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煤化工废水处理技术与工程应用杨俊伟

发表时间：2020/10/15 来源：《基层建设》2020年第19期作者：杨俊伟段雄飞

[导读] 摘要：煤化工的传统定义为：以煤炭为原料经化学方法将煤炭转化为气体、液体和固体产品或半产品，而后再进一步加工成一系列化工产品或石油燃料的工业，称之为煤化工。

        陕西煤业化工集团神木天元化工有限公司陕西神木 719319
        摘要：煤化工的传统定义为：以煤炭为原料经化学方法将煤炭转化为气体、液体和固体产品或半产品，而后再进一步加工成一系列化工产品或石油燃料的工业，称之为煤化工。在煤化工生产过程中，由于选择了不同的煤化工技术路线，使用特殊的煤气化工艺，而生产各类煤化工产品，从而产生大量的由不同水质组成的复杂的煤化工废水，要了解煤化工生产工艺的一些情况，充分了解煤化工废水，才能更有效的设计合理的煤化工废水处理工艺并应用到实际的煤化工废水处理工程之中。
        关键词：煤化工；废水处理；技术；工程应用
        一、煤化工废水处理技术分析
        1.1预处理工艺
        1.1.1回收酚氨。采用萃取法进行废水脱酚处理，选取甲基异丁基酮、二异丙基醚等作为萃取剂，将含酚废水冷却后送入萃取塔上部，利用循环油泵将萃取剂打入塔底，令废水与萃取剂在塔中逆流接触后，提取出废水中的酚并将其转移至溶剂油中，使溶剂油从塔顶进入到碱洗塔，经由化学反应后生成酚盐，脱酚后的溶剂油进入油槽中循环利用。利用萃取法进行废水处理可使脱酚率达到８０％、脱氰率达到约５０％，且能够有效回收酚盐，然而废水的碱度将一定程度上影响到脱酚率，且选用的萃取剂部分溶于水，仍需针对废水作进一步处理。
        1.1.2去除油类与悬浮物。当前常采用混凝沉淀法、气浮法、沉淀法等工艺处理废水中的油类物质与悬浮物。以气浮法为例，该方法具有便于排渣、除油效果好、预曝气等优势，但在处理过程中易产生释放器堵塞问题，且能耗较大。在针对焦化废水进行预处理时，通常选取在气浮装置前部加装过滤器，用于提升废水处理效果、最大限度减少废水的含油量，为后续生化处理创设便捷条件。
        1.1.3难降解有机物处理。煤化工废水中多含有以含氮杂环化合物为代表的难降解有机物与以高浓度致癌性多环芳烃为代表的毒性物质，常选用超声波氧化、铁碳微电解等技术破坏这类有机物的分子结构，实现废水预处理，降低后续生化处理难度。
        1.2生物处理工艺
        1.2.1新型生物膜反应器。选取密度与水接近的生物填料用于在生化前端高负荷脱除COD，还可用于生化后端脱除氨氮。采用移动床生物膜反应器处理废水可使COD去除率超过８０％、酚去除率达到９０％，且装置体积较小、具备良好的抗冲击负荷能力，搭配高效脱氮菌强化系统可使脱氮率接近１００％，但该处理工艺对于载体流化性能、反应器设计提出了较高的要求。
        1.2.2生物强化技术。
        采用生物强化技术进行废水处理，选取经由基因技术培育的高效工程菌种添加到生化处理系统中，用于将废水中的酚类物质转化为可降解物质，能够有效提高COD、氨氮、TP去除率。部分工程在处理焦化废水时，选取微生物、酵母菌加入到流化床生物反应器内，然而却未能达到理想的氰化物去除效果，这与废水中有机物含量不足、氰化物降解速率较低、菌胶团沉降性能不佳存在密切关联。
        1.3深度处理工艺。
        在针对煤化工废水进行深度处理时，常用方法包含絮凝法、吸附法、电化学氧化法等。以絮凝法为例，絮凝剂大体包含金属盐类絮凝剂、高分子絮凝剂两种类型，其中高分子絮凝剂又分为有机高分子絮凝剂、微生物絮凝剂、无机高分子絮凝剂等，在最佳工艺条件下COD去除率可达到２７％~３２％，其处理效果有限。

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采用掺硼金刚石膜电极BDD处理焦化废水，其矿化率可接近１００％，能够有效去除生化出水中的氨氮，但该工艺的运行成本较高，不易开展实际操作。
        1.4膜分离技术。
        在膜生物反应器处理技术的基础上，采用双膜技术进行废水处理，利用超滤膜过滤进水中的有机物、降低超滤进水的浊度、延长膜的寿命，运用反渗膜滤除进水的COD与有机物，可同时起到降低COD含量、脱色、脱盐作用，出水可直接作为生产循环用水回用。
        二、工程应用
        2.1工程概况。以某煤制化肥项目为例，该项目以长焰煤作为主要原料、以BGL碎煤加压气化技术作为主要生产工艺，可年产１０００kt合成氨、１７５０kt尿素。该项目在废水处理上建有三大水站，其中污水处理站基于EBA工艺处理酚氨废水与生活废水，处理水量为３３０~３７０m３/h，致力于实现生化出水１００％回用；回用水站用于处理循环水站与脱盐水站排水、污水站深度出水，处理水量可达７００~８００m３/h；浓盐水站用于处理回用水站的反渗透浓水，处理水量约为１６０m３/h，并将处理后的高浓盐水送入蒸发结晶器中。
        2.2出水COD高问题。通过收集该污水站在２０１６年７月至２０１８年４月的进出水COD含量变化数据可以发现，在系统运行初期其出水浓度不超过５０~８０mg/L，２０１７年３月后出水COD含量呈小幅上升趋势，２０１７年１２月出水COD含量超过１００mg/L，待２０１８年４月出水COD再次下降到８０mg/L以下。造成该现象的主要原因如下：其一是受酚类、氰化物等物质的冲击，影响到前端酚氨回收装置的运行稳定性，对BE池、生化池内的生化生长产生抑制作用，导致COD降解效率下降；其二是BE池、高密度沉淀池斜管破裂问题，使BE池内生物量下降、出水SS进入臭氧高级氧化池中，削弱其对于COD的氧化降解能力；其三是好氧段污泥浓度降至３０００~３３００mg/L以下，增大处理负荷、产生较多泡沫；其四是BAF曝气管发生局部堵塞问题，引发曝气不均现象，影响到生物处理效果。
        2.3出水氨氮高问题。该污水处理站在２０１６年７月至２０１７年１１月期间的出水氨氮始终不超过１５mg/L，多数时间稳定低于１mg/L，然而在２０１７年１１月、２０１８年２月出现过两次规模较大的氨氮冲击现象，导致其进水氨氮浓度为４５０~５００mg/L。究其原因主要体现在以下三方面：其一是氨氮与有毒物质冲击，导致废水生物毒性增强，且影响到微生物的繁殖；其二是反硝化过程中碳氮比为（１．７~２．８）∶１，无法为反硝化反应提供适宜条件，导致出水氨氮浓度上升；其三是碳酸盐碱度较低。
        为改善出水氨氮高问题，可首先加强对酚氨回收装置的排查工作，将进水氨氮浓度控制在３５０mg/L以内；其二是选取甲醇溶液经由消泡管加入到A/O池中，令碳氮比提高到４∶１以上；其三是选取Na２CO３加入到A/O池中，提高水样中的碳酸根碱度，使出水氨氮值降至０．５~２mg/L以下，保障生化处理系统恢复正常运行状态。
        三、结束语
        煤化工废水十分复杂，原因是废水的来源不同、水量比例不同，废水的类型各异，而煤气化炉的温度相差较大，造成煤化工废水水质的千差万别，处理难度相差很大，同时由于企业所处的地域与环境不同，煤化工废水处理的要求与目的又各有不同，更要求我们合理地设计，选取科学、成熟的煤化工废水处理工艺。
        参考文献：
        [１]晋远，魏刚．煤化工废水的处理技术及应用[J]．化工管理，２０１８（２７）：１９７－１９８．
        [２]罗文．我国煤化工废水处理技术现状研究[J]．山西化工，２０１８，３８（４）：２２１－２２３，２２６