煤化工废水技术介绍及真实项目案例解析

       众所周知，我国天然气十分紧缺，煤制天然气是缓解我国天然气需求压力的有效途径，因此我国煤化工产业处在快速发展阶段。然而，煤化工是个水资源消耗量和废水产生量都相当大的产业，且煤化工废水组分极其复杂，含有大量酚类、长链烷烃、吡啶等有毒难降解有机物，还有氨氮、硫化物、氰化物等有毒无机物，属于高浓度难降解工业废水。

       此外，我国煤制天然气项目大多在西北地区，水资源匮乏，水环境承载力差。随着国家对环保要求的不断提高，工艺合理，经济可行，使经过处理的污水能够循环利用的废水处理方案会给高耗水的煤化工企业带来巨大的经济效益、社会效益和环境效益。

煤化工废水处理技术研究

分离技术处理

       煤化工废水分离处理，是在不使用过多能量的基础上将水中的某些污染物从水中分离，而不破坏污染物分子结构的过程。某些分离手段能够获得经济效益，从而变废为宝，降低水处理成本，有些分离能够去除废水中的有毒有害物质，从而降低生化处理中污染物对微生物的抑制或毒害，起到强化生物处理的效果。

       萃取法：水处理中常用的萃取方式有液—液萃取和超临界萃取两种。萃取处理煤化工废水主要是提取生产冷凝液中的高浓度酚(1000-50000mg/L)，常采用烃类如柴油、煤焦油作为萃取剂，后经蒸馏回收酚油，以大大降低水中酚浓度。

       吸附法：吸附法被普遍应用在煤化工废水的预处理和深度处理中，吸附法能有效去除难生物降解的溶解性有机物、无机离子，同时能降低CODcr，起到除色除味和降低后续生化处理负荷，提高出水水质，实现水循环利用的作用。常用的吸附剂有活性炭、硅藻土、粉煤灰、沸石、炉渣以及合成树脂等，目前应用最多的是活性炭。

        膜分离法：膜分离法是利用膜的孔径不同和选择透过性，将不同特征的有机物从废水主体中分离出来，达到降低其在废水中浓度的目的，通常经过膜处理后的水可以回用，大大提高循环利用率。膜分离法被广泛应用于水处理中，如煤化工废水、制药废水、石油工业废水等。

       混凝沉淀法：混凝剂被广泛应用在煤化工废水预处理中。目前常用的混凝剂有聚合硫酸铁、聚合氯化铝铁、聚丙烯胺。黄金等采用铁碳芬顿—混凝沉淀法预处理焦化废水，最优条件下，CODcr、挥发酚去除率分别达到36.8%和49.5%，B/C从0.2提高到0.48，为后续生化处理提供了保证。

生物法处理煤化工废水

       生物法具有许多优点，普遍应用于煤化工废水的二级处理中，通过生物处理，可以大大降低水中有机物的浓度，去除大部分CODcr、BOD及氨氮，是煤化工废水实现达标排放的核心工艺，也是深度处理前的必要过程。

       活性污泥法：普通活性污泥法处理煤化工废水氨氮去除效果差，水中氰化物及高氨氮浓度易毒害微生物，破坏微生物正常生长环境，而且对难降解的有机物处理效果差，因此难以满足当前水处理的要求。为了弥补缺点，产生了许多工艺强化和改进措施，如通过氧化预处理提高B/C，降低水的毒性;通过生物驯化措施，提高微生物的耐受能力;改进曝气方式以提高溶解氧浓度。虽然能使处理效果得到改善，但氨氮的去除效果很差，还需要进一步联合脱氮工艺，才能达标排放。

       生物脱氮工艺：由于煤化工废水含氮高，采用生物脱氮工艺成为煤化工废水二级处理的必然选择，核心就是调节不同阶段池中的溶解氧含量，合理控制控制硝化和反硝化过程，同时去除有机物。目前普遍采用的是厌氧好氧组合脱氮工艺，此外还有短程硝化-反硝化和同步硝化-反硝化技术等。

氧化/还原法处理煤化工废水

       氧化/还原法特别是氧化法在水处理中得到广泛的应用，通过使用氧化/还原剂促进水中污染物的化学结构的变化，从而降低污染物毒性或对生物的抑制性，提高可生化性，或从根本上解决色度等问题。通常需要催化剂来提高效率，如pH调节，生物酶、金属催化剂等。化学氧化是普遍采用的水处理方法，一般用于处理难降解、对微生物有毒性和抑制性的废水，从而提高可生化性，通过与生物法结合可以达到很好的效果。对于饮用水及生化出水中微量有害物质，也经常会采用化学氧化法处理。氧化法在发展过程中衍生出了高级氧化法，在此过程中产生了羟基自由基，氧化更彻底，反应速率更快。

案例分析

云天化集团呼伦贝尔金新化工有限公司煤化工水系统整体解决方案

       呼伦贝尔金新化工有限公司是云天化集团下属分公司。该项目位于呼伦贝尔大草原深处，当地政府要求此类化工项目的环保设施均需达到“零排放”的水准。同时此项目是亚洲首个采用BGL炉(British Gas-Lurgi 英国燃气-鲁奇炉)煤制气生产合成氨、尿素的项目，生产过程中产生的废水成分复杂、污染程度高、处理难度大。此项目也成为国内煤化工领域水系统整体解决方案的典范。

项目规模

煤气水：80m3/h 污水：100m3/h

回用水：500m3/h 除盐水：540m3/h

冷凝液：100m3/h

主要工艺

煤气水：除油+水解酸化+SBR+混凝沉淀+BAF+机械搅拌澄清池+砂滤

污水：气浮+A/O

除盐水：原水换热+UF+RO+混床

冷凝水：换热+除铁过滤器+混床

回用水：澄清器+多介质过滤+超滤+一级反渗透+浓水反渗透

EPC单位

博天环境集团

技术亮点

1、煤气化废水含大量油类，含量高达500mg/L，以重油、轻油、乳化油等形式存在，项目中设置隔油和气浮单元去除油类，其中气浮采用纳米气泡技术，纳米级微小气泡直径30-500nm，与传统溶气气浮相比，气泡数量更多，停留时间更长，气泡的利用率显著提升，因此大大提高了除油效果和处理效率。

2、煤气化废水特性为高COD、高酚、高盐类，B/C比值低，含大量难降解物质，采用水解酸化工艺，不产甲烷，利用水解酸化池中水解和产酸微生物，将污水在后续的生化处理单元比较少的能耗，在较短的停留时间内得到处理。

3、煤气废水高氨氮，设置SBR可同时实现脱氮除碳的目的。

4、双膜法在除盐水和回用水处理工艺上的成熟应用，可有效降低吨水酸碱消耗量，且操作方便。运行三年以后，目前的系统脱盐率仍可达到98%。