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关于煤化工废水处理的思考及技术应用

摘要:简述了煤化工废水处理中的问题、实现近“零排放”所面对的制约,举例说明实现煤化工废水低成本强化处理的技术路线,并提出 了废水 处理发展的建议。

关键词:煤化工废水;制约因素;废水处理技术;发展建议


1、 煤化工废水处理问题

煤化 工废水排放强度大,加之浓度高、毒性强、波动大等特性,致使生化 系统容易 崩溃,污染物难稳定深度脱除; 同 时浓盐水安全处理处置技术缺乏,煤化工废水“零排放”缺少相应的技术支撑。废水“零排放”的要求使得原来不太重要的环节显得十分重要,如水中无机盐的问题。因此,废水处理技术的选择与 生产工艺具有同等的重要性,必须稳定、可靠。但当前,煤化工废水处 理 存在一 些问题,难以满足企业环 保需求。

煤质特性差异、转化工艺的 不 同均会造成废水水质波动;萃取选择性、生化处理工艺、深度净化工艺、蒸发结晶设备内部结构等工程设计环节未能很好  的结合;特征污染物的种类与生物毒性、有机污染物与膜作用关系、 有机 污染物对结晶晶型和晶 体生长影响等尚不明确,主要依靠经验进行设计,理论指导欠缺。

酚氨回收单元的油脱除率低,油与焦粉的存在容易造成蒸氨塔堵塞、内件结垢。生化处理 系统不稳定,出水COD浓度在200~400 mg/L,氨氮浓度在5~80 mg/L。污染物脱除深度不够,深度净化出水COD浓度80~200 mg/L;总氰、苯并芘、多 环化合物等新型污染物缺乏相关的排放标准。膜 通量降低过快,需要大量药剂对其频繁清洗,导致废水中清洗药剂 在“零排放”体系中没有合适的排放出口。如果生化系统无法做到稳定、抗冲击运行,废水零排放 将难以实现。在蒸发结晶过程中主要存在飞料、设备腐蚀、混盐无出口等问题。

2、 煤化工废水“零排放”的制约因素

废水“零排放”需要大量的能源、化学药品、资金的投入,以三效蒸发为 例,1 t水蒸发能耗大约要400 kg蒸汽;分盐产品的环境安 全性至今未知,导致分盐产品的出路待定;残留混盐的安全处置尚无可靠 的处置方 法。应加 强 零排放的 技术、管理、工程等方面的工作。

3、 解决思路

通过对煤化工废水污染源进行深度解析,同时对污染物进行生命周期分析,综合考虑污染物无害化处理的可行性及对 环境 影响,进而反推,从原料、产品生 产和无害化处理入手,进行全过程污染控制,达到综合成本小化。

4、 煤化工废水无害化 处理

有机 物降解是煤化工 废水难以无害化处理的大问题。煤化工废水所含有机物种类众多,有上千种有机物,它们的浓度、毒性、可降解性和物化性质千差万别, 污染物 浓度对 不同处理技 术的 成本亦有重要影响。 煤化工废水的前期预处理主要是为解毒和回收有价资源,后期的深度处 理主要是为了 达标排放或近“零排放”,而整个 过程相互关联,需要从全流程角度进行综合考虑。

5 、废水处理 技术应用

对难降解有机物含量高、生物毒性 大的废水强化预处理;对中 等浓 度的废 水以生物降解为核心,强化生物处理;对低浓度废水,强化深度脱除与回用。这 样既可实现资源的回收,同时保障污染 物 得到无害化处理。下面以我们团队多年工作为例,介绍 废水全过程 强化 处理的技术。

5.1气体净化残液预处理

针 对高浓度的煤气净化(脱硫)产生的残液,废水成分复杂,COD浓度及盐含量较高, 采用常温催化转化 技术进行预脱除,除去其中的COD、硫化物、氰化物。

5.2萃取净化焦粉技术

针对煤化工 中的焦油、焦粉问题,基于界面作用,通过分子设计,强化有机分子与焦粉表面官能团的作用,开发出新的萃取剂,将焦粉从废水中脱除,避免蒸氨塔堵塞和萃取中间层。

5.3酚油协同提取技 术

开发新型萃取 剂,降低其在水中的溶解度,避免萃取剂 回收过程的能耗;在 回收酚的同时,对其中的焦油进行协同脱除,进而提高废水的可 生化性。

5.4精馏蒸氨技术

通过全局优化调 控氨氮脱除效果,开发高效塔内件,结合过程控制,实现氨氮含量降低到50mg/L以下,同时回收16%以上的浓氨水或铵盐。

我们利用上述技术在义马气化厂进行了1m3/h规模的中试试验,主要工艺是先萃取除油脱酚,后脱酸蒸氨。目 前运行结果良好,COD浓度由15 000~25 000mg/L降至2 500mg/L以下,氨氮浓度可降至50mg/L以下。

5.5生物强化处理

生物处理核心的是解决其运行稳定性问题。影响生化系统稳 定运行的因素主要是废水 所含有机物是否容易降解、有机物的毒性、自养菌与异养菌的竞争以及有机物的浓度。工程上希 望在 提高生化系统稳定性的同时,降低能耗,节约成本,避免二沉池。与混合液回流工艺相比,上清液回流工艺的活性污泥中 微生物菌群在不同阶段 差异更加显 著,更有利于对不同类型污染物分段高效降解。

5.6基于总氰/有机物高效去除的混凝药剂与技术

针对生化出水中总氰、色度和COD超标问题,我们设计制备出新型高效混凝脱氰剂,实现多污染物协同脱除。CODCr去除率由原20~30%提高至50%左右,混凝出水总氰化物可降低至0.2 mg/L,满足污水排放一级标准(GB 8978—1996)。

5.7低成本催化氧化技术

为在降低进膜COD浓度的同时,减少 膜清洗和 药剂的使用,设计制备出新型催化臭氧化高效碳基催化剂,显著提高臭氧利用率(由不足40%提高到80%以上)和CODCr去除率(由20%~30%提高到40%~60%),满足地方高排放标准(CODCr≤50mg/L),而且性能稳定,不产生二次污染(不需调节pH和添加其 他化学药剂),同时有效降低吨水成本。

5.8膜法脱盐

将 电渗析与反渗透进行组合, 运用到煤化工废水脱盐 中,可将淡盐水收率提高至90%以上,且满足工业循环补 充水标准,浓水TDS大于10%、CODCr不大于50 mg/L,膜清洗周期长(约3~5个月),系统运行稳定,脱盐率高且可调。

此项技术已在煤化工行业的15个废水 处理工程中获得应 用,可达到焦化行 业和地方排 放标准。采用此项技术建立的义马碎煤加压气化全流程的中试 已经实现稳定运行。

发展建议

加强煤化工废水污染全过程控 制的技术经济性分析研究,建立量化评价模型, 选择综合成 本小化的控制方法。在层面,统一布局,选择企业开展 水污染综合示范与技术经济性评估。加强 开展废水特征污染物及生命周期分析、分盐产品安全性与废水零排放 可 应用性等研 究。

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