摘要：煤化工污水的水质相对来说比较复杂，相关的处理方法也是一道难题。本文总结国内现有废水来源和分类以及废水处理的工艺，以及煤化工污水零排放技术现状，分别介绍当前煤化工污水处理项目零排放技术的工艺流程和处理结果。
关键词：煤化工；污水零排放；煤气化污水
“富煤、少油、多气”是我国的能源基本格局，这种情况使得我国煤化工行业得到迅速的发展，成为当前我国发展最快的行业之一。煤化工领域相关的技术可以说是一把双刃剑，在带来清洁能源的同时，也带来了严重的环境污染，特别是水资源的污染。为了缓解水资源短缺的难题，企业需要要创新、研发煤化工污水零排放技术以及各类新技术，实现生产用水系统达到无工业废水外排。
1废水的来源和分类
生产废水、生活废水、清净下水和雨水共同组成煤化工综合废水，气化炉污水、化工装置污水、罐区及储运等生产装置的冲洗水、生活污水和污染的雨水统称为生活污水，而清净下水包括废郭排水、脱盐水站浓盐水、处理合格的生活污水、公用工程区循环水排污水等。
生产废水、生活废水需要进入污水处理站，这些水进入污水处理站重点解决COD、氨氮等有机污染物，等到出水等到一定的标准后，再与清净下水混合，在一起进入会用水站。回用水站浓水进入浓盐水处理站，浓盐水站里面的水再经过浓缩后的高浓盐水进入零排放处理站。这几个水站分别是回用水站、浓盐水站以及蒸发结晶的产品用于循环水站及脱盐水站的补水。清净下水重点是为了解决无机盐类污染物。
2煤化工污水零排放技术现状
当前煤化工项目一般采取生化处理方法去除生产、生活污水中有机污染物，采用膜分离和蒸发结晶处理技术来处理清净下水中的无极污染物。如果需要同时处理两者污染物，还需要物理、化学等辅助工艺技术。污染物的类型取决于气化炉，因为煤化工行业污水主要污染来源于气化炉。
2.1污水预处理工艺、生化处理工艺、深度处理工艺
污水预处理工艺主要是去除生化工艺不能出去的，以及那些会对生化处理有影响的污染物。这个步骤主要是采用“德士古”工艺，这种工艺主要处理高氨氮、高悬浮物、高硬度以及高二氧化硅特性的污水，采用水煤浆气化技术，可以使得有机污染程度降低，多采用“化学软化+沉淀”的组合工艺。“壳牌”工艺主要去除高氨氮、高氰化物特性的污水，采用粉煤灰气化技术，可以使得有机污染程度降低，多采用漂水破氰工艺进行预处理。“鲁奇”工艺主要是处理高氨氮、高COD、高酚、高石油类特性的污水，主要采用的是碎煤气化技术，多采用“浮动收油+隔油+气浮”的组合工艺。这三种工艺是国内煤气化技术主要工艺，各有各的特点，其中“鲁奇”工艺排水成分最为复杂，处理难度相对来说也是极高的。
生活处理工艺设计是否合理是出水达标的关键因素，所以说，生化处理工艺是污水处理的核心工艺。从污染因子分析，污染物为氨氮的是德士古该工艺和壳牌工艺，鲁奇气化工艺的污染物包含氨氮和COD。煤化工常见活性污泥去除工艺有SBR、A/O等，可根据不同的项目和水质选择工艺。SBR工艺具有抗冲击、抗污堵、抗结垢的特点，在污水处理项目中应用较为广泛，在使用过程中可以根据水质、水量变化逐步调整。AO工艺相对来说比较经济，在于SBR同等生化停留时间条件下，工艺占地小、投资较低、仪表阀门量少，运行维护相对简单，但是抗冲击和冲洗后的恢复性能方面没有SBR强。
污水生化出水中还含有少量氨氮和有机物，为了达到回用水站接管标准，还应该对其进行深度处理。深度处理工艺还包括臭氧氧化、臭氧催化氧化、曝气生物滤池（BAF）、膜处理（MBR）等工艺。污水有机物处理的末端保障性单元就是深度处理工艺，其与污水回用单元衔接，起到承上启下的作用。
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2.2污水回用预处理工艺、膜处理工艺、浓盐水处理、蒸发结晶工艺、污泥及结晶处理
经过以上步骤处理后，生产、生活污水经过处理后，有机物污染大部分得以去除，但并没有达到回用水标准。为了达到回用水的指标还需要除去水中的各类无机盐。煤化工项目中污水处理站处理合格的水需要回用，还有公用工程区的循环水排污水、废锅排水以及脱盐水站浓盐水等清净下水。
后续的双膜单元的水收率及兼顾膜使用寿命需要对来水进行化学软化处理，化学软化处理可以降低硬度同时还可以去除二氧化硅、悬浮物等污染物。要分析煤化工水质情况根据不同水质情况，一般来说，化学软化采用石灰纯碱法，有些个别的只有采用石灰法。预处理设施处理会直接影响到膜处理效果，常用的工艺是“化学软化+沉淀+过滤”的工艺。
经过预处理后软化的废水还需要进行脱盐，离子交换法适用于废水中含盐量不高的场合，这种方法树脂再生的过程中会产生大量的酸碱，煤化工污水回用水电导率大约在2000~3000μS/cm，总的来说反渗透法更广泛的应用于煤化工污水回用系统。在反渗透膜之前设置超滤膜可以组成双膜工艺，双膜工艺能够操作反渗透单元的水收率，还可以减少水膜污染导致的频繁清洗。偏聚氟乙烯（PVDF）是较为常用的膜材质，在煤化工项目中常用外压式中空纤维管式超滤膜。其处理后的污水脱盐率可达97%左右，可截留水中的不部分细菌、大分子有机物以及胶体等。因反渗透膜能够提高污水回用水率，能够有效的解决酸、碱以及酸碱回用水的环境污染问题，出水的水质稳定可靠，运用费用相对来说较低，所以广泛应用于煤化工行业回用水处理。
零排放后端的项目投资费用以及运行费用会越来越高。回用水站的反渗透掺产水回用于循环水补水，浓水会进行浓盐水处理站。当前煤化工浓盐水处理工艺多样，有常用工艺、高效反渗透工艺、电渗析工艺等，以水量为1500t/h，总进水含盐量2000mg/L项目为例。常用工艺是“化学软化+沉淀+过滤+浓水双膜”，浓水浓缩为30g/L，蒸发结晶单元规模100t/h。高效反渗透工艺是在以上几道工序的过滤步骤的基础上增加“离子交换软化+浓水双膜+高效反渗透”，浓水浓缩到60g/L之后在进蒸发结晶单元，浓缩30倍后蒸发结晶规模是50t/L。电渗析工艺在常规工艺几道工序的过滤步骤增加“离子交换软化+高级氧化+浓水双膜+电渗析”的处理工艺，浓水可以浓缩到150g/L，浓缩后蒸发结晶规模是20t/L。
经过上一道膜法浓缩后的高浓盐水含量较高，还是难以回收利用，为了实现污水的“零排放”，还需要进行浓缩处理。当前的蒸发结晶工艺包括蒸发塘和热法蒸发结晶两大类方式，其中蒸发塘会场地和环境限制，所以多采用热法蒸发结晶工艺。热法蒸发结晶工艺又包括机械蒸汽压缩循环蒸发工艺（MVR），MVR工艺成本较低，适用于蒸汽条件不足的煤化工项目。还有就是多效蒸发工艺，这种工艺动力设备少，工艺流程简洁，运行费用相对来说较高，比较实用与废热蒸汽有余的项目。这两种工艺都是先浓缩后结晶。热法结晶工艺本身只能处理盐，所以浓盐水中的有机物前端控制工作要做好。
煤化工污水零排放类型有有机污泥、无机化学污泥以及杂盐和母液。有机污泥来自污水处理站生化剩余污泥，处理的方法是采用浓缩后机械脱水，工程上通常采用叠螺式污泥脱水机或者卧螺离心机。无机化学污泥来自污水处理站生活预处理单元和回用水站软化单元，处理方法是采用板框压滤机处理。杂盐和母液来自末端的热法结晶段，多采用盘式干燥机的处理方式提高固含率，减少外运处置规模。
总结：
煤化工的快速发展，用水量和废水量也会不断的增大，如果不采取有效的措施会加剧国内水资源短缺的局势。我国煤化工项目分部较广，各地的厂家可根据当地的水资源情况选择废水处理后排放或者循环利用。另一方面，在健全的法律法规的配合下，煤化工废水处理技术和设备发挥作用，各个企业也鼓励和支持水处理新技术的研究，争取实现废水的零排放。
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论文作者:潘从军,贺林山
论文发表刊物:《基层建设》2019年第14期
论文发表时间:2019/7/30
标签：工艺论文; 污水论文; 煤化工论文; 结晶论文; 用水论文; 盐水论文; 污染物论文; 《基层建设》2019年第14期论文;