煤氣化廢水的處理技術(shù)及研究現(xiàn)狀

韓 輝

遼寧大唐國際阜新煤制天然氣有限責(zé)任公司

煤氣化廢水的處理技術(shù)及研究現(xiàn)狀

韓 輝

遼寧大唐國際阜新煤制天然氣有限責(zé)任公司

隨著世界能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，石油資源面臨枯竭，化石燃料的利用率也有所下降，而煤炭在我國能源生產(chǎn)結(jié)構(gòu)中占據(jù)70%～80%的比重，由此決定了煤炭在我國能源結(jié)構(gòu)中的主導(dǎo)地位。在目前多級能源消耗結(jié)構(gòu)中，煤炭消耗占能源消耗總量的2/3，而煤化工的發(fā)展從本質(zhì)上提高了煤炭的利用率，尤其是大量新型煤化工項目——煤制天然氣、煤制油、煤制烯烴、煤制甲醇、煤制乙二醇以及煤制芳烴等是國家重點發(fā)展的煤化工方向。

煤氣化廢水；處理技術(shù)；研究現(xiàn)狀

煤化工在我國是發(fā)展前途很大的一個產(chǎn)業(yè)，特別是新型煤化工將是“十二五”和更長時期的一個重要產(chǎn)業(yè)。煤氣化被譽為新型煤化工產(chǎn)業(yè)的龍頭技術(shù)，近年來利用煤氣化合成化工產(chǎn)品的新型煤化工項目方興未艾。我國煤氣化工項目主要分布在內(nèi)蒙古、陜西、新疆、山西、遼寧、河南等煤炭產(chǎn)地，而這些地區(qū)大多屬于水資源匱乏的地區(qū)。水資源缺乏地區(qū)往往也面臨地表水環(huán)境容量有限的問題，有些地區(qū)甚至沒有納污水體。但恰恰這些煤化工項目需水量巨大，也相應(yīng)地產(chǎn)生了大量廢水，且廢水組成成分十分復(fù)雜。廢水中主要含有焦油、苯酚、氟化物、氨氮、硫化物等對人體毒性極強的污染物，含量很高，且排放量巨大，對環(huán)境的污染十分嚴重。

1 煤氣化廢水的成分特點

煤氣化廢水是在工業(yè)生產(chǎn)加工過程中對于煤氣的生產(chǎn)和洗滌過程中產(chǎn)生的，煤氣化過程中產(chǎn)生的廢棄物多溶解于洗滌水、蒸汽分流等分離水中，這些都是煤氣化廢水的形成來源。煤氣化廢水是一種很難在自然界中通過生物降解的廢水，其中含有較多的固體顆粒物和有毒有害物質(zhì)，其成分一般較為復(fù)雜，不僅含有稠環(huán)芳烴、萘、呋喃等酚類有機化合物，還含有硫化物、各種無機鹽等無機化合物。成分的復(fù)雜性也給廢水的加工處理帶來了很大的難度，且不同煤氣化工藝產(chǎn)生的廢水都具有較大的差異性，因此對于煤氣化廢水的處理和利用情況較為復(fù)雜。

2 煤氣化廢水的處理技術(shù)

2.1 生化處理技術(shù)

現(xiàn)階段對于煤氣化廢水的生化處理常用的工藝有厭氧-缺氧-好氧組合工藝(A-A/O)和序批式活性污泥法(SBR)。A-A/O這一工藝脫氮效率較高，既能起到生物選擇器的作用，改善污泥的沉降性能，也能通過產(chǎn)生的堿度對硝化過程中的堿消耗進行一定的補償。但是A-A/O工藝也具有一定的局限性，如需要分別設(shè)置混合液回流系統(tǒng)和污泥回流系統(tǒng)，對于動力的消耗較大。SBR是一種通過間歇曝氣方式來運行的活性污泥污水處理技術(shù)，主要是利用時間分割的操作方式來替代空間分割的操作方式，實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)生化反應(yīng)。主要的特點是運行的有序性和間歇性。這一工藝通過凈化池內(nèi)厭氧好氧的交替式變換來達到較好的凈化效果；且凈化池內(nèi)的處理水還能夠?qū)γ簹饣瘡U水有一定的緩沖稀釋作用，有較好的耐沖擊負荷；整個工藝操作簡單成本較低。

2.2 厭氧生化工藝

煤氣化廢水中含有以喹啉、吲哚、吡啶、聯(lián)苯等為代表的難降解有機物。該類污染物相對分子質(zhì)量大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在好氧的條件下難以被完全降解去除。然而該類污染物具有較好的厭氧降解性能，在好氧處理前，如果先經(jīng)過一步厭氧處理，則這些難降解物質(zhì)會被厭氧微生物分解為較易降解的小分子有機物，再通過好氧處理即可實現(xiàn)難降解有機物的生物去除。馬文成等采用兩級兩相厭氧工藝處理高濃度甲醇廢水和氣化廢水取得了良好的效果。該工藝以厭氧顆粒污泥作為接種污泥，實現(xiàn)了系統(tǒng)的快速啟動。兩級厭氧的CODCr去除率可達90%～92.5%。而且該系統(tǒng)對進水的水質(zhì)波動有良好的抗沖擊能力，當進水CODCr的質(zhì)量濃度在7000～11000mg／L時，系統(tǒng)出水CODCr的質(zhì)量濃度都可以降低到600mg／L以下。另外，上流式厭氧污泥床(UASB)工藝及活性炭厭氧膨脹床工藝也被應(yīng)用于煤氣化廢水處理中，均取得了良好的效果。

2.3 物化處理方法

常用的物化處理方法有萃取法、化學(xué)氧化法以及膜分離法等，萃取法對于煤氣廢水中的各類高濃度的酚類有著高效的回收作用；化學(xué)氧化法也是處理高濃度含酚煤氣化廢水的常用處理方法，這種方法利用氧化后的剩余活性污泥進行吸附處理可以使得酚和COD的去除率達到99%以及97%以上，效果明顯；例如：德士古煤氣化技術(shù)，這類技術(shù)是一種比較成熟的煤氣化技術(shù)，并且，其在設(shè)備的國產(chǎn)化和配套的耐火材料的制造方面都有著較大優(yōu)勢，但是其比較明顯的缺點就是其水煤漿中的水含量達到40%，應(yīng)對這種情況就可以采用三級閃蒸處理煤氣化的廢水，經(jīng)閃蒸后的黑水含固量進一步提高.送往沉降槽澄清，澄清后的水循環(huán)使用。另外一種膜分離法是通過對不同粒子大小差異去除一些廢水中的含鹽物質(zhì)等大顆粒物質(zhì)以及細菌等，可以使得廢水的脫鹽率達到97%以上。雖然物化處理的方法對于廢水處理有著較好的效果，但是在這一階段其處理的重點還是在二氧化碳以及氮方面，這就使得銨鹽結(jié)晶的情況屢有發(fā)生，嚴重的甚至?xí)?dǎo)致工藝設(shè)備的結(jié)垢或者堵塞的情況，而對于設(shè)備的運行效率有了很強的影響。

煤化工行業(yè)為我國的經(jīng)濟發(fā)展提供了重要的能源保障，但是在我國建設(shè)社會主義和諧社會的時代背景下，對于煤化工行業(yè)的生產(chǎn)標準有了更高的要求。因為煤化工企業(yè)生產(chǎn)的特殊性，在生產(chǎn)的過程中會產(chǎn)生大量的煤氣水廢水，如果不經(jīng)過處理就排放到外界，會對生態(tài)環(huán)境造成嚴重的破壞，所以對煤氣水廢水進行處理是煤化工企業(yè)的重要任務(wù)。在我國水資源日益匱乏的形勢下，在煤氣水廢水處理技術(shù)中，逐漸向廢水回收再利用的方向發(fā)展，不僅能夠避免對生態(tài)環(huán)境造成污染，同時還能夠有效的降低生產(chǎn)成本，節(jié)約水資源，提高煤化工企業(yè)的經(jīng)濟效益、社會效益以及生態(tài)效益。隨著我國科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，在對煤氣水廢水處理技術(shù)方面會不斷的發(fā)展以及完善，為實現(xiàn)煤化工企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造有利的條件。

[1] 趙嬙，孫體昌，李雪梅，孫家毅，陳凱華. 煤氣化廢水處理工藝的現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J]. 工業(yè)用水與廢水，2012(8)：28.

[2]蔣芹.煤氣化廢水處理技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].能源環(huán)境保護，2014. [3] 任小花，崔兆杰. 煤氣化高濃度含酚廢水萃取/反萃取脫酚技術(shù)研究[J]. 山東大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版)，2010，40(1)：93～97.