煤化工废水零排放技术的现状与优化措施

煤化工废水零排放技术的现状与优化措施

岳凯文

国能集团宁夏煤业公司煤制油分公司 宁夏回族自治区银川市灵武市 751400

摘要：中国煤炭资源丰富，依托这一优势，煤化工得到了快速发展。然而，煤化工生产过程中产生的废水问题越来越严重。废水中有机物和无机盐的组成复杂且难以处理，对环境和生态构成严重威胁。因此，实现煤化工废水零排放已成为行业发展的重要目标。本文旨在分析煤化工废水零排放技术的现状，探讨优化措施，为行业的可持续发展提供参考。

关键词：煤化工废水；零排放技术

引言

随着我国经济的快速发展，煤化工产业作为重要的能源支柱产业，其规模和产量均呈现快速增长的态势。然而，煤化工生产过程中产生的废水问题日益凸显，对环境和生态造成了严重影响。因此，煤化工废水零排放技术的研究和应用具有重要的现实意义。

1.零排放技术概述

在全球范围内，“零排放”通常指的是液体废物的不排放，即工业企业在生产过程中不向地表水或地下水体排放任何污水，以维护水资源的纯净。然而，在中国，“零排放”的定义略有不同，它指的是通过一系列工艺流程，将工业污水中的污染物，如结晶盐、污泥、氮气、二氧化碳等，转化为固态或气态形式，而不是直接以水态排放。对于煤化工行业，废水处理可以从以下两个方面进行：首先，在生产阶段，企业应尽量减少用水量，通过改进和优化生产工艺来降低对水的需求，从源头上减少废水的产生。其次，在废水产生后，应加强废水的处理工作，确保废水无害化，并实现废水的再利用，提升资源的循环利用率。在处理废水之前，必须进行专业的废水测试，以确保水质达标，减少废水对环境的污染。废水零排放技术的应用，旨在将废水完全转化为可再利用的水，这个过程可以循环使用催化剂，且不会产生任何废弃物。在煤炭工业的废水处理中，尽管废水零排放技术已被采用，但这种技术主要适用于生产工艺，并不能实现蒸汽、循环水和辅助产品的零排放。虽然“零排放”的定义在不同领域有所不同，许多专家和行业人士也有不同的解释和标准，但要实现煤化工污水真正的“零排放”，必须综合运用膜分离、蒸发结晶和生物化学等技术。同时，实现煤化工污水处理“零排放”还必须满足以下三个条件：符合安全生产要求、符合企业的经济承受能力、符合地方政府对环境保护的要求[1]。

2.煤化工废水的产生与特点

在煤化工企业的生产过程中，涉及到的技术环节复杂多样，包括煤的液化、气化、洗涤、冷凝和分馏等步骤，这些步骤都会产生废水。这些废水主要可以分为两类：含盐废水和有机废水。含盐废水主要来源于脱盐水系统和循环水系统的排放，而有机废水则来自煤气化生产、生活污水以及综合化工废水等。含盐废水的特点是盐分和硬度较高，例如脱盐水系统排放的废水，其总溶解固体（TDS）的浓度通常在2,500至3,500毫克/升，盐含量在300至15,000毫克/升，并且含有大量的钠离子、氯离子等无机离子。这类废水中的有机物含量相对较低，但所含有机物的生物降解性通常较差，因此往往需要独立的回收处理过程。另一方面，有机废水在煤化工废水中占有较大比例，含有较多的有机化合物、无机盐和氨氮物质，其降解处理的难度相对较大[2]。

3.煤化工废水零排放技术现状

3.1能耗与成本问题

(1)能耗高,煤化工废水零排放技术中，如蒸发结晶、膜分离等过程需要大量的热能或电能，导致能耗较高。不仅增加了处理成本，也不符合节能减排的环保要求。(2)处理成本高,由于废水成分复杂、处理难度大，需要采用多种技术和设备进行处理，导致处理成本高昂。

3.2二次污染问题

(1)浓缩液处置难,在废水处理过程中，会产生大量的浓缩液，这些浓缩液含有高浓度的污染物和盐分，难以进行有效处置。若直接排放或处理不当，会造成严重的二次污染。(2)固废产生量大,废水处理过程中产生的固废，如污泥、滤渣等，量大且难以处置。这些固废若处理不当，会对环境造成长期影响。

4.煤化工废水零排放技术优化措施

4.1利用膜技术

废水零排放工艺的设计初衷是优先考虑水的回收和再利用，以实现水资源的循环经济。典型的工艺流程包括“预处理、膜浓缩、蒸发和结晶”。在这个流程中，结晶技术是达成废水零排放目标的核心，而分质结晶则是实现水资源化利用的关键步骤。分质结晶技术相较于传统的蒸发结晶技术，不仅能够分离出混合的杂盐，得到具有资源化价值的工业副产品盐，还能够提升水的回收率，实现环境保护和经济效益的双赢。目前，分质结晶主要分为热法结晶和膜法结晶两种方式。热法结晶通过利用废水中不同无机盐之间的浓度和溶解度差异，在水盐体系的相图指导下，通过控制结晶过程中的运行温度和浓缩倍数来实现盐的分离，包括直接蒸发结晶、盐硝联产分盐结晶和低温结晶工艺等。膜法结晶则利用氯离子和硫酸根离子在离子半径、电荷特性等方面的差异，通过膜分离技术在结晶前实现不同盐类的分离或富集，然后使用热法结晶得到固体盐，实现盐类物质的分离，目前在实际工程中主要应用的为纳滤分盐工艺。

4.2优化工艺流程

综合考虑废水特性、能源供应、食盐产销和杂盐处理等多个方面，通过实验和调研进行全面分析，以此为基础来制定合适的工艺流程。同时，对设备的关键技术、关键设备和物料进行彻底的检查和验证，以确保设备在投入使用后的安全性和稳定性。在系统运行中可能会出现波动，以及设备清洗、维修、更换部件等突发情况下，需要特别关注系统的冗余设计，以确保系统的可靠性和应对突发事件的能力。

4.3完善废水零排放的预处理系统

为了确保废水零排放系统的稳定运作并提高技术应用的效果，完善预处理系统是至关重要的。首先，应配置适当的沉淀池，以便处理废水中的悬浮物和沉淀物。沉淀池的作用是使这些物质沉淀到底部，从而降低废水中悬浮物的浓度和污染物的总量。对于酸性或碱性废水，应设立中和池以调节pH值。通过添加适量的中和剂，可以使废水的pH值达到中性，减少对后续处理单元的潜在腐蚀和污染。此外，对于废水中含有的有机物或挥发性有机物（VOCs），应设置溶解气氛池进行处理。通过在气氛池中加入适当的氧气或其他气体，促进有机物的氧化分解，从而减少有机物的浓度和毒性；使用活性炭吸附单元，可以去除废水中的有机物和某些溶解性物质。活性炭能够吸附废水中的有机污染物和异味物质，提高废水的净化效果。

4.4保证废水处理进水量稳定且适宜

为了避免废水处理系统超负荷运行，保持稳定的进水量是关键。首先，应安装流量计或其他监测设备，以便对进入废水处理系统的水量进行实时监控。通过分析这些数据，可以实施相应的控制措施，例如调整进水泵的速度或改变阀门的开度，以维持进水量的稳定。同时，定期对进水管道、泵房和进水设施进行维护和清洁，确保它们的顺畅运作，预防潜在的堵塞问题。此外，废水处理系统应具备一定的调节能力，以应对进水量的波动。基于废水特性和进水量的变化，可以设置预处理设施，如沉淀池、中和池或其他处理单元，以平衡水质和水量的波动。最后，利用自动化控制系统，结合传感器和反馈机制，可以实现对废水处理进水量的实时监控和调整，根据进水量的实际变化自动调整处理过程，确保系统运行在最佳状态[3]。

结束语

煤化工废水零排放技术取得了一定的进展，未来，随着技术的不断进步和环保要求的提高，煤化工废水零排放技术将实现更加高效、环保、经济的目标，为煤化工产业的可持续发展提供有力保障

参考文献：

[1]田茂远,吕昌彦,唐伟博.关于煤化工废水处理技术应用分析[J].化工管理,2019(27):114-115.[2]赵刚.煤化工高盐废水处理技术研究[J].能源与节能,2019(8):14-15.

[3]李浩伟.煤化工废水“近零排放”技术与应用[J].化工管理,2017(33):103.