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摘 要:现代煤化工项目主要以坑口布局为主,集中分布在西部和北部地区,由于这些地区水资源承载力有限,对煤化工项目的水资源利用和废水处理技术提出了严格的要求。煤化工气化技术不同水质差异较大,其废水处理也不同。
关键词:煤化工含盐废水处理技术;对策建议
我国的煤化工项目目前主要分布在西北等煤炭资源相对丰富的地区,新型煤化工企业规模及耗水量巨大,煤转化新鲜水耗一般在2.5 t/t 以上。煤化工废水是典型的含有难降解有机化合物的生产废水煤化工废水中难降解有机化合物主要是吡啶、联苯、咔唑、三联苯等;易降解有机化合物主要是苯类、酚类化合物,比如有吡咯、呋喃、萘、眯唑等。
1 现状
近年来,国内外研究者不断提出新的方法和技术用于处理煤化工废水,但各有利弊。一是普通活性污泥工艺难以承受如此高浓度的难降解物质,即使在短时间内取得较高的COD去除率,但出水中难降解有机物含量依然较高、脱氮效率很低。二是生物膜法能够较好地保持污泥量,但COD去除效率低,负荷低,难以处理大流量煤化工废水。当煤化工废水中难降解污染物或有机氮含量较高时,单纯生物处理工艺将难以稳定达标,采用物化处理工艺能够减少废水中难降解有机物的含量和改善废水可生化性,减轻生物工艺的处理负荷,为废水达标排放或回用奠定良好的基础条件。
2 煤化工含盐废水处理技术
1.脱盐深度处理与回用煤气化废水中除了氨氮、有机物之外,还含有一定量的无机盐。传统的深度处理工艺(混凝、高级氧化等)对于无机盐没有去除作用,产水直接回用会造成无机盐在系统中的累积,对设备造成损害。因此,一般采用脱盐技术进行深度处理,才能满足工业循环冷却水回用要求。而最大限度地提高水回收率,减少浓水排放量,实现近零排放,是脱盐深度处理的重点。膜分离技术是利用膜的选择性对不同粒径组分的选择性通过,实现料液选择性分离的技术。根据膜孔径的大小可以分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜等。膜分离过程是物理过程,不伴随有相的变化。以陶瓷球为载体,经表面挂膜、增菌处理使微生物细胞附着在陶瓷球表面形成菌膜。处理气化洗焦废水时COD 去除率达90. 4%,对废水中苯、萘、菲、喹啉、异喹啉和吡啶的去除率也较好。膜处理产生大量的浓盐水是实现废水“零排放”的瓶颈,浓盐水处理技术有常规处理、膜浓缩、高浓盐水蒸发、超高浓度浓盐水喷雾结晶等技术。
2.水煤浆灰水和粉煤气化的废水处理。针对这些问题,研究人员分别针对厌氧和好氧工段进行相应的优化,开发了两级厌氧工艺、上流式厌氧污泥床反应器、序批式活性污泥床反应器、膨胀颗粒污泥床反应器、粉末活性炭-活性污泥反应器、流动床生物膜反应器等新型生化处理技术,应用于煤气化废水处理,成效显著。同时,针对煤气化废水中酚类、吡啶、喹啉等典型污染物,培育、筛选功能性细菌以及探索新型生物降解机理,也是强化煤气化废水生化处理单元效能的重要途径。将脱酚菌作为微生物添加剂添加至生物接触氧化反应器中,提高了生化处理对于典型污染物的去除,COD 去除率达到78%,总酚去除率可达80%。以甲醇为共代谢基质,可以有效降低煤气化废水的毒性,提高可生化性,强化了对于COD、总酚的去除。
3.循环水和锅炉水排污处理。锅炉运行期间排污装置不按要求安装、排污操作没有任何依据、甚至不排污是我们经常会碰到的问题。其实锅炉排污水处理的重要组成部分,是保证鍋水水质达到国家水质标准要求的重要手段。实行有计划地、科学地排污,是保持锅水水质良好、减缓或防止水垢结生、保证蒸汽质量、防止锅炉金属腐蚀的重要措施。当含有各种杂质的锅水经不断蒸发、浓缩,杂质的浓度逐渐增大,当达到一定程度时就会给锅炉带来一系列不良后果,如水垢的迅速生成、锅筒内水面发泡以至产生气水共腾、蒸汽品质恶化、锅炉金属腐蚀等。若不及时有效地排出锅外,不仅恶化锅水品质,还有可能生二次水垢,威胁锅炉安全经济运行。因此锅炉安装排污装置时必须按要求,司炉工和水质化验工应相互配合勤排、少排、均衡排以确保锅炉水质达标。对高硅含量的软化水,在保证锅水相对碱度合格的情况下,适当少量添加可防止受热面结硅垢。
3 对策建议
1.加强源头控制污染物产生和排放。煤气化废水水质主要由煤质、原水水质和气化炉炉型决定。不合适的煤种和工艺对废水水质影响较大,如新疆哈密地区的富油褐煤就不适合用于煤化工,不仅会增加污水处理难度,而且无法充分利用煤中油资源。准入条件中指出严格限制将加工工艺、污染防治技术或综合利用技术尚不成熟的高含铝、砷、氟、油及其他稀有元素的煤种作为原料煤和燃料煤。研究确定各煤炭基地煤炭优先利用方式和禁止利用方式,为确定不同地区不同煤种应用于煤化工产业发展方向提供依据,通过清洁生产工艺,减轻原料带来的有毒有害污染物的数量和浓度。
2.逐步推行大水管理。煤化工行业应逐步推行大水管理,将水作为重要要素纳入生产管理中进行统一分配和调度,强化运行管理。一方面,煤化工企业应做好全厂节水工作,在项目建设前期,可以引入第三方咨询,在完成国家政策要求的耗水指标外,帮助企业进行水平衡梳理,鼓励企业开展节水技术研发,推广水夹点节水技术,从过程系统工程学角度实现水的充分利用。另一方面,煤化工企业应做好水的分质利用和分质回用,实现水尽其用。无论是节水还是用水过程,精细化管理都应贯穿始终。
现代煤化工行业的发展离不开废水处理和处置,应从工艺选择、设计优化、新技术应用等方面着手,尽量从源头进行污染物削减,减轻废水处理负担。煤化工废水的达标排放或回用,不仅可以实现煤化工废液零排放,破解水资源污染的难题,也是我国煤化工产业健康发展的重要保障。
参考文献
[1]叶英豪,陈瑞芳,等. 基于零排放浓盐水处理技术的发展[J]. 环境工程,2018,31(S1):263-265.
[2]晋峰,等. 燃煤电厂高盐废水“零排放”处理工艺及技术经济分析[J]. 华电技术,2018,39(12):46-49
[3]杜献亮.煤化工行业高含盐废水处理及多效蒸发结晶技术的应用[J].煤炭与化工,2018, 37( 12) : 129-142.
关键词:煤化工含盐废水处理技术;对策建议
我国的煤化工项目目前主要分布在西北等煤炭资源相对丰富的地区,新型煤化工企业规模及耗水量巨大,煤转化新鲜水耗一般在2.5 t/t 以上。煤化工废水是典型的含有难降解有机化合物的生产废水煤化工废水中难降解有机化合物主要是吡啶、联苯、咔唑、三联苯等;易降解有机化合物主要是苯类、酚类化合物,比如有吡咯、呋喃、萘、眯唑等。
1 现状
近年来,国内外研究者不断提出新的方法和技术用于处理煤化工废水,但各有利弊。一是普通活性污泥工艺难以承受如此高浓度的难降解物质,即使在短时间内取得较高的COD去除率,但出水中难降解有机物含量依然较高、脱氮效率很低。二是生物膜法能够较好地保持污泥量,但COD去除效率低,负荷低,难以处理大流量煤化工废水。当煤化工废水中难降解污染物或有机氮含量较高时,单纯生物处理工艺将难以稳定达标,采用物化处理工艺能够减少废水中难降解有机物的含量和改善废水可生化性,减轻生物工艺的处理负荷,为废水达标排放或回用奠定良好的基础条件。
2 煤化工含盐废水处理技术
1.脱盐深度处理与回用煤气化废水中除了氨氮、有机物之外,还含有一定量的无机盐。传统的深度处理工艺(混凝、高级氧化等)对于无机盐没有去除作用,产水直接回用会造成无机盐在系统中的累积,对设备造成损害。因此,一般采用脱盐技术进行深度处理,才能满足工业循环冷却水回用要求。而最大限度地提高水回收率,减少浓水排放量,实现近零排放,是脱盐深度处理的重点。膜分离技术是利用膜的选择性对不同粒径组分的选择性通过,实现料液选择性分离的技术。根据膜孔径的大小可以分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜等。膜分离过程是物理过程,不伴随有相的变化。以陶瓷球为载体,经表面挂膜、增菌处理使微生物细胞附着在陶瓷球表面形成菌膜。处理气化洗焦废水时COD 去除率达90. 4%,对废水中苯、萘、菲、喹啉、异喹啉和吡啶的去除率也较好。膜处理产生大量的浓盐水是实现废水“零排放”的瓶颈,浓盐水处理技术有常规处理、膜浓缩、高浓盐水蒸发、超高浓度浓盐水喷雾结晶等技术。
2.水煤浆灰水和粉煤气化的废水处理。针对这些问题,研究人员分别针对厌氧和好氧工段进行相应的优化,开发了两级厌氧工艺、上流式厌氧污泥床反应器、序批式活性污泥床反应器、膨胀颗粒污泥床反应器、粉末活性炭-活性污泥反应器、流动床生物膜反应器等新型生化处理技术,应用于煤气化废水处理,成效显著。同时,针对煤气化废水中酚类、吡啶、喹啉等典型污染物,培育、筛选功能性细菌以及探索新型生物降解机理,也是强化煤气化废水生化处理单元效能的重要途径。将脱酚菌作为微生物添加剂添加至生物接触氧化反应器中,提高了生化处理对于典型污染物的去除,COD 去除率达到78%,总酚去除率可达80%。以甲醇为共代谢基质,可以有效降低煤气化废水的毒性,提高可生化性,强化了对于COD、总酚的去除。
3.循环水和锅炉水排污处理。锅炉运行期间排污装置不按要求安装、排污操作没有任何依据、甚至不排污是我们经常会碰到的问题。其实锅炉排污水处理的重要组成部分,是保证鍋水水质达到国家水质标准要求的重要手段。实行有计划地、科学地排污,是保持锅水水质良好、减缓或防止水垢结生、保证蒸汽质量、防止锅炉金属腐蚀的重要措施。当含有各种杂质的锅水经不断蒸发、浓缩,杂质的浓度逐渐增大,当达到一定程度时就会给锅炉带来一系列不良后果,如水垢的迅速生成、锅筒内水面发泡以至产生气水共腾、蒸汽品质恶化、锅炉金属腐蚀等。若不及时有效地排出锅外,不仅恶化锅水品质,还有可能生二次水垢,威胁锅炉安全经济运行。因此锅炉安装排污装置时必须按要求,司炉工和水质化验工应相互配合勤排、少排、均衡排以确保锅炉水质达标。对高硅含量的软化水,在保证锅水相对碱度合格的情况下,适当少量添加可防止受热面结硅垢。
3 对策建议
1.加强源头控制污染物产生和排放。煤气化废水水质主要由煤质、原水水质和气化炉炉型决定。不合适的煤种和工艺对废水水质影响较大,如新疆哈密地区的富油褐煤就不适合用于煤化工,不仅会增加污水处理难度,而且无法充分利用煤中油资源。准入条件中指出严格限制将加工工艺、污染防治技术或综合利用技术尚不成熟的高含铝、砷、氟、油及其他稀有元素的煤种作为原料煤和燃料煤。研究确定各煤炭基地煤炭优先利用方式和禁止利用方式,为确定不同地区不同煤种应用于煤化工产业发展方向提供依据,通过清洁生产工艺,减轻原料带来的有毒有害污染物的数量和浓度。
2.逐步推行大水管理。煤化工行业应逐步推行大水管理,将水作为重要要素纳入生产管理中进行统一分配和调度,强化运行管理。一方面,煤化工企业应做好全厂节水工作,在项目建设前期,可以引入第三方咨询,在完成国家政策要求的耗水指标外,帮助企业进行水平衡梳理,鼓励企业开展节水技术研发,推广水夹点节水技术,从过程系统工程学角度实现水的充分利用。另一方面,煤化工企业应做好水的分质利用和分质回用,实现水尽其用。无论是节水还是用水过程,精细化管理都应贯穿始终。
现代煤化工行业的发展离不开废水处理和处置,应从工艺选择、设计优化、新技术应用等方面着手,尽量从源头进行污染物削减,减轻废水处理负担。煤化工废水的达标排放或回用,不仅可以实现煤化工废液零排放,破解水资源污染的难题,也是我国煤化工产业健康发展的重要保障。
参考文献
[1]叶英豪,陈瑞芳,等. 基于零排放浓盐水处理技术的发展[J]. 环境工程,2018,31(S1):263-265.
[2]晋峰,等. 燃煤电厂高盐废水“零排放”处理工艺及技术经济分析[J]. 华电技术,2018,39(12):46-49
[3]杜献亮.煤化工行业高含盐废水处理及多效蒸发结晶技术的应用[J].煤炭与化工,2018, 37( 12) : 129-142.