煤化工廢水的處理技術(shù)分析研究概況

1、*學(xué)院煤化工廢水的處理技術(shù)研究簡況學(xué)號：專業(yè)：學(xué)生姓名:任課教師:2018年12月煤化工廢水的處理技術(shù)研究簡況*學(xué)院摘要：煤化工廢水的來源主要有焦化廢水、氣化廢水和液化廢水。煤化工廢水以高濃度煤氣洗漆廢水為主，其組成成分十分復(fù)雜。煤化工廢水內(nèi)含污染物質(zhì)達(dá)300多種，主要包括焦油、苯般、氛化物、氨氮、硫化物等。煤化工綜合廢水COD可達(dá)5000nig/L、氯氮在200-500mg/L,是一種典型含有較難降解有機化合物的工業(yè)廢水。處理煤化工廢水的傳統(tǒng)方法包括物理法和生物法，深度處理法包括物化法、膜法和生物法，本文介紹了該廢水的性質(zhì)來源，以及一些技術(shù)研究現(xiàn)狀，并給出一種運用到中試階段的膜法處理技術(shù)，并

2、結(jié)合水質(zhì)對零排放做了相關(guān)介紹。關(guān)鍵詞：煤化工廢水；高級氧化；UF-NF-RO技術(shù)；零排放經(jīng)過32學(xué)時的特種廢水處理技術(shù)原理與工藝的學(xué)習(xí)，對啤酒廢水、屠宰廢水、紡織印染廢水、船舶生活污水、造紙制漿廢水等特種廢水有了初步的了解，并學(xué)習(xí)了典型的國內(nèi)外處理工藝。通過對這門課程的學(xué)習(xí)，加深了生物處理法的印象，通過平時作業(yè)的完成，學(xué)到了不同工藝組合的效果和不足，更學(xué)到了不同組合的適用條件。1、煤化工廢水的來源及特點1.1 焦化廢水在高溫狀態(tài)下干儲煉焦煤，煉焦煤里面的水分與粗煤氣混雜在一起，并形成成分復(fù)雜的剩余氨水冷凝液，譬如回收與精制車間的焦油渣、酸焦油，再如熄焦池的焦粉和生化脫酚工段的活性污泥等。另外在

3、煤氣凈化的過程當(dāng)中，以及在焦油加工、粗苯精制等過程中所產(chǎn)生的成分復(fù)雜的廢水，都具有焦化廢水的性質(zhì)。1.2 氣化廢水爐中的煤燃料在高溫之下，以空氣作為氣化的介質(zhì)，與煤燃料當(dāng)中的可燃物質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，然后轉(zhuǎn)化成氣體燃料，另外還產(chǎn)生煤氣洗滌廢水和冷凝水等氣化廢水，常見的有固定床的固態(tài)氣化排渣、加壓液態(tài)排渣，以及流化床氣化排灣和氣流床氣化排渣等。1.3 液壓廢水這種廢水既可以通過直接液化，也可以通過間接液化產(chǎn)生。直接液化是煤燃料在爐中的高溫和高壓狀態(tài)下，加入的氫氣促使煤燃料中的有機高分子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化成為較低分子的液體燃料，雖然產(chǎn)生的廢水量比較少，但廢水當(dāng)中所含有的硫化物和氨等濃度非常高。間接液化煤氣氣化之

4、后產(chǎn)生合成氣，與催化劑共同作用后產(chǎn)生燃料油，但在分離過程中會產(chǎn)生技術(shù)污染的廢水1o1.4 水質(zhì)特點煤化工廢水的特點主要表現(xiàn)為：組分復(fù)雜，含大量固體懸浮顆粒、揮發(fā)酚、稠環(huán)芳姓:、味喃、咪口坐、蔡、含氮、氧、硫的雜環(huán)化合物、氟、油、氨氮及硫化物等有毒、有害物質(zhì)，COD值和色度都很高2。雖然由原煤組成和生產(chǎn)工藝條件的不同，廢水中污染物含量和種類不盡相同，但總體來說，煤化工廢水的COD值一般在20005000mg/L,pH在7.010.0,氨氮在200600mg/L,揮發(fā)酚在300500mg/L,氟化物在1030mg/L。由該廢水水質(zhì)成分復(fù)雜巨氨氮、揮發(fā)酚、氟化物等污染物濃度高，加之有咔哇、聯(lián)苯等多種

5、十分難降解的有機污染物存在，為處理達(dá)標(biāo)帶來較大的困難。典型的煤化工廢水氣化廢水的水質(zhì)如表1所示3。表1典型氣化廢水的水質(zhì)污染物種類<mg/L魯奇爐殼牌粉煤氣化德士古水煤漿焦油1002001020-總酚2003002010氨氮300500150250150250氧化物40510COD300040003005003005002、生物處理煤化工廢水2.1傳統(tǒng)活性污泥法早在20世紀(jì)七八十年代，美國學(xué)者對傳統(tǒng)活性污泥工藝處理煤氣廢水進(jìn)行了大量的研究4-6oGallagher和Mayer4研究了中試規(guī)模的活性污泥工藝處理煤制氣廢水的效能，長達(dá)300天的運行結(jié)果表明活性污泥工藝是去除煤制氣廢水中有機污

6、染物的一種有效途徑，并且工藝具有較強的穩(wěn)定性和良好的出水水質(zhì)；同時結(jié)果也指出了活性污泥工藝的硝化作用有限，廢水中硫氟酸鹽、氟化物和氨的完全去除需要延長HRT至20天以上。2.2 工程菌的利用工程菌技術(shù)是通過人工投加或固定馴化等手段選擇適應(yīng)待處理廢水水質(zhì)的優(yōu)勢菌種，可以達(dá)到有針對性地、高效地去除廢水中難降解有機物的目的7：在煤制氣廢水處理中工程菌技術(shù)尚處于實驗室研究中，大規(guī)模應(yīng)用該技術(shù)到生產(chǎn)實際中仍存在較多問題。目前，尚無該技術(shù)成功應(yīng)用到煤制氣廢水處理工程中的報道。2.3 SBR的應(yīng)用SBR法的特殊運行方式能夠讓生物反應(yīng)器內(nèi)具有不斷交替的好氧和缺氧代謝環(huán)境，擁有多樣化的生物菌群結(jié)構(gòu)和較強的耐沖擊

7、負(fù)荷能力以及處理有毒或高濃度有機廢水的能力。因此，SBR法在煤制氣廢水生物處理技術(shù)中也越來越受到研究者的重視，并在煤制氣廢水處理工程中有了實際應(yīng)用。2.4 好氧生物膜法好氧生物膜法的附著生長方式更有利于優(yōu)勢菌群的自然篩選，而這些優(yōu)勢菌群可以有效降解煤制氣廢水中的各種污染物，尤其是難降解的有機污染物，能夠使工藝出水達(dá)到更低的污染物濃度。2.5 A/O和A/A/O法的應(yīng)用煤制氣廢水中的酚、硫鼠化物和唾咻等對硝化和反硝化細(xì)菌具有毒性抑制作用，同時預(yù)處理的蒸氨工藝又容易引起廢水堿度的不足，從而造成煤制氣廢水的生物脫氮過程十分困難。單獨采用好氧或厭氧工藝處理煤制氣廢水都難以取得令人滿意的效果，缺氧和好氧

8、組合生物處理技術(shù)逐漸受到研究者的重視。A-O法在煤制氣廢水處理過程中，對有機物和氨氮有較好的去除效果，是煤制氣廢水處理應(yīng)用領(lǐng)域中最為常用的生物脫氮技術(shù)。2.6 其他生物法的應(yīng)用厭氧工藝具有有機負(fù)荷高、設(shè)備簡單等優(yōu)點，但是常規(guī)厭氧工藝處理煤制氣廢水仍存在反應(yīng)器啟動困難、處理效能低等問題，所以厭氧工藝處理煤制氣廢水的研究和工程應(yīng)用一度處于低潮；多級好氧生物工藝主要以活性污泥法與生物膜工藝組合為主，類似于MBBR工藝。文獻(xiàn)指出采用物理化學(xué)法和生物處理法SBR池和水解酸化池）相組合的方式，對河南某煤制氣廠廢水開展了中試實驗研究，系統(tǒng)最終出水COD、氨氮、揮發(fā)酚、色度的去除率達(dá)到98%,98%、99%和

9、99%以上網(wǎng)。通常情況下，廢水需要經(jīng)過不同梯度溶解氧狀態(tài)，尤其在低氧狀態(tài)下細(xì)菌能夠發(fā)揮水解酸化作用分解廢水中難降解有機物。3、深度處理煤化工廢水3.1 混凝沉淀法煤制氣廢水中難降解有機物多呈膠體和懸浮狀態(tài)，當(dāng)向廢水中投加混凝藥劑可使廢水中難降解有機物改變穩(wěn)定狀態(tài)，并在分子引力作用下污染物凝聚成大絮體或顆粒沉淀后得到分離。常用的混凝藥劑有氯化鋁、聚丙烯酰胺、硫酸鋁、硫酸亞鐵、三氯化鐵等。3.2 高級氧化法單一臭氧氧化反應(yīng)的生成物是醛和竣酸，不能與臭氧進(jìn)一步反應(yīng)，因此將臭氧氧化技術(shù)單獨用于煤化工廢水的研究較少。吳翠榮9研究了預(yù)處理隔油-氣浮-脫酚-蒸氨）+高效組合生物處理二級內(nèi)循環(huán)UASB-ABF

10、B）+高級氧化處理臭氧活性炭）的組合工藝處理某煤化工廢水。結(jié)果表明，原水COD22385mg/L、揮發(fā)酚4454mg/L時，臭氧質(zhì)量濃度為6mg/L,出水COD可以降為21.8mg/L,達(dá)到GB8978-1996的一級排放標(biāo)準(zhǔn)要求。非均相催化臭氧氧化技術(shù)中常以金屬氧化物、金屬負(fù)載于載體上、經(jīng)金屬改進(jìn)的沸石、活性炭等作為催化劑。該催化體系可以高效的產(chǎn)生OH自由基。催化濕式氧化技術(shù)是指在傳統(tǒng)濕式氧化工藝中加入適當(dāng)?shù)拇呋瘎┘右愿倪M(jìn)的新型水處理技術(shù)。催化濕式氧化技術(shù)由于反應(yīng)條件緩和，凈化效率高，具有廣闊的市場前景。但該技術(shù)難點在于制備出活性高、成本低、穩(wěn)定性強的催化劑。超聲波氧化技術(shù)是利用超聲波輻射溶

11、液在微小的區(qū)域內(nèi)瞬間高溫高壓條件下產(chǎn)生的氧化劑如OH）完全氧化難降解有機物，無二次污染。徐長城10研究了不同處理方式、pH值、原溶液初始濃度和催化劑加入量對苯酚降解率的影響，研究表明：在超聲波生器頻率為18kHz聲強為11.94W/cm2對應(yīng)聲功率54W,電功率為135W）條件下，用超聲波氧化技術(shù)處理pH值為8.17,初始濃度為28.23mg/L的苯酚溶液，苯酚降解率能達(dá)到60.44%。若加入亞鐵離子40mg/L和雙氧水600mg/L的Fenton試劑，苯酚降解率提高到75.8%。與其它水處理技術(shù)相比，超聲波氧化法的不足在于處理量少、費用高，這也制約了該技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用方面的推廣。電化學(xué)氧化法是

12、指通過電極反應(yīng)氧化去除污水中污染物的過程。電化學(xué)氧化對煤化工廢水中的COD和NH3-N都有很好的去除效果，可以有效降低廢水中COD,但對鹽的去除效果不明顯。另外，由于煤化工廢水中污染物成分復(fù)雜、鹽含量高，會對電極的催化活性造成影響，也會制約該技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用方面的推廣。光催化氧化法是在反應(yīng)溶液中加入一定量的半導(dǎo)體催化劑，使其在紫外光的照射下產(chǎn)生RH,通過？OH的強氧化作用對有機污染物進(jìn)行處理。光催化氧化技術(shù)在煤化工廢水處理中能有效的將難降解有機物轉(zhuǎn)化為H2O、CO2、PO43-、SO42-、NO3一等小分子無機物，達(dá)到完全礦化的目的，因此被學(xué)者們認(rèn)為是廢水處理中很有前途的高級氧化技術(shù)之一。超臨界

13、水氧化技術(shù)是一種新興的有機廢水處理技術(shù)。但超臨界水氧化技術(shù)處理有機廢水是在高溫、高壓和高濃度氧條件下進(jìn)行，結(jié)果表明反應(yīng)器的腐蝕問題比較嚴(yán)重，這將是超臨界水氧化技術(shù)工業(yè)化的主要障礙之一。Fenton法是一種深度氧化技術(shù)，即利用Fe和H2O2之間的鏈反應(yīng)催化生成具有強氧化性的OH自由基，利用OH自由基氧化各種有毒和難降解的有機化合物，以達(dá)到去除污染物的目的。Fenton反應(yīng)必須在酸性條件pH值在35之間最佳）下進(jìn)行，反應(yīng)后中和溶液須消耗大量堿液，反應(yīng)產(chǎn)生鐵泥若處置不當(dāng)易產(chǎn)生二次污染。3.3 膜法的應(yīng)用膜生物反應(yīng)器MBR）和反滲透工藝是膜技術(shù)應(yīng)用在煤制氣廢水處理的主要代表。文獻(xiàn)11研究了浸沒式超濾和

14、反滲透組合工藝處理煤制氣廢水，當(dāng)進(jìn)水COD、氨氮和電導(dǎo)率為150300mg/L、2040mg/L和21403500曲/cm時，浸沒式超濾對COD和色度的去除率均為10%20%,對濁度的去除率可達(dá)98%以上；反滲透系統(tǒng)對COD和氨氮的去除率均達(dá)80%以上，脫鹽率始終保持在97%以上。4、UF-NF-RO膜技術(shù)用于煤化工廢水深度回用研究12煤化工廢水深度處理回用中最具先進(jìn)性和發(fā)展空間的技術(shù)是膜分離技術(shù)。目前運用膜分離技術(shù)處理煤化工廢水的已有應(yīng)用實例，主要工藝采用UF-RO技術(shù)，實際應(yīng)用和研究發(fā)現(xiàn)此工藝中反滲透存在運行壓力高、產(chǎn)水率低、濃水產(chǎn)量大、膜容易污堵等問題，而采用操作壓力較小的UF-NF工藝

15、又不能去除一價離子。本文在此基礎(chǔ)上提出了UF-NF-RO深度處理煤化工廢水的新工藝。這項技術(shù)在煤化工廢水深度處理回用方面尚屬開發(fā)階段，有許多關(guān)鍵性因素還須進(jìn)行研究。實驗結(jié)果表明以UF-NF-RO工藝處理煤化工廢水二級出水運行穩(wěn)定且出水水質(zhì)良好：超濾出水SDI保持3以下，濁度去除率達(dá)到90%;納濾出水濁度在0.1NTU以下，硬度脫除率達(dá)72.37%,COD去除率50%以上，納濾出水水質(zhì)受原水影響較??；反滲透對COD的去除率達(dá)到99%以上，對硬度和電導(dǎo)率的脫除率分別達(dá)到98%和95%以上；系統(tǒng)出水水質(zhì)完全滿足回用要求，工藝在運行期間不需要化學(xué)清洗。5、煤化工廢水“零排放”技術(shù)展望煤化工廢水可通過有

16、機廢水處理、含鹽廢水處理、濃鹽水處理和高濃鹽水固化處理4個工段實現(xiàn)廢水的高效處理和“零排放”。典型工藝如圖1所示網(wǎng)0污泥帶走II'造除由水1含盆水處理同用水回用水t回用水施鹽水處理高糧鹽水固化1圖1典型煤化工廢水零排放工藝設(shè)計目前，煤化工行業(yè)有機廢水處理工藝路線基本遵行<預(yù)處理+生化處理+深度處理)的三段式處理工藝。預(yù)處理工段包括隔油、氣浮、沉淀等，主要目的是去除乳化油和SS及膠態(tài)COD。對于魯奇氣化廢水，還要進(jìn)行酚氨回收。值得注意的是由于萃取工藝的不同，國內(nèi)酚氨回收裝置對酚氨脫除效率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國外裝置，預(yù)處理后廢水中酚氨濃度為國外的3倍以上，從而大大增加了后續(xù)生化處理的難度，因

17、此采用魯奇氣化的煤化工工程要實現(xiàn)“零排放”，首先要提高酚氨脫除裝置的脫除效率。生化處理工段，可根據(jù)水質(zhì)及場地情況選擇A/O、A/A/O、SBR、氧化溝、膜生物反應(yīng)器<MBR)等工藝。隨著膜分離技術(shù)和膜生產(chǎn)工藝的提高，膜的使用壽命在不斷提高，而且使用價格也在不斷降低，膜的使用越來越普及。目前，煤化工行業(yè)含鹽廢水處理工藝路線多采用<預(yù)處理+雙膜法)兩段式<即超濾-反滲透)處理工藝。反滲透濃鹽水的成分復(fù)雜，含無機鹽、有機物，也有預(yù)處理、脫鹽等過程使用的少量化學(xué)品，如阻垢劑、酸和其他反應(yīng)產(chǎn)物。濃鹽水的處理是制約煤化工廢水“零排放”的關(guān)鍵技術(shù)。對于濃鹽水的處理，國內(nèi)很多企業(yè)將濃鹽水作為

18、煤堆場及灰渣場的除塵灑水。但目前渣場或煤場大多要求封閉式，通過調(diào)濕消納的水量有限。另外，濃鹽水中氯離子濃度高，進(jìn)入原料煤容易腐蝕氣化設(shè)備。濃鹽水進(jìn)入灰渣場容易造成二次污染，亦會影響灰渣綜合利用產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，將濃鹽水作為煤堆場及灰渣場的除塵灑水已不被行業(yè)所接受。從我國廢水“零排放”實際運行案例來看，高濃鹽水固化處理是廢水“零排放”方案應(yīng)用和普及的瓶頸，也是存在爭論最多的地方。目前，國內(nèi)外對高濃鹽水的處理一般采用自然蒸發(fā)固化和機械蒸發(fā)固化兩種處理方式。參考文獻(xiàn)1孫貴軍，煤化工廢水的來源及處理方案J.資源節(jié)約與環(huán)保，2018(6>,1192游建軍等.煤化工廢水處理技術(shù)研究及應(yīng)用分析J.科技

19、信息.2018.3703曲風(fēng)臣等.煤化工廢水”零排放”技術(shù)要點及存在問題J.化學(xué)工業(yè)，2018,31(2-3>:18-194 GallagherJR,MayerGG.Processperformanceofpilot-scaleactivatedsludgetreatmentofpretreatedcoalgasificationwastewaterC/Conference:40.AnnualPurdueIndustrialWasteConference，WestLafayette，IN,USA,1985：1-11.5 SackWA，BokeyWR.BiologicaltreatmentofcoalgasificationwastewaterC/Proceedingsofthe33rdPurdue