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(jiǎn)況學(xué)號(hào)：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(jiǎn)況*學(xué)院摘要：煤化工廢水的來(lái)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(jī)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(lái)源，以及一些技術(shù)研究現(xiàn)狀，并給出一種運(yùn)用到中試階段的膜法處理技術(shù)，并

2、結(jié)合水質(zhì)對(duì)零排放做了相關(guān)介紹。關(guān)鍵詞：煤化工廢水；高級(jí)氧化；UF-NF-RO技術(shù)；零排放經(jīng)過(guò)32學(xué)時(shí)的特種廢水處理技術(shù)原理與工藝的學(xué)習(xí)，對(duì)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(guó)內(nèi)外處理工藝。通過(guò)對(duì)這門課程的學(xué)習(xí)，加深了生物處理法的印象，通過(guò)平時(shí)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(lái)源及特點(diǎn)1.1 焦化廢水在高溫狀態(tài)下干儲(chǔ)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(guò)程當(dāng)中，以及在焦油加工、粗苯精制等過(guò)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(jiàn)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(guò)直接液化，也可以通過(guò)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(jī)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(guò)程中會(huì)產(chǎn)生技術(shù)污染的廢水1o1.4 水質(zhì)特點(diǎn)煤化工廢水的特點(diǎn)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(lái)說(shuō)，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(jī)污染物存在，為處理達(dá)標(biāo)帶來(lái)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(guó)學(xué)者對(duì)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(zhǎng)達(dá)300天的運(yùn)行結(jié)果表明活性污泥工藝是去除煤制氣廢水中有機(jī)污

6、染物的一種有效途徑，并且工藝具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和良好的出水水質(zhì)；同時(shí)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(zhǎng)HRT至20天以上。2.2 工程菌的利用工程菌技術(shù)是通過(guò)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(shì)菌種，可以達(dá)到有針對(duì)性地、高效地去除廢水中難降解有機(jī)物的目的7：在煤制氣廢水處理中工程菌技術(shù)尚處于實(shí)驗(yàn)室研究中，大規(guī)模應(yīng)用該技術(shù)到生產(chǎn)實(shí)際中仍存在較多問(wèn)題。目前，尚無(wú)該技術(shù)成功應(yīng)用到煤制氣廢水處理工程中的報(bào)道。2.3 SBR的應(yīng)用SBR法的特殊運(yùn)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(qiáng)的耐沖擊

7、負(fù)荷能力以及處理有毒或高濃度有機(jī)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(lái)越受到研究者的重視，并在煤制氣廢水處理工程中有了實(shí)際應(yīng)用。2.4 好氧生物膜法好氧生物膜法的附著生長(zhǎng)方式更有利于優(yōu)勢(shì)菌群的自然篩選，而這些優(yōu)勢(shì)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(jī)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(duì)硝化和反硝化細(xì)菌具有毒性抑制作用，同時(shí)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(guò)程十分困難。單獨(dú)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(guò)程中，對(duì)有機(jī)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(jī)負(fù)荷高、設(shè)備簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，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(dòng)困難、處理效能低等問(wèn)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(jí)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(duì)河南某煤制氣廠廢水開展了中試實(shí)驗(yàn)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(guò)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(jī)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(jī)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(jī)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(jí)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(dú)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(jí)內(nèi)循環(huán)UASB-ABF

10、B）+高級(jí)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(shí)，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(jí)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(chǎng)前景。但該技術(shù)難點(diǎn)在于制備出活性高、成本低、穩(wěn)定性強(qiáng)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(jī)物，無(wú)二次污染。徐長(zhǎng)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(duì)苯酚降解率的影響，研究表明：在超聲波生器頻率為18kHz聲強(qiáng)為11.94W/cm2對(duì)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(fèi)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(guò)電極反應(yīng)氧化去除污水中污染物的過(guò)程。電化學(xué)氧化對(duì)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(duì)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(huì)對(duì)電極的催化活性造成影響，也會(huì)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(guò)？OH的強(qiáng)氧化作用對(duì)有機(jī)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(jī)物轉(zhuǎn)化為H2O、CO2、PO43-、SO42-、NO3一等小分子無(wú)機(jī)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(jí)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(jī)廢水處理技術(shù)。但超臨界水氧化技術(shù)處理有機(jī)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(wèn)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(qiáng)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(jī)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(méi)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(shí)，浸沒(méi)式超濾對(duì)COD和色度的去除率均為10%20%,對(duì)濁度的去除率可達(dá)98%以上；反滲透系統(tǒng)對(duì)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(yùn)用膜分離技術(shù)處理煤化工廢水的已有應(yīng)用實(shí)例，主要工藝采用UF-RO技術(shù)，實(shí)際應(yīng)用和研究發(fā)現(xiàn)此工藝中反滲透存在運(yùn)行壓力高、產(chǎn)水率低、濃水產(chǎn)量大、膜容易污堵等問(wèn)題，而采用操作壓力較小的UF-NF工藝

15、又不能去除一價(jià)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(xiàng)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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明以UF-NF-RO工藝處理煤化工廢水二級(jí)出水運(yùn)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?。环礉B透對(duì)COD的去除率達(dá)到99%以上，對(duì)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(yùn)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(guò)有

16、機(jī)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(gè)工段實(shí)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(jì)目前，煤化工行業(yè)有機(jī)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(duì)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(guó)內(nèi)酚氨回收裝置對(duì)酚氨脫除效率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)外裝置，預(yù)處理后廢水中酚氨濃度為國(guó)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(shí)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(chǎng)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(jià)格也在不斷降低，膜的使用越來(lái)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(wú)機(jī)鹽、有機(jī)物，也有預(yù)處理、脫鹽等過(guò)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(duì)于濃鹽水的處理，國(guó)內(nèi)很多企業(yè)將濃鹽水作為

18、煤堆場(chǎng)及灰渣場(chǎng)的除塵灑水。但目前渣場(chǎng)或煤場(chǎng)大多要求封閉式，通過(guò)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(chǎng)容易造成二次污染，亦會(huì)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(chǎng)及灰渣場(chǎng)的除塵灑水已不被行業(yè)所接受。從我國(guó)廢水“零排放”實(shí)際運(yùn)行案例來(lái)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(zhēng)論最多的地方。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)高濃鹽水的處理一般采用自然蒸發(fā)固化和機(jī)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(lái)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(diǎn)及存在問(wèn)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