煤气化废水处理措施探讨

2015-01-28谢震震王莉娜

资源节约与环保 2015年1期

关键词：煤气化煤化工废水处理

谢震震王莉娜

（1江苏省交通科学研究院股份有限公司江苏南京 210017 2中国神华能源股份有限公司环保部北京 100011）

煤气化废水处理措施探讨

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（1江苏省交通科学研究院股份有限公司江苏南京 210017 2中国神华能源股份有限公司环保部北京 100011）

煤化工产业耗水量大，废水排放量大，水质复杂，有机污染浓度高且难降解，水资源短缺和环境污染问题限制了煤化工产业的发展。本文简要分析了煤气化废水的来源、分类及水质特点，叙述了目前主流的废水处理措施，最后提出了煤气化废水下一步处理的建议。

煤化工；废水；标准；治理措施

煤炭是我国重要的基础能源，我国的“富煤、缺油、少气”的现状促使了煤化工企业的发展。煤化工泛指煤的气化、液化、焦化及焦油加工、电石乙炔化工等，也包括以煤为原料制取碳素材料和煤基高分子材料等[1]，主要有煤炭焦化、煤气化和煤液化三条产业链。发展现代煤化工产业，即以煤气化为龙头的化工产业，主要合成、制取替代石油化工产品和燃料油的产品，可促进后石油时代化学工业的可持续发展[2]。作为龙头的煤气化产业耗水量巨大，产生的废水量也大，水质复杂，污染物浓度高，这极大的限制了煤化工企业的发展。本文主要针对煤气化生产工艺产生的废水水质特点进行分析和论述。通过分析，可以进一步明确煤气化废水处理技术的发展趋势和研究方向，为企业选择煤化工废水处理技术路径提供参考依据。

1 煤气化废水来源及特征

煤气化废水按照所含污染物种类可分为两类：一是有机废水，主要来源于工艺废水，来自煤气洗涤、冷凝和分离等，其特点是其特点是有机污染物浓度高，酚类、油及氨氮浓度高，难降解且含有毒物质。有机废水的水质差异主要取决于煤气化工艺，根据有关资料，中温气化工艺产生的废水中的有害成分较复杂，难降解的酚、焦油等含量较高，在预处理之后，废水的COD含量仍可高达1000mg/l以上[3]。高温气化工艺产生的废水中有害成分就比较简单，COD含量较低，往往在500mg/l左右。同时德士古工艺有机污染程度较低，但氨氮浓度较高；壳牌工艺废水水质相对洁净，但氨氮及氰化物浓度较高；鲁奇工艺气化温度低，但废水污染物高且成分复杂，COD、氨氮和酚的含量均较高，含有大量的有毒有害物质，处理难度很大[4]。

二是含盐废水，主要来源于生产过程中煤气洗涤废水、循环水系统排水、除盐水系统排水、回用系统浓水等，有时也包括生化处理后的有机废水排水，其特点是含盐量高[5]。通常情况下，高含盐量废水是指TDS在600～6000mg/L之间或者更高的废水。废水中高含量的盐主要来自水处理添加剂、生产工艺添加剂以及新鲜水补给[6]。

2 有机废水处理措施

有机废水的工艺路线一般为：物理预处理+生化处理+深度处理。

2.1 预处理

煤气化废水中高浓度酚、氨及油类物质的存在都会对后续生化处理产生不利影响[7]。因此首先需要预处理，来去除废水中的以上物质,减轻后续处理的负荷。

煤化工废水预处理主要包括除油、脱酚、蒸氨、去除SS(初沉池、混凝沉淀等)和有毒有害或难降解有机物(脱硫、破氰、高级氧化预处理等)等。

除油一般采用重力法和气浮法，采用重力法去除密度较大的油，气浮法去除气浮法要用于去除相对密度小于1或接近于1的悬浮物、油类和脂肪等难以自然沉降或上浮的物质。吴翠荣[8]采用隔油－气浮－脱酚－蒸氨工艺对鲁奇炉气化废水进行预处理，试验结果显示：经该工艺预处理后，气化废水中油的质量浓度由346.4mg／L降为10.1mg／L，去除率达到97.1%。

废水中的酚类物质去除有萃取法、吸附法、精馏法、氧化法，目前一般采用萃取工艺去除通过该方法脱酚的效率可高达95%～97%[9]，同时该法投资较低。目前常用的萃取剂有重苯、粗苯、N-503煤油、二异丙醚等，以上萃取剂对单元酚有较好的萃取效果。络合萃取剂由于其较高的分配系数和萃取能力而逐渐成为研究热点，目前甲基异丁基甲酮(MIBK)已经在哈尔滨气化厂顺利实施并实现平稳运行。

废水中的氨氮一般通过水蒸汽汽提工艺对氨类物质进行回收，水蒸汽汽提又分为单塔和双塔两种工艺。单塔工艺具有流程简单、可同时回收氨和硫化氢等酸性物质、操作平稳且灵活等优点，应用较广。双塔工艺因占地面积大、流程复杂、能耗高、投资大等缺点，已逐步被单塔加压侧线汽提工艺取代。经处理后，煤气化废水中氨氮的质量浓度由11159mg/l降为195mg/l，去除率达到了98.3%[8]。

2.2 生化处理

生预处理后的煤化工废水，由于含有多环和杂环类化合物，难降解有机物的存在会对生化处理效果产生不利影响。为了更好处理该种废水，一般生物处理工艺难以达到理想效果，因此加强生物处理成为必然趋势。

目前改进的好氧工艺主要包括SBR工艺和PACT工艺。中原大化公司实际运行结果显示，在进水CODCr的质量浓度为245mg／L～2739mg／L，氨氮的质量浓度为4.14mg／L～34.81mg／L的条件下，SBR池出水CODCr质量浓度可控制在50.1mg／L～94.4mg／L，氨氮的质量浓度可控制4.7mg／L～15.0mg／L范围内[10]。目前采用改进型的SBR的企业还有陕西渭河煤化工、在金陵石化、山东兖矿神木甲醇等。

粉末活性碳/湿式氧化再生（PACT/WAR）是在活性污泥曝气池中投加活性炭粉末，从而加速对有机物的氧化分解能力。张君波等[11]通过中试将粉末活性炭加入常规A/O工艺的好氧池形成PACT工艺，结果表明PACT对COD和氨氮的去除率可以达到98%和91%。

多级生物处理工艺主要包括了外循环厌氧处理系统、生物增浓同步脱氮系统、改良A/O氧化、活性硅藻土和碳粉吸附系统等。韩洪军，徐鹏[12]等人的研究表明，厌氧/生物增浓/改良AO/BAF工艺处理内蒙古某煤制尿素工程废水时，在进水CODCr的质量浓度为2500mg／L～3300mg／L，氨氮的质量浓度为100mg／L～220mg／L，总酚的质量浓度为500mg／L～800mg／L，煤化工废水出水水质达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)的一级标准，CODCr、氨氮、总酚的去除率可分别达到98%、99%、95%。

在有机废水中，有一些比较难降解的有机物，吡啶、喹啉还有萘，通过厌氧—好氧联合生物法对这些难降解物的去除率分别能达到70%，55%和67%[13]。

2.3 深度处理

通过预处理和生化处理后的煤化工废水中CODcr、氨氮等浓度已经下降了很多，但是其浊度、色度以及COD和氨氮等指标不能稳定达到国家的排放标准。因此，需要继续进行深度处理。深度处理方法主要有：混凝沉淀、活性碳吸附和高级氧化等。

王俊洁,刁伟明[14]的研究表明，采用高效混凝沉淀技术,最后出水浊度可达到3度以下。高效混凝沉淀技术在占地、出水浊度、上升流速以及滤池反冲时间上均有较大的改善,具有明显的优势。

徐莉莉，孙硕[15]等人通过对活性焦吸附与膜技术对煤化工废水进行深度处理研究表明，将活性焦吸附用于膜系统的前处理可明显降低废水中的有机物浓度，缓解膜污染并提高产水水质，后续再采用以超滤、反渗透为核心的膜处理技术可提高产水水质至回用要求。

高级氧化技术主要用于处理解酚类、多环芳烃等难降解有机物。高级氧化技术目前应用较广的主要是芬顿氧化和臭氧氧化。高珊，周集体[16]等人试验研究表明经过臭氧氧化后COD进一步去除了30%、可生化性明显提高，废水色度降至80，去除率达到80%。