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煤化工废水资源化技术进展

发布时间 2014-11-18  点击量:539次  

1  煤化工废水资源化含义的约定

我国能源产地和缺水地区在西部,产品消费主要在东部,高耗水、废水资源化是西部煤化工和部分水环境敏感地区发展中用水及水处理的最大特点。煤化工行业废水资源化意味着把所有的反应物全部转化为产品,所有的催化剂被再次利用,整个生产过程中没有废物排出。这仅仅是指主要生产过程中的废水资源化;辅助生产(如蒸汽、循环水等)和附属生产过程中仍不可能达到废水资源化。因此,业界对废水资源化的界定尚存在一定的分歧,并有了各种定义和限定。


2  日趋苛刻的废水排放标准推动废水资源化技术发展

地方环保部门如陕西、天津、河北、辽宁等地区颁布了更加严格的废水排放标准,有的地方标准要求废水排放中的全盐量达到GB 5084—92《农田灌溉水质标准》TDS为1000mg/L,部分水污染严重的敏感地区甚至不允许企业的废水排放到水体。我国现行的废水排放标准为强制标准,节水标准为推行标准,严格的废水排放标准迫使企业从达标出发只能减少节水而采用稀释的方法使废水达标排放。


3  煤化工污水的基本特点

在煤的燃烧气化过程中,对粗煤气进行冷却、洗涤时产生大量污水。这些煤气化污水水质组成十分复杂,不同温度的气化炉水质差异十分大。高温气化工艺综合污水水质特点:(1)有机物浓度低;(2)不含苯环和杂环类物质;(3)氨氮浓度偏高;(4)油类物质低;(5)毒性抑制性物质少;(6)色度较低;(7)溶解性固体含量略低;(8)污水水量相对较少。低温气化工艺综合污水水质特点:(1)有机物浓度高;(2)含有难降解有机物如单元酚、多元酚等含苯环和杂环类物质;(3)氨氮浓度高,处理难度较大;(4)含有浮油、分散油、乳化油类和溶解油类物质,溶解油的主要组分为苯酚类的芳香族化合物。;(5)含有毒性抑制物质,污水中酚、多元酚、氨氮等毒性抑制物质;(6)色度较高,含有一部分带有显色基团的物质;(7)溶解性固体含量高,需要全部除盐;(8)污水水量相对较多。


4  煤化工污水处理基本工艺流程

处理煤化工污水的技术主要采用生化法。生化法对废水中的苯酚类及苯类物质有较好的去除作用,但对喹啉类、吲哚类、吡啶类、咔唑类等一些难降解有机物处理效果较差,使得煤化工行业外排水CODcr难以达到排放标准。

目前国内主要采用以调节、除油、沉淀、气浮为主体的预处理工艺路线,以去除CODcr。提高可生化性、脱氮为目的的生物处理主流程,如酸化水解、前置反硝化的生物脱氮(A/O)工艺、SBR工艺等,采用以混凝、过滤、臭氧、高效生物滤池(BAF)、活性炭(焦)吸附及其组合的三级处理工艺,以及采用膜分离如超滤膜(UF)、反渗透膜(RO)等技术组合的除盐处理工艺。

4.1 预处理工艺

煤化工污水中含有油,是预处理的重点。含油污水多采用平流隔油、斜板隔油、气浮的组合工艺。近年来,含油污水处理已实现了设备化,诸如调节罐、油/水分离、高效气浮等除油;已形成了以调节匀质罐、油/水分离器、气浮为主的预处理工艺。乳化油、溶解油和细分散油的去除需要加药,甚至多级气浮。

4. 2生化处理工艺

生化处理工艺有多种,常规的活性污泥法处理工艺有氧化沟、SBR、A/O、普通活性污泥法、MBR等泥法处理工艺;生物膜法处理工艺主要有接触氧化法、BAF等工艺。各种处理工艺有其各自的特点,适合不同的水质场合。

4.3 三级处理工艺

污水二级生化出水中还有少量氨氮和有机物,不能达到排放标准和回用水要求,需要对其进行三级处理,实现污水回用或排放指标的要求。处理后回用,可作为循环冷却水补充水、生产和生活杂用水、绿化用水;如允许排放,必须满足当地排放标准和污染物总量控制的要求。三级处理工艺有曝气生物滤池(BAF)、接触氧化、过滤、臭氧氧化、生物炭/活性炭、消毒、膜处理、生物氧化塘等组合工艺。由于二级生化处理出水的B/C值低,可生化性差,一般需要通过臭氧、双氧水等措施改善可生化性后,再通过生物方法去除低浓度的有机物,或采用DHA工艺(一种提高B/C比的新技术)改善污水可生化性。采用臭氧氧化,参与反应的仅为O3,反应过程中不加任何药剂,不增加污水中的盐分,工艺流程简单。三级处理流程可采用絮凝气浮、臭氧氧化、曝气生物滤池(BAF)、过滤吸附工艺流程。该工艺路线可通过臭氧改性提高污水生化性能,通过BAF进一步去除污水中的氨氮,COD,通过吸附过滤去除水中的COD,SS,满足后续处理要求。

4.4  污中水回用处理工艺

污水虽然经过预处理+二级生化处理+三级处理,但盐分并未去除。目前,在我国已经应用的除盐工艺方法有化学除盐、膜分离技术等脱盐工艺。离子交换水处理技术已相当成熟,适合用于水中含盐量不高的场合。另外RO膜脱盐是目前回用水领域工程化应用最多的处理工艺。 

4.5  浓盐水达标处理或浓缩处理工艺

经膜法浓缩后的浓盐水水量仍然较大,盐分高,且含有一定量的有机污染物,仍无法达到废水资源化的要求。若直接将双膜法产生的浓盐水进行蒸发,由于其规模较大,设备投资高,还需要消耗大量的能源,非常不经济。国内外有不少公司在研究将双膜法产生的浓盐水进行再浓缩,使盐含量达到6%~8%,尽可能将污水中盐分提高,减小后续蒸发器的规模,减少投资以及节约能源。国外浓盐水浓缩工艺主要有HERO高效反渗透工艺、纳滤膜浓缩工艺、震动膜浓缩工艺,但其设备投资高,国内业绩较少。 

4.6  蒸发结晶工艺

生化污水浓盐水浓缩后的高浓盐水含量高,盐质量分数月6-8%,难以回收利用。要想实现废水资源化,需要进行进一步蒸发、结晶处理??刹捎没嫡羝顾跹氛舴⑵鹘吲ㄑ嗡徊脚ㄋ醯?0%左右的含盐量。投用蒸发器目的是减少废水的体积,产生高质量的蒸馏水,循环使用,把污水作最大程度的浓缩。结晶器采用强制循环技术,浓缩后的污盐水经过结晶器或干燥器,把溶解在污水里的各种盐类结晶,成为固体处置。降膜式蒸发器是利用重力作用成膜,能蒸发粘度较大的料液,且受热时间短,适用于热敏性强的物料、浓度较大,不易结晶、结垢的物料。根据目前国内煤化工污水零排放的实际工程经验,不论是否设置结晶装置,届区外蒸发塘必须设置,以应付开停车污水和事故污水的储存。

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