煤化工废水零排放技术

煤炭是我国的主要化石能源，新型煤化工发展迅速。然而，煤化工消耗大量的水和排放，水资源短缺和环境污染问题制约着我国煤化工的发展。“零排放”的提出具有重要的现实和历史意义。

一.导言

中国石油和天然气资源短缺，煤炭是中国的主要化石能源。这种能源结构决定了新型煤化工的发展，即以煤气化为主导，利用催化合成、分离、生化等先进化工技术生产清洁能源和各种可替代石油的化工产品，以满足未来经济发展的需要。

发展新型煤化工企业，煤和水是两大资源要素。煤化工项目耗水量巨大，煤化工产业的快速发展造成了区域水资源供需的不平衡。同时，中国的煤炭资源和水资源分布极不均衡。水资源缺乏的地区还面临地表水环境容量有限的问题，大量煤化工废水面临无处排放的困境。煤化工的废水量也很大。这种废水含有大量的有机污染物。大量煤化工项目会给富煤缺水地区带来严重的社会问题。水资源和水环境问题已成为制约煤化工发展的瓶颈。为促进工业经济、水资源和环境的协调发展，2007年颁布的《国家环境保护“十一五”规划》明确要求，煤炭等重点行业要努力实现废水少排放或零排放。既解决了部分缺水问题，又不会对当地环境和生态造成污染和破坏。对于在建和规划中的煤化工项目具有极其重要的现实意义和深远的历史意义。

目前，许多在建和规划中的煤化工项目计划实施废水“零排放”方案，但到目前为止，国内还没有真正实现废水零排放的煤化工企业，煤化工废水零排放存在诸多问题和技术难点。因此，分析和总结现有的煤化工废水“零排放”技术非常重要。

二。煤化工废水的分类及水质特征

煤化工是以煤为原料，经过化学加工，将煤转化为气体、液体、固体燃料和化学品，生产各种化工产品的工业。不同的学者对煤化工废水的分类存在一定的差异，但一般来说，现代煤化工企业的废水按其含盐量可分为两类:一类是有机废水，主要包括气化废水、化工厂废水、地面冲洗水、初期雨水和生活污水等。，其特点是含盐量低；二是含盐废水，主要来源于煤气洗涤废水、循环水系统排水、软化水系统排水、浓水回用系统等。在生产过程中，有时包括生化处理后的有机废水，其特点是含盐量高。

三。煤化工废水“零排放”处理技术

我国煤化工废水“零排放”设施的处理技术基本分为有机废水处理技术和含盐废水处理技术，含盐废水处理技术包括低盐废水处理技术、浓盐水处理技术和高浓度盐水固化处理技术。其中，有机废水处理基本采用“预处理(物化处理)+生化处理+深度处理”三级处理工艺；低盐废水处理多采用“预处理+双膜法”两级处理工艺；浓盐水处理常采用“预处理+膜浓缩”的处理工艺；高浓度盐水的熟化处理常采用自然蒸发熟化或机械蒸发熟化。

1.有机废水处理

煤气化废水不经预处理直接处理是不可行的，特别是固定床工艺的废水，氨氮和酚浓度较高。预处理的主要目的是去除乳化油、悬浮固体(SS)和胶体COD。对于鲁奇气化废水，应回收苯酚和氨。

煤气化废水的生化处理可根据水质和场地条件选择A/O、A2/O、SBR、氧化沟、膜生物反应器等工艺。固定床工艺采用生化处理工艺，去除CODCr、BOD5、氨氮等。为主体(主要考虑硝化和反硝化)，而夹带床采用物化为主体的后处理强化工艺。对于流化床和气流床工艺产生的废水，应选择硝化、反硝化效果好的处理工艺。

煤气化废水的深度处理有机废水经上述处理工艺处理后，经混凝沉淀后基本可以达到国家或地方排放标准。但离循环补给水的要求还有一定差距，需要进行深度处理。深度处理部分常见的工艺主要有臭氧氧化、化学氧化+曝气生物滤池(BAF)+活性炭吸附等。

2.含盐废水处理

(1)低盐废水的处理

低盐废水处理一般采用“预处理+双膜法”(即超滤-反渗透)两级处理工艺。生化处理出水与清水混合后成为低盐废水，经除盐后可作为循环冷却水系统的补充水。目前脱盐方法很多，但随着膜分离技术和膜生产技术的提高，膜的使用寿命不断提高，其应用范围也越来越广泛。预处理一般为絮凝沉淀和过滤工艺，主要是进一步去除水中的ss、胶体和COD，以提高双膜进水的保证。双膜的主要功能是脱盐，实现废水的循环利用。

(2)浓盐水处理

双膜法处理后的水可以回用作循环冷却水系统的补充水，但同时也产生浓盐水，浓盐水中仍有大量的水，并含有一定量的有机污染物。如果不处理，还是会对当地环境造成很大的污染。目前一般采用处理工艺(预处理+膜浓缩)对浓盐水进行进一步浓缩，使TDS(总含盐量)质量浓度达到50000-80000mg/L，以尽可能提高废水中的含盐量，减少后续蒸发器的规模，减少投资，节约能源。

(3)高浓度盐水的处理

浓盐水的固化处理是废水“零排放”方案应用和推广的瓶颈，也是目前争议较大的地方。含盐废水处理后产生的浓缩液，又称高盐废水，通常含盐量在20%以上。目前，国内外处理高浓度卤水一般采用自然蒸发熟化和机械蒸发熟化。机械蒸发是盐通过蒸汽结晶。自然蒸发熟化是利用太阳能在自然条件下将高浓度卤水逐渐蒸发，实现盐结晶。蒸发固化后的结晶固体成分复杂，有害物质浓度高，需作为危险固体废物处理，不能与锅炉灰、气化灰一起填埋。

四。煤化工废水“零排放”的限制性问题及解决方案

煤化工废水“零排放”技术在实际工程实践中存在诸多困难。目前国内还没有一家煤化工企业真正做到了废水“零排放”。我国煤化工废水零排放技术的研究和应用处于起步阶段，在技术、经济和环境影响方面都存在问题。

1.技术水平

(1)存在问题

煤化工废水零排放的主要技术难点在于两个方面:煤化工气化过程中的有机废水处理和含盐废水处理。有机废水的主要技术问题是气化废水水质波动大，影响生化处理工艺。从而影响后续的膜处理效果，最终难以实现“零排放”的目标。含盐废水处理的核心问题是双膜系统的反渗透、膜浓缩、蒸发器的结垢和腐蚀。双膜系统采用的反渗透方式可能导致水质特性不清，或造成反渗透膜污染严重，脱硅困难。此外，“零排放”的目标受到膜浓缩和蒸发器技术的限制。这些技术大部分还处于设计和建设阶段，少数已经建成，没有真正投入运行。膜浓缩和蒸发器技术的局限性包括:有机污染物在膜浓缩中形成污垢，缩短膜寿命，频繁清洗膜，导致膜浓缩系统崩溃；废水的硬度会在膜浓缩中增加，容易结晶，在膜浓缩过程中结垢，从而使膜失去浓缩能力；由于硬度会进一步增加，蒸发器内容易形成水垢，使蒸发器失去应有的蒸发功能等。这些技术问题亟待解决。

(2)解决方案

一是针对有机废水水质波动大的问题，增加对废水中有毒、有臭(挥发)、有色、难降解物质的定性和定量分析。只有明确各断面的水质特征，才能有针对性地制定处理工艺。含盐废水和浓缩液的处理要从源头入手，综合考虑整个系统的盐平衡，对废水处理过程中的各个环节进行工艺和药剂的比较和优化，大幅度降低水系统的加盐量，减轻末端处理的压力。同时，研究浓反渗透水中硅的水化学机理，开发高效同时脱钙、镁硅技术，优化现有反渗透工艺。解决了反渗透膜硅污染严重和脱硅困难的关键问题。总之，相关部门和企业应从环保角度评估各种煤气化技术的优缺点，针对目前废水零排放的技术工程难点，选择可行的节水和废水处理技术，制定相关技术导则和工程规范，加大技术投入，推动我国废水零排放技术的发展。

2.经济水平

(1)存在问题

通常煤化工的投资是很大的。要实现煤化工废水的“零排放”，需要大量的资金投入。比如在含盐废水处理过程中，废水成分复杂，尤其是氯离子含量很高，对蒸发器的腐蚀性很强，需要使用强耐腐蚀材料，所以投资很高。此外，废水“零排放”过程中产生的结晶固体需要作为危险固体废物进行安全填埋，处理成本高。含盐废水的直接运行成本通常是有机废水的数倍。运行成本高也是制约煤化工废水“零排放”应用推广的重要因素。

(2)解决方案

实现废水“零排放”的经济成本是巨大的。废水零排放是用更多的能耗换取污染物减排。因此，在解决水污染的同时，必须综合考虑高能耗、高投资和运行成本的问题，不要盲目采用零排放。根据水资源、水环境容量、能源、自然条件等客观条件。项目所在地，综合确定是否需要实施废水“零排放”方案。另一方面，国家应尽快大幅提高水资源和废水排放的收费标准，倒逼企业。对适合废水“零排放”的企业，实施政策鼓励措施。把废水处理和回用变成自觉行动，减少废水排放。

3.环境方面。

(1)存在问题

煤化工废水“零排放”方案仍存在巨大的环境问题。比如含盐废水处理过程中，通过自然蒸发或机械蒸发得到结晶盐，以固体的形式输出，实际上是将污染物从一种形式转化为另一种形式，但不能完全消除污染物。如果处理不当，结晶盐中的可溶性盐和有机物在雨水的淋溶作用下会造成二次污染。同时，由于“零排放”方案的实施，企业没有废水排放口，这部分废水只能长期存放在厂内。由于废水量大，容易污染当地地下水环境。政府和企业必须制定“零排放”计划，而不是顾此失彼，造成更大的环境污染。

(2)解决方案

做好“零排放”方案，要立足于不恶化地表水水质，不污染地下水，把污染限制在可控范围内。综上所述，水资源丰富的南方地区不宜提倡零排放，北方地区应因地制宜，区别对待。如果有污水受纳体，应尽量利用天然水体，不能强制“零排放”。在确实没有污水受纳体的地区，应以地下水保护为前提，优先选择能耗物耗低的处置方式。实施合理的“零排放”方案，实现更好的环境效益。

动词 （verb的缩写）结论

煤化工废水“零排放”技术的研究和应用在我国处于起步阶段，存在技术、经济和环境等一系列问题。因此，在煤化工废水“零排放”工程中，需要考虑和解决的主要问题是膜浓缩和蒸发皿等技术问题，“零排放”工程中的高成本及其环境问题。笔者认为，从技术层面上，应明确水质特性，减少盐的添加量，开发有效的脱硅技术，加大技术投入。从经济方面考虑能耗高、投资和运行成本高的问题，明确企业是否适合实施废水“零排放”方案，尽快提高水资源和废水排放的收费标准；从环境方面，将污染限制在可控范围内，合理实施“零排放”方案，因地制宜，区别对待，取得更好的环境效益。(来源:北京蓝白蓝科技有限公司)

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