煤化工企业废水处理及资源化利用技术研究及应用

煤化工企业废水处理及资源化利用技术研究及应用

张珍珍

身份证号码：371323198906128724

摘要：因煤化工行业产生的废水来源广、废水量大、组成复杂，有机物含量大、生物毒性高，并且多数位于山地或丘陵地带，多位于城市聚集区的上游生态环境相对脆弱的地区，给下游生态安全造成巨大的潜在威胁。受行业特点和特殊地理位置等因素的影响，在不同项目中，因煤炭种类、加工工艺的不同导致废水成分差异大，且排放量波动范围大，是一种难处理的工业废水。但是，伴随着绿色发展理念的不断推进，尤其是“十四五”期间能源结构的调整和转型，煤化工企业废水综合处理和资源化利用是必然的趋势。

关键词：煤化工企业；废水处理；资源化利用；技术研究

1典型煤化工企业废水来源及特征

1.1焦化废水

煤焦化是以煤为基，在不和空气接触的条件下、且在500～1000℃温度下经过干燥、热解、熔融和固化等工序最终产生焦炭的过程，在湿法熄焦过程中，会有大量的污水产生，这部分废水中含有悬浮物、酚类和氰化物等污染物。同时，在煤气净化过程中，含在其中的水蒸气、苯类、硫化物和烃类物质会溶解在水里随废水排出。另外，在煤气脱硫、洗氨和洗苯等净化过程中，也会产生大量废水。焦化废水中了除了含有大量的酚类、氨氮类和氰化物外，还含有苯、噻吩和吡啶等少量难降解有机物。

1.2煤液化废水

煤液化废水是以煤为基，在碳化、液化、气化以及产品精制、加工生产工艺中产生的废水。高浓度含酚废水中有机物浓度高且成分复杂，其中COD浓度达到12000mg/L左右，悬浮物和油含量相对较低，并且水中含有酚、硫和苯等有毒物质，超出了常规生化处理的范畴，通常较难处理。相比而言，低浓度含油废水含油量高，有机物的含量少。

2煤化工废水处理工艺

2.1煤化工废水预处理

在煤化工生产过程中产生的原废水中含有大量的氨、酚、油类、CO2和H2S酸性气等多种杂质，成分复杂。在废水预处理阶段，进行除油和酚、氨等有价物质的回收，使废水达到生化处理阶段的进水要求。由于原水的水质不同，采用的预处理工艺也有所区别，预处理工段的效果关系着生化阶段是否正常运行、出水是否达标，起着至关重要的作用。

2.1.1除油技术

油类污染物在煤化工废水中属于难处理的物质，尤其是焦化废水中产生的大量焦油，油的存在大大影响着后续的物理化学、生化处理的效果。常用的油回收方式有气浮法、静置沉降法、化学破乳法和过滤法等，在实际工程中以气浮法为主。根据工艺的不同，可采用涡凹气浮、尼克尼气浮和氮气气浮。

2.1.2酚氨回收技术

来自煤气化生产过程中的废水中含有大量的CO2、H2S等酸性气体，苯酚、甲基苯酚和萘酚等酚类有机化合物以及游离氨和固定氨等物质。蒸馏回收酚技术依靠水蒸汽将溶液中的可挥发性酚随蒸汽带出，经中和、精馏等过程回收酚。吸附回收酚技术主要依靠吸附材料将废水中酚除去。目前采用比较多的是萃取回收技术，主要依靠水、酚在萃取剂中的溶解度不同而将其分离，萃取剂类型较多，主要有异丙醚、甲基异丁基甲酮、苯和乙酸乙酯等溶剂。目前，国内采用的脱氨工艺主要为蒸汽汽提—蒸氨法。汽提后的含氨蒸汽经过精制后，可以制备氨水或液氨，实现氨的回收利用。

华南理工大学在引进德国技术的基础上，针对德国技术存在问题进行了改进，废水首先进行脱氨处理，在一座塔中实现脱氨脱酸，优化了流程，减少了设备投资。脱氨后废水pH值满足工艺指标。以MIBK为萃取剂，提高了脱酚效率。蒸汽消耗减少，降低了设备投资，已成功在多家企业成功运行。针对碎煤加压气化含酚污水提出了一种的新思路：先将废水进行酸性气饱和，再萃取脱酚，最后进行脱酸脱氨。该工艺尚属于概念设计，暂无工业应用实例，目前未得到推广。此流程比传统工艺占地小，投资少，综合能耗低，具有一定的市场前景。

2.2生化处理工艺技术

生化处理技术是目前废水处理的主要方法，由于物化法投资大，处理成本高，常与生化法联合使用。根据微生物的化学反应条件可分为好氧工艺、厌氧工艺及两种工艺联合处理。好氧工艺是利用好氧微生物在氧气存在的条件下进行生物代谢，以降解有机物的一种技术。有机污染物通过好氧微生物代谢的方式，将其转化为易处理的无机污染物。部分难降解的有机物比如喹啉、吲哚、吡啶和联苯等通过好氧反应无法降解，厌氧处理技术可以将其在缺氧的条件下进行微生物降解，转化为易处理有机物。已有的研究结果表明，采用单一的处理方式，很难取得令人满意的效果。因此，在实际生产过程中，多采用厌氧、好氧联用，多级生化处理技术，比如A2/O+BAF集成技术、EBA组成系统等。需要特别强调的是，以鲁奇炉为代表的碎煤加压气化技术产生的废水污染物含量高、毒性大，因此，常采用多种处理方法进行串联，以使废水达标排放或中水回用。从经济和生态的角度来看，合理优化多种技术组合是解决当前煤化工废水生化处理领域研究的重点、热点。

2.3深度处理工艺

所谓深度处理，就是在生化处理后难以满足排放或者利用要求的情况下采取的处理措施。此种污水中绝大部分物质被微生物降解，但出水中存在少量难降解的污染物，导致不能回用或达标排放，需要进一步深度处理。深度处理方法很多，比如电解、高级氧化和吸附等工艺，对于煤化工废水来说，目前应用较广泛的是高级氧化[16]、吸附和三级生化工艺。

2.4回用处理工艺

废水经过生化处理或深度处理后，出水指标仍无法满足回用标准，主要采用超滤+反渗透+离子交换技术进行进一步处理，处理后清水常作为循环水站或脱盐水站的进水或补水。回用水处理环节是实现废水回用的重要环节。

2.5浓盐水处理工艺

回用处理工艺中产生的反渗透浓水进入浓盐水处理系统进一步提高水的回用率，其处理的效果、效率和成本直接关系到是否能达到100％资源化利用。目前常用的是蒸发结晶技术。由于地下深井灌注对地下环境产生的风险尚不清楚，目前禁止采用。蒸发塘技术处理设施尚不完善，同时，又受到自然环境的制约，因此，只能作为临时处理设施。蒸发结晶工艺是现阶段较为成熟的工艺，通过蒸发结晶，将浓盐水进行盐水分离，在理论上能够实现废水不外排的目标。目前，一般采用浓缩预处理+反渗透+蒸发结晶的方式。由于处理工艺复杂、流程长、投资大、成本较高，且技术主要掌握在国外专利商手中。同时，结晶产生的杂盐目前按照国家标准作为危废处理，增加了废水处理成本，且不符合资源循环利用的国家政策。因此，建议制定相关标准、认证方法和认证指标，以期结晶盐能作为商品，真正实现资源化。

3结语

煤炭资源在我国储量丰富，分布广泛。长期以来，一直是我国能源供给的主力军。煤化工企业是以煤为基，通过化学方法加工生产各类化学品的企业。由于原料煤主要分布在我国西北一带，受地理空间位置等自然条件的制约，煤化工企业也多聚集在陕西、内蒙、新疆和山西一带，在生产过程中要消耗大量的水用于熄焦、合成气净化洗涤、工艺气冷凝和甲醇精馏等，属于高耗水行业，同时，也是废水产生大户。由于这些地区水资源匮乏，迫使煤化工企业一方面要最大限度地从源头上降低水资源消耗，通过优化水处理流程，提高中水回用率。

参考文献

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[2]丁晓阔.现代煤化工废水处理技术研究及应用分析[J].天津化工,2023,37(03):14-16.

[3]柳训鲲.煤化工废水处理自动化控制研究[J].当代化工研究,2023,(08):74-76.

[4]赵斌斌.煤化工废水处理关键问题解析及技术发展趋势[J].山西化工,2022,42(03):358-359+362.