摘要：我國是煤炭資源消耗大國，煤化工產(chǎn)業(yè)眾多。但發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè)的過程中存在著一定難題，如耗水量大，廢水排放污染等等。在環(huán)保理念下為實(shí)現(xiàn)煤化工廢水排放問題的有效解決，提出廢水“零排放”設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)廢水處理技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用從而解決廢水污染問題。本文主要就煤化工行業(yè)高鹽廢水零排放技術(shù)做簡要分析探討，并提出了相關(guān)發(fā)展建議。


關(guān)鍵詞：煤化工；零排放；高鹽廢水；建議

1煤化工廢水概況

根據(jù)煤焦化、煤氣化、煤液化等生產(chǎn)工藝和用水目的的不同，各階段煤化工廢水的排放量、組成差異很大。

氣化廢水：煤氣化是以煤或煤焦為原料，在一定的溫度和壓力條件下，將煤或煤焦與氧氣、水蒸氣等氣化劑反應(yīng)轉(zhuǎn)化為水煤氣的過程。碎煤加壓氣化廢水，污染物濃度高，污染物成分復(fù)雜，廢水中COD濃度為3000-5000mg/L，同時(shí)含有揮發(fā)酚、氨氮及較少量的苯系物、芳環(huán)化合物等難降解物質(zhì)，B/C值小于0.3，可生化性較差。

水煤漿氣化廢水，有機(jī)物濃度低，COD濃度在500mg/L左右，B/C值大于0.5，可生化性較好，但總?cè)芙庑怨腆w物質(zhì)(TDS)濃度大于3000mg/L，Cl-濃度在500mg/L左右。粉煤氣化廢水COD濃度與水煤漿氣化廢水大致相同，但TDS濃度大于10000mg/L，Cl-濃度2000-3000mg/L。煤氣化廢水是典型的高濃度難降解有機(jī)廢水。

焦化廢水：煤焦化是指煤炭在隔絕空氣和高溫加熱的條件下，受熱分解生成煤氣、焦油、粗苯和焦炭的過程。在煉焦、煤氣凈化、焦油及粗苯加工精制等過程中容易產(chǎn)生含有酚、氨及大量有機(jī)物的工業(yè)廢水，排放量大，成分復(fù)雜。

以武鋼焦化公司焦油車間蒸餾氨水廢水水質(zhì)特性為例，廢水中COD平均含量為19302mg/L，揮發(fā)酚含量1854mg/L，氨氮含量1457mg/L，油含量11286mg/L。同時(shí)含有含氮硫類雜環(huán)化合物和苯系物、多環(huán)芳烴等。煤焦化廢水水質(zhì)易受煤質(zhì)和煉焦工藝影響，廢水達(dá)標(biāo)處理的難度較大。

煤液化包括煤的直接液化和間接液化2種工藝，是以煤為原料生產(chǎn)汽柴煤等油品的煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)。煤液化廢水主要來源于液化、加氫精制、加氫裂化等操作過程中產(chǎn)生的含酚、含氨氮等工業(yè)廢水，成分復(fù)雜，可生化性差。煤液化廢水具有油含量大，乳化程度高，難以生物降解的特點(diǎn)。

2零排放技術(shù)方式

含鹽廢水經(jīng)膜濃縮或熱濃縮技術(shù)處理后產(chǎn)生的濃液，稱為濃鹽水，濃鹽水的處置是真正實(shí)現(xiàn)廢水零排放最重要的環(huán)節(jié)。實(shí)現(xiàn)濃鹽水的零排放的方式主要分為兩大類，一類是區(qū)域性的零排放，另一類屬于廠區(qū)內(nèi)的零排放。

區(qū)域性的零排放主要是指項(xiàng)目周圍區(qū)域內(nèi)有可消納濃鹽水的其他企業(yè)或場所，通過綜合利用的方式實(shí)現(xiàn)水資源的梯級(jí)利用，可消納濃鹽水的其他企業(yè)或場所包括煉鐵高爐、洗煤廠等對(duì)水質(zhì)要求較低的企業(yè)以及鍋爐沖渣、煤場、渣場噴灑等。

濃鹽水的消耗量會(huì)受到周圍企業(yè)的用水量、灰渣場及煤場面積、儲(chǔ)存量等限制，且隨著環(huán)保要求的提高灰渣場及煤場一般采取封閉措施，因此水量消耗也有限。另一類則屬于廠區(qū)內(nèi)的零排放，即濃鹽水綜合利用的方式有限，必須通過膜法、蒸發(fā)、結(jié)晶、焚燒等方式對(duì)其進(jìn)行處理，以實(shí)現(xiàn)零排放。

（1）自然蒸發(fā)池法是建設(shè)面積較大的水池，貯存濃液，利用太陽能自然蒸發(fā)的方式蒸騰水分，使鹽分留在池底定期清理，同時(shí)蒸發(fā)池需采用相應(yīng)的防滲措施。該方式比較適合于降雨量小、蒸發(fā)量大、地廣人稀地區(qū)，屬于在經(jīng)濟(jì)上比較合理且的濃鹽水處置方式。

（2）蒸發(fā)結(jié)晶法是使?jié)庖褐械柠}分以結(jié)晶方式析出。蒸發(fā)結(jié)晶的方式主要為多效蒸發(fā)處理技術(shù)及機(jī)械蒸汽再壓縮循環(huán)蒸發(fā)技術(shù)。多效蒸發(fā)目前應(yīng)用較多，淡水回收率達(dá)到90%左右。機(jī)械壓縮結(jié)晶技術(shù)熱效率較高，淡水的回收率可達(dá)到98%，該技術(shù)設(shè)備投資大，目前在南非Sasol公司的煤間接液化項(xiàng)目及波蘭Debiensko煤礦等處投入運(yùn)行。

（3）“NACE”發(fā)是將反滲透和蒸餾技術(shù)結(jié)合為一體，該工藝核心組件為“納米結(jié)構(gòu)高核電電解質(zhì)”，它是一種商業(yè)納米結(jié)構(gòu)聚合物材料，該材料的性質(zhì)是僅允許水分子通過，而其他離子無法通過。采用溫度差作為分離驅(qū)動(dòng)力。“NACE”工藝分離驅(qū)動(dòng)力為溫度差，可利用工業(yè)生產(chǎn)過程的余熱、太陽能、地?zé)?，甚至不同深度采水的溫差作為滲透推動(dòng)力，即便是在低溫差條件下也能運(yùn)行，淡水回收率達(dá)到90%左右。

產(chǎn)生的濃縮液進(jìn)入炭化焚燒爐處理，該焚燒爐采用煤氣發(fā)生爐通過燃煤，經(jīng)高溫裂解、氣化產(chǎn)生高溫混合煤氣作為熱源，燃燒的高溫?zé)熃?jīng)過中和調(diào)節(jié)后加壓成霧狀的高鹽廢水對(duì)流混合，水分被瞬間蒸發(fā)，有機(jī)物被碳化。

從碳化器中分離出的碳化物及少量無機(jī)鹽和廢渣一起進(jìn)入除塵式二次燃燒室進(jìn)行二次燃燒，將碳化微粒及游離碳全部燃盡，由此產(chǎn)生的高溫尾氣進(jìn)入余熱蒸汽鍋爐，利用尾氣余熱生產(chǎn)蒸汽，以達(dá)到節(jié)本降耗的目的。煙氣又進(jìn)入洗滌器經(jīng)充分洗滌后進(jìn)入汽水分離器，最后經(jīng)煙囪排放。

（4）焚燒法是將濃液送入焚燒爐焚燒，產(chǎn)生以鹽類為主的殘?jiān)?。深井灌注法目前在美國、墨西哥等國家有?yīng)用實(shí)例。這種方式對(duì)自然地質(zhì)條件要求很高，我國目前尚無相關(guān)法律法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)支持。

3“零排放”存在問題及建議

伴隨國內(nèi)外水處理技術(shù)及設(shè)備研發(fā)水平的進(jìn)步，廢水“零排放”在技術(shù)上是可行的。在實(shí)踐操作層面，由于工藝裝置不穩(wěn)定、實(shí)際操作運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)匱乏等原因，達(dá)到廢水“零排放”的目標(biāo)還存在一定困難，需要從技術(shù)、管理、經(jīng)濟(jì)及風(fēng)險(xiǎn)層面進(jìn)一步優(yōu)化。

（1）結(jié)垢腐蝕問題：蒸發(fā)過程結(jié)垢造成腐蝕，高濃鹽水在較高的鹽濃度下容易出現(xiàn)結(jié)垢，且鹽污水呈強(qiáng)酸性或強(qiáng)堿性，溫度高，Cl-，容易造成金屬設(shè)備及管道腐蝕。從目前三效蒸發(fā)結(jié)晶裝置的運(yùn)行情況來看，第Ⅱ、Ⅲ效蒸發(fā)器結(jié)垢問題突出，二次蒸汽泡沫大，導(dǎo)致設(shè)備傳熱阻力增加，蒸發(fā)器生產(chǎn)強(qiáng)度降低，單位蒸汽消耗量大。可采取通過投加酸堿、晶種、阻垢劑等藥劑，創(chuàng)造防結(jié)垢腐蝕的反應(yīng)條件。在膜處理、蒸發(fā)濃縮之前，加入石灰或純堿、燒堿進(jìn)行“凈化”，防止碳酸鈣和硫酸鈣結(jié)垢。有條件的地區(qū)可以建設(shè)自然蒸發(fā)設(shè)施。

（2）回用過程膜污染問題：回用過程膜產(chǎn)生有機(jī)污染在污水回用過程中，進(jìn)水都含有一定濃度的有機(jī)物，目前有機(jī)物的膜污染是廢水“零排放”應(yīng)用中難以回避的問題?？刹扇〉膶?duì)策建議主要有：深度處理中增加高級(jí)氧化措施；活性炭/活性焦吸附；選用耐污染的反滲透膜，如碟管式膜片膜柱。

（3）投資運(yùn)行成本高：煤化工項(xiàng)目廢水“零排放”投資大，單位處理規(guī)模投資達(dá)2萬元/(m3?d)，是一般污水處理項(xiàng)目的5倍以上，“零排放”系統(tǒng)總投資一般占整個(gè)項(xiàng)目投資10%以上，在一定程度上降低了項(xiàng)目競爭力。煤化工項(xiàng)目廢水“零排放”運(yùn)行成本高，單位水處理直接成本高達(dá)11元/t，全成本34元/t，遠(yuǎn)高于目前我國新鮮水價(jià)，這也是企業(yè)實(shí)施“零排放”積極性不高的主要原因之一。解決廢水“零排放”經(jīng)濟(jì)層面問題的主要建議包括：提高水價(jià)。目前企業(yè)所用工業(yè)用水成本為5-10元/t，企業(yè)實(shí)行“零排放”沒有積極性；提高排污費(fèi)；提高違法成本。只有當(dāng)違法成本高于守法成本、企業(yè)新鮮水使用成本高于廢水處理回用成本時(shí)，才能觸動(dòng)排污者的切身利益，使廢水處理與回用變?yōu)樽杂X行動(dòng),減少廢水排放。政府加快出臺(tái)相關(guān)政策措施。

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