煤化工废水膜法处理工艺研究

煤化工废水膜法处理工艺研究

朱子龙

内蒙古大唐国际克什克腾煤制天然气有限责任公司 内蒙古 赤峰市 025350

摘要：我国煤炭储量丰富，许多工业生产都是以煤炭为主要能源。煤化工可以将煤转变成气体、液体等其他化学品，不仅能够大幅提升煤炭的利用率，其产品与传统的通过直接燃烧煤获得能量相比还具有环保优势。但由于煤化工生产对水资源的消耗巨大，其产生的废水也需要进行深度处理和回用。本文主要研究了膜技术煤化工废水深度处理中的应用情况，梳理了不用类型的煤化工废水膜法处理工艺，为膜技术在煤化工废水处理应用方面提供了借鉴和参考。

关键词：煤化工废水；膜技术

引言

煤化工项目在煤制气、煤制油等生产过程中对水的需求量巨大，同时也会生产出大量的工业废水，废水中含有多种污染物质，如果直接排放将对环境造成严重的危害，造成水资源的浪费。实现煤化工产业的绿色发展，首要任务就是解决废水的排放问题，实现废水无害化处理和回收再利用。目前煤化工企业普遍使用的物理化学处理方法、生物处理方法等常规的污水处理工艺对煤化工废水的处理效果有限，而膜处理技术不仅可以去除煤化工废水水中酚类、多环芳香族化合物等有机物，还可以去除水中的硬度和盐分，因此最具有发展潜力。

1膜技术在焦化废水深度处理中的应用

焦化废水含有大量的联苯等难降解有机污染物，同时还存在氰、氟等有毒有害物质，对环境的危害极大，处理难度大。目前，焦化废水的处理首先经过混凝沉淀、MAP化学沉淀、溶剂萃取等物化预处理，然后再经过曝气供氧、微生物分解等生化处理，最后再进行深度处理。在焦化废水深度处理阶段采用膜处理技术，通过微滤、超滤、纳滤和反渗透法等膜技术对焦化废水进行深度处理。处理焦化废水的膜方法主要有两种，一种是全膜法深度处理，另一种是膜法组合分离技术处理。

1.1 全膜法深度处理

主要是指采用“超滤+纳滤+反渗透”的方法对焦化废水进行深度处理。焦化废水经过砂率器后进入自清洗过滤器，然后进入超滤设备，在此过程中投加还原剂、阻垢剂、杀菌剂，去除污水中胶体等污染物；出水由水泵进行增压，然后进入纳滤系统，在此过程中去除硬度、钙离子和镁离子等二价盐离子等污染物；出水经过反渗透进一步去除剩余污染物后，最终进入回用水池待用。

全膜法适合用化学需氧量、硬度、含盐量比较高的焦化废水的深度处理。在整个流程中，废水经过超滤和纳滤处理，能够滤除大颗粒和二价盐等污染物；经过两次膜分离后的出水经高压泵增压后进入反渗透系统进一步去除离子等污染物，使得出水水质最终达到回用水标准。姜楠[1]等人在某焦化厂采用全膜法对焦化废水进行了深度处理，总体回收率可以达到75%以上。由此可见，全膜法具有工艺可靠、回收率高的特点。同时，全膜法还可以有效地解决焦化废水回用问题，降低焦化厂耗水量，减少污染物排放总量。

1.2 膜法组合分离技术处理

焦化废水首先进入焦化废水调节池，经泵加压后进入芬顿氧化反应器，调整芬顿氧化器进水pH值并投入试剂；芬顿氧化反应器出水进入絮凝反应池，调节为中性后，投加聚丙烯酰胺强化絮凝；出水进入辐流沉淀池后再次加压通过滤器；出水通过电渗析设备进行初次脱盐后进入缓冲水池；废水在缓冲水池通过水泵加压后进入超滤装置，然后进入超滤产水池；废水在超滤产水池经水经泵加压并过滤后进入反渗透装置进行再次脱盐；最终出水进入回用水池。

2膜技术在半焦化废水深度处理中的应用

在以不黏煤和弱黏煤为原料，采用600℃~ 800℃进行中低温干馏处理过程中产生的废水称之为半焦废水。与焦化废水相比，半焦废水中含有大量多环芳烃、苯系物、氮氧杂环化合物、重金属等污染物，是典型的高污染、高毒性工业废水。目前，用于半焦废水的处理工艺主要采用四级处理办法，即：一级物化处理、二级生化处理、三级深度处理、四级浓盐水处理。膜法处理技术主要应用于四级浓

盐水处理环节，在脱盐、浓盐水处理过程中发挥作用。

2.1 脱盐膜法处理工艺

半焦废水脱盐处理工艺位于曝气供氧、微生物分解等生化处理之后，在此过程中一般采用组合膜工艺进行处理。通过超滤或纳滤+反渗透的组合工艺进行脱盐处理，一方面可以发挥超滤或纳滤除水中悬浮物、胶体、有机物等杂质的功效，同时还可以通过反渗透工艺脱除全部镁、钙等二价及以上离子和绝大部分氯、钠一价离子，使得水中的离子浓度得到极大的下降，其出水完全可用于工业循环冷却用水。

2.2 浓盐水膜浓缩处理工艺

反渗透膜浓缩（HERO）、碟管式反渗透（DTRO）以及震动膜浓缩是用于浓盐水的膜浓缩处理的主要工艺，其中反渗透膜浓缩回收率为80%左右，另外两种膜浓缩工艺的水回收率均可达90%以上。反渗透膜浓缩是一种主要用于预浓缩的热力蒸发系统的设备，在其运行过程中，反渗透膜始终处于连续清洗状态，对来水进行软化除硬、脱气、加碱后，在高pH环境中，进入反渗透膜进行膜浓缩。碟管式反渗透分离膜的渗透膜片和水力导流盘叠放在一起，是一种特种分离膜，具有通道宽、流速高、流程短的特点，可以有效地延缓膜堵塞的发生，延长膜的使用寿命。震动膜浓缩工艺主要由板反渗透膜+机械高频率震动组成，其作用原理是通过作用于滤膜表面机械振动产生剪切力，提高滤膜的过滤效率。由于存在高频振动，这项工艺比常规的反渗透浓缩有更好的过滤效果，能够有效防止膜面结晶。

3 膜技术在煤气化废水深度处理中的应用

煤气化是以煤或焦炭、半焦等固体为原料，在高温常压或加压条件下与氧气、蒸气等气化剂反应转化为水煤气的过程，包括了一系列均相与非均相化学反应。煤气化过程中产生的废弃物多溶解于洗涤水、蒸汽分流等分离水中，这些都是煤气化废水的形成来源。在煤气化废水中存在大量的固体颗粒物和有毒有害物质，是一种很难自然降解的废水。主要化学成分为芳香族有机化合物COD和杂环有机化合物COD，具体包含焦油类、石油类、有毒氰化物、萘系列化合物、氟化物、高浓度氨氮、酚类、硫化物、可溶性有机物COD等。目前，煤气化废水的处理首先经过溶剂萃取、酚氨回收等物化预处理，然后再经过水质水量调节、厌氧发酵工艺、好氧微生物氧化分解等生化处理，最后再进行深度中水回用处理。在煤气化废水中水回用处理阶段采用膜处理技术，通过微滤、超滤、纳滤和反渗透法等膜技术对煤气化废水进行深度回用处理。处理煤化废水的膜方法主要有两种，一种是全膜法深度处理，另一种是膜法组合分离技术处理。主要是对化学需氧量大、色度高、难降解的物质进行处理，膜技术主要使用用于该阶段，通过膜技术的处理，能够使煤气化废水满足回用水水质。目前，膜生物反应器（MBR）、纳滤（NF）、超滤（UF）、反渗透（RO）是常见的煤气化废水处理技术。其中膜生物反应器是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理设备。废水计入膜生物反应器后，先通过反应器内微生物对废水中的有机物进行降解，然后反应器再对废水中的大分子有机物、悬浮物进行截留，最终实现水与污泥固液分离的效果。

结束语

在焦化废水处置中采用全膜法、膜法组合法工艺，可以最大限度降低水中污染物质含量，提高废水回收率；在半焦化废水脱盐、浓盐水处置中采用技术可以降低水中离子浓度；在煤气化废水深度处理中使用膜技术可以提升水质，满足回收要求。膜技术因其自身特点，被广泛地应用于煤化工废水预处理、生化处理、深度处理阶段，是较为可行且高效的煤化工废水处理方式。

参考文献：

[1]姜楠,邢磊.全膜法在焦化废水深度处理及回用技术中的应用[C]//中国金属学会.第十一届中国钢铁年会论文集—S15.能源与环保.冶金工业出版社,2017:6.

[2]陈新,臧传斌.膜法处理工艺在焦化废水深度处理中的应用[J].燃料与化工,2011,42(01):60+62.