零排放技术在煤化工废水处理中的应用展望

程以东，杨大卫

(1.苏圣科技(无锡)有限公司，江苏 无锡 214177；2.世源科技工程有限公司，北京 100000)

0 引言

在化工生产领域，常常伴随着资源的消耗以及大量污染源的排放，产生经济效益的同时也带来了许多负面影响，尤其是在煤化工生产领域，其产生的污水成分较为复杂，如何实现该产业污水的零排放，提高企业的环保程度和技术水平，越来越成为煤化工企业提升自身效益和社会认可度的关键一环，针对企业的不同生产情况，采用并创新相应的零排放技术，推进煤化工企业的节能减排目标实现，是当前企业生产要解决的重要难题。

1 煤化工企业污水种类及来源

煤化工企业在煤及煤相关产物生产中会涉及到一系列的脱硫、脱硝工作，这些化学反应均会涉及到污水的排放和处理[1]。主要产生废水的来源就是由于煤炭的品质不同，在煤气化液化的操作过程中会存在一些杂质，同时在进行煤炭的一系列加工过程中，会涉及到将水煤气液化，最终成为所需产物的过程[2]。由于很多煤炭相关的化工产品都要在水煤气的帮助下实现其产物的形成，而在水煤气到水煤浆、再到所需煤化工产物的过程中，就会产生大量的污水排放物[3]。这些排放物具有较为复杂的成分和结构，比如其含有烯烃、炔烃等这类有毒有机物[4]，这些污染物排入水中就会给自然的淡水资源造成极大的破坏，如果这部分含有杂质的污水不经任何处理就排入自然环境的话，对煤化工产业周围的自然环境造成负面影响。因此需要对煤化工产生最终产物的过程，进行污水质量的监测和处理，达到最终排放的基本要求后，再将其排入自然环境，避免污水造成不良的环境影响。煤化工生产中的废水，其主要成分是由无机盐和有毒的有机物组成的。这些有机物大部分是含氮的化合物质，众所周知，氮氧化物和硫化物都是会造成环境污染且对人体有害的有机物；同时在无机盐的处理上，这些废水会在洗涤过程中加入部分无机盐类，目的是去除产物中的部分离子。但如果将污水直接排入环境，由于这部分无机盐含有一部分重金属离子，将会给水资源带来较大的污染，也不利于之后的水质净化处理。因此，综上所述，在煤化工领域实现零排放，就要从污水的处理方式入手，探究能够满足污水零排放化工企业的生产技术，实现国家节能减排的目标，保护我国化工工业企业的生产环境。

2 零排放技术的概述

零排放技术指的是工业企业在生产中不断向周围环境排出废水时，将废水中的无机盐和有机物进行回收再利用。即先进行浓缩或者经过过滤机进行过滤后，将这些物质进行回收再利用，再将剩余部分水排入环境中，对于这部分有机物和盐类经过浓缩蒸发结晶后形成结晶物质，再进行排放或填埋，一部分污染物还能成为化工原料回收再利用，实现对煤化工企业周围的环境保护，降低污染。这种技术可以实现污染物的结晶转移，进而进入环境内部以实现物质的循环使用。这种工艺的一层含义是指将污染物进行降排、减排，实现污染物零排放，另一层含义则是指将其中产生的污染物进行再利用，实现物质资源的回收再使用。在煤化工的生产领域，零污染排放工艺主要是针对煤化工生产过程中污水的治理，将污染物和能源浪费排放降低到零排放水平，因而可以从两个方面进行入手来减小污染，一方面是加强技术水平的提高以求污染物的高效处理，减小在污水中污染物的含量；第二个方面就是可以从污水的处理和排放技术上入手，从切断污染源的角度实现污水中间排放过程的净化，对于其中的污染物质可以进行资源的再回收使用，从而实现资源的自我消化利用。

3 化工企业污水处理工艺技术

煤化工企业的污水处理可以分为有机物的处理和无机盐的脱除，对于不同的废水要使用相应的废水处理技术来实现对污染物更好地处理。

3.1 有机废水的处理技术

对于有机物含量高的煤化工有机废水要先进行有机物的脱除，这些富营养化的废水排入自然环境中往往会消耗水中的溶解氧等物质，引起水体水质的恶化。为了避免水体污染，就要对这些有机物进行生物化学方式的处理，首先采用絮凝沉降的有机物处理方法进行有机物吸附，这其中絮凝剂要根据废水的实际情况选取合适的产品。絮凝沉降是对废水中的物质进行沉降，将其中所不需要的有机物产品进行絮凝后除去，由于有机物废水还含有一部分溶解氧存在，所以要加入氧化剂进行有机物氧化，实现对有机物活性的降低，在进入之后的沉降过程时，可以对废水达到初步处理的目的，减少之后絮凝剂的用量以及沉降过程成本的消耗。随后进入反渗透设备进行处理，进一步地降低有机物及杂质含量，使之满足最终冷却水的标准进入生产工艺流程内循环使用。最后是在冷凝过程中发挥循环水的作用，提高生产过程的使用效率，加强设备的环保性和整个工艺的节能减排程度，减少了煤化工厂的生产消耗成本。

3.2 含盐废水的处理技术

在煤化工企业的废水处理中，对于含盐废水也需要采用相应的技术来实现盐离子的去除，最重要的方式就是使用膜处理技术。基本原理是将盐水通过高分子的滤膜，用过滤膜使废水中的盐离子筛选出来，用相关的膜处理将废水中大部分的盐离子脱去。随后将分离出的盐水使用蒸发结晶法进行结晶处理，基本原理就是在不同的沸点下，按照不同盐类的性质不同进行分别提取，并且按照不同盐离子的性质进行相应的分类储存。在这个过程内实现了各个物质的充分利用，随后将蒸发结晶过后的蒸馏水通过冷凝，再进入循环冷水系统作为冷却水再利用，在这个过程中提高了废水的使用效率，而如今的蒸发结晶系统不再是整体共同工作，蒸发过程和结晶过程是分别工作。目前较多企业采用了膜蒸发技术，是将废水先进入蒸发室内，随后进行加热过程。这种工艺可以在每个换热管中均匀形成一层膜，液体在膜内进行流动就达到了蒸发的目的；同时在结晶过程中，运用闪蒸工艺即时地分离出各种盐离子，最终将冷凝水送入回流装置继续使用，就实现了含盐废水的零排放，同时促进盐类物质充分再利用，就能达到相应的质量要求以及废水排放标准。在煤化工企业的废水处理中，不仅包含了有机废水的处理系统，还包括含盐废水的处理设备，除此以外还包括了部分废水处理辅助设备如离心机、干燥机。在这些设备的共同作用下，就可以实现煤化工废水的零排放工艺。

4 煤化工企业的零排放工艺及应用

煤化工企业的污水零排放工艺主要是由污水预处理工艺、生化水处理工艺、深度处理工艺、浓盐水处理工艺和污水回用工艺共同组成的，其中在浓盐水的处理部分，将各类盐类物质分离的过程是实现污水零排放的关键过程。

4.1 污水预处理

污水的预处理工艺，主要是用来脱除之前工艺所不能去除的二氧化硅、悬浮固体物质和硬度处理，部分工艺还能实现对氰化物的去除和油类的吸附脱除，为之后的废水处理系统进行初步过滤。

4.2 生化处理工艺

生化处理工艺是煤化工企业污水处理的关键部分。在我国煤化工企业中，以德士古和壳牌企业为主的先进工艺，主要是进行碳氮有机物杂质的脱除；随后在其基础上实现对COD含量的降低，一般来说需要降低至5000 mg/L以下，常用的去除方法是好氧污泥A/O、SBR等工艺。就是利用抗结垢、抗冲击强的污泥特点，进行COD的有效脱除，而A/O 工艺的生产成本低、占地面积小，在日常维护中操作较少，适用于煤化工企业污染物化学需氧量低的污水处理。

4.3 深度处理工艺

在进行生化处理完成后，需要对以上步骤没有处理完成的碳氮化合物、有机物等进行深度去除，达到排放的标准才能进入后续的工艺过程。包括了臭氧化、催化氧化和曝气等操作过程，在这些深度处理工艺中，臭氧催化氧化和臭氧化是运用得较多的化学深度处理工艺，其过程不涉及额外的污泥物质消耗和其他药剂的损耗，工艺流程相对较简单，同时节约了整个工艺的生产成本。

4.4 污水回用工艺

在通过深度处理后，各个流程所分离出的废水都可以根据实际情况进入回收利用装置继续进行二次利用。包括脱盐系统中的高盐废水、锅炉排水等等，这些废水在进行回收利用之后还能继续进入循环水系统进行使用，增加废水使用效率，从而实现整个企业水处理系统的经济环保。

(1)废水预处理。为了方便废水的再利用，需要对废水进行预处理工艺，去除其中的悬浮固体、溶解氧、二氧化硅等会造成二次污染的有害物质，对于这些物质可以采用石灰物质和纯碱进行结合脱除，最终使废水的中硬度小于200 mg/L，悬浮固体物质小于5 mg/L，就实现了废水的预处理过程。

(2)膜处理工艺。在经过废水的预处理后，就要对高盐废水中的盐离子进行净化。在化工行业中，除盐方法主要分为离子交换树脂法和反渗透膜法。离子交换法就是用树脂进行废水离子脱除，但由于其在离子交换树脂的再生过程中会涉及到大量酸碱的排放，污染较大，故适用于所含离子较少的含盐废水净化；而在煤化工污水中，反渗透膜法的处理工艺更加普遍，反渗透膜技术是与其他膜技术共同组成的超膜工艺，反渗透膜由于孔径小，对进水要求高，因此采用纳滤、超滤等技术手段。这些工艺在过滤进水中杂质的同时，为反渗透系统提供了进水质量高的废水，减少了膜的清洗频率，提高污水回用工艺的效率。

5 结语

在煤化工企业的实际生产中，对于其化学废水的处理日渐受到相关部门和技术人员的重视，使用零排放工艺技术，做到对煤化工废水污水的回收和再利用，将所排放污水进行处理达标后排出生产环境，实现煤化工企业的环保生产，推进国家节能减排目标的实施。