零排放技术在煤化工污水处理中的实践研究

摘要：随着煤化工企业生产规模逐渐扩大，污水排放量也大幅度增加，同时，越来越多先进的污水处理技术也应运而生，其中包括零排放技术。合理使用零排放技术不仅能够提高污水处理效率，还能够降低污水处理成本。对零排放技术进行了概述，并结合煤化工污水处理现状，探索零排放技术在污水处理中的实际应用，一方面为零排放技术进一步推广和应用奠定基础，另一方面为煤化工企业可持续发展提供保障。

关键词：零排放技术；煤化工；污水处理；实践我国地大物博、幅员辽阔，煤炭资源丰富，发展煤化工能源技术，既能够满足化工企业生产需求，也符合我国现有的能源条件。众所周知，煤化工生产加工离不开水资源的支持，随着社会对化工产品需求量的不断增加，煤化工企业生产规模也逐渐扩大，污水成为阻碍企业健康长远发展的关键因素。引入零排放技术，能够将污水转换为能够循环利用的资源，使煤化工企业生产不再排放任何形式的污水，既能够提高资源利用率，也能够规避环境污染问题。可以看出，在煤化工污水处理中使用零排放技术，已经成为行业未来发展的必然趋势。

1零排放污水处理概述

零排放污水处理这一概念最早起源于美国，是指对液体进行零排放，也就是工业生产不再将任何形式的污水排入地下或地表中，进而保护好周围生态环境，促进工业企业健康发展。结合我国制定的各种标准来看，零排放就是在工业生产中，通过不同方式将废水中不同形态的污染物进行转移，使污染物以二氧化碳、污泥、结晶盐等固体或气体的形式排放。现阶段，零排放技术已经广泛应用到国内煤化工污水处理中，其处理方法主要有两种：第一，在化工产品生产制造中尽可能减少水资源消耗，不断优化生产技术和工艺流程，从源头降低污水排放量，进而达到理想的污水处理目标［1］；第二，在煤化工企业生产加工中对污水进行无害化处理，使污水转换为能够循环利用的物质，一方面提高资源利用率，另一方面减少环境污染问题，进而推动煤化工企业向节能环保方向发展。

2煤化工污水处理中零排放技术的具体应用

我国科技不断进步，越来越多新型污水处理技术应运而生，促进污水处理从传统直排发展到分类分级处理，最终实现了零排放目标。零排放技术最早主要应用在火力发电厂的污水处理中，应用目标是最小化使用水资源，使污水能够分质合理回用，进而满足节能与节水要求。现阶段，零排放技术已经广泛应用到各行各业中，如韶关冶炼厂、河北正元化集团有限公司氮肥企业等，均是污水零排放的典型案例。所以对零排放技术的具体应用展开研究十分必要。

2.1煤化工污水处理技术

2.1.1预处理技术

在煤化工污水处理中，预处理技术主要是对生化技术无法去除的污染物进行处理，常见处理方法有以下3种：第一，德士古工艺污水的预处理，主要通过化学软化和沉淀的方式，将污水中的二氧化硅、悬浮物等污染物进行有效处理［2］；第二，壳牌工艺污水的预处理，主要采用漂水破氰技术对污水进行预处理，进而去除污水中的氰化物；第三，鲁齐工艺污水的预处理，主要采用浮动收油、隔油及气浮等方式，将污水中的悬浮物和油类进行有效处理。

2.1.2生化处理技术

在煤化工污水处理中，生化处理技术属于核心工艺技术，只有保证前期设计科学合理，才能够使出水达到标准要求。从煤化工污水的污染因子来看，壳牌工艺和德士古工艺产生的污水含有大量的氨氮污染物，而鲁奇工艺污水产生的污染物不仅包括氨氮，还包括需氧脱氢酶。从大量实践来看，煤化工污水中的需氧脱氢酶大多在5 000 mg/L左右，所以在污水处理过程中大多采用水解酸化+好氧活性污泥组合处理方法。在实际操作中，最常见的好氧活性污泥处理技术包括SBR和A/O两种，这两种处理技术具备各自的优势和特点，需要处理人员根据实际情况灵活选择［3］。具体来说：第一，SBR处理技术。这种工艺技术本身具有抗冲击能力强、结垢较少等优势，当前被广泛应用到煤化工污水处理中。处理人员可以结合污水量和污染情况，对处理步序进行科学调整。常规工艺一般设置4个以上系列（包括4个），一旦系列受到冲击，处理人员可以及时调整步序，既要确保出水正常，又要保证受到冲击的序列快速恢复正常。另外，在煤化工污水处理中，合理使用射流曝气工艺，即便不通过化学软化方法处理来水，也能够有效规避曝气头堵塞问题。第二，A/O处理技术。这种处理技术的生化停留时间和SBR处理技术相同，在实际应用中突出了成本低、占地小、维护简单等多种优势，但与SBR处理技术相比，抗冲击能力相对较差，冲洗后恢复能力较低。总而言之，污水处理机构需要根据煤化工污水的水质、水量等情况进行深入分析，合理选择生化处理技术。

2.1.3深度处理技术

经过生化处理的煤化工污水，通常还含有一定量的氨氮及有机物，需要通过深度处理才能够保证水资源符合回用水站的接管要求。结合工作实践来看，由于煤化工污水经过生化技术处理后，B/C值相对较低，所以需要采用高级氧化手段提高其B/C值，如通过臭氧催化氧化方法和臭氧氧化方法，达到改善生化性的目标，而后通过生物方法将污水中的低浓度有机物去除［4］。整个反应过程简单便捷，无需添加其他药剂，不会产生污泥，并且能够达到理想的处理目标。

2.2煤化工污水回用处理技术

煤化工污水经过污水处理站处理后，一般可以去除大部分污染物，但是想要达到回用水站接管标准，还要对污水进行深入处理，将污水中的各种无机盐处理到位。在煤化工企业生产中产生的污水种类较多，包括废锅排水、公用工程区的循环水排污水，以及废水处理站处理后的水等。可以将这些污水的回用处理技术归纳为以下几点：

2.2.1回用预处理技术

考虑到双膜单元提高水资源回收率，同时延长膜的使用期限这一情况，需要处理机构通过化学软化方式对来水进行处理，以此来减少污水中的悬浮物和二氧化硅，同时降低水的硬度。较为常见的化学软化方法为石灰纯碱法，也有极个别煤化工生产项目中排放的污水为较高硬度，所以可以使用石灰法对其进行软化处理［5］。回用预处理效果优劣会直接影响膜处理水平，处理机构可以在化学软化基础上，通过沉淀和过滤相结合的方式进一步处理，使水的硬度降低到200 mg/L，悬浮物降低到5 mg/L。

2.2.2膜处理技术

煤化工污水经过回用预处理环节后，需要继续采用膜处理技术进行脱盐。较为常见的脱盐技术有两种，一种为离子交换法，另一种为反渗透膜法。离子交换法就是利用树脂再生对污水进行处理，主要原因是树脂再生会产生大量酸碱，以此来减少污水中的盐分，但是这种方式只适合应用到含盐量较低的煤化工污水处理中。由于煤化工污水回用水的导电率大多在2 000～3 000 μS/cm，所以需要使用反渗透膜法进行处理。想要提高反渗透膜单元的水资源回收率，同时减少膜的清洗次数，需要在实际操作前设置超滤膜，进而形成双膜工艺。在污水处理中，超滤膜的主要作用是将污水中的细菌、胶体等悬浮物过滤掉，将反渗透进水的污染指数降低到3以下，浊度降低到0.2 NTU以下，确保反渗透处理工艺能够有条不紊进行［6］。在实际操作中，常见的过滤膜为外压式中空纤维管式超滤膜，经过反渗透系统处理后的煤化工污水，脱盐率一般在97%左右，同时能够最大程度截留污水中的有机物，进而提高污水回用率。

2.2.3浓盐水处理技术

满足回用水站标准的污水，通常用于煤化工生产中的循环水补水；而针对浓盐水，则需要经过浓盐水处理站进行进一步处理。结合大量实践来看，零排放处理技术的应用越到后期，投入成本也会越高，为了尽可能减小末端热法蒸发结晶单元的规模，需要对污水含盐量进行测量，在满足相关要求的情况下即可进入脱盐浓缩环节，以此来提高污水回用率。目前，越来越多新型浓盐水处理技术应运而生，以下将以实际项目为例进行分析，该项目的进水量为1 500 t/h，含盐量为2 000 mg/L，处理工艺如下：第一，常规处理。先对污水进行化学软化，以此来降低硬度，而后通过沉淀、过滤和浓水双膜工艺，对污水进行15倍浓缩处理，使其浓缩到30 g/L；第二，高效反渗透工艺，也就是在常规处理基础上进行高效反渗透处理，将浓水进行进一步浓缩，使其浓缩到60 g/L［7］；第三，电渗析工艺，处理步骤就是在高效反渗透处理基础上进一步进行电渗析处理，将浓水浓缩到150 g/L。

2.2.4蒸发结晶处理技术

煤化工污水经过膜法浓缩工艺处理后，能够将盐含量控制在6%～15%，仍然无法达到回收再利用的目的，想要真正满足零排放要求，就要对污水进行浓缩处理，常见方式有两种，一种为蒸发塘处理方法，但由于这种处理工艺对场地和环境要求较高，所以应用率较低；另一种为热法蒸发结晶处理方法，相对于蒸发塘处理技术来说，不仅占地面积小，而且可以有效控制结晶盐，所以被广泛应用到煤化工污水零排放处理末端。现有的热法蒸发结晶处理工艺又可以分为两种，分别为机械蒸汽压缩循环蒸发工艺和多效蒸发工艺，这两种工艺技术在实际应用中存在一定相似之处，都需要先浓缩后结晶。结合工作实践来看，机械蒸汽压缩循环蒸发工艺相对于多效蒸发工艺而言，成本相对更低，可以应用到资金不足的煤化工污水处理项目中。而多效蒸发工艺在实际操作中流程相对简单，动力设备使用量较少，并且运行维护便捷，但运行费用较高，所以在煤化工污水处理经济条件充足的情况下，应优先使用这种处理工艺。采用热法结晶处理工艺后产生的盐分属于危废资源，外运费用相对较高，所以为了尽可能减轻煤化工企业的经济压力，可以对蒸发结晶单元的参数进行灵活调整，使处理后的盐分能够达到产品级要求，确保杂盐低于总质量分数的15%［8］。值得注意的是，在煤化工污水处理过程中，热法结晶处理技术只能对浓盐水中的盐进行处理，针对污水中的其他有机物，需要在零排放处理前端进行有效控制，一旦控制不当，则需要处理机构在蒸发结晶环节对母液进行定期排放，确保处理系统稳定运行，同时保证处理后的盐达到产品盐等级要求。

2.2.5污泥及结晶盐处理技术

在煤化工污水排放中，零排放污泥主要分为有机污泥、无机化学污泥和杂盐及母液3种，其中有机污泥主要指污水处理站对污水进行生化处理后产生的污泥，无机化学污泥则是升华处理及化学软化过程中产生的污泥；杂盐及母液则来源于零排放处理工艺的末端，也就是热法结晶处理过程产生的污泥。针对生化污泥，一般先采用浓缩工艺进行处理，而后通过机械进行脱水，常见机械包括卧螺离心机或叠螺脱水机，脱水率能够达到80%～85%。如果煤化工污水处理中的污泥量较大，需要考虑如何减少外运规模，可以通过干化处理方式将泥饼含水率降低到40%左右。针对无机化学污泥处理，由于规模较大，并且含有大量无机颗粒物，所以想要提高处理效果，使含水量降低到60%左右，则需要通过板框压滤机进行处理；针对杂盐及母液处理，通常采用盘式干燥机进行处理，以此来提高泥饼的含固率，减少泥饼外运规模。

3结束语

随着煤化工企业生产规模逐渐扩大，污水排放问题也日益突出。使用零排放技术对污水进行处理，能够将污水转换为能够循环利用的资源，不仅能够规避水污染问题，还能够提高资源利用率。所以对零排放处理技术的应用展开研究，旨在为该工艺技术进一步推广和应用夯实基础，切实提高污水处理水平。

参考文献：

［1］韩蕾. 零排放技术在煤化工污水处理中的应用展望［J］. 环境与发展，2020，32（5）：8384.

［2］李耀武，李凯. 当前零排放技术在煤化工污水处理中的应用［J］. 化工管理，2020（3）：4142.

［3］郭磊. 零排放技术在煤化工污水处理中的应用展望［J］. 环境与发展，2018，30（5）：109，118.

［4］马继. 零排放技术在煤化工污水处理中的应用［J］. 中国高新科技，2021（9）：104105.

［5］王伦. 零排放技术在煤化工污水处理项目应用［J］. 建筑工程技术与设计，2018（9）：3155.

［6］户庆锋. 零排放技术在煤化工污水处理中的应用展望［J］. 电脑爱好者（普及版）（电子刊），2020（3）：21572158.

［7］刘晶. 零排放技术在煤化工污水处理项目中的应用［J］. 煤炭加工与综合利用，2016（8）：3943.

［8］崔菊艳. 零排放技术在煤化工污水处理中的应用展望［J］. 清洗世界，2022，38（8）：109111.

作者简介：刘洪星，男，河北沧州人，工程师，本科，研究方向：污水处理、油品储运、火炬气柜等设备维护管理。