關(guān)于煤化工廢水處理的思考及技術(shù)應(yīng)用
造成水污染的來(lái)源中，工業(yè)廢水相比生活污水來(lái)說(shuō)，處理難度大，危害也大。煤化工廢水作為工業(yè)廢水的主要來(lái)源之一，其處理也面臨著一些問(wèn)題和一些制約因素，本文簡(jiǎn)要探討。
1煤化工廢水處理問(wèn)題
煤化工廢水排放強(qiáng)度大，加之濃度高、毒性強(qiáng)、波動(dòng)大等特性，致使生化系統(tǒng)容易崩潰，污染物難穩(wěn)定深度脫除;同時(shí)濃鹽水安全處理處置技術(shù)缺乏，煤化工廢水“零排放”缺少相應(yīng)的技術(shù)支撐。廢水“零排放”的要求使得原來(lái)不太重要的環(huán)節(jié)顯得十分重要，如水中無(wú)機(jī)鹽的問(wèn)題。因此，廢水處理技術(shù)的選擇與生產(chǎn)工藝具有同等的重要性，必須穩(wěn)定、可靠。但當(dāng)前，煤化工廢水處理存在一些問(wèn)題，難以滿足企業(yè)環(huán)保需求。
煤質(zhì)特性差異、轉(zhuǎn)化工藝的不同均會(huì)造成廢水水質(zhì)波動(dòng);萃取選擇性、生化處理工藝、深度凈化工藝、蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)等工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)未能很好的結(jié)合;特征污染物的種類與生物毒性、有機(jī)污染物與膜作用關(guān)系、有機(jī)污染物對(duì)結(jié)晶晶型和晶體生長(zhǎng)影響等尚不明確，主要依靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，理論指導(dǎo)欠缺。
酚氨回收單元的油脫除率低，油與焦粉的存在容易造成蒸氨塔堵塞、內(nèi)件結(jié)垢。生化處理系統(tǒng)不穩(wěn)定，出水COD濃度在200～400mg/L，氨氮濃度在5～80mg/L。污染物脫除深度不夠，深度凈化出水COD濃度80～200mg/L;總氰、苯并芘、多環(huán)化合物等新型污染物缺乏相關(guān)的排放標(biāo)準(zhǔn)。膜通量降低過(guò)快，需要大量藥劑對(duì)其頻繁清洗，導(dǎo)致廢水中清洗藥劑在“零排放”體系中沒(méi)有合適的排放出口。如果生化系統(tǒng)無(wú)法做到穩(wěn)定、抗沖擊運(yùn)行，廢水零排放將難以實(shí)現(xiàn)。在蒸發(fā)結(jié)晶過(guò)程中主要存在飛料、設(shè)備腐蝕、混鹽無(wú)出口等問(wèn)題。
2煤化工廢水“零排放”的制約因素
廢水“零排放”需要大量的能源、化學(xué)藥品、資金的投入，以三效蒸發(fā)為例，1t水蒸發(fā)能耗大約要400kg蒸汽;分鹽產(chǎn)品的環(huán)境安全性至今未知，導(dǎo)致分鹽產(chǎn)品的出路待定;殘留混鹽的安全處置尚無(wú)可靠的處置方法。應(yīng)加強(qiáng)零排放的技術(shù)、管理、工程等方面的工作。
3解決思路
通過(guò)對(duì)煤化工廢水污染源進(jìn)行深度解析，同時(shí)對(duì)污染物進(jìn)行生命周期分析，綜合考慮污染物無(wú)害化處理的可行性及對(duì)環(huán)境影響，進(jìn)而反推，從原料、產(chǎn)品生產(chǎn)和無(wú)害化處理入手，進(jìn)行全過(guò)程污染控制，最終達(dá)到綜合成本最小化。
4煤化工廢水無(wú)害化處理
有機(jī)物降解是煤化工廢水難以無(wú)害化處理的最大問(wèn)題。煤化工廢水所含有機(jī)物種類眾多，有上千種有機(jī)物，它們的濃度、毒性、可降解性和物化性質(zhì)千差萬(wàn)別，污染物濃度對(duì)不同處理技術(shù)的成本亦有重要影響。煤化工廢水的前期預(yù)處理主要是為解毒和回收有價(jià)資源，后期的深度處理主要是為了達(dá)標(biāo)排放或近“零排放”，而整個(gè)過(guò)程相互關(guān)聯(lián)，需要從全流程角度進(jìn)行綜合考慮。
5廢水處理技術(shù)應(yīng)用
對(duì)難降解有機(jī)物含量高、生物毒性大的廢水強(qiáng)化預(yù)處理;對(duì)中等濃度的廢水以生物降解為核心，強(qiáng)化生物處理;對(duì)低濃度廢水，強(qiáng)化深度脫除與回用。這樣既可實(shí)現(xiàn)資源的回收，同時(shí)保障污染物得到無(wú)害化處理。下面以我們團(tuán)隊(duì)多年工作為例，介紹廢水全過(guò)程強(qiáng)化處理的技術(shù)。
5.1氣體凈化殘液預(yù)處理
針對(duì)高濃度的煤氣凈化(脫硫)產(chǎn)生的殘液，廢水成分復(fù)雜，COD濃度及鹽含量較高，采用常溫催化轉(zhuǎn)化技術(shù)進(jìn)行預(yù)脫除，除去其中的COD、硫化物、氰化物。
5.2萃取凈化焦粉技術(shù)
針對(duì)煤化工中的焦油、焦粉問(wèn)題，基于界面作用，通過(guò)分子設(shè)計(jì)，強(qiáng)化有機(jī)分子與焦粉表面官能團(tuán)的作用，開(kāi)發(fā)出新的萃取劑，將焦粉從廢水中脫除，避免蒸氨塔堵塞和萃取中間層。
5.3酚油協(xié)同提取技術(shù)
開(kāi)發(fā)新型萃取劑，降低其在水中的溶解度，避免萃取劑回收過(guò)程的能耗;在回收酚的同時(shí)，對(duì)其中的焦油進(jìn)行協(xié)同脫除，進(jìn)而提高廢水的可生化性。
5.4精餾蒸氨技術(shù)
通過(guò)全局優(yōu)化調(diào)控氨氮脫除效果，開(kāi)發(fā)高效塔內(nèi)件，結(jié)合過(guò)程控制，實(shí)現(xiàn)氨氮含量降低到50mg/L以下，同時(shí)回收16%以上的濃氨水或銨鹽。
我們利用上述技術(shù)在義馬氣化廠進(jìn)行了1m3/h規(guī)模的中試試驗(yàn)，主要工藝是先萃取除油脫酚，后脫酸蒸氨。目前運(yùn)行結(jié)果良好，COD濃度由15000～25000mg/L降至2500mg/L以下，氨氮濃度可降至50mg/L以下。
5.5生物強(qiáng)化處理
生物處理最核心的是解決其運(yùn)行穩(wěn)定性問(wèn)題。影響生化系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的因素主要是廢水所含有機(jī)物是否容易降解、有機(jī)物的毒性、自養(yǎng)菌與異養(yǎng)菌的競(jìng)爭(zhēng)以及有機(jī)物的濃度。工程上希望在提高生化系統(tǒng)穩(wěn)定性的同時(shí)，降低能耗，節(jié)約成本，避免二沉池。與混合液回流工藝相比，上清液回流工藝的活性污泥中微生物菌群在不同階段差異更加顯著，更有利于對(duì)不同類型污染物分段高效降解。
5.6基于總氰/有機(jī)物高效去除的混凝藥劑與技術(shù)
針對(duì)生化出水中總氰、色度和COD超標(biāo)問(wèn)題，我們?cè)O(shè)計(jì)制備出新型高效混凝脫氰劑，實(shí)現(xiàn)多污染物協(xié)同脫除。CODCr去除率由原20～30%提高至50%左右，混凝出水總氰化物可降低至0.2mg/L，滿足國(guó)家污水排放一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(GB8978—1996)。
5.7低成本催化氧化技術(shù)
為在降低進(jìn)膜COD濃度的同時(shí)，減少膜清洗和藥劑的使用，設(shè)計(jì)制備出新型催化臭氧化高效碳基催化劑，顯著提高臭氧利用率(由不足40%提高到80%以上)和CODCr去除率(由20%～30%提高到40%～60%)，滿足地方最高排放標(biāo)準(zhǔn)(CODCr≤50mg/L)，而且性能穩(wěn)定，不產(chǎn)生二次污染(不需調(diào)節(jié)pH和添加其他化學(xué)藥劑)，同時(shí)有效降低噸水成本。
5.8膜法脫鹽
將電滲析與反滲透進(jìn)行組合，運(yùn)用到煤化工廢水脫鹽中，可將淡鹽水收率提高至90%以上，且滿足工業(yè)循環(huán)補(bǔ)充水標(biāo)準(zhǔn)，濃水TDS大于10%、CODCr不大于50mg/L，膜清洗周期長(zhǎng)(約3～5個(gè)月)，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，脫鹽率高且可調(diào)。
此項(xiàng)技術(shù)已在煤化工行業(yè)的15個(gè)廢水處理工程中獲得應(yīng)用，可達(dá)到焦化行業(yè)和地方排放標(biāo)準(zhǔn)。采用此項(xiàng)技術(shù)建立的義馬碎煤加壓氣化全流程的中試已經(jīng)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行。
發(fā)展建議
加強(qiáng)煤化工廢水污染全過(guò)程控制的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析研究，建立量化評(píng)價(jià)模型，選擇綜合成本最小化的控制方法。在國(guó)家層面，統(tǒng)一布局，選擇企業(yè)開(kāi)展水污染綜合示范與技術(shù)經(jīng)濟(jì)性評(píng)估。加強(qiáng)開(kāi)展廢水特征污染物及生命周期分析、分鹽產(chǎn)品安全性與廢水零排放可應(yīng)用性等研究。
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