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工程管理前沿【2020年第01期】

  • ID:271612
  • 浏览:1094
  • 学科:工程地质学
  • 更新时间:2020-04-05 15:43:22
  • 期刊: 工程管理前沿
内容简介
《工程管理前沿》杂志是由中国工程院主管,中国工程院、清华大学、高等教育出版社主办的建筑期刊。国际标准刊号:2095-7513,国内统一刊号:CN10-1205/N。《工程管理前沿》的办刊宗旨:依托建设领域高层权威信息背景,旨在做好政府领导决策的重要参谋;成为政策理论探讨的前沿阵地,积极探索和引导建设事业发展方向和改革实践;提供重大事件权威报道,深度阐释焦点话题,纵深调查热点事件,努力追求权威性、建设性、实用性和可读性风格;努力做大媒介传播平台,真诚为建设企事业单位服务,为中国建设事业和城市化发展服务,为广大读者开启一个探求知识的窗口。

煤化工废水处理技术及关键问题探讨

2019/8/9 15:17:00 工程地质学 胡敏
资料简介

【摘要】: 本文论述了煤化工废水特点,介绍了煤化工废水水质特点和废水中有机物逐级去除过程,包括油及酚氨回收为主的预处理、生化处理、深度处理等。

煤化工废水处理技术及关键问题探讨

胡敏

新疆庆华能源集团有限公司 新疆 835100

【摘要】:本文论述了煤化工废水特点,介绍了煤化工废水水质特点和废水中有机物逐级去除过程,包括油及酚氨回收为主的预处理、生化处理、深度处理等。

【关键词】:煤化工;废水处理技术;关键问题

引言

传统煤化工企业在经营过程当中,不仅浪费了很多能源,还使得人们的居住环境受到了严重的污染,威胁人们的身体健康。传统煤化工企业发展空间变得越来越狭窄,急需要谋求新的发展方式。

1、煤化工废水特点

煤化工是以煤为原料,经过化学加工,转化为气体、液体、固体燃料以及化学品的工业,分为传统煤化工:包括煤焦化、煤制电石、煤气化合成氨等,新型煤化工:煤直接液化以及煤气化为龙头合成天然气、醇醚燃料、烯烃、乙二醇等工艺。

不同的煤化工工艺往往水质差异很大,其中煤焦化、煤加压固定床气化、煤直接液化以及煤热解过程会产生高浓有机废水,该类废水COD含量高、有机物成分复杂并且难以降解。其主要有机物为苯酚及取代酚、杂环化合物(喹啉、吡啶、噻吩、咪唑、呋喃、吡咯等)、苯及取代苯、多环芳烃(如萘、蒽)、长链烷烃,还含有氨氮和氰化物等污染物,是一种高浓度难降解有机废水,处理难度极大,目前常采用分级处理工艺,分别为物化预处理、生化处理、深度处理以达到排放标准或者后续废水回用单元进水要求。

2煤气化废水处理技术

2.1预处理技术

预处理由于气化工艺的不同而差别较大。对于Texaco水煤浆气化废水,预处理多采用“化学软化+沉淀”的组合工艺以去除废水中的悬浮物、二氧化硅和硬度;对于Shell干粉煤气化废水,预处理多采用漂水破氰工艺;对于Lurgi碎煤加压气化废水,多采用“浮动收油+隔油+气浮”组合工艺进行脱尘除油后,进行酚氨回收。

通常采用汽提法进行脱氨并去除废水中的酸性气体,酚回收则以溶剂萃取脱酚工艺为主,目前在工业中使用的脱酚萃取剂主要有二异丙醚(DIPE)和甲基异丁基甲酮(MIBK)2种。应用较为广泛的酚氨回收工艺主要有4种:LurgiPhenosolvanCLL工艺(酸化后萃取脱酚再脱酸脱氨工艺)、脱酸萃取脱酚后脱氨双塔工艺、脱酸脱氨再萃取脱酚单塔工艺和双塔工艺。

2.2生化处理技术

①SBR工艺多用于气流床等水质较好的煤化工领域。由于进水COD、氨氮值均较低,多数情况下SBR工艺出水COD、氨氮值分别低于150mg/L、30mg/L,但是处理效果不稳定。SBR针对一般煤化工工艺产生的高浓度有机废水没有处理优势,其优点是可根据水质特点灵活调节,缺点是池容利用率低、操作复杂,目前义马气化长、中煤榆林MTO项目采用该技术。

②A/O工艺成熟,在煤化工高浓度有机废水处理中应用较为广泛。为增强高浓度有机废水的处理效果,目前的生化工艺通常围绕着A/O工艺进行改进或耦合,如多级A/O、A/A/O、厌氧+多级好氧、A/O+MBR等工艺。A/A/O工艺流程较为复杂,在云南某煤化工项目废水处理实际运行中发现对高浓有毒有机废水的耐受性和处理效能较低,出水难以达标。A/O+MBR也面临同样的问题,受进水负荷的影响很大。“厌氧+多级好氧”工艺是目前高浓度有机废水处理的常用工艺流程。通过厌氧将大分子有机物进行部分降解,改变分子结构,提高废水的可生化性;前段好氧工艺在高生物量作用下,降解废水中的酚类化合物等抑制性污染物;后段好氧工艺继续降解有机物,整个过程分阶段去除有机物、脱氮。

③EC(外循环)厌氧系统由EC厌氧塔和厌氧沉淀池两部分组成,其特点是外循环增强了反应器内生化污泥与废水的混合,通过投加甲醇完成厌氧共代谢,改善废水水质。EC(外循环)厌氧系统后接生物增浓系统,该系统通过向活性污泥系统中投加粉末活性炭,提高污泥浓度,以提高系统抗冲击性、抗毒能力,污泥浓度可达5000~6000mg/L,在低溶解氧(0.3~0.5~mg/L)条件下对酚类等难降解有机物具有有较好的适应性。EC厌氧+生物增浓工艺其优点是生化停留时间短,抗冲击能力强,其缺点是生物增浓需增加无机药剂,增加了运行投入及后续膜系统负荷,中煤图克化肥厂和哈尔滨气化厂采用该工艺。

2.3深度处理技术

近年来研究较多的深度处理技术主要包括混凝沉淀技术、吸附技术、高级氧化技术、生物技术,而在实际工业应用上,基本采用上述技术的组合。

吸附技术是利用吸附剂将废水中的污染物富集在吸附剂上的一种方法。常用的吸附剂包括活性炭、活性焦、树脂等。蒋文新等考察了不同原材料的活性炭对煤化工生化出水的吸附效果,并比较了混凝沉淀、活性炭吸附以及混凝沉淀+活性炭吸附工艺的处理效果。在煤化工废水中应用的树脂分为离子交换树脂和大孔树脂2种,其中离子交换树脂在深度处理中通常用于除硬,而大孔树脂主要是进行COD的去除。

吸附技术是将煤化工废水中的污染物转移,而非破坏。高级氧化技术作为一种将有机物氧化成CO2、H2O和无机盐的技术,在煤气化废水处理中得到广泛的研究,目前,在煤气化深度处理领域中,应用最多的高级氧化技术是臭氧氧化技术,该技术在新疆、宁夏、鄂尔多斯等煤气化项目中都有所使用。为了提高臭氧的氧化能力和氧化效率,在臭氧氧化技术的基础上开发出了催化臭氧氧化技术。

在废水深度处理领域中,工业上最常用的生物技术是曝气生物滤池(BAF),此外,MBBR也有较多研究。相关实验发现,ANMBBR可以提高废水可生化性并减轻毒性,使得ANMBBR-BAF工艺在毒性较高的情况下仍能保证较高的氨氮和总氮的去处效果。采用A/O-MBR工艺对某煤化工企业的废水处理设施进行了改造,工程运行结果表明,改造后的工艺对COD、NH3-N、SS和浊度的平均去除率达到了80%、95%、90%和95%以上,满足企业对中水回用的进水要求。公彦欣中试采用A/O-MBR-RO组合工艺处理煤制烯烃废水,出水水质完全满足《工业循环冷却水处理设计规范》(GB50050—2007)中的再生水水质指标的要求。

2.4中水回用以及零排放

我国与生态环保相关的法规不断完善,相关标准也不断提高,目前,除了对煤化工废水的污染物排放浓度提出要求,也对其排放水量或者回用水量提出了要求,对新建的煤化工项目,更是要求废水实现近零排放(即实现最大程度的水回用)。由于煤化工废水中的盐度较高,为了避免管路和设备的结垢、腐蚀等问题,经过预处理、生化处理和深度处理后的煤化工废水通常要进行脱盐处理才能进一步回用。脱盐处理分为含盐水处理、浓盐水处理和蒸发结晶。

含盐废水处理工艺工业上基本采用双膜工艺(超滤+反渗透),经处理后的产水回用,浓水的TDS达到15000~60000mg/L。为了减少蒸发结晶单元的处理量,双膜工艺出水进入浓盐水处理单元进一步浓缩,浓盐水处理工艺选择较为多样,包括高效反渗透工艺(HERO)、振动膜反渗透工艺(VSEPRO)、超级膜浓缩工艺(SCRM)、机械蒸汽再压缩工艺(MVR)、电渗析工艺、碟管式反渗透工艺(DTRO)、正渗透工艺等。浓盐水处理单元的出水进入蒸发结晶单元进行固化处理,目前工业界常用的蒸发结晶技术主要有MVR技术和多效蒸发(MEE)技术。

结语

综上,针对不同的煤气化技术产生的废水,本文中对其水质进行了总结,综述了煤气化废水的处理技术和回用技术,并列举了废水处理和回用技术在实际煤气化废水中的应用,针对应用中发现的问题提出了煤气化废水处理和回用技术的未来发展方向,为进一步发展提供支撑。

参考文献

[1]姜勇,张鹏昊,张彦海,等.煤化工污水非正常工况排放及处理措施[J].煤炭加工与综合利用,2018.(04):23-26.

[2]王玉龙,张琪,,肖惠宁,等.煤化工废水处理工艺研究进展[J].广东化工,2018.45(04):96-97.