煤化工廢水零排放技術(shù)的現(xiàn)狀與優(yōu)化措施

張雨亭

（山西潞安煤基清潔能源有限責(zé)任公司，山西 長(zhǎng)治 046200）

0 引言

在煤化工企業(yè)生產(chǎn)過程中，圍繞廢水開展的零排放技術(shù)處理，不但契合我國(guó)政府倡導(dǎo)的綠色節(jié)能與環(huán)境保護(hù)基本要求，還能深度滿足煤化工企業(yè)的長(zhǎng)期穩(wěn)定可持續(xù)經(jīng)營(yíng)發(fā)展需求[1-2]。鑒于此種背景，煤化工企業(yè)應(yīng)當(dāng)積極深入開展針對(duì)廢水零排放技術(shù)方法的研究工作，遵照煤化工企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)開展過程中的實(shí)際情況，持續(xù)調(diào)整優(yōu)化廢水零排放技術(shù)方法，確保廢水零排放技術(shù)能夠在具體運(yùn)用過程中，發(fā)揮最佳效能。

1 煤化工廢水概述

煤化工企業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)，就是以煤炭作為原材料，運(yùn)用某種化學(xué)加工技術(shù)方法，將煤炭轉(zhuǎn)化處理成氣體燃料、液體燃料、固體燃料以及其他化學(xué)物質(zhì)。

煤化工生產(chǎn)技術(shù)主要涉及傳統(tǒng)型煤化工生產(chǎn)技術(shù)與現(xiàn)代型煤化工生產(chǎn)技術(shù)兩種類型。所謂傳統(tǒng)型煤化工生產(chǎn)技術(shù)，主要包含煤焦化生產(chǎn)技術(shù)以及煤電石生產(chǎn)技術(shù)等；現(xiàn)代煤化工生產(chǎn)技術(shù)，主要是運(yùn)用氣化技術(shù)或者是液化技術(shù)將煤炭轉(zhuǎn)化處理成種類多樣的化工產(chǎn)品[3]。

在煤化工企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)開展過程中，通常會(huì)形成種類多樣且數(shù)量眾多的廢水，如煤液化廢水以及煤氣化廢水等，只有采取適當(dāng)措施做好廢水的處理過程，才能降低煤化工企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)過程對(duì)自然生態(tài)環(huán)境施加的影響，同時(shí)實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用。

2 煤化工廢水的產(chǎn)生與特點(diǎn)

煤化工企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)過程包含數(shù)量眾多的技術(shù)環(huán)節(jié)，如液化技術(shù)環(huán)節(jié)、氣化技術(shù)環(huán)節(jié)、洗滌技術(shù)環(huán)節(jié)、冷凝技術(shù)環(huán)節(jié)以及分餾技術(shù)環(huán)節(jié)等，且上述技術(shù)環(huán)節(jié)在具體執(zhí)行過程中，均會(huì)引致產(chǎn)生廢水。

在煤化工企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過程中其實(shí)際產(chǎn)生的廢水，主要涉及含鹽廢水與有機(jī)廢水兩種類型。含鹽廢水主要涉及脫鹽水系統(tǒng)對(duì)外排放的污水以及循環(huán)水系統(tǒng)對(duì)外排放的污水。有機(jī)廢水主要涉及煤氣化生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢水、生活污水以及化工綜合廢水等[4]。

含鹽廢水的主要特點(diǎn)，在于其含鹽量相對(duì)較高且硬度較大，比如脫鹽水系統(tǒng)對(duì)外排放污水的TDS 濃度參數(shù)介于2 500～3 500 mg/L 之間，其含鹽量參介于300～15 000 mg/L 之間，且其中包含有數(shù)量較多的鈉離子、氯離子等無機(jī)離子類物質(zhì)[5]。高鹽廢水的含鹽量、堿度相對(duì)較高，且硬度相對(duì)較高，其有機(jī)物含量相對(duì)較低，但是其內(nèi)部包含的有機(jī)物成分在可生化性方面表現(xiàn)較差，通常需要對(duì)其單獨(dú)開展回收處理。

有機(jī)廢水在煤化工廢水中占據(jù)的數(shù)量比例相對(duì)較大，其內(nèi)部通常包含有數(shù)量較多的有機(jī)化學(xué)物、無機(jī)鹽類以及氨氮類物質(zhì)，降解處理過程難度極大。與此同時(shí)，在不同種類煤氣化生產(chǎn)工藝運(yùn)用過程中，產(chǎn)生的廢水在水質(zhì)表現(xiàn)通常會(huì)呈現(xiàn)出顯著差異。

3 煤化工廢水零排放技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1 煤化工企業(yè)用水需求量較大

當(dāng)前，受技術(shù)發(fā)展水平影響，我國(guó)煤化工企業(yè)每完成1 t 的煤化工產(chǎn)品生產(chǎn)制造過程，通常需要消耗8～12 t 的水，與此同時(shí)，由于我國(guó)絕大多數(shù)煤化工企業(yè)均處在偏遠(yuǎn)地區(qū)，水資源相對(duì)處在匱乏狀態(tài)[6]。在此種情形下，即便是對(duì)實(shí)際產(chǎn)生的廢水擇取和運(yùn)用恰當(dāng)方法展開處置，也無法全面滿足煤化工企業(yè)生產(chǎn)過程中對(duì)水資源的實(shí)際需求，需要采取適當(dāng)措施展開改良。

3.2 未明確有機(jī)廢水與含鹽廢水的特點(diǎn)

在引入運(yùn)用廢水零排放技術(shù)方法前，煤化工企業(yè)通常需要全面綜合判斷有機(jī)廢水與含鹽廢水所具備的基本水質(zhì)特點(diǎn)，開展分類處理。

當(dāng)前，受復(fù)雜多樣的主客觀因素影響，我國(guó)絕大多數(shù)煤化工企業(yè)，尚未全面明確認(rèn)識(shí)有機(jī)廢水與含鹽廢水在水質(zhì)特點(diǎn)層面的差異，未能制定科學(xué)完善的技術(shù)處理評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[7]。

例如，現(xiàn)階段我國(guó)絕大多數(shù)煤化工企業(yè)均選擇運(yùn)用COD 指標(biāo)和苯酚指標(biāo)等多樣化指標(biāo)評(píng)價(jià)分析有機(jī)廢水的處理質(zhì)量，但是并未評(píng)估分析有機(jī)廢水中的有色金屬物質(zhì)成分，以及有毒物質(zhì)成分的處理質(zhì)量。

3.3 廢水零排放工藝實(shí)施過程中存在問題

在引入運(yùn)用廢水零排放技術(shù)方法過程中，部分煤化工企業(yè)投入的經(jīng)濟(jì)成本較高，其安裝配置的技術(shù)設(shè)備在運(yùn)行過程中的能源消耗也相對(duì)較高。

4 煤化工廢水零排放技術(shù)工藝

4.1 有機(jī)廢水處理工藝

現(xiàn)代煤化工企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過程中產(chǎn)生的有機(jī)廢水，具備極其復(fù)雜的化學(xué)物質(zhì)組成結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致廢水零排放處理技術(shù)工藝在具體運(yùn)用過程中需要面對(duì)較高水平的復(fù)雜性技術(shù)。

從有機(jī)廢水處理的基本流程其通常同時(shí)包含物化處理環(huán)節(jié)、生化處理環(huán)節(jié)以及深度處理環(huán)節(jié)。在物化處理環(huán)節(jié)開展過程中，通常要利用隔油池篩除有機(jī)廢水中包含的油脂類物質(zhì)成分，并且利用中間間斷排放工藝，將有機(jī)廢水中包含的皂化物質(zhì)和乳化物質(zhì)徹底剔除。與此同時(shí)，還要通過氣浮池，完全徹底篩除有機(jī)廢水中包含的懸浮物成分和密度相對(duì)較輕的油類物成分[8]。

在生化處理環(huán)節(jié)開展過程中，煤化工企業(yè)通過使用厭氧-缺氧-好氧處理工藝、缺氧-好氧脫氮工藝以及生物移動(dòng)床反應(yīng)器等對(duì)煤化工有機(jī)廢水開展生化處理，在具體運(yùn)用各類處理工藝過程中，需要嚴(yán)格做好氧氣供應(yīng)的控制干預(yù)。

4.2 含鹽廢水處理工藝

煤化工企業(yè)通過對(duì)混凝沉淀處理工藝、過濾處理工藝、超濾處理工藝以及反滲透處理工藝的運(yùn)用，對(duì)低濃度含鹽廢水開展處理，徹底剔除含鹽廢水中包含的膠體物質(zhì)和SS 物質(zhì)。

高濃度含鹽廢水展開處理過程中，可以選擇運(yùn)用鎂技術(shù)與膜濃縮、機(jī)械過濾與脫鈣等技術(shù)工藝。

5 煤化工廢水零排放技術(shù)的優(yōu)化

5.1 設(shè)置第二水源

煤化工企業(yè)生產(chǎn)過程中對(duì)淡水資源提出的使用需求數(shù)量相對(duì)較多，因此，不但需要使用自來水資源，還需要全面綜合使用礦井水、地下水以及廢水等種類多樣的水資源，實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用。

煤化工企業(yè)可以對(duì)廠址附近區(qū)域的礦井水開發(fā)利用，礦井水的體量規(guī)模較大且水資源實(shí)際具備的清潔程度比較高，因此煤化工企業(yè)可以嘗試開發(fā)利用高礦化度礦井水、高鐵錳礦井水與高濁度礦井水，并將不同類型的礦井水資源整合在一起，為煤化工生產(chǎn)活動(dòng)提供數(shù)量更加充足的水資源支持保障[9]。

5.2 進(jìn)一步分析有機(jī)廢水與含鹽廢水的特點(diǎn)

為切實(shí)增強(qiáng)出水水質(zhì)的穩(wěn)定性、提升廢水處理總體質(zhì)量，煤化工企業(yè)應(yīng)持續(xù)深入分析有機(jī)廢水與含鹽廢水的基本水質(zhì)特點(diǎn)，恰當(dāng)選擇運(yùn)用廢水處理技術(shù)工藝。

5.3 貫徹落實(shí)零排放處理理念

在開展二級(jí)反滲透處理環(huán)節(jié)過程中，通常極其容易產(chǎn)生鈣離子、鎂離子以及硅離子，客觀上不僅會(huì)污染反滲透膜材料，也會(huì)加大去硅難度。因此，煤化工企業(yè)需要深入研究一級(jí)反滲透濃鹽水當(dāng)中包含的硅離子，綜合分析其化學(xué)機(jī)理，將脫鈣、脫鎂以及脫硅工藝結(jié)合起來加以運(yùn)用，從而優(yōu)化二級(jí)反滲透工藝，降低二級(jí)反滲透處置環(huán)節(jié)的成本，增強(qiáng)二級(jí)反滲透環(huán)節(jié)的總體穩(wěn)定性，提高含鹽廢水的處理質(zhì)量。

5.4 增強(qiáng)廢水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定性

要采取多元措施，持續(xù)調(diào)整提升廢水處理系統(tǒng)的運(yùn)行過程穩(wěn)定性。一些煤化工企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行負(fù)荷都處于飽和狀態(tài)，甚至有很多生產(chǎn)設(shè)備處于超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，這不僅增加了系統(tǒng)運(yùn)行的安全隱患，也加大了廢水排放量。同時(shí)，煤化工廢水處理會(huì)受到進(jìn)水水質(zhì)、池容以及曝氣時(shí)間等因素的影響，如果實(shí)際水量負(fù)荷一直大于設(shè)計(jì)水量負(fù)荷，將會(huì)降低生化處理系統(tǒng)的處理能力，導(dǎo)致出水水質(zhì)不符合要求，甚至?xí)?dǎo)致污泥膨脹。因此，煤化工企業(yè)需要做好生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行負(fù)荷控制工作，并將循環(huán)冷卻水排污以及蒸汽冷凝液排污與清凈下水系統(tǒng)結(jié)合起來，控制末端系統(tǒng)的水量[10]。

煤化工廢水處理系統(tǒng)會(huì)受到進(jìn)水水質(zhì)的影響，而進(jìn)水當(dāng)中的COD 等污染物的濃度比設(shè)計(jì)濃度要高，生化系統(tǒng)當(dāng)中的碳氮磷存在比例失衡等問題，所以出水水質(zhì)不符合要求。因此，煤化工企業(yè)需要在廢水處理系統(tǒng)當(dāng)中設(shè)置預(yù)處理裝置，控制進(jìn)水的氨氮總量，并對(duì)進(jìn)水進(jìn)行全面檢測(cè)。如果進(jìn)水當(dāng)中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)比例不協(xié)調(diào)，就需要人為施加一些碳源，增強(qiáng)比例的平衡性。

同時(shí)，要完善預(yù)處理系統(tǒng)，要結(jié)合客觀實(shí)際情況，持續(xù)調(diào)整完善預(yù)處理系統(tǒng)的各項(xiàng)使用功能。

6 結(jié)語

綜合梳理現(xiàn)有研究成果可知，煤化工企業(yè)想要在生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)業(yè)務(wù)活動(dòng)中順利獲取到最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，必須擇取有效措施做好針對(duì)廢水的處置環(huán)節(jié)。