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【摘 要】 煤化工行业作为我国工业的重要组成部分,煤化工废水的治理及回用技术逐步成为煤化工行业迅速发展的瓶颈,寻求经济有效的废水处理方法具有十分重要意义。基于此,文章对煤化工废水处理技术研究及应用进行分析,以期能够提供一个借鉴。
【关键词】 煤化工;废水处理;应用分析
【Abstract】 as an important part of our country's industrial coal chemical industry, coal chemical industry wastewater treatment and reuse technology gradually become the bottleneck of the rapid development of the coal chemical industry, for economic and efficient wastewater treatment method has very important significance. Based on this, the article analyzes coal chemical industry wastewater treatment technology research and application, in order to provide a reference.
【Key Words】 coal chemical industry; Wastewater treatment; Application analysis
1、煤化工废水来源及特点
1.1煤化工废水来源
煤化工是以煤为原料,通过一系列化学反应,将其转化为气体、液体、固体燃料及生产出各种化学化工品的工业。基于生产工艺与产出产品的差异,新型煤化工过程大致可分为煤气化、煤液化以及向下游化工产品,如烯烃以及油品发展的新型煤化工过程。新型煤化工废水主要来源于上述3条生产链过程,主要包括:
①煤加压气化过程中粗煤气冷凝水循环使用后的排污水和煤气净化过程中产生的洗涤废水。
②煤液化(直接液化和间接液化)制油过程中产生的废水。
③以净化后的煤气为原料生产下游烯烃、化肥等过程中产生的废水。第1类简称为气化废水;第2类简称为液化废水;第3类简称为下游产品废水。其中第1类和第2类废水是业内研究重点,第3类废水通常与前几类废水混合处理。
1.2煤化工废水特点
随加工工艺以及所用原料煤煤质的不同,煤化工废水水质差别较大。(1)气化废水。目前国内外煤气化工艺主要有3种:其一为鲁奇工艺,因气化温度低,废水成分复杂,污染程度高,特征为氨氮、CODCr、酚、石油类的浓度均比较高;其二为德士古工艺,采用水煤浆气化工艺,由于采用高温气化工艺,水质相对洁净,有机污染程度较低,氨氮浓度高;其三为壳牌工艺,采用粉煤灰气化工艺及高温气化工艺,水质相对洁净,有机污染程度低,氨氮、氰化物的浓度高。3种煤气化工艺所产生的废水具有共同点,即氨氮浓度高,其中又以鲁奇工艺排水成分最为复杂,处理难度也最大。3种煤气化工艺废水典型水质见表1。
(2)液化废水。煤液化有2种工艺路线,即直接液化和间接液化。直接液化是在高温高压条件下,通过加氢使煤中复杂的有机高分子物质直接转化为相对分子质量较低的液体燃料。来自煤液化、加氢精制、加氢裂化及硫磺回收单元排放的废水是业内关注重点。该工艺排放的废水中CODCr浓度很高,超出了一般生物处理的范畴;硫化物和氨氮的浓度极高,毒性很大;油和SS的浓度较低;经萃取处理后挥发酚的质量浓度约为50mg/L。直接液化高浓度有机废水的pH值为7.0~9.0,其它水质指标见表2。
间接液化是在一定条件下,利用催化剂的催化作用,将煤气化产生合成气、合成燃料油和化工产品,该工艺排放的污染物主要存在于产品分离过程产生的废水中,有关废水的具体性质的研究较少。
2、煤化工废水处理存在的问题
2.1经济方面的问题
一般说来,煤化工企业的自己投入巨大,在煤化工废水处理方面也需投入很多的资金。按照相关估算,投资超过百亿元并运用水煤浆工艺的煤化工企业来说,测算用于处理废水的平均费用约6亿元。这部分资金占到了企业环保投资总额的一半甚至以上。另外运用鲁奇工艺的企业废水处理的资金投入也占到了环保投资的三分之二。含盐废水的处理成本常常是有机废水处理投资成本的好几倍,经济方面的压力非同一般。
2.2廢水处理方面的问题
煤化工废水处理目前方法也不少,主要是按照其含有物质来选择的。设计处理方案之前都需要分析煤化工废水的成分,以达到最佳处理效果。目前方法有:物理处理法,化学处理法,生物处理法。生化法对苯酚类及苯类物质去除有用,但对一些难降解有机物处理效果很差。生化法如今还出现了新的方法,例如PACT和固定床生物膜反应器等方法,加以改进。现今,最常见的预处理方法是隔油法,隔油法虽然能很好的解决油类物质过多的问题,可处理的效果十分有限,也很难回收再利用。近几年来,涌现的新技术方法应用于处理煤化工废水工艺中,但由于煤化工企业废水中多环和杂环物质的复杂性,可谓是利弊各半,有的能够有效吸附,却极其容易产生二次污染,有的废水处理方法虽然能有效降解污染物却在实际运行之中产生高额费用,所以现在仍旧是采用多种方法结合共同处理的办法。
3、煤化工废水处理技术应用
3.1针对性的物化预处理
煤化工废水的预处理至关重要,其水质复杂,要根据不同水质情况进行有针对性预处理,使水质满足后续生物处理要求。煤化工废水预处理主要包括除油、脱酚、蒸氨、去除SS(初沉池、混凝沉淀等)和有毒有害或难降解有机物(脱硫、破氰、高级氧化预处理等)等。煤化工废水中某种物质浓度过高会产生生物毒性,经过预处理降低该物质浓度,达到生物处理范围,如神华集团煤炭直接液化项目产生的含酚酸性废水,H2S、NH3和酚含量高,采用双塔汽提脱除废水中的H2S和大部分NH3,用异丙基醚萃取酚类化合物,预处理使H2S、NH3和酚的浓度达到生物处理范围,经过生物处理后,出水水质满足循环水场补水要求。煤化工废水含有有毒有害物质,经过预处理事先将其去除,如某煤制甲醇废水事先进行脱硫破氰预处理,然后再进入生物处理区。为了提高煤化工废水的可生化性,将大分子难降解有机物事先去除或分解,如Yuan等[4]采用正辛醇和环己烷作为萃取剂,对焦化废水中的难降解有机物进行萃取,然后再进行生物处理,萃取后废水可生化性由0.09升到0.29,COD去除率由68.81%变为88.63%,大大提高污染物去除率。Wu等采用有机膨润土对焦化废水进行吸附预处理,该有机膨润土对多环芳烃和酚具有较好的吸附效果,B/C值从0.31升为0.41。范树军等[6]采用“铁炭微电解/Fenton氧化”组合工艺预处理高浓度煤化工废水,分解大分子难降解有机物,降低生物毒性,减轻后续生物处理负荷。若要用生物法进行预处理,如水解酸化法、厌氧发酵法等,采用两级生物预处理效果更加显著,稳定性增强。 3.2生化处理
煤化工废水经过预处理后,再进行生化处理,一般采用厌氧/好氧法、厌氧/缺氧/好氧法、生物接触氧化、载体生物流化床、序批式活性污泥、上流式厌氧污泥床和在活性污泥曝气池中投加活性炭等进行处理。一般来说,当用好氧法处理过后,需要针对废水的特性再进行再处理。
(1)厌氧/好氧法:厌氧/好氧是利用微生物的硝化和反硝化的作用进行脱氮、脱碳的原理的普通活性污泥法改进的方法。污水经过预处理后,在进行厌氧/好氧法处理,COD质量浓度和氨氮的质量浓度均会下降,其中较难降解的有机物萘、喹啉和吡啶的去除率分别为67%,55%和70%,而一般的好氧处理这些有机物的去除率不到20%。采用厌氧固定膜-好氧生物法处理煤化工废水,也得到了比较满意的效果。
(2)厌氧/缺氧/好氧法:厌氧/缺氧/好氧法中的厌氧处理,是为了把废水中难以降解的有机物变为链状化合物,长链化合物变为短链化合物。这种方法用于焦化废水处理,当焦化废水经过处理后,废水中的COD质量浓度、挥发酚的质量浓度和氨氮的质量浓度均会大幅度的降低,比如说:COD质量浓度会由3257mg/L降至143.5mg/L。
(3)载体生物流化床:载体生物流化床主要是运用生物膜法和活性污泥法基本原理由鼓风曝气系统和填料及筛网系统组成。利用载体生物流化床,不仅能够在生化处理前端高负荷脱除COD,生化处理后端高负荷脱除氨氮,而且还能代替BAF进行深度处理。载体生物流化床投资成本少,仅是活性污泥曝气池投资成本的70%,并且所占的面积也相对较小,仅仅占活性污泥曝气池的一半。其密度低,填料易丢失,需要专业人员进行专业性的技術操作。
(4)序批式活性污泥:序批式活性污泥是根据好氧、厌氧微生物自身的代谢机能,在进行好氧和厌氧交替反应过程中降解污水中的有机物和氨氮等污染成分的原理对传统活性污泥法进行改良后的产物。应用序批式活性污泥处理后的污水能够达到《合成氨工业水污染物排放标准》中一级排放的标准。
(5)上流式厌氧污泥床:上流式厌氧污泥床能够使大部分的有机物转化成甲烷和二氧化碳,并且能够利用反应器上部的分离器分离气体、液体、固体。
3.3后续(或深度)处理
煤化工废水中含有难降解有机物,经过生物处理后,废水中仍残留一些生物不能降解的有机物,该难降解有机物的存在使废水出水COD或色度难以达标,所以必须进行后续(或深度)处理。所谓后续处理是指为了使处理后出水达标排放而采取的处理措施,而出水需要回用采取的处理措施叫深度处理。后续(或深度)处理方法一般有混凝、吸附、高级氧化等,而膜技术往往用于深度处理。如神华煤直接液化项目的高浓度废水采用“活性炭吸附池-混凝反应池-过滤吸附池”进行后续处理,出水达到一级排放标准。韩超采用“砂滤-O3氧化-MBR/粉末活性炭(PAC)”组合工艺对煤气废水进行深度处理,出水回用至循环水系统。
(1)吸附-催化氧化法
吸附-催化氧化法处理工艺首先是利用固体表面的吸咐颗粒(吸咐剂),将煤化工废水中的污染物,如多环芳烃、酚类、含氮有机物等难降解的有机污染物吸咐其上,从而去除污染。催化氧化是利用高级氧化技术在废水中产生大量的自由基HO,通过自由基作用将废水中的有机污染物降解为二氧化碳和水,从而达到有效处理煤化工废水的作用。吸咐-催化氧化法处理工艺将吸咐法与氧化技术结合,可将其煤化工废水进行深度处理,从而达到国家要求的排放标准。
(2)反渗透等膜处理技术
反渗透等膜处理技术在处理煤化工废水时,主要是通过反渗透膜对废水中的污染物进行渗透,通过化学位差或外界能量作为推动力对废水中污染物进行分级、提纯、分离等作用。反渗透等膜处理技术具有高效的浓缩工艺与分离净化工艺,其操作工艺简单、耗能较低、投资较小、对废水的处理效率高,应用于煤化工废水深度处理中时是较好的选择。
(3)混凝沉淀
混凝沉淀法应用于煤化工废水处理中时,主要是在废水中加入混凝剂,如聚铝、铁盐、铝盐、聚铁和聚丙烯酰等将废水中污染物强化沉淀。使煤化工废水中的悬浮污染物在混凝剂的作用下聚集在一起并在重力作用下沉降到底部,从而达到固液分离的效果,通过对煤化工废水的混凝沉淀处理可大程度地降低废水的浊度。
3.4膜浓缩废水的蒸发处理技术
煤化工废水进行浓盐水处理时所用的浓盐水主要是来源于双膜处理后的反渗透浓水,含有盐质量浓度为3000-25000mg/L。一般采用膜浓缩和热蒸发技术来进行浓盐水的再浓缩。
把含盐量较高的盐度提升到50000到80000mg/L之后,就进行蒸发处理,通常使用的是机械蒸汽压缩再循环技术,处理废水的过程中,所需要的热能,是由蒸汽冷凝以及冷凝水冷却时所产生的热能。处理过程中不会流失潜热。处理过程中只需要消耗一些废水(蒸发器内的)以及所产生的蒸汽和循环的冷凝水还有电能等。蒸发器将盐含量提升到了20%之上。所排出来的盐卤水被输送到蒸发塘通过自然地蒸发,结晶干燥后成固体,运到堆填区埋放。
膜浓缩技术经常用于浓盐水处理的前段,可以将废水中的盐质量浓度提高到50000-80000mg/L,膜浓缩技术处理成本较低、规模大、技术成熟,能够减小浓盐水处理后续蒸发器的规模,这样能够降低成本并节约资源。
4、煤化工废水处理建议
4.1针对废水来源和特点,有针对性的单独处理
1)含酚酚水:处理第一步酚氨回收:沉降——脱酸性气体和氨气——萃取——萃取剂回收——酚水浓缩成产品,第二步继续进行生化处理。
2)低温甲醇洗废水:废水生化性较好,进入后段单级生化,尘夹带钙镁离子,带来一定硬度,分开单级生化处理后达标排放。
3)一般生产废水(地面冲洗水、生产废水):废水生化性较好,硬度偏高,与低温甲醇洗废水混合生化处理后达标排放。 4)清净下水:废水含盐量较高,需作脱盐处理后再回用。
4.2源头控制,提高生产工艺回收效率,降低后续污水处理工艺负荷
(1)预处理除油:采用高效的破乳剂或油水分离设备,提高除油效率,降低油对后续生化反应的抑制作用。
(2)提高酚回收率:根据酚的组分不同选用不用的萃取剂。萃取效率与萃取剂有关,例如用二异丙醚萃取,单元酚萃取效率可达99%,多元酚萃取效率约50%;例如用甲基异丁酮萃取,多元酚萃取效率可达90%。
4.3优化工艺流程
(1)生化工艺中强化水解酸化的作用,提高污水的可生化性。
(2)由于生产环节的复杂性导致来水的水质极易波动,成分复杂,一股成分不明的废水将会导致整个生化系统瘫痪。因此,选擇多系列独立运行的系统可很好地克服水质急剧波动带来的冲击。
(3)为保证水质异常波动期间系统正常运行,系统需配置预留调整系列,用于异常情况的生化系统恢复,且不影响生产系统的正常运行。
5、结束语
由于煤化工企业在煤制气和某些煤制化学品技术耗水量和排放量产生的污水水质复杂,所以煤化工废水处理问题已经影响到煤化工产业的发展。因此,需要不断的对煤化工废水处理技术进行研究和创新,从而促进煤化工行业的发展。
参考文献:
[1]韩洪晶,刘鑫.纳滤膜在化工废水处理中的实际应用[J].当代化工,2014,06:985-987.
[2]邓传杰.臭氧氧化深度处理煤化工废水的应用研究[J].山西化工,2014,05:76-78.
[3]曲风臣,吴晓峰,王敬贤.煤化工废水“近零排放”技术与应用[J].环境影响评价,2014,06:8-12.
[6]范树军,张焕彬,付建军.铁炭微电解/ Fenton氧化预处理高浓度煤化工废水的研究[J].工业水处理,2010,30(8):93-95.
[4] YuanXiaoying,SunHuifang,GuoDongsheng.TheremovalofCODfromcokingwastewaterusingextractionreplacement-biodegradationcoupling[J].Desalination,2012,289:45-50.
[5] WuZhenhua,ZhuLizhong.Removalofpolycyclicaromatichydro-carbonsandphenolsfromcokingwastewaterbysimultaneouslysyn-thesizedorganobentoniteinaone-stepprocess[J]. Journal of Envi-ronmental Sciences,2012,24(2):248-253.
【关键词】 煤化工;废水处理;应用分析
【Abstract】 as an important part of our country's industrial coal chemical industry, coal chemical industry wastewater treatment and reuse technology gradually become the bottleneck of the rapid development of the coal chemical industry, for economic and efficient wastewater treatment method has very important significance. Based on this, the article analyzes coal chemical industry wastewater treatment technology research and application, in order to provide a reference.
【Key Words】 coal chemical industry; Wastewater treatment; Application analysis
1、煤化工废水来源及特点
1.1煤化工废水来源
煤化工是以煤为原料,通过一系列化学反应,将其转化为气体、液体、固体燃料及生产出各种化学化工品的工业。基于生产工艺与产出产品的差异,新型煤化工过程大致可分为煤气化、煤液化以及向下游化工产品,如烯烃以及油品发展的新型煤化工过程。新型煤化工废水主要来源于上述3条生产链过程,主要包括:
①煤加压气化过程中粗煤气冷凝水循环使用后的排污水和煤气净化过程中产生的洗涤废水。
②煤液化(直接液化和间接液化)制油过程中产生的废水。
③以净化后的煤气为原料生产下游烯烃、化肥等过程中产生的废水。第1类简称为气化废水;第2类简称为液化废水;第3类简称为下游产品废水。其中第1类和第2类废水是业内研究重点,第3类废水通常与前几类废水混合处理。
1.2煤化工废水特点
随加工工艺以及所用原料煤煤质的不同,煤化工废水水质差别较大。(1)气化废水。目前国内外煤气化工艺主要有3种:其一为鲁奇工艺,因气化温度低,废水成分复杂,污染程度高,特征为氨氮、CODCr、酚、石油类的浓度均比较高;其二为德士古工艺,采用水煤浆气化工艺,由于采用高温气化工艺,水质相对洁净,有机污染程度较低,氨氮浓度高;其三为壳牌工艺,采用粉煤灰气化工艺及高温气化工艺,水质相对洁净,有机污染程度低,氨氮、氰化物的浓度高。3种煤气化工艺所产生的废水具有共同点,即氨氮浓度高,其中又以鲁奇工艺排水成分最为复杂,处理难度也最大。3种煤气化工艺废水典型水质见表1。
(2)液化废水。煤液化有2种工艺路线,即直接液化和间接液化。直接液化是在高温高压条件下,通过加氢使煤中复杂的有机高分子物质直接转化为相对分子质量较低的液体燃料。来自煤液化、加氢精制、加氢裂化及硫磺回收单元排放的废水是业内关注重点。该工艺排放的废水中CODCr浓度很高,超出了一般生物处理的范畴;硫化物和氨氮的浓度极高,毒性很大;油和SS的浓度较低;经萃取处理后挥发酚的质量浓度约为50mg/L。直接液化高浓度有机废水的pH值为7.0~9.0,其它水质指标见表2。
间接液化是在一定条件下,利用催化剂的催化作用,将煤气化产生合成气、合成燃料油和化工产品,该工艺排放的污染物主要存在于产品分离过程产生的废水中,有关废水的具体性质的研究较少。
2、煤化工废水处理存在的问题
2.1经济方面的问题
一般说来,煤化工企业的自己投入巨大,在煤化工废水处理方面也需投入很多的资金。按照相关估算,投资超过百亿元并运用水煤浆工艺的煤化工企业来说,测算用于处理废水的平均费用约6亿元。这部分资金占到了企业环保投资总额的一半甚至以上。另外运用鲁奇工艺的企业废水处理的资金投入也占到了环保投资的三分之二。含盐废水的处理成本常常是有机废水处理投资成本的好几倍,经济方面的压力非同一般。
2.2廢水处理方面的问题
煤化工废水处理目前方法也不少,主要是按照其含有物质来选择的。设计处理方案之前都需要分析煤化工废水的成分,以达到最佳处理效果。目前方法有:物理处理法,化学处理法,生物处理法。生化法对苯酚类及苯类物质去除有用,但对一些难降解有机物处理效果很差。生化法如今还出现了新的方法,例如PACT和固定床生物膜反应器等方法,加以改进。现今,最常见的预处理方法是隔油法,隔油法虽然能很好的解决油类物质过多的问题,可处理的效果十分有限,也很难回收再利用。近几年来,涌现的新技术方法应用于处理煤化工废水工艺中,但由于煤化工企业废水中多环和杂环物质的复杂性,可谓是利弊各半,有的能够有效吸附,却极其容易产生二次污染,有的废水处理方法虽然能有效降解污染物却在实际运行之中产生高额费用,所以现在仍旧是采用多种方法结合共同处理的办法。
3、煤化工废水处理技术应用
3.1针对性的物化预处理
煤化工废水的预处理至关重要,其水质复杂,要根据不同水质情况进行有针对性预处理,使水质满足后续生物处理要求。煤化工废水预处理主要包括除油、脱酚、蒸氨、去除SS(初沉池、混凝沉淀等)和有毒有害或难降解有机物(脱硫、破氰、高级氧化预处理等)等。煤化工废水中某种物质浓度过高会产生生物毒性,经过预处理降低该物质浓度,达到生物处理范围,如神华集团煤炭直接液化项目产生的含酚酸性废水,H2S、NH3和酚含量高,采用双塔汽提脱除废水中的H2S和大部分NH3,用异丙基醚萃取酚类化合物,预处理使H2S、NH3和酚的浓度达到生物处理范围,经过生物处理后,出水水质满足循环水场补水要求。煤化工废水含有有毒有害物质,经过预处理事先将其去除,如某煤制甲醇废水事先进行脱硫破氰预处理,然后再进入生物处理区。为了提高煤化工废水的可生化性,将大分子难降解有机物事先去除或分解,如Yuan等[4]采用正辛醇和环己烷作为萃取剂,对焦化废水中的难降解有机物进行萃取,然后再进行生物处理,萃取后废水可生化性由0.09升到0.29,COD去除率由68.81%变为88.63%,大大提高污染物去除率。Wu等采用有机膨润土对焦化废水进行吸附预处理,该有机膨润土对多环芳烃和酚具有较好的吸附效果,B/C值从0.31升为0.41。范树军等[6]采用“铁炭微电解/Fenton氧化”组合工艺预处理高浓度煤化工废水,分解大分子难降解有机物,降低生物毒性,减轻后续生物处理负荷。若要用生物法进行预处理,如水解酸化法、厌氧发酵法等,采用两级生物预处理效果更加显著,稳定性增强。 3.2生化处理
煤化工废水经过预处理后,再进行生化处理,一般采用厌氧/好氧法、厌氧/缺氧/好氧法、生物接触氧化、载体生物流化床、序批式活性污泥、上流式厌氧污泥床和在活性污泥曝气池中投加活性炭等进行处理。一般来说,当用好氧法处理过后,需要针对废水的特性再进行再处理。
(1)厌氧/好氧法:厌氧/好氧是利用微生物的硝化和反硝化的作用进行脱氮、脱碳的原理的普通活性污泥法改进的方法。污水经过预处理后,在进行厌氧/好氧法处理,COD质量浓度和氨氮的质量浓度均会下降,其中较难降解的有机物萘、喹啉和吡啶的去除率分别为67%,55%和70%,而一般的好氧处理这些有机物的去除率不到20%。采用厌氧固定膜-好氧生物法处理煤化工废水,也得到了比较满意的效果。
(2)厌氧/缺氧/好氧法:厌氧/缺氧/好氧法中的厌氧处理,是为了把废水中难以降解的有机物变为链状化合物,长链化合物变为短链化合物。这种方法用于焦化废水处理,当焦化废水经过处理后,废水中的COD质量浓度、挥发酚的质量浓度和氨氮的质量浓度均会大幅度的降低,比如说:COD质量浓度会由3257mg/L降至143.5mg/L。
(3)载体生物流化床:载体生物流化床主要是运用生物膜法和活性污泥法基本原理由鼓风曝气系统和填料及筛网系统组成。利用载体生物流化床,不仅能够在生化处理前端高负荷脱除COD,生化处理后端高负荷脱除氨氮,而且还能代替BAF进行深度处理。载体生物流化床投资成本少,仅是活性污泥曝气池投资成本的70%,并且所占的面积也相对较小,仅仅占活性污泥曝气池的一半。其密度低,填料易丢失,需要专业人员进行专业性的技術操作。
(4)序批式活性污泥:序批式活性污泥是根据好氧、厌氧微生物自身的代谢机能,在进行好氧和厌氧交替反应过程中降解污水中的有机物和氨氮等污染成分的原理对传统活性污泥法进行改良后的产物。应用序批式活性污泥处理后的污水能够达到《合成氨工业水污染物排放标准》中一级排放的标准。
(5)上流式厌氧污泥床:上流式厌氧污泥床能够使大部分的有机物转化成甲烷和二氧化碳,并且能够利用反应器上部的分离器分离气体、液体、固体。
3.3后续(或深度)处理
煤化工废水中含有难降解有机物,经过生物处理后,废水中仍残留一些生物不能降解的有机物,该难降解有机物的存在使废水出水COD或色度难以达标,所以必须进行后续(或深度)处理。所谓后续处理是指为了使处理后出水达标排放而采取的处理措施,而出水需要回用采取的处理措施叫深度处理。后续(或深度)处理方法一般有混凝、吸附、高级氧化等,而膜技术往往用于深度处理。如神华煤直接液化项目的高浓度废水采用“活性炭吸附池-混凝反应池-过滤吸附池”进行后续处理,出水达到一级排放标准。韩超采用“砂滤-O3氧化-MBR/粉末活性炭(PAC)”组合工艺对煤气废水进行深度处理,出水回用至循环水系统。
(1)吸附-催化氧化法
吸附-催化氧化法处理工艺首先是利用固体表面的吸咐颗粒(吸咐剂),将煤化工废水中的污染物,如多环芳烃、酚类、含氮有机物等难降解的有机污染物吸咐其上,从而去除污染。催化氧化是利用高级氧化技术在废水中产生大量的自由基HO,通过自由基作用将废水中的有机污染物降解为二氧化碳和水,从而达到有效处理煤化工废水的作用。吸咐-催化氧化法处理工艺将吸咐法与氧化技术结合,可将其煤化工废水进行深度处理,从而达到国家要求的排放标准。
(2)反渗透等膜处理技术
反渗透等膜处理技术在处理煤化工废水时,主要是通过反渗透膜对废水中的污染物进行渗透,通过化学位差或外界能量作为推动力对废水中污染物进行分级、提纯、分离等作用。反渗透等膜处理技术具有高效的浓缩工艺与分离净化工艺,其操作工艺简单、耗能较低、投资较小、对废水的处理效率高,应用于煤化工废水深度处理中时是较好的选择。
(3)混凝沉淀
混凝沉淀法应用于煤化工废水处理中时,主要是在废水中加入混凝剂,如聚铝、铁盐、铝盐、聚铁和聚丙烯酰等将废水中污染物强化沉淀。使煤化工废水中的悬浮污染物在混凝剂的作用下聚集在一起并在重力作用下沉降到底部,从而达到固液分离的效果,通过对煤化工废水的混凝沉淀处理可大程度地降低废水的浊度。
3.4膜浓缩废水的蒸发处理技术
煤化工废水进行浓盐水处理时所用的浓盐水主要是来源于双膜处理后的反渗透浓水,含有盐质量浓度为3000-25000mg/L。一般采用膜浓缩和热蒸发技术来进行浓盐水的再浓缩。
把含盐量较高的盐度提升到50000到80000mg/L之后,就进行蒸发处理,通常使用的是机械蒸汽压缩再循环技术,处理废水的过程中,所需要的热能,是由蒸汽冷凝以及冷凝水冷却时所产生的热能。处理过程中不会流失潜热。处理过程中只需要消耗一些废水(蒸发器内的)以及所产生的蒸汽和循环的冷凝水还有电能等。蒸发器将盐含量提升到了20%之上。所排出来的盐卤水被输送到蒸发塘通过自然地蒸发,结晶干燥后成固体,运到堆填区埋放。
膜浓缩技术经常用于浓盐水处理的前段,可以将废水中的盐质量浓度提高到50000-80000mg/L,膜浓缩技术处理成本较低、规模大、技术成熟,能够减小浓盐水处理后续蒸发器的规模,这样能够降低成本并节约资源。
4、煤化工废水处理建议
4.1针对废水来源和特点,有针对性的单独处理
1)含酚酚水:处理第一步酚氨回收:沉降——脱酸性气体和氨气——萃取——萃取剂回收——酚水浓缩成产品,第二步继续进行生化处理。
2)低温甲醇洗废水:废水生化性较好,进入后段单级生化,尘夹带钙镁离子,带来一定硬度,分开单级生化处理后达标排放。
3)一般生产废水(地面冲洗水、生产废水):废水生化性较好,硬度偏高,与低温甲醇洗废水混合生化处理后达标排放。 4)清净下水:废水含盐量较高,需作脱盐处理后再回用。
4.2源头控制,提高生产工艺回收效率,降低后续污水处理工艺负荷
(1)预处理除油:采用高效的破乳剂或油水分离设备,提高除油效率,降低油对后续生化反应的抑制作用。
(2)提高酚回收率:根据酚的组分不同选用不用的萃取剂。萃取效率与萃取剂有关,例如用二异丙醚萃取,单元酚萃取效率可达99%,多元酚萃取效率约50%;例如用甲基异丁酮萃取,多元酚萃取效率可达90%。
4.3优化工艺流程
(1)生化工艺中强化水解酸化的作用,提高污水的可生化性。
(2)由于生产环节的复杂性导致来水的水质极易波动,成分复杂,一股成分不明的废水将会导致整个生化系统瘫痪。因此,选擇多系列独立运行的系统可很好地克服水质急剧波动带来的冲击。
(3)为保证水质异常波动期间系统正常运行,系统需配置预留调整系列,用于异常情况的生化系统恢复,且不影响生产系统的正常运行。
5、结束语
由于煤化工企业在煤制气和某些煤制化学品技术耗水量和排放量产生的污水水质复杂,所以煤化工废水处理问题已经影响到煤化工产业的发展。因此,需要不断的对煤化工废水处理技术进行研究和创新,从而促进煤化工行业的发展。
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