淺析煤化工廢水處理零排放技術問題及對策

楊芳軍

摘 要：煤化工產業(yè)用水量和廢水排放量很大，且廢水中所含污染物的濃度非常高，隨意排放極易對環(huán)境造成嚴重的污染，為良好的解決煤化工水資源供應和廢水排放的問題，實現煤化工產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，煤化工廢水處理零排放技術被提出，有效的解決了煤化工水資源利用的問題。然而煤化工廢水零排放技術還存在很多技術問題需要解決。本文針對煤化工水處理中存在的一些技術問題進行了分析，并針對這些問題提出了相應的解決措施。

關鍵詞：煤化工廢水處理；零排放技術；存在問題；對策

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）12-0009-01

1 概述

我國煤炭資源極為豐富，而油氣資源偏少，近年來煤炭價格的大幅下跌，促進了煤化工產業(yè)的發(fā)展。煤氣化是煤化工的主要化工產業(yè)，主要用以合成替代石油化工產品和燃油產品，緩和經濟發(fā)展對石油、天然氣能源的依賴性。煤和水是煤化工企業(yè)發(fā)展的重要資源，而我國煤炭資源和水資源的儲藏呈逆向分布，煤炭資源大都處于水資源較為貧乏的地區(qū)，由于煤炭資源的主導地位，水資源嚴重制約了煤化工產業(yè)的發(fā)展。煤化工項目在建設和生產中用水和排污量大的問題也十分明顯。近年來，國家對煤化工盲目發(fā)展導致的水資源失衡問題給予了高度重視。同時，國家對煤化工新建項目的用水和污水排放也做出了嚴格的規(guī)定，要求企業(yè)實現廢水零排放。[1]然而，煤化工廢水零排放還存在一些問題需要解決。本文以煤氣化工工藝為例，分析了廢水零排放中存在的問題，并針對這些問題提出了相應的解決措施。

2 煤化工廢水處理零排放技術存在的問題及解決措施

2.1 煤化工廢水的處理工藝分析

煤化工廢水零排放項目中，根據含鹽量的多少，其廢水可分為有機廢水和含鹽廢水兩種。其中有機廢水主要為生產廢水和生活污水，含鹽量低、含COD較高；含鹽廢水主要為洗滌廢水、循環(huán)水排水、除鹽水排水以及生產回用系統(tǒng)排水，其含鹽量較高。

2.1.1 有機廢水處理工藝

有機廢水通常采用物化處理、生化處理和深度處理三環(huán)節(jié)處理。

（1）物化處理段。物化處理段主要包括隔油池、氣浮池和混凝沉淀池三部分，隔油池主要用于廢水中大部分油類的去除；氣浮池主要用于密度較小的油類和懸浮物的去除；混凝沉淀池主要用于懸浮物和膠體的去除。（2）生化處理段。生化處理段通常包括缺氧-好氧脫氮工藝、厭氧-缺氧-好氧工藝、序批式活性污泥法、氧化溝工藝和生物移動床反應器幾部分。缺氧-好氧脫氮工藝和厭氧-缺氧-好氧工藝通過厭氧和好氧的交替轉換去除有機物和氮類化合物。序批式活性污泥法可實現厭氧和好氧的交替進行，以去除有機物和氮類化合物。氧化溝工藝包括好氧和厭氧區(qū)域，從而達到硝化和反硝化的目的。生物移動床反應器兼具生物濾池與流化床的優(yōu)點，通過生物膜完成硝化和反硝化，從而實現脫氮的目的。（3）深度處理段。深度處理通常有臭氧氧化，化學氧化、曝氣生物濾池和活性炭吸附。其中臭氧和化學氧化的主要目的是提高廢水的可生化性。曝氣生物濾池的目的是將COD和氨氮去除?；钚蕴恐饕_保出水的穩(wěn)定性，避免出水水質波動沖擊后續(xù)膜處理。

2.1.2 含鹽廢水的處理

含鹽廢水的處理通常采用低鹽廢水、濃鹽水處理和高濃鹽水固化處理三段處理。

（1）低鹽廢水處理段。該處理段主要包括混凝沉淀、過濾、超濾和以及反滲透，其中混凝沉淀用于去除SS和膠體。過濾用于去除廢水中的懸浮物和膠體。超濾用于進一步去除SS、膠體及COD。一級反滲透用于脫鹽。（2）濃鹽水處理端。該階段主要包括機械過濾、脫鈣脫鎂、膜濃縮。機械過濾用于去除SS和膠體。脫鈣脫鎂用于去除鈣、鎂化合物。膜濃縮用于濃鹽水的濃縮，提高水的回收率。（3）高濃鹽水固化處理。該階段主要包括機械蒸發(fā)和蒸發(fā)塘。機械蒸發(fā)利用蒸汽完成鹽的結晶。蒸發(fā)塘利用自然能源實現高濃鹽水的自然結晶。

2.2 煤化工廢水“零排放”存在的問題及建議

2.2.1 存在的問題

（1）煤化工企業(yè)的用水量大，需要第二水源作為水源保障。用煤制油為例，每噸產品的耗水量為8-12噸，而煤化工企業(yè)大都位于煤炭基地附近，這些地區(qū)往往水資源匱乏，急需第二水源保障。（2）煤化工企業(yè)需要進一步研究有機廢水和含鹽廢水的水質特點。目前煤化工廢水處理的有機廢水預處理和生化處理的出水水質僅對COD、氨氮、酚類、油類、氰化物等成分進行了規(guī)定，對廢水中毒物、易揮發(fā)物質、有色物質以及難降解物質的種類和數量指標具體要求。對廢水中含鹽廢水的水質，也只是標明COD、SS、氨氮、TDS等指標，對TDS的成分和膜污堵的物質成分沒有進行進一步分析。（3）有機廢水通過“物化+生化+BAF”工藝處理后，其出水和含鹽廢水一起進入雙膜回收系統(tǒng)，若在雙膜系統(tǒng)中應用一級反滲透，會產生大量的濃水，若按照反滲透的濃縮倍數推算水質特征，則水質的實際特征難以查明。生化處理后的水質不達到再生水水質的相關標準。（4）含鹽廢水處理的污堵問題和設備腐蝕問題嚴重。若通過二級反滲透手段減少濃水的產生，一級反滲透中的鈣、鎂、硅等離子會嚴重污染反滲透膜，而脫硅問題很難解決，加上高鹽分對設備的腐蝕，膜裝置和設備的處理效率和使用壽命都受到嚴重影響。（5）二段再濃縮回用后的濃鹽水TDS可達50000mg/L以上，濃鹽水的處理非常關鍵。蒸發(fā)結晶是濃鹽水處理的常用方式，耗能大和對材質防腐要求高是所面臨的最大問題。企業(yè)大都采用蒸發(fā)塘自然蒸發(fā)的方式對濃鹽水進行處理。但自然蒸發(fā)塘揮發(fā)性有機物容易滲漏，對外界造成污染，同時其占地面積也較大，難以實現完全意義上的零排放。[2]（6）次生污染和環(huán)境污染隱患較大。在整個生產流程中，廢渣中含有大量重金屬，一旦處理不當很容易造成二次污染。而廢液在儲存運輸中，一旦發(fā)生滲漏也很容易對周圍環(huán)境造成污染。

2.2.2 存在問題的解決方案

（1）水源保障，開辟煤化工處理的第二水源。煤炭基地中，除自來水外，自然降水、礦井廢水、以及地下水都可作為可利用水源，利用循環(huán)使用的原理，對水循環(huán)利用進行深層次發(fā)掘，修建地下水庫，滿足煤化工企業(yè)的供應需求?？梢岳玫V井廢水補充煤化工用水的不足，落實煤化工企業(yè)充足的水源保障。（2）進一步分析有機廢水、含鹽廢水以及一級反滲透濃鹽水的水質成分。對生化處理和有機廢水預處理的出水水質，進行增項分析，增加毒物、易揮發(fā)、有色物質、難降解物質的定性和定量分析。進一步分析煤化工廢水中含鹽廢水中TDS的組成成分和膜污堵物的組成成分。定性定量分析反滲透濃鹽水的水質特征。根據污染物分析結果有針對性的改進廢水處理工藝，提高廢水處理水平。[3]（3）針對二級反滲透膜鈣、鎂、硅等離子污染反滲透膜且脫硅難的問題，進行一級反滲透濃水中硅離子的化學特性，并進行鈣、鎂、硅的高效脫離技術。對在用的二級反滲透工藝進行優(yōu)化，設計高效、經濟、穩(wěn)定的新型高鹽水反滲透回用工藝。（4）以高級氧化技術為依托，研發(fā)相應的廢水凈化技術和凈化設備，高效去除反滲透高濃鹽水中的難降解有機物，對反滲透濃水機械蒸發(fā)中的易揮發(fā)物質進行有效控制。（5）對現有濃鹽水蒸發(fā)塘耗能大、成本高、占地面積廣等問題，研發(fā)新型的高效節(jié)能濃鹽水蒸發(fā)設備+蒸發(fā)塘聯合技術，實現反滲透高濃鹽水的高效處理和資源化再利用。（6）針對二次污染問題。從企業(yè)、園區(qū)和區(qū)域三個層次做好水資源利用和廢水處理，建立公共事故水系統(tǒng)，發(fā)揮公共優(yōu)勢，分擔企業(yè)風險，降低二次污染的風險。

3 結語

煤化工廢水處理零排放項目對煤化工項目的實施意義重大，是煤化工項目可持續(xù)發(fā)展的關鍵，目前神華新疆化工分公司煤化工零排放項目已經實施，經過不斷的實踐探索，煤化工廢水零排放技術必定不斷進步走向成熟。

參考文獻

[1]黃開東，李強，汪炎.煤化工廢水“零排放”技術及工程應用現狀分析[J].工業(yè)用水與廢水，2012，43（5）：1-6.

[2]曲風臣.煤化工廢水“零排放”技術要點及存在問題[J].化學工業(yè)，2013，31（2/3）：18-24.

[3]馬中學，楊軍，陳金城.煤化工技術的發(fā)展與新型煤化工技術[J].甘肅石油和化工，2007（7）：1-5.