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關于煤化工廢水處理的思考及技術應用

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關于煤化工廢水處理的思考及技術應用

發布日期:2016-11-03 16:48 來源:http://www.coxsbn.com 點擊:

摘要:簡述了煤化工廢水處理中的問題、實現近“零排放”所面對的制約,舉例說明實現煤化工廢水低成本強化處理的技術路線,并提出了廢水處理發展的建議。

關鍵詞:煤化工廢水;制約因素;廢水處理技術;發展建議


1、 煤化工廢水處理問題

煤化工廢水排放強度大,加之濃度高、毒性強、波動大等特性,致使生化系統容易崩潰,污染物難穩定深度脫除;同時濃鹽水安全處理處置技術缺乏,煤化工廢水“零排放”缺少相應的技術支撐。廢水“零排放”的要求使得原來不太重要的環節顯得十分重要,如水中無機鹽的問題。因此,廢水處理技術的選擇與生產工藝具有同等的重要性,必須穩定、可靠。但當前,煤化工廢水處理存在一些問題,難以滿足企業環保需求。

煤質特性差異、轉化工藝的不同均會造成廢水水質波動;萃取選擇性、生化處理工藝、深度凈化工藝、蒸發結晶設備內部結構等工程設計環節未能很好的結合;特征污染物的種類與生物毒性、有機污染物與膜作用關系、有機污染物對結晶晶型和晶體生長影響等尚不明確,主要依靠經驗進行設計,理論指導欠缺。

酚氨回收單元的油脫除率低,油與焦粉的存在容易造成蒸氨塔堵塞、內件結垢。生化處理系統不穩定,出水COD濃度在200~400 mg/L,氨氮濃度在5~80 mg/L。污染物脫除深度不夠,深度凈化出水COD濃度80~200 mg/L;總氰、苯并芘、多環化合物等新型污染物缺乏相關的排放標準。膜通量降低過快,需要大量藥劑對其頻繁清洗,導致廢水中清洗藥劑在“零排放”體系中沒有合適的排放出口。如果生化系統無法做到穩定、抗沖擊運行,廢水零排放將難以實現。在蒸發結晶過程中主要存在飛料、設備腐蝕、混鹽無出口等問題。

2、 煤化工廢水“零排放”的制約因素

廢水“零排放”需要大量的能源、化學藥品、資金的投入,以三效蒸發為例,1 t水蒸發能耗大約要400 kg蒸汽;分鹽產品的環境安全性至今未知,導致分鹽產品的出路待定;殘留混鹽的安全處置尚無可靠的處置方法。應加強零排放的技術、管理、工程等方面的工作。

3、 解決思路

通過對煤化工廢水污染源進行深度解析,同時對污染物進行生命周期分析,綜合考慮污染物無害化處理的可行性及對環境影響,進而反推,從原料、產品生產和無害化處理入手,進行全過程污染控制,最終達到綜合成本最小化。

4、 煤化工廢水無害化處理

有機物降解是煤化工廢水難以無害化處理的最大問題。煤化工廢水所含有機物種類眾多,有上千種有機物,它們的濃度、毒性、可降解性和物化性質千差萬別,污染物濃度對不同處理技術的成本亦有重要影響。煤化工廢水的前期預處理主要是為解毒和回收有價資源,后期的深度處理主要是為了達標排放或近“零排放”,而整個過程相互關聯,需要從全流程角度進行綜合考慮。

5 、廢水處理技術應用

對難降解有機物含量高、生物毒性大的廢水強化預處理;對中等濃度的廢水以生物降解為核心,強化生物處理;對低濃度廢水,強化深度脫除與回用。這樣既可實現資源的回收,同時保障污染物得到無害化處理。下面以我們團隊多年工作為例,介紹廢水全過程強化處理的技術。

5.1氣體凈化殘液預處理

針對高濃度的煤氣凈化(脫硫)產生的殘液,廢水成分復雜,COD濃度及鹽含量較高,采用常溫催化轉化技術進行預脫除,除去其中的COD、硫化物、氰化物。

5.2萃取凈化焦粉技術

針對煤化工中的焦油、焦粉問題,基于界面作用,通過分子設計,強化有機分子與焦粉表面官能團的作用,開發出新的萃取劑,將焦粉從廢水中脫除,避免蒸氨塔堵塞和萃取中間層。

5.3酚油協同提取技術

開發新型萃取劑,降低其在水中的溶解度,避免萃取劑回收過程的能耗;在回收酚的同時,對其中的焦油進行協同脫除,進而提高廢水的可生化性。

5.4精餾蒸氨技術

通過全局優化調控氨氮脫除效果,開發高效塔內件,結合過程控制,實現氨氮含量降低到50mg/L以下,同時回收16%以上的濃氨水或銨鹽。

我們利用上述技術在義馬氣化廠進行了1m3/h規模的中試試驗,主要工藝是先萃取除油脫酚,后脫酸蒸氨。目前運行結果良好,COD濃度由15 000~25 000mg/L降至2 500mg/L以下,氨氮濃度可降至50mg/L以下。

5.5生物強化處理

生物處理最核心的是解決其運行穩定性問題。影響生化系統穩定運行的因素主要是廢水所含有機物是否容易降解、有機物的毒性、自養菌與異養菌的競爭以及有機物的濃度。工程上希望在提高生化系統穩定性的同時,降低能耗,節約成本,避免二沉池。與混合液回流工藝相比,上清液回流工藝的活性污泥中微生物菌群在不同階段差異更加顯著,更有利于對不同類型污染物分段高效降解。

5.6基于總氰/有機物高效去除的混凝藥劑與技術

針對生化出水中總氰、色度和COD超標問題,我們設計制備出新型高效混凝脫氰劑,實現多污染物協同脫除。CODCr去除率由原20~30%提高至50%左右,混凝出水總氰化物可降低至0.2 mg/L,滿足國家污水排放一級標準(GB 8978—1996)。

5.7低成本催化氧化技術

為在降低進膜COD濃度的同時,減少膜清洗和藥劑的使用,設計制備出新型催化臭氧化高效碳基催化劑,顯著提高臭氧利用率(由不足40%提高到80%以上)和CODCr去除率(由20%~30%提高到40%~60%),滿足地方最高排放標準(CODCr≤50mg/L),而且性能穩定,不產生二次污染(不需調節pH和添加其他化學藥劑),同時有效降低噸水成本。

5.8膜法脫鹽

將電滲析與反滲透進行組合,運用到煤化工廢水脫鹽中,可將淡鹽水收率提高至90%以上,且滿足工業循環補充水標準,濃水TDS大于10%、CODCr不大于50 mg/L,膜清洗周期長(約3~5個月),系統運行穩定,脫鹽率高且可調。

此項技術已在煤化工行業的15個廢水處理工程中獲得應用,可達到焦化行業和地方排放標準。采用此項技術建立的義馬碎煤加壓氣化全流程的中試已經實現穩定運行。

發展建議

加強煤化工廢水污染全過程控制的技術經濟性分析研究,建立量化評價模型,選擇綜合成本最小化的控制方法。在國家層面,統一布局,選擇企業開展水污染綜合示范與技術經濟性評估。加強開展廢水特征污染物及生命周期分析、分鹽產品安全性與廢水零排放可應用性等研究。選自《煤炭加工與綜合利用》雜志  曹宏斌(中科院過程工程研究所)


相關標簽:工業廢水廢水零排

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