煤化工是使煤轉化為氣體、液體和固體燃料以及化學品的過程，是實現煤炭資源清潔利用的重要手段。然而，煤化工企業的正常運轉需要排放大量廢水，容易對環境造成嚴重影響。廢水零排放是指将含有大量無機鹽和有機污染物的工業水處理達到99%以上回收再利用，污染物則被濃縮至固态或結晶的形式作進一步處理的技術。但是，零排放的難度是有目共睹的，因此對現有煤化工廢水“零排放”技術進行分析，總結出不同情況下的技術選擇應用，為大規模的推廣零排放保駕護航，就顯得尤為重要。

一、煤化工廢水特點及分類

煤化工原料是煤，因特殊的生産過程，煤化工行業具有廢水排放量高、污染強度大以及硬度高、懸浮物波動大、含有氰化物等特點。同時，煤化工廢水處理具有脫氮效率低、有機物去除不徹底、零排放技術路線不成熟等問題。

煤化工廢水主要分為兩類：一是有機廢水，其特點是含鹽量低，高濃度有機物含量高;二是含鹽廢水，其特點是含鹽量高，鹽離子成分複雜。其中，含鹽廢水又包括低鹽廢水、濃鹽廢水和高濃鹽廢水。目前，不少煤化工項目都計劃實施廢水“零排放”方案，但也存在着很多問題和技術難點。

二、煤化工廢水“零排放”常見技術

根據煤化工廢水的一般分類，其“零排放”技術基本分為有機廢水和含鹽廢水處理技術，具體分類及主要處理工藝如圖

三、有機廢水“零排放”處理技術及選擇應用

1、有機廢水處理技術

有機廢水一般成分複雜，處理難度較高，主要包括氣化、化工裝置廢水及地面沖洗水、初期雨水等。有機廢水不會一次性處理完成，一般通過3個環節進行處理，即采用“預處理(物化處理) 生化處理 深度處理”方法處理。

預處理指對污水用隔油、氣浮、沉澱的方式進行初步處理，主要目的是去除乳化油和懸浮物(SS)及膠态COD。生化處理在預處理之後，是煤化工有機廢水的第二次處理。生化處理需要結合實際情況設計處理工藝，主要有A/O、A2/O、SBR、氧化溝、MBR等工藝。有機廢水采用上述處理工藝處理後，距離作為循環補充水要求還有一定的差距，需進行處理時間長且處理技術要求高的深度處理。深度處理常用工藝有臭氧氧化、化學氧化 BAF 活性炭吸附等，其目的是清除有機廢水中的硫、氧、氮等雜環化合物，以此達到降解廢水雜質的效果。

2、技術選擇應用

在預處理中，尤其是氨和酚濃度很高的固定床工藝廢水尤其需要;對于魯奇氣化廢水，還要進行酚氨回收。在生化處理中，除先對廢水水質及工廠、污水處理地進行綜合考察外，流化床及氣流床廢水應選擇硝化和反硝化效果好的工藝，以達到較好的脫氮作用;固定床工藝選用以去除CODCr、BOD5、氨氮等為主的生化處理工藝，以去除廢水中較多的有機物;氣流床選用以物化為主的後處理強化工藝。在深度處理中，需要将高級氧化技術和曝氣生物濾池相結合，使其可采用含鹽污水的處理工藝進行除鹽操作，或者可以作為循環補充水使用。

四、含鹽廢水“零排放”處理技術及選擇應用

1、含鹽廢水處理技術

含鹽廢水是指水中有總含鹽質量分數至少為1%的廢水，主要包括生産過程煤氣洗滌水及循環水、除鹽水系統排水等。含鹽廢水主要毒物是如氯鹽或硫酸鹽等高濃度的無機鹽，不同鹽分濃度的含鹽污水在具體處理工藝選擇上差别很大，因此在進行處理工藝的選擇時需特别注意。

1)低鹽廢水處理

生化處理出水和清淨廢水混合之後變成低鹽廢水，相對高濃鹽水而言，其特點主要是鹽分含量相對較低。目前，低鹽廢水處理普遍釆用“預處理 雙膜法”兩段式處理工藝。其中，雙膜的主要功能是脫鹽，實現廢水的回收利用;預處理一般為絮凝沉澱和過濾工藝，為雙膜進水提高保障。雙膜法處理過的含鹽污水水質較純淨，通常處理後的廢水COD<10 mg/L以下，ρ(氨氮)<5 mg/L。然而，一般雙膜法以“超濾 反滲透”為主，雖然可以直接用于循環冷卻水系統的補充水，但這種方法的回收率不高。

2)濃鹽水處理

雙膜法處理後的水也産生濃鹽水，水量仍然較大，有一定量的有機污染物。目前一般采用“預處理 膜濃縮”處理工藝，盡可能将廢水中鹽分提高，減少投資以及節約能源。一般情況下，通過處理後，TDS(總含鹽量)質量濃度達到50 000 mg/L～80 000 mg/L。

3)高濃鹽水處理

煤化工高鹽廢水含鹽量通常高達10 000 mg/L～50 000 mg/L，或者質量分數高達20%以上，COD含量也較高，達到300 mg/L～2 000 mg/L。高鹽廢水主要來自中水回用裝置反滲透濃水、脫硫廢水等，其有效處理是實現“零排放”的關鍵。通過大量研究及實踐顯示，目前一般采用自然蒸發固化和機械蒸發固化兩種處理方式。但是值得注意的是，經蒸發固化處理後的結晶固體組分複雜、有害物質濃度高，為了不造成二次污染，可以對其進一步回收水分，生産結晶鹽，或者需作為危險固體廢棄物進行處理。

2、技術選擇應用

目前，經過大量調研顯示，高鹽廢水零排放可分為預處理、濃縮、蒸發結晶3個工藝段。

1)預處理

預處理是高鹽廢水“零排放”技術的第一步，其主要是去除廢水中的懸浮物、硬度、矽和有機物等，主要包括有機物的去除、鈣鎂離子及懸浮物的去除。

對于有機物的去除，混凝沉澱過濾和活性炭吸附是傳統工藝，去除率也比較有限，如混凝沉澱過濾COD去除效率僅35%～45%，活性炭吸附40%～60%，不能從根本上降解或氧化掉有機物，長久運行還會最終影響“零排放”系統穩定運行。臭氧氧化、電催化等高級氧化技術不僅可以克服傳統工藝的缺點，降低濃鹽水中有機物含量，如臭氧氧化、電催化COD去除效率大于50%，還可以直接或間接将有機物氧化成二氧化碳和水的同時，将大分子有機物氧化成小分子有機物，同時也減少有機物在最終生成鹽上的黏附，最重要的是高級氧化在氧化過程中沒有帶入新的離子，因此高級氧化技術将有機物氧化去除是比較可靠的技術。

對于鈣鎂離子及懸浮物的去除，多采用“石灰沉澱或石灰 碳酸鈉”雙堿法及離子交換工藝，然而這兩種方法皆有其缺點。雙堿法去除不徹底，後續必須采用其他去除技術才可将鈣鎂離子必須去除幹淨，離子交換工藝樹脂飽和後需要再生，又産生高鹽廢水。同時，這兩種工藝雖然投資費用較低，但受溫度和水質波動影響大，占地面積較大，運行費用高。特種管式超濾膜(TMF)技術利用同離子效應，經反應後由管式超濾膜過濾，其産水水質達到超濾(微濾)出水水質。TMF技術自動化程度高，能夠集高效澄清池的澄清、沉澱與後續的過濾功能于一體，也可去除廢水中的硬度和矽，鈣鎂離子質量濃度維持在20 mg/L以下，對硬度去處率在92%以上，能夠達到反滲透進水水質要求，還比傳統的高效澄清池 過濾工藝占地面積小，對于硬度不高的廢水可以省去離子交換系統。此外，“加藥混凝 TMF”對進水水質要求較強，運行費用低，但是需要控制有機物含量，過高存在膜污堵風險。

2)膜濃縮系統工藝

膜濃縮是一種改革傳統工藝實現高效純化濃縮的技術，主要是最大限度濃縮高鹽廢水，從而減少系統的投資和運行費用。目前國内運行零排放項目TDS大多在3×10-4mg/L～10×10-4mg/L居多，采用主要工藝包括普通反滲透RO 海水反滲透RO或高效反滲透。TDS濃縮到多少進入蒸發系統取決于采用的工藝和水質。随着技術發展，電滲析、高壓反滲透以及正滲透等是主要技術方向，各種膜濃縮技術數據特性見下頁表1。

由表1可知，濃縮程度越高，本階段對應工藝設備投資與運行費用也越高。不同濃縮工藝對進水最佳适用範圍不同，要根據實際的水質指标及經濟性進行工藝選擇。高壓反滲透以靜壓差為推動力将水通過膜使原溶液得到濃縮，而電滲析技術利用離子交換和直流電場，從而使水淡化過程。普通RO和海水RO已經較成熟，關鍵點是最終濃縮工序的選擇。電滲析濃縮的濃度比DTRO更高，前面可以不通過海水RO濃縮直接進入電滲析，且技術更耐鈣、鎂、矽等污染，對于後續蒸發系統是一種很好保護，而DTRO裝置建設簡單、易操作，連續運行穩定性強，除鹽率高。

表1 各種膜濃縮技術數據

此外，納濾也是一種适用于工業軟化水處理的壓力驅動型膜分離技術，納濾對硫酸根、鈣鎂離子脫除率穩定在95%以上。納濾膜另一特點是可以截留有機物，産水側有機物含量極低。

3)蒸發結晶系統工藝技術

蒸發是高能耗的，因此單位能耗的降低和優化對降低整個運行成本至關重要。值得注意的是，濃縮程度越高，越有利于減少蒸發結晶段的投資與運行費用。目前有2種主要的技術實現比能耗的最小化，技術性比較如表2。

多效蒸發(MED)技術每效溫差随效數增加而減小，用于所有效的加熱面積随效數成比例增加，投資費用顯著增加。機械蒸汽再壓縮(MVR)技術是一項節能技術，使廢棄蒸汽得到了充分利用，回收了潛熱，又提高了熱效率。僅從能耗角度講，MVR蒸發工藝具有明顯優勢，但至于采用MED蒸發還是MVR蒸發工藝，需要根據項目的實際情況進行确定，如很多煤化工企業有多餘的蒸汽(乏汽)，故一般廢水零排放項目應用三效俱多。

表2 蒸發結晶技術性比較

五、結語

綜上所述，煤化工行業是我國能源領域的重要支柱性産業，但是其所帶來的水污染問題又必須督促其盡早解決。“零排放”技術是目前最适合的污水處理技術，煤化工廢水實現零排放是必然的，然而存在技術、經濟、環境層面上的一系列問題。因此，應着重對現有煤化工零排放項目實際運行中的問題進行分析，從各種技術性能特點及其适用範圍以及項目實際情況等方面，選擇最佳的處理工藝，尋求技術、經濟最佳結合點，為煤化工産業發展提供配套環保支撐。

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!