎(chǔ)上，利用控制溶解氧，通過(guò)自養(yǎng)型細(xì)菌把氨與亞硝酸鹽一齊去除，產(chǎn)物成氮?dú)?。此外，伴隨形成硝酸鹽，因?yàn)閰⑴c了反應(yīng)的微生物是自養(yǎng)型微生物，所以生物增濃同步脫氮工藝不需要用到碳源。不僅如此，一般來(lái)說(shuō)，該工藝只需用到硝化50%氨氮，其工序只需控制到亞硝化階段，故而能夠節(jié)約堿度和供氧量。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，生物結(jié)合物化組合技術(shù)是未來(lái)GSP氣化爐煤制氣廢水處理技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，一旦煤制氣廢水中難以降解的污染物或有機(jī)氮含量過(guò)高時(shí)，單一的生物處理工藝將無(wú)法穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，通過(guò)物化處理工藝可以明顯減少?gòu)U水中難降解有機(jī)物的含量及顯著改善廢水可生化性，降低生物工藝的處理負(fù)荷，最終為廢水的達(dá)標(biāo)排放夯實(shí)基礎(chǔ)。

[1] 張占梅，付婷.煤制氣廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展綜述[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2014，25（10）：29-33.

[2] 楊瑞洪.含油廢水處理技術(shù)的研究進(jìn)展[J].揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院論叢，2010，17（02）：31-34.

表1 管道失效概率

首先針對(duì)管道運(yùn)行年限進(jìn)行分類，加設(shè)管線管段的管齡相通，失效率的計(jì)算公式為：

根據(jù)目標(biāo)安全管理的設(shè)計(jì)，不同時(shí)期的管段失效率的安全可靠度為：

根據(jù)油氣管線的不同時(shí)期以及不同特點(diǎn)采用相應(yīng)的方法，進(jìn)行有針對(duì)性的管道管理，可以加強(qiáng)管線的可靠性管理，通過(guò)管線耗損的時(shí)間的更新措施，采取預(yù)防維修的方法將管段和設(shè)備的問(wèn)題檢測(cè)出來(lái)并予以更換，可以有效地降低故障發(fā)生率，同時(shí)延長(zhǎng)管道的使用壽命。

4 管道風(fēng)險(xiǎn)分析

管道的風(fēng)險(xiǎn)分析是建立在風(fēng)險(xiǎn)管理的基礎(chǔ)上對(duì)資源的調(diào)配和利用?？茖W(xué)的管道風(fēng)險(xiǎn)分析可以對(duì)管道系統(tǒng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，將薄弱環(huán)節(jié)等徹底排查，按照輕重緩急予以風(fēng)險(xiǎn)的管控。對(duì)新建、備用、長(zhǎng)期服役的管線，都可以通過(guò)管道風(fēng)險(xiǎn)分析進(jìn)行評(píng)估，得到工程的最優(yōu)化原理，確定最終的線路維護(hù)和管理方案。

對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的指標(biāo)應(yīng)進(jìn)行量化，參考眾多因素，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，對(duì)數(shù)據(jù)的屬性進(jìn)行分析，對(duì)管理者的技能加以強(qiáng)化，量化的因素要考慮，人口密度、土壤情況、周邊環(huán)境、管輸介質(zhì)、泄露范圍、公眾影響、二次危害等。

5 結(jié)束語(yǔ)

與國(guó)外現(xiàn)役輸送管道的風(fēng)險(xiǎn)分析進(jìn)行比較，我國(guó)的風(fēng)險(xiǎn)分析在規(guī)范化等方面還存在不足，今后應(yīng)在風(fēng)險(xiǎn)管理研究等方面加以重視，通過(guò)更多的研究工作，研究管線可靠性數(shù)據(jù)庫(kù)的家里、油田領(lǐng)域管網(wǎng)研究、化工、海底管線的分析系統(tǒng)的研究等，以提高現(xiàn)役輸油氣管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性和風(fēng)險(xiǎn)要素的評(píng)分體系的通用性。

參考文獻(xiàn)

[1] 章峰，馮銀均，喬珩，等.油氣長(zhǎng)輸管道風(fēng)險(xiǎn)分析及管道保護(hù)措施[J].煤氣與熱力，2015.

[2] 馮云飛，孟繁博，朱富斌，等.基于灰色層次分析法的長(zhǎng)輸管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2013.

[3] 楊明利，陳容容.油氣長(zhǎng)輸管道風(fēng)險(xiǎn)分析及管道保護(hù)對(duì)策[J].石化技術(shù)，2016.

Research Progress of Coal Gasification Wastewater Treatment Technology in GSP Gasifier

Du Gang

GSP gasif cation furnace coal gas wastewater mainly from gas washing，condensation and purif cation process，so the water quality is very complex，which contains a large number of phenols，long chain alkanes，aromatic hydrocarbons and heterocyclic compounds，cyanide，ammonia and other toxic substances，which belongs to the contemporary representative of high concentration and diff cult degradation industrial wastewater.Therefore，based on the economic investment，to ensure that the water quality problem can be effective treatment of wastewater treatment process，strong stability，low operation cost of GSP gasif cation furnace coal gas wastewater treatment technology，is currently the coal gas industry development urgent needs.This paper introduces the present situation of domestic treatment of GSP gasif er coal gasif cation wastewater technology status，analysis and concluded that wastewater treatment heavy diff culty lies in its complex water quality，diff cult to degrade，high concentration of organic matter，toxicity and other issues. The research progress of coal gasif cation wastewater treatment technology in GSP gasif er is emphatically discussed.It is pointed out that the combination of physicochemical and biological treatment technology is the inevitable trend of wastewater treatment.

GSP gasif er；coal gasif cation wastewater；treatment technology

TQ546

B

1003-6490（2016）11-0053-02

2016-11-22

杜鋼（1984—），男，寧夏靈武人，助理工程師，主要研究方向?yàn)榛瘜W(xué)工程與工藝。