现代煤化工废水近零排放技术集成与优化建议

现代煤化工废水近零排放技术集成与优化建议

宗路遥

河南金马能源股份有限公司

摘要：文章介绍了现代煤化工产业的发展现状及其面临的环境挑战，并对现代煤化工废水组成及特性进行了分析。通过对有机废水和含盐废水进行分类收集、分质处理、分级回用，现代煤化工废水处理系统从重视单元技术发展为统筹考虑工艺衔接和源头治理的关键技术集成，形成了废水预处理-生化处理-再生水回用-含盐废水膜处理-蒸发结晶处理的基本技术框架。同时，针对现代煤化工项目废水处理系统实际运行中出现的问题进行分析，提出解决思路，优化技术集成，进一步破解现代煤化工废水近零排放的技术瓶颈，降低废水近零排放的经济成本并提高运行稳定性。

关键词：煤化工；废水近零排放技术；集成与优化

前言：随着近些年来我国社会经济的飞速发展，各行各业都加快了自身发展的步伐，使得各种新兴科技层出不穷，在这样的时代背景之下，社会各界对能源的需求与日俱增，这就使得我国现阶段的自然资源体系的压力逐步增大。水资源作为我国十分重要的自然资源一直是保证国家和社会稳定发展的基础，但是近几年水资源污染问题逐步严峻，使得淡水资源的消耗日益增大。为了解决这种情况，本文针对现阶段的废水处理体系和排放体系展开分析，通过对传统的工艺进行改革，希望能够实现煤化工废水近零排放，这样就能够帮助我国整合自身的水资源，加大水资源的利用效率，同时也为我国未来可持续发展指明方向。

1、现代煤化工废水近零排放技术集成

1.1有机废水处理

现代煤化工所产生的有机废水中，煤气化废水所占比例最高，成分最复杂。特别是酚氨浓度很高的固定床气化工艺废水，需要通过脱油除尘、酚氨回收等预处理工序，降低废水中的COD、、总酚等特征污染物水质指标，使得出水满足生化处理工段的进水要求，提升废水的可生化性能。现代煤化工废水处理核心生化工艺的应用与处理的废水水质及场地情况有关，主要包括SBR、CAST、A/O、/O、MBR以及接触氧化法等工艺。

水煤浆气化和干粉煤气化废水生化处理选择上述核心技术较多，而已建及在建的碎煤加压气化废水经酚氨回收预处理后剩余的污染物，不仅含有酚、氨、酸性气体，还含有大量的长链烷烃、多环芳烃和杂环类化合物等，可生化性较差，B/C通常<0.3，需要采用新型高效生化处理技术组合工艺来强化生化段处理效率，如利用两级MBR工艺对碎煤加压气化废水进行处理，出水COD可稳定控制在60mg/L以下[1]。根据气化工艺的不同，固定床工艺废水处理常选用以去除COD、氨氮等为主体的生化处理工艺，利用微生物的代谢以及硝化反硝化作用将其去除；气流床及流化床工艺废水COD浓度不高，但氨氮浓度较高，废水处理时应选择脱氮性能良好的生化处理工艺以及物化为主的后处理强化工艺。

1.2含盐废水处理

现代煤化工主要通过煤气化产出合成气，将合成气进行变换、脱酸等工序后进一步合成最终产品。根据现代煤化工项目用水特点，从用水点分析，工艺直接应用的新鲜水在总用水量中所占比例较低，新鲜水主要用于补充循环冷却水及制取脱盐水。因此，现代煤化工直接产生的含盐废水主要包含循环冷却水排污水以及脱盐水排污水。随着循环冷却水用量的增大及浓缩倍数的增加，废水经过逐级利用和处理后，最终会产生大量的浓盐水，不仅会抑制微生物的活性，导致废水处理系统不能正常运行，还使得出水TDS超标，污染水环境。现代煤化工含盐废水的处理主要包含低盐废水处理、浓盐水处理以及高浓盐水处理。有机废水生化处理后的出水和清净废水混合之后形成低盐废水，低盐废水经过絮凝沉淀和过滤预处理去除废水中SS、油类及胶体物质，降低废水中的COD和硬度，之后采用以“超滤-反渗透”为主的双膜法处理工艺，蒸发结晶单元来水为高效膜浓缩系统反渗透浓水及离子交换后的再生废水[2]。浓盐水蒸发结晶单元主要包括蒸发器单元、结晶器单元以及蒸馏水精制单元。目前实际工程项目中蒸发器单元工艺多采用机械蒸汽压缩再循环立式降膜蒸发器技术。

2、现代煤化工废水处理系统实际运行问题与优化建议

2.1废水处理系统进水水量、水质、水温应稳定适宜

目前国内许多现代煤化工项目工艺装置投入生产运行后，系统负荷逐步达到饱和，由于设计余量较大，部分装置甚至超负荷运行，在带来安全隐患的同时，也造成了生产废水实际排放量高于设计排放量[3]。废水处理系统受池容、曝气时间和进出水水质的影响，若水量负荷始终高于设计负荷，将造成生化处理单元水力停留时间不足，使得出水水质超标，严重时还会造成污泥膨胀或污泥老化[4]。针对废水处理系统负荷长期超标的问题，企业应严格控制生产装置的运行负荷，并通过污污分流，将无污染的蒸汽冷凝液、循环冷却水排污等接入清净下水系统，严格控制进入末端废水处理系统的水量。

2.2完善的预处理系统是核心工艺单元稳定高效运行的关键

目前双膜系统、蒸发结晶系统等核心工艺单元的设计比较完善，但容易忽视预处理的重要性，导致整个工艺出现问题。膜前端对各类影响膜运行的浊度、硬度、碱度、硅等物质的去除必须要彻底，这样才能保证膜系统的高效运行，如果预处理效果不好，膜系统必将污堵、结垢，无法实现膜的高寿命和高回收率。此外，在蒸发器工作过程中，大量盐类等不断蒸发浓缩后形成晶核，附着于换热器表面而结垢，影响换热器的正常工作

[5]。为解决该类问题，蒸发系统的盐种投加设施、pH调节、管线过滤器截留杂质的设置，阻垢剂和消泡剂的投加等预处理措施都要设计合理、完善，才能减少蒸发器内部管束结垢问题的发生，确保系统的稳定运行。

2.3要设置合适的旁路、跨线以应对突发问题

现代煤化工废水处理系统的工艺路线一般较长，某个环节出现问题就可能导致整个系统不能正常运行。但废水处理系统作为现代煤化工项目的末端流程，没有太多停工检修的时间和机会，因此应通过设置一定的旁路、跨线来应对突发问题，为检修创造条件[6]。比如在高效沉淀池、蒸发系统板式换热器、降膜管束污堵、结垢时，均需要将进水切换至废水缓冲池临时储存或在符合设计进水水质的前提下通过跨线进入后续处理单元。

结束语：现代煤化工产业作为国家能源安全及产业安全的重要保障，目前我国的发展水平已居世界前列。但现代煤化工产业的发展依然面临着用水量大且废水排放污染环境的问题。现代煤化工项目建设过程中，废水近零排放技术一直是行业技术难点，目前主要问题集中在废水处理与回用系统的长期稳定运行、结晶盐资源化利用等方面，需要在工程实践过程中进一步探索废水处理系统运行问题，并通过技术集成优化系统运行，推动各处理单元技术的强化，加强废水处理过程中各环节的衔接，提升整套废水处理系统的抗冲击能力和运行稳定性，促进现代煤化工产业绿色发展。

参考文献：

[1]张庆光,程旺,韩彤晖.现代煤化工废水近零排放技术现状及展望[J].消费导刊,2019,000(032):104.

[2]杨善远,孙继涛,于峥.煤化工废水再生及浓盐水处理工艺[J].工业用水与废水,2018,49(5):6.

[3]谷振东.霍城煤化工项目水资源综合利用及废水污染预防研究[D].北京化工大学,2019.

[4]秦普学,郝小松.煤化工废水"近零排放"技术难点解析[J].中国化工贸易,2017,009(016):161.

[5]张军.现代煤化工水系统特性分析及优化研究[D].中国矿业大学(江苏).

[6]陈凌跃.煤化工废水处理技术瓶颈分析及优化与调试[D].哈尔滨工业大学,2016.