煤化工水处理工艺常见问题探讨

牛永刚

摘 要：本文从煤化工水处理工艺中的预处理共性问题、生化与深度处理共性问题、废水回用率共性问题和高盐水处理共性问题四个角度出发，梳理煤化工废水处理工艺的常见共性问题，并提出技术开发方向。

关键词：煤化工;废水净化;水回用率;结晶杂盐

1 前言

在我国的煤炭资源分布中，陕西、山西、宁夏、内蒙古等西部地区的煤矿资源占到了全国煤炭资源总量的65%以上。在煤炭资源化利用的产业中，考虑到煤炭资源运输成本，往往煤化工产业通常是依附于本省的煤炭产地而建立。但是，例如陕西、陕西、宁夏、内蒙古等地又面临的水资源短缺的问题，随着煤化工产业的扩张，产业发展与水资源短缺的矛盾日益凸显，成为了煤炭清洁化利用战略转型的重要制约因素。因此，提高煤化产业的水资源利用率，提高废水处理能力，实现废水零排放具有重要意义。

煤化工废水中包含了煤气化、煤气净化以及焦化产品回收工艺中所生成的污染物，主要包括了有机污染物和无机污染物，化学组成复杂。其中有机污染物中包括了酚类化合物、烯烃类化合物、芳香烃碳氢化合物以及吡啶、吲哚、噻吩和喹啉等杂原子化合物，无机污染物中包括了氨氮、无机氟离子、氰根离子等。污染物毒性高，微生物很难在其中生长发挥生化处理功能，不能直接进行生化净化处理。因此，对于煤化工废水需要综合物理净化技术、化学净化技术、物理化学净化技术和生化净化技术进行处理，以求达到排放标准。为了提高煤化工废水的净化技术水平，本文重点煤化工废水处理工艺中的一些共性问题进行梳理。

2 煤化工水处理工艺共性问题

2.1 预处理工艺问题

早期设计使用的煤化工废水预处理工艺中，受到技术条件的限制以及反应深度认识的欠缺，通常采用，脱酸、萃取、脱氮的预处理工艺对煤化工废水进行除酚脱氮，导致在酸性环境下萃取除酚的效率较低，导致进入生化处理环节时废水中的酚含量仍然较高，影响生化处理效率。数据统计表明，采用此种预处理工艺的化工废水，预处理后废水中总酚含量普遍超过500ppm。

2.2 生化与深度处理问题

2.2.1 实际生产废水水质与设计指标相差很大

在煤气化、煤热解或者煤直接液化等加工过程中，受到煤质、操作运行工艺、装置稳定性等影响因素，对应产出的废水水质也有很大的变化。例如使用不同硫氮含量的煤进行煤直接液化加工，对应产出的酸性水废水中的硫氮杂原子含量和COD值波动范围可以达到3-8倍。

2.2.2 净化水COD值、氨氮超标

COD和氨氮是评价废水净化效率的重要评价指标，通常的煤化工工艺中，净化的废水如果作为循环工业冷却是使用，其COD的最大值为80mg/L，氨氮最大值为15mg/L。但是从企业实地调研的数据结果来看，只有少数的煤化工企业配套的深度净化工艺能够稳定的产出标准净化水，大多数煤化工企业经过深度净化的水COD都要超过100mg/L，而氨氮则超过20mg/L。超标的净化水會用将会增加后续工艺条件的苛刻度。

2.2.3 工艺设计不合理

虽然我国在煤化工技术产业中以及去的了如煤制甲醇制烯烃、煤制乙二醇、煤制乙醇、煤加氢液化等技术，但是对煤化工废水处理技术的研究仍存在不足，拍很多煤化工企业建设的废水处理工艺仍存在设计不合理的情况。内蒙古某公司的煤制油项目中，废水的芬顿氧化技术使用硫酸调节水质酸度，其所带来的硫化氢污染、中毒，分级处理设计不合理，处理效果差等问题。

2.3 回用处理问题研究

2.3.1 部分项目水回用率低

根据理论设计计算，煤化工废水经过深度净化处理后，水回用率可以达到90%以上。但是实际上，很多煤化工项目中，缺乏深度净化处理工艺，导致废水回用率较低。

2.3.2 盐平衡优化

煤化工项目中的水平衡优化已经较为完善，但是对含盐废水源头、水质、水产量的分析仍存在数据不足的问题。无法准确的梳理每个技术环节中污染源含盐贡献率，导致无法进行科学、合理的精细化技术调度整合。

2.4 高盐水处理问题研究

结晶盐处理亟需解决：国家有关标准中规定，煤化工结晶杂盐属于危险废物，增加了企业环保处理的成本。大部分城市的结晶杂盐处理费用都高于2000元/t，平均价格也要在2200元/t。其次，很多煤化工项目的结晶杂盐产量也很多，一个年产天然气达到亿立方米的产业，每年可以副产结晶杂盐3.8万t;一个年产60万t烯烃的煤化工项目，每年可副产结晶杂盐8万t。因此，即使在不考虑人工成本、运输成本的计算下，没多煤化工项目结晶杂盐处理费用的支出就要达到几千万。

3 技术发展建议

针对上述问题，一些研究人员相继开发出了新型处理技术。例如针对COD大于100mg/L超标问题，通过补充BE池污泥浓度、提高废水循环加工量等手段进行优化;对于废水氨氮超标问题，可以通过提高碳酸盐碱度、提高甲醇浓度的方式，降低水中氨氮含量;通过废水系统全分析，建立废水梯度利用系统，提高脱盐水环节水质，同时取出脱盐水环节的“多介质过滤+超滤”工艺，降低净化成本。

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