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【www.hokkaido-dancers.com南京純水設備】目前我國能源的基本格局為“富煤、少油、有氣”，以至于能源工業(yè)更大程度地依賴(lài)煤化工，因此在我國工業(yè)發(fā)展中煤化工占很大比例。當前國內煤化工領(lǐng)域應用最多的氣化工藝為SHELL、GSP、WHG、HT-L等幾種加壓粉煤氣化技術(shù)，在帶來(lái)潔凈能源的同時(shí)，也造成了嚴重的環(huán)境污染，尤其是生產(chǎn)過(guò)程排出廢水對環(huán)境的惡劣影響。

煤化工生產(chǎn)過(guò)程中排放的廢水成分復雜，屬難生化降解的高濃度工業(yè)廢水。單純依靠物化法和生化法的結合處理很難達排放標準，南京水處理設備以至煤化工廢水的排放處理問(wèn)題一直是國內廢水處理領(lǐng)域的一大難題。

1 廢水來(lái)源及組成特點(diǎn)

煤化工綜合廢水主要是生產(chǎn)廢水、生活廢水、清凈下水和雨水等：

其中生產(chǎn)廢水占大部分，主要來(lái)源于煤氣化、合成車(chē)間;

清凈下水主要來(lái)自循環(huán)冷卻水系統的外排廢水和脫鹽水站的濃鹽水。

煤化工綜合廢水成分復雜，按污染物性質(zhì)可分為有機廢水和含鹽廢水。

化工廠(chǎng)綜合廢水中生產(chǎn)廢水占60%以上，所以廢水組成特點(diǎn)在很大程度上取決于生產(chǎn)廢水的組成，而生產(chǎn)廢水的組成主要取決于煤氣化工藝和煤種的選擇。國內主要煤氣化工藝中SHELL、GSP、WHG和HT-L等煤氣化工藝由于氣化溫度高，所以原料煤轉化徹底，產(chǎn)生的廢水組成簡(jiǎn)單，不含或只含少量大分子有機物，但污染物質(zhì)的含量遠遠高于排放或回用標準。

煤化工綜合廢水偏堿性，色度大，COD含量高，有大量的固體懸浮物、氨氮和溶解性鹽類(lèi)物質(zhì)，含少量油類(lèi)和酚類(lèi)。

正常情況下影響廢水排放的關(guān)鍵指標是氨氮和COD，《中華人民共和國國家標準廢水綜合排放標準GB8978-1996》規定二者的排放標準分別為15mg˙L-1和100mg˙L-1;

影響廢水回用的關(guān)鍵指標是氨氮、COD和TDS，《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設計規范GB 50050-2007》規定三者的回用標準分別為5 mg˙L-1、30 mg˙L-1和1000 mg˙L-1，所以上述煤化工綜合廢水需要經(jīng)過(guò)相關(guān)的處理才能排放或回用。

2 國內煤化工廢水處理工藝及存在問(wèn)題

2.1 當前煤化工廢水處理工藝

煤氣化中水回用處理

SHELL、GSP、WHG和HT-L四種煤氣化工藝反應溫度高，原料煤轉化徹底，反應產(chǎn)物主要是CO和H2，不含或只含少量復雜的烴類(lèi)物質(zhì)，所以在激冷或粗煤氣洗滌過(guò)程中形成的廢水成分簡(jiǎn)單，處理容易。煤氣化廢水處理目的是去除氨氮，分離出固體熔渣，目前較多采用汽提法或閃蒸法。河南龍宇煤化工有限公司采用汽提和沉降工藝結合的方式對SHELL煤氣化產(chǎn)生的廢水進(jìn)行處理，處理后中水大部分回用，且系統被證明可長(cháng)周期、安全、穩定運行。

國內應用最多的工藝是兩級閃蒸之后進(jìn)行混凝沉降。兗礦國泰化工有限公司采用兩級閃蒸除去GSP煤氣化黑水中的可溶性氣體，閃蒸后的灰水則送入沉降槽，加入少量絮凝劑(如聚氯化鋁或PAM)以加速灰水中細渣的絮凝沉降。合肥純水設備沉降槽下部沉降物經(jīng)壓濾機濾出并壓制成渣餅。沉降槽上部的清水進(jìn)入緩沖罐進(jìn)而返回激冷室循環(huán)利用。

有機廢水的處理

煤氣化工段的部分外排污水、生產(chǎn)裝置污水、地面沖洗水和生活污水等構成高COD和高氨氮的有機廢水，處理目標是降低COD和氨氮類(lèi)物質(zhì)濃度，使其達到排放或含鹽廢水處理段的進(jìn)水要求。

有機廢水來(lái)源較廣，水量、水質(zhì)等指標容易大幅度波動(dòng)，可能對下游設施造成較大影響，甚至會(huì )使整個(gè)系統癱瘓，所以一般情況下有機廢水在進(jìn)行物化預處理前先通入調節池。物化預處理包括隔油、氣浮、過(guò)濾和沉淀等，可根據具體水質(zhì)并結合經(jīng)濟成本，選擇其中一個(gè)或幾個(gè)工藝結合。物化法工藝簡(jiǎn)單，是煤化工廢水進(jìn)行生化處理前不可或缺的環(huán)節。

生化處理是有機廢水處理的核心部分，根據廢水污染物組成特點(diǎn)及現場(chǎng)場(chǎng)地情況可選擇A/O、A2O、MBR、SBR和氧化溝等生化處理技術(shù)的組合，但要求工藝必須具有硝化和反硝化能力，必要時(shí)可外加碳源來(lái)提高氨氮類(lèi)物質(zhì)的去除率。多種多樣的生化處理技術(shù)是在活性污泥法的基礎上發(fā)展起來(lái)的，前人對生化技術(shù)在水處理領(lǐng)域做了大量的研究工作，并在某些化工廢水處理項目中也得到了應用。污水經(jīng)過(guò)組合的生化工藝處理后，氨氮及COD指標均有顯著(zhù)下降。

煤化工廢水經(jīng)過(guò)物化預處理和生化處理后，再進(jìn)行常規混凝沉淀即可達到排放標準;若使水回用，還需進(jìn)行深度處理和除鹽處理。深度處理目的是進(jìn)一步降低污水中氨氮和有機物的含量，當前應用較多的是適合處理輕污染廢水的曝氣生物濾池工藝(BAF)。至此，煤化工污水中的氨氮和COD含量已基本滿(mǎn)足回用水標準要求，但溶解性鹽類(lèi)含量仍較高，需進(jìn)行進(jìn)一步脫鹽處理。

含鹽廢水的處理

經(jīng)脫氨氮和COD后的有機廢水、循環(huán)排污水和化學(xué)水站排放的污水統稱(chēng)為含鹽廢水，主要特點(diǎn)是氨氮和COD含量低，但溶解性鹽類(lèi)含量較高，TDS值達500-5000mg˙L-1，并含有一定量的固體雜質(zhì)。含鹽廢水經(jīng)混凝沉降后即可排放，但若作為化工生產(chǎn)的回用水則需進(jìn)行除鹽處理。

含鹽廢水的處理方法主要有膜分離法、離子交換法和蒸餾法等工藝。膜分離主要有超濾和反滲透，國內應用較多的是二者組合的雙膜工藝。南京反滲透設備在廢水進(jìn)入雙膜之前，除需進(jìn)行絮凝沉淀或過(guò)濾除去懸浮固體，還要嚴格控制廢水中COD含量，以防超濾膜和RO膜遭到破壞或污染。膜分離技術(shù)進(jìn)行分子級過(guò)濾，在獲得合格回用水的同時(shí)也會(huì )產(chǎn)生濃度更高的濃鹽水。實(shí)際應用中，通過(guò)雙膜后約65%左右的水可直接作為生產(chǎn)水回用，余下35%的濃鹽水TDS值相比進(jìn)水增大數倍，需進(jìn)行進(jìn)一步除鹽處理。高效膜濃縮工藝及水軟化技術(shù)的配合使用可大大提高濃鹽水的回收率，最高可達95%。

當前處理高濃鹽水的主要方法是蒸餾法，包括自然蒸發(fā)和機械蒸發(fā)，這種傳統的方法對于處理高濃度鹽水效果顯著(zhù)。自然蒸發(fā)是通過(guò)建設蒸發(fā)塘，利用太陽(yáng)能將高濃鹽水逐漸蒸發(fā)，結晶后填埋。工藝簡(jiǎn)單，運行費用低，但占地面積過(guò)大，蒸發(fā)效率低，只能適合在土地廉價(jià)、陽(yáng)光充足的地方應用。機械蒸發(fā)是通過(guò)外加能量，使高濃鹽水在蒸發(fā)裝置內加速蒸發(fā)，國內目前主要有蒸汽壓縮蒸發(fā)工藝、多效蒸發(fā)工藝和多效閃蒸工藝，在已有的工程應用中運行尚可。

2.2 存在問(wèn)題及分析

中水回用鹽離子對設備的影響

煤氣化廢水處理后的黑水鹽離子含量高，在高溫條件下很容易造成設備管線(xiàn)沉積或結垢堵塞，還會(huì )造成沖刷腐蝕和垢下腐蝕。水中Cl-積累到一定濃度后會(huì )逐漸對管道、氣化設備內壁造成不可預測的破壞，所以煤氣化污水循環(huán)利用導致設備管線(xiàn)和內壁腐蝕現象較嚴重。

黑水中固體顆粒多為煤氣化后的熔渣，平均粒徑為20μm左右，可在黑水進(jìn)入閃蒸罐之前進(jìn)行混凝后過(guò)濾，如此可大幅度減小污水中固含量，為閃蒸系統減輕管道磨損，延長(cháng)使用壽命。中水回用進(jìn)入激冷罐之前可設調節池，計量加入必要的化學(xué)藥劑控制Cl-及易結垢離子的含量，來(lái)降低對氣化設備內壁的腐蝕，生產(chǎn)實(shí)踐表明控制Cl-含量在10-9 mg˙L-1內對防范晶間腐蝕有良好效果。

工藝冗長(cháng)

煤化工綜合廢水需經(jīng)過(guò)至少10道工藝才能處理至國家廢水排放標準，需至少25道工藝才能處理至國家工業(yè)循環(huán)冷卻水回用標準，工藝復雜，流程冗長(cháng)，存在初始建設投資大、后期維護任務(wù)重、占地面積廣等不利因素。

煤化工綜合廢水處理工藝中，有機廢水在生化處理之前和含鹽廢水雙膜處理之前均需進(jìn)行隔油、氣浮、沉淀或砂慮處理，目的是去除廢水中固體顆粒物、油脂和各種膠狀物等。工藝涉及的設備如平流沉淀池占地面積大，處理效率低，停留時(shí)間至少需1-3h，不適合當今大部分化工廠(chǎng)對污水處理效率高、占地面積小和后期維護簡(jiǎn)單等要求，所以需要一種高效分離設備代替物化預處理工段以簡(jiǎn)化工藝。

政策低于預期

煤化工綜合廢水處理技術(shù)雖然已經(jīng)成熟，但目前國內絕大部分化工廠(chǎng)排放的廢水不能達到國家標準要求，或未把廢水處理回用作為企業(yè)解決污水問(wèn)題的戰略方向，這不但與煤化工廢水處理投資高、能耗高直接相關(guān)，在一定程度上也與當前相關(guān)政策息息相關(guān)。南京EDI水處理設備煤化工廢水處理外排或回用費用遠遠高于新鮮水價(jià)格和排污費，導致許多先進(jìn)適用的廢水處理技術(shù)和設備無(wú)法發(fā)揮應有的作用。

相信在水資源短缺、水污染形勢嚴峻和用水成本大幅提高的形勢下，更加健全的法律法規將會(huì )應運而生，所以從當前法律、經(jīng)濟和環(huán)保的發(fā)展形勢看，綜合廢水排放或回用處理將是未來(lái)煤化工項目發(fā)展的重要組成部分。

煤化工項目產(chǎn)生大量成分復雜的廢水可進(jìn)行分質(zhì)處理，煤氣化黑水一般經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單處理后作為中水回用，有機廢水處理的主要目的是除去COD和氨氮類(lèi)物質(zhì)，含鹽廢水處理旨在除去廢水中的溶解性鹽類(lèi)。我國煤化工項目分部較廣，各地區廠(chǎng)家可根據當地水資源情況選擇廢水處理后排放或者循環(huán)回用。

污水水處理技術(shù)和設備的發(fā)展已比較成熟，但仍存在不合理的地方，在煤化工廢水處理的研究方面，科研人員可借鑒諸如燭式過(guò)濾器、高級氧化法等在其它水處理領(lǐng)域應用的成功經(jīng)驗，以便研究出處理效果更好的工藝。除此之外，在更加健全的法律法規的配合下，已有煤化工廢水處理技術(shù)和設備發(fā)揮作用，同時(shí)鼓勵和支持水處理新技術(shù)研究，爭取實(shí)現在低成本、低能耗的條件下完成煤化工綜合廢水的處理。