煤化工廢水處理技術(shù)與工程應(yīng)用

趙習(xí)民

摘 要： 在煤化工生產(chǎn)過程中，由于選擇了不同的煤化工技術(shù)路線，使用特殊的煤氣化工藝，而生產(chǎn)各類煤化工產(chǎn)品，從而產(chǎn)生大量的由不同水質(zhì)組成的復(fù)雜的煤化工廢水，要了解煤化工生產(chǎn)工藝的一些情況，充分了解煤化工廢水，才能更有效的設(shè)計(jì)合理的煤化工廢水處理工藝并應(yīng)用到實(shí)際的煤化工廢水處理工程之中。

關(guān)鍵詞： 煤化工;廢水處理;技術(shù);工程應(yīng)用

【中圖分類號(hào)】TG506 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-3733（2020）09-0233-01

1 煤化工廢水的主要來(lái)源

煤化工企業(yè)使用煤炭作為主要原料開展化工生產(chǎn)，在生產(chǎn)中會(huì)使用大量的水，所以會(huì)有大量的廢水產(chǎn)生。煤化工生產(chǎn)所產(chǎn)生的廢水成分比較復(fù)雜，而且比較難以降解，主要包括酚類、硫類，這些物質(zhì)對(duì)于環(huán)境也會(huì)造成嚴(yán)重的破壞。所以必須要控制廢水的排放，并且做好處理的工作。

2 煤化工廢水處理技術(shù)分析

2.1 預(yù)處理工藝

2.1.1 回收酚氨。

采用萃取法進(jìn)行廢水脫酚處理，選取甲基異丁基酮、二異丙基醚等作為萃取劑，將含酚廢水冷卻后送入萃取塔上部，利用循環(huán)油泵將萃取劑打入塔底，令廢水與萃取劑在塔中逆流接觸后，提取出廢水中的酚并將其轉(zhuǎn)移至溶劑油中，使溶劑油從塔頂進(jìn)入到堿洗塔，經(jīng)由化學(xué)反應(yīng)后生成酚鹽，脫酚后的溶劑油進(jìn)入油槽中循環(huán)利用。利用萃取法進(jìn)行廢水處理可使脫酚率達(dá)到80%、脫氰率達(dá)到約50%，且能夠有效回收酚鹽，然而廢水的堿度將一定程度上影響到脫酚率，且選用的萃取劑部分溶于水，仍需針對(duì)廢水作進(jìn)一步處理。

2.1.2 去除油類與懸浮物。

當(dāng)前常采用混凝沉淀法、氣浮法、沉淀法等工藝處理廢水中的油類物質(zhì)與懸浮物。以氣浮法為例，該方法具有便于排渣、除油效果好、預(yù)曝氣等優(yōu)勢(shì)，但在處理過程中易產(chǎn)生釋放器堵塞問題，且能耗較大。在針對(duì)焦化廢水進(jìn)行預(yù)處理時(shí)，通常選取在氣浮裝置前部加裝過濾器，用于提升廢水處理效果、最大限度減少?gòu)U水的含油量，為后續(xù)生化處理創(chuàng)設(shè)便捷條件。

2.1.3 難降解有機(jī)物處理。

煤化工廢水中多含有以含氮雜環(huán)化合物為代表的難降解有機(jī)物與以高濃度致癌性多環(huán)芳烴為代表的毒性物質(zhì)，常選用超聲波氧化、鐵碳微電解等技術(shù)破壞這類有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)廢水預(yù)處理，降低后續(xù)生化處理難度。

2.2 生物處理工藝

2.2.1 新型生物膜反應(yīng)器。

選取密度與水接近的生物填料用于在生化前端高負(fù)荷脫除COD，還可用于生化后端脫除氨氮。采用移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器處理廢水可使COD去除率超過80%、酚去除率達(dá)到90%，且裝置體積較小、具備良好的抗沖擊負(fù)荷能力，搭配高效脫氮菌強(qiáng)化系統(tǒng)可使脫氮率接近100%，但該處理工藝對(duì)于載體流化性能、反應(yīng)器設(shè)計(jì)提出了較高的要求。

2.2.2 生物強(qiáng)化技術(shù)。

采用生物強(qiáng)化技術(shù)進(jìn)行廢水處理，選取經(jīng)由基因技術(shù)培育的高效工程菌種添加到生化處理系統(tǒng)中，用于將廢水中的酚類物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可降解物質(zhì)，能夠有效提高COD、氨氮、TP去除率。部分工程在處理焦化廢水時(shí)，選取微生物、酵母菌加入到流化床生物反應(yīng)器內(nèi)，然而卻未能達(dá)到理想的氰化物去除效果，這與廢水中有機(jī)物含量不足、氰化物降解速率較低、菌膠團(tuán)沉降性能不佳存在密切關(guān)聯(lián)。

2.3 深度處理工藝。

在針對(duì)煤化工廢水進(jìn)行深度處理時(shí)，常用方法包含絮凝法、吸附法、電化學(xué)氧化法等。以絮凝法為例，絮凝劑大體包含金屬鹽類絮凝劑、高分子絮凝劑兩種類型，其中高分子絮凝劑又分為有機(jī)高分子絮凝劑、微生物絮凝劑、無(wú)機(jī)高分子絮凝劑等，在最佳工藝條件下COD去除率可達(dá)到27%～32%，其處理效果有限。采用摻硼金剛石膜電極BDD處理焦化廢水，其礦化率可接近100%，能夠有效去除生化出水中的氨氮，但該工藝的運(yùn)行成本較高，不易開展實(shí)際操作。

2.4 膜分離技術(shù)。

在膜生物反應(yīng)器處理技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用雙膜技術(shù)進(jìn)行廢水處理，利用超濾膜過濾進(jìn)水中的有機(jī)物、降低超濾進(jìn)水的濁度、延長(zhǎng)膜的壽命，運(yùn)用反滲膜濾除進(jìn)水的COD與有機(jī)物，可同時(shí)起到降低COD含量、脫色、脫鹽作用，出水可直接作為生產(chǎn)循環(huán)用水回用。

3 工程應(yīng)用

3.1 工程概況。

以某煤制化肥項(xiàng)目為例，該項(xiàng)目以長(zhǎng)焰煤作為主要原料、以BGL碎煤加壓氣化技術(shù)作為主要生產(chǎn)工藝，可年產(chǎn)1000kt合成氨、1750kt尿素。該項(xiàng)目在廢水處理上建有三大水站，其中污水處理站基于EBA工藝處理酚氨廢水與生活廢水，處理水量為330～370m3/h，致力于實(shí)現(xiàn)生化出水100%回用;回用水站用于處理循環(huán)水站與脫鹽水站排水、污水站深度出水，處理水量可達(dá)700～800m3/h;濃鹽水站用于處理回用水站的反滲透濃水，處理水量約為160m3/h，并將處理后的高濃鹽水送入蒸發(fā)結(jié)晶器中。

3.2 出水COD高問題。

通過收集該污水站在2016年7月至2018年4月的進(jìn)出水COD含量變化數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，在系統(tǒng)運(yùn)行初期其出水濃度不超過50～80mg/L，2017年3月后出水COD含量呈小幅上升趨勢(shì)，2017年12月出水COD含量超過100mg/L，待2018年4月出水COD再次下降到80mg/L以下。造成該現(xiàn)象的主要原因如下：其一是受酚類、氰化物等物質(zhì)的沖擊，影響到前端酚氨回收裝置的運(yùn)行穩(wěn)定性，對(duì)BE池、生化池內(nèi)的生化生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用，導(dǎo)致COD降解效率下降;其二是BE池、高密度沉淀池斜管破裂問題，使BE池內(nèi)生物量下降、出水SS進(jìn)入臭氧高級(jí)氧化池中，削弱其對(duì)于COD的氧化降解能力;其三是好氧段污泥濃度降至3000～3300mg/L以下，增大處理負(fù)荷、產(chǎn)生較多泡沫;其四是BAF曝氣管發(fā)生局部堵塞問題，引發(fā)曝氣不均現(xiàn)象，影響到生物處理效果。

3.3 出水氨氮高問題。

該污水處理站在2016年7月至2017年11月期間的出水氨氮始終不超過15mg/L，多數(shù)時(shí)間穩(wěn)定低于1mg/L，然而在2017年11月、2018年2月出現(xiàn)過兩次規(guī)模較大的氨氮沖擊現(xiàn)象，導(dǎo)致其進(jìn)水氨氮濃度為450～500mg/L。究其原因主要體現(xiàn)在以下三方面：其一是氨氮與有毒物質(zhì)沖擊，導(dǎo)致廢水生物毒性增強(qiáng)，且影響到微生物的繁殖;其二是反硝化過程中碳氮比為（1.7～2.8）∶1，無(wú)法為反硝化反應(yīng)提供適宜條件，導(dǎo)致出水氨氮濃度上升;其三是碳酸鹽堿度較低。

為改善出水氨氮高問題，可首先加強(qiáng)對(duì)酚氨回收裝置的排查工作，將進(jìn)水氨氮濃度控制在350mg/L以內(nèi);其二是選取甲醇溶液經(jīng)由消泡管加入到A/O池中，令碳氮比提高到4∶1以上;其三是選取Na2CO3加入到A/O池中，提高水樣中的碳酸根堿度，使出水氨氮值降至0.5～2mg/L以下，保障生化處理系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)。

4 結(jié)束語(yǔ)

煤化工廢水十分復(fù)雜，原因是廢水的來(lái)源不同、水量比例不同，廢水的類型各異，而煤氣化爐的溫度相差較大，造成煤化工廢水水質(zhì)的千差萬(wàn)別，處理難度相差很大，同時(shí)由于企業(yè)所處的地域與環(huán)境不同，煤化工廢水處理的要求與目的又各有不同，更要求我們合理地設(shè)計(jì)，選取科學(xué)、成熟的煤化工廢水處理工藝。

參考文獻(xiàn)

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