煤化工行業(yè)零排放意味著把所有的反應(yīng)物全部轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品,所有的催化劑被再次利用,整個生產(chǎn)過程中沒有廢物排出。這僅僅是指主要生產(chǎn)過程中的零排放;輔助生產(chǎn)(如蒸汽、循環(huán)水等)和附屬生產(chǎn)過程中仍不可能達(dá)到零排放。因此,業(yè)界對零排放的界定尚存在一定的分歧,并有了各種定義和限定,通常零排放三個字也加上引號。

　　一、煤化工廢水零排放技術(shù)

　　煤化工廢水零排放技術(shù)需綜合應(yīng)用污水處理、膜分離、蒸發(fā)結(jié)晶等物理、化學(xué)、生化等方面的技術(shù),煤化工廢水零排放決策應(yīng)當(dāng)充分考慮以下三方面的因素:

　　(1) 當(dāng)?shù)丨h(huán)境保護(hù)的要求;

　　(2) 經(jīng)濟(jì)成本(企業(yè)競爭力)的承受能力;

　　(3) 安全生產(chǎn)的需要。

　　企業(yè)為了達(dá)到廢水零排放,往往在零排放前加上各種各樣的解釋,如廢水排放口零排放、一次廢水零排放、循環(huán)水排污零排放、RO濃水零排放、高濃廢水零排放等,甚至提出準(zhǔn)零排放的概念,意味著企業(yè)將某些單股廢水做到零排放,同時減少了企業(yè)外排廢水中的污染物總量。

　　二、煤化工污水的基本特點(diǎn)

　　在煤的燃燒氣化過程中,對粗煤氣進(jìn)行冷卻、洗滌時產(chǎn)生大量污水。這些煤氣化污水水質(zhì)組成十分復(fù)雜。煤化工廢水不僅與煤質(zhì)有關(guān),還與煤氣化生產(chǎn)工藝密切相關(guān)。按氣化溫度不同,大致可以分為高溫氣化爐和低溫氣化爐。高溫氣化溫度約在1 350~1 750℃,如GSP、SHELL、多元料漿等。低溫氣化溫度約在950~1 300℃,如碎煤加壓氣化爐,魯奇爐等。其中,尤以碎煤加壓氣化爐(國產(chǎn)魯奇爐的類型)氣化污水最難處理。這種污水以高濃度煤氣洗滌污水為主,含有大量酚、氰、油、氨氮等有毒、有害物質(zhì)。綜合污水中,CODcr一般在300~5 000 mg/L、氨氮在150~400 mg/L,污水所含有機(jī)污染物包括酚類、多環(huán)芳香族化合物及含氮、硫的雜環(huán)化合物等,是一種典型的含有難降解的有機(jī)化合物的工業(yè)污水。污水中的易降解有機(jī)物主要是酚類化合物和苯類化合物;砒咯、萘、呋喃、瞇唑類屬于可降解類有機(jī)物;難降解的有機(jī)物主要有砒啶、咔唑、聯(lián)苯、三聯(lián)苯等。不同氣化工藝的綜合污水基本差異大致如表1所示,不同爐型、不同煤種數(shù)據(jù)有差異。

　　綜合污水水質(zhì)特點(diǎn):

　　(1) 有機(jī)物濃度低;

　　(2) 不含苯環(huán)和雜環(huán)類物質(zhì);

　　(3) 氨氮濃度偏高;

　　(4) 油類物質(zhì)低;

　　(5) 毒性抑制性物質(zhì)少;

　　(6) 色度較低;

　　(7) 溶解性固體含量略低;

　　(8) 污水水量相對較少。

　　低溫氣化工藝綜合污水水質(zhì)特點(diǎn):

　　(1) 有機(jī)物濃度高;

　　(2) 含有難降解有機(jī)物如單元酚、多元酚等含苯環(huán)和雜環(huán)類物質(zhì),有一定的生物毒性,這些物質(zhì)在好氧環(huán)境下分解較困難,需要在厭氧/兼氧環(huán)境下開環(huán)和降解;

　　(3) 氨氮濃度高,處理難度較大;

　　(4) 含有浮油、分散油、乳化油類和溶解油類物質(zhì),溶解油的主要組分為苯酚類的芳香族化合物。乳化油需要采用氣浮方式加以去除,溶解性的苯酚類物質(zhì)需要通過生化、吸附的方法去除;

　　(5) 含有毒性抑制物質(zhì),污水中酚、多元酚、氨氮等毒性抑制物質(zhì),需要通過馴化提高微生物的抗毒能力,需要選擇合適的工藝提高系統(tǒng)抗沖擊能力;

　　(6) 色度較高,含有一部分帶有顯色基團(tuán)的物質(zhì);

　　(7) 溶解性固體含量高,需要全部除鹽;

　　(8) 污水水量相對較多。

　　不同溫度的氣化爐水質(zhì)差異十分大。低溫氣化污水中含有苯、單元酚、多元酚等多環(huán)芳香族化合物、雜環(huán)化合物,難降解有機(jī)物較多,部分物質(zhì)有一定的生物毒性,氨氮濃度高且含有有機(jī)氮,色度較高,污水中含有一部分帶有顯色基團(tuán)的物質(zhì),堿度及鹽分較高,實(shí)際運(yùn)行中設(shè)備和管道易結(jié)垢、堵塞。低溫氣化爐酚氨回收工藝、萃取劑的選擇和酚類的預(yù)處理效果對后續(xù)污水處理影響較大。另外,相同工藝,不同煤質(zhì),所產(chǎn)生的污水也有區(qū)別。長焰煤、褐煤等劣質(zhì)煤氣化時的污水中酚類組成復(fù)雜,污水處理難度較大。

　　三、煤化工污水處理基本工藝

　　從煤化工氣化爐污水水質(zhì)研究分析發(fā)現(xiàn),氣化爐溫度高,有機(jī)物分解徹底,有害氣體排放少,所以洗滌污水排放量少,污水中有害物質(zhì)含量低,易于處理,達(dá)到污水零排放把握比較大。氣化爐溫度低,煤氣化會產(chǎn)生較多含有焦油、輕油、酚、氨等物質(zhì)的煤氣水。這種煤氣水的處理和達(dá)標(biāo)排放難以穩(wěn)定運(yùn)行,是目前制約環(huán)境敏感地區(qū)煤化工工業(yè)發(fā)展的重要原因。分析判斷國內(nèi)上馬工程的利弊,對污水處理難達(dá)標(biāo)工程改造癥結(jié)剖析,不斷優(yōu)化和完善煤化工污水的處理工藝流程,可以逐步獲得以下合理實(shí)用的處理工藝技術(shù)基本思路和路線。處理煤化工污水的技術(shù)主要采用生化法。生化法對廢水中的苯酚類及苯類物質(zhì)有較好的去除作用,但對喹啉類、吲哚類、吡啶類、咔唑類等一些難降解有機(jī)物處理效果較差,使得煤化工行業(yè)外排水CODcr難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)碎煤加壓氣化煤氣水采用的是國內(nèi)開發(fā)的酚回收、氨回收和污水處理技術(shù),由于氣化操作溫度相對較低,煤中有機(jī)物質(zhì)分解不徹底,隨之而來的問題是煤氣水量大且成分復(fù)雜。雖然已采取了煤氣水分離、酚回收、氨回收及生化處理等措施,但若要使廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)仍非常困難,且污水處理過程中仍存在酚類物質(zhì)揮發(fā)等問題;在建項(xiàng)目的廢水處理流程長,波動大,其處理效果穩(wěn)定性也有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

　　目前國內(nèi)主要采用以調(diào)節(jié)、除油、沉淀、氣浮為主體的預(yù)處理工藝路線,以去除CODcr、提高可生化性、脫氮為目的的生物處理主流程,如酸化水解、前置反硝化的生物脫氮(A/O)工藝、SBR工藝等,采用以混凝、過濾、臭氧、高效生物濾池(BAF)、活性炭(焦)吸附及其組合的三級處理工藝,以及采用膜分離如超濾膜(UF)、反滲透膜(RO)等技術(shù)組合的除鹽處理工藝。

　　污水回用處理工藝污水雖然經(jīng)過預(yù)處理+二級生化處理+三級處理,但鹽分并未去除,一般不能滿足工業(yè)回用到循環(huán)水系統(tǒng)的要求,需要對其進(jìn)行脫鹽處理。目前,在我國已經(jīng)應(yīng)用的除鹽工藝方法有化學(xué)除鹽、膜分離技術(shù)等脫鹽工藝。離子交換水處理技術(shù)已相當(dāng)成熟,適合用于水中含鹽量不高的場合,但該技術(shù)有樹脂再生過程中產(chǎn)生大量酸、堿廢水。膜分離技術(shù)有操作方便,設(shè)備緊湊,工作環(huán)境安全,節(jié)約能耗和藥劑的優(yōu)點(diǎn),故反滲透膜法較為廣泛應(yīng)用于污水回用系統(tǒng)。隨著抗污染膜產(chǎn)品的逐漸成熟,采用RO膜脫鹽是目前回用水領(lǐng)域工程化應(yīng)用最多的處理工藝。預(yù)處理設(shè)施處理效果的好壞是影響膜處理效果的關(guān)鍵因素,可采用氣浮去除水中可能含有的油分和細(xì)小懸浮物,采用過濾器進(jìn)一步降低懸浮物含量,通過超濾進(jìn)一步去除水中的殘余污染物,最大限度降低RO膜的污染負(fù)荷,提高設(shè)備的高效處理周期。當(dāng)廢水中有一定的硬度,為減少后續(xù)預(yù)處理設(shè)施,保護(hù)反滲透膜,有必要降低來水的硬度,可采用石灰軟化法。超濾、反滲透膜對油的含量要求很低,當(dāng)進(jìn)水油含量很高,可在超濾前設(shè)置核桃殼過濾器,對去除油設(shè)置進(jìn)一步的安全措施。

　　綜合以上內(nèi)容,生化污水回用除鹽工藝可選用石化軟化+核桃殼過濾器+氣水反沖濾池+超濾+一級反滲透處理工藝。為減輕蒸發(fā)單元規(guī)模,可復(fù)核含鹽量,當(dāng)含鹽量允許情況下,一級RO濃鹽水可進(jìn)行再加壓脫鹽濃縮,以提高回收率。具體聯(lián)系污水寶或參見http://www.jianfeilema.cn更多相關(guān)技術(shù)文檔術(shù)文檔。

　　實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢水的“零排放”,可采用機(jī)械蒸汽壓縮循環(huán)蒸發(fā)器將高濃鹽水進(jìn)一步濃縮到20%左右的含鹽量。投用蒸發(fā)器目的是減少廢水的體積,產(chǎn)生高質(zhì)量的蒸餾水,循環(huán)使用,把污水作最大程度的濃縮。結(jié)晶器采用強(qiáng)制循環(huán)技術(shù),濃縮后的污鹽水經(jīng)過結(jié)晶器或干燥器,把溶解在污水里的各種鹽類結(jié)晶,成為固體處置。降膜式蒸發(fā)器是利用重力作用成膜,能蒸發(fā)粘度較大的料液,且受熱時間短,適用于熱敏性強(qiáng)的物料、濃度較大,不易結(jié)晶、結(jié)垢的物料。根據(jù)目前國內(nèi)煤化工污水零排放的實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn),不論是否設(shè)置結(jié)晶裝置,界區(qū)外蒸發(fā)塘必須設(shè)置,以應(yīng)付開停車污水和事故污水的儲存。(何豫川)