煤化工“三废”治理技术概述

邵超（安徽省重化工产业发展专家办公室，安徽合肥230061）

煤化工“三废”治理技术概述

邵超
（安徽省重化工产业发展专家办公室，安徽合肥230061）

摘要：阐述了煤化工生产过程中“三废”的治理技术和控制方法，并分别对焦化和气化生产中的“三废”处理技术进行了详细介绍。

关键词：煤化工；焦化“三废”处理；气化“三废”处理

1　引言

长期以来，化学工业为我国经济振兴做出了重大贡献，但也对环境造成了严重污染。煤炭化工是化学工业的重要组成部分，传统煤化工是高能耗、高污染的化工门类，受到社会各界的广泛关注。社会上不少人由于长期受到工业尤其是化学工业污染的困扰，担忧发展新型煤化工会对自然生态造成进一步破坏。事实上，煤化工经过多年的发展，生产技术、“三废”治理技术、设备制造技术均有了长足的进步，产品品种不但包含合成氨、甲醇等传统产品，而且拓展到烯烃、芳烃、燃料油等现代石油化工产品，清洁生产也达到了较高的水平，生产中的“三废”均能得到有效治理，且处理工艺技术成熟可靠。本文主要介绍了以焦化为代表的传统煤化工、以新型气化工艺为代表的新型煤化工的“三废”处理技术。

2　焦化生产的“三废”治理技术和控制方法

2.1焦化废水处理技术

焦化企业产生的废水来源较多，根据水中污染物的特点又可分为高浓度焦化废水和低浓度焦化废水。高浓度焦化废水来源有煤气净化及化学产品回收过程、酸洗法苯精制过程、焦油加工（减压蒸馏、常压蒸馏）过程、洗油加工过程、蒸氨过程等；低浓度焦化废水包括焦油加工沥青池排污水、生产装置轴封冷却排水、生产装置区冲洗地坪排水、化验室排水及生产装置区内的初期雨水等。高浓度焦化废水与低浓度焦化废水的水质参考指标如表1所示。

表1　高浓度焦化废水与低浓度焦化废水的水质参考指标

两种不同种类废水的水质指标差别较大，需要经过不同的处理才能达到排放标准。高浓度焦化废水需先经过物化处理法来除油、脱酚、蒸氨，降低水中COD、氨氮以及挥发酚的浓度，使其成为低浓度焦化废水，再送至后续污水处理系统处理，否则过高的COD、氨氮和酚类等物质会抑制甚至杀死生化处理工段的微生物。低浓度焦化废水则直接送至污水处理系统，常见的焦化废水流程如图1所示。

图1　焦化废水处理流程图

如图1，经物化处理的废水、低浓度焦化废水和生活污水进入污水处理系统后，进行预处理，预处理阶段废水经过除油池、隔油池、气浮池、调节池，进入生化处理阶段。焦化废水处理站常用的处理工艺分别是A/O活性污泥法脱氮工艺、A/O生物膜法脱氮工艺、A/A/O生物脱氮工艺，工艺流程分别见图2、图3。

图2　A/O活性污泥法工艺流程图

图3　A/A/O生物脱氮工艺流程图

废水经生化处理后，进入后处理工艺，即絮凝沉淀和过滤，处理后废水可部分回用用于熄焦、洗煤和炼铁冲渣。如果后处理排放的废水仍需要有其它用途，如用作循环冷却水系统补充水，需进行深度处理后方可回用。

2.2焦化粉尘废气控制处理技术

供煤、备煤系统：焦化原料堆场，煤堆表面易形成煤尘，尤其是春秋二季，这些煤尘逸出会对周围大气造成污染，防治措施有：①喷水：喷水于煤堆表层，待湿润后煤堆表面硬化，不易形成扬尘，喷水设施有固定管道式、半固定管道式、移动式喷扫机组（即喷洒车）；②喷覆盖剂：在煤堆表面喷覆盖剂，可有效防止煤尘逸出，还可防止雨水冲刷而造成洗精煤的流失以及煤的氧化和自燃；覆盖剂的种类很多，如沥青、焦油、石油树脂、醋酸乙烯树脂、聚乙烯醇等。粉碎机室，粉碎机安装吸尘罩，收集后的含尘气体送袋式除尘器进行除尘，除尘后排放，回收下来的煤尘返回粉碎机后的运输带上与配合煤一起进入煤塔。贮煤塔顶部，旋风除尘或袋式除尘，捕集的粉尘用管道返回煤塔内，从装煤车再入炉炼焦。配煤槽顶部密封防尘，采用自动开启的密封盖板。配煤槽运行时，盖板的犁头自动开启并移动，闭合密封。

装煤：目前焦化厂普遍采用装煤除尘地面站或干式除尘装煤车，可实现达标排放，其中地面站使用较普遍。推焦：推焦烟尘的常见控制方法有两种：一是增加焦炭结焦程度，形成完全成熟的焦炭，既可降低粉尘散发量，又可降低有害物质散发量；二是安装移动除尘装置。

熄焦：目前，国内大部分焦化厂在生产中采用湿法熄焦，会产生大量的混合气流，从熄焦塔顶部逸出，其中含酚、CO等数种污染物，对大气造成污染，因此，一些大型焦化厂逐渐采用干法熄焦替代湿法熄焦。干法熄焦则是利用惰性气体，在密闭系统中将红焦熄灭，并配备良好的除尘设施，基本上不污染环境，并且干法熄焦能够产生蒸汽，可用于发电，避免生产相同数量蒸汽的锅炉对大气的污染，尤其减少了SO2、NO2向大气的排放。

筛焦：筛分设备应设密封罩和抽风点，安装机械除尘装置，除尘效率要大于90%。各楼层应铺设水冲地坪设施。

无组织排放废气：冷鼓、焦油分离工段各类储槽、脱硫再生塔、硫铵工段等设备逸散的无组织排放废气，设连通管后，通入氨水澄清槽。

2.3焦化废渣治理利用技术

大量的焦化废渣堆放在厂区，不仅占用土地，而且在下雨时会随雨水流入河流，造成水体污染，因此，必须对焦化废渣进行再利用，避免对环境造成二次污染。目前，我国常见的焦化废渣回收利用方式主要有以下几种：

焦油渣的利用：回配到煤料中炼焦、粘结剂（在电池用的电极生产中采用）、作燃料使用。

酸焦油的利用：对于硫酸铵生产过程中的酸焦油，一般采用酸焦油洗涤回收装置分离回收其中的氨水、焦油和硫酸铵；粗笨酸洗产生的酸焦油，可以通过萃取装置回收其中的苯，也可以在催化剂的作用下与甲醛发生缩合反应，还可以与混合苯和粗笨精制残液混合，在催化剂的作用下聚合得到石油树脂。

洗油再生残渣利用：掺入焦油中或配制混合油；通过间歇式釜或连续式管式炉加热和蒸馏的方式生产苯乙烯一茚树脂。

酚渣的利用：将酚渣与130℃的软沥青一起混合后，送入焦油蒸馏阶段回收利用，酚渣还可以用来生产黑色石炭酸，也可以作为溶剂净化再生酸。

3　煤气化工艺的“三废”治理技术和控制方法

3.1气化废水处理技术

煤气化废水因气化工艺的不同，废水水质也有较大差别。传统煤气化工艺的气化温度较低，而Shell、航天炉等气化工艺的气化温度相对较高，其气化温度一般能达到1350℃～1750℃。传统煤气化工艺产生的废水成份较为复杂，含有大量酚、油、氨氮等有毒有害物质，其COD为3000～5000mg/L,总酚含量为620～800mg/L，总氨为200～400mg/L，采用一般的生化工艺很难处理。高温气化工艺产生的废水成份则相对简单，几乎不含酚类物质，COD也相对较低，一般为300～500mg/L。因此，不同气化工艺的废水，需采用不同的组合治理技术。传统煤气化工艺废水需先经过脱酚除氨后，再经过预处理、生化处理和三级处理工艺才能达标排放，而Shell、航天炉等气化工艺废水不需经过脱酚除氨，直接经预处理、生化处理和三级处理后，即可达标排放。其废水处理工艺流程示意图见图4、图5。

图4　传统气化污水处理流程图

图5　新型气化污水处理流程图

传统气化工艺污水经脱酚除氨后，再进行预处理，而新型气化工艺污水则可直接进入预处理工序，废水预处理的目的是去除生化不能去除的、对生化处理有影响的物质。预处理阶段废水经过除油池、隔油池、气浮池、沉降池等工序后，进入生化处理阶段。气化废水生化处理工艺有多种，常规的活性污泥法处理工艺有：A/O活性污泥法、SBR法、氧化沟法；生物膜法处理工艺主要有接触氧化法等工艺。污水二级生化出水中还有少量氨氮和有机物，不能达到排放标准，需要对其进行三级处理。三级处理阶段常采用曝气生物滤池、混凝沉淀过滤、臭氧氧化、反渗透、活性炭吸附、消毒等工艺组合。三级处理工艺流程可采用絮凝气浮、臭氧氧化、曝气生物滤池、过滤吸附工艺流程。其工艺流程示意图见图6。

3.2焦化粉尘废气控制处理技术

图6　三级处理工艺流程图

供煤备煤系统：在煤料堆场，煤堆表面易形成煤尘，尤其是春秋二季，这些煤尘逸出会对周围大气造成污染。防治措施有：建设封闭式贮煤场，堆场上部不露天、底部硬化，卸煤点设洒水装置；喷水于煤堆表层，待湿润后煤堆表面硬化，不易形成扬尘。

粉碎机室：粉碎机安装吸尘罩，并配单元袋式除尘器和喷水装置。

间歇固定床吹风气：目前最新的处理方法是将吹风气收集引入“三废混燃炉”，燃烧后再排空。但“三废混燃炉”并未配套脱硫脱硝和除尘设施，因此吹风气中的SO2、NOX和粉尘未经治理直接排入到大气中，对环境造成一定的影响。

3.3气化废渣治理利用技术

不同的气化废渣采用不同的回收利用方法。目前，国内常见的废渣回收处理方法主要有：炉渣灰加以适量的石灰搅拌后，可作为底料筑路；气化炉渣掺和无烟煤屑作为燃料，使用循环流化床锅炉燃烧，既可充分利用炉渣中残余的有效可燃物，又节约能源；将灰渣与粘土按一定比例混合用来制砖、做轻骨料、制取水泥等；二氧化硅含量较高的灰渣，可用作橡胶、塑料、深色油漆、深色涂料以及粘合剂的填料。

4　煤化工污染治理技术研究新进展

随着国家环保法规要求的提高，如何有效降低煤化工生产中污染物的产生和排放，提高资源的利用效率，已成为煤化工行业发展的重要制约因素，特别是在水资源紧缺的区域，如何有效提高煤化工废水处理水水质、实现废水“零排放”等问题，是近几年煤化工废水处理研究的主要方向。比如，对于高浓度的煤化工废水，传统的生化工艺无法达到较好的处理水质，因此开发出生物倍增污水处理、Melon系列电催化、等离子体协同功能催化材料对煤化工废水的深度处理等技术。针对煤化工废水“零排放”的环保要求，震动膜、多级反渗透、蒸发结晶等技术正逐步被推广应用。

5　结束语

近几年，我国煤化工经历了一个快速的发展时期，虽然发展时间不长，但通过试点的大型煤化工项目也积累了一定的宝贵经验。如今，面对新形势，为改善环境和经济社会的可持续发展，我国煤化工产业必须走高效、节能和环境友好的可持续发展之路，应将防范和解决环境保护问题贯穿于煤化工项目规划、设计、建设、运行和管理等全过程之中。只有合理解决了煤化工的环保问题，煤化工产业才能取得更好更快的发展，并逐步被公众所接受。

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doi：10.3969/j.issn.1008- 553X.2015.05.002

中图分类号：X784

文献标识码：A

文章编号：1008- 553X（2015）05- 0005- 04

收稿日期：2015- 06- 25

作者简介：邵超（1987-），男，工学硕士，助理工程师，从事石油和化学工业的行业发展研究以及石油化工废水处理技术的研究工作，0551- 62687106，18656036935，shaochao0922@163.com。

Overview of Coal Chemical Waste Treatment Technology

SHAO Chao

（Experts Office of Anhui Heavy Chemical Industry，Hefei 230061，China）

Abstract:This paper expounds the "three wastes" treatment technology and control method of the coal chemical production process. The "three wastes" treatment technologyofcokingand gasification production is described in detail respectively.

Key words:coal chemical industry；cokingwaste treatment；gasification waste treatment