煤炭是我國的主要化石能源，新型煤化工發(fā)展迅速。然而，煤化工消耗大量的水和排放，水資源短缺和環(huán)境污染問題制約著我國煤化工的發(fā)展?！傲闩欧拧钡奶岢鼍哂兄匾默F(xiàn)實(shí)和歷史意義。

一.導(dǎo)言

中國石油和天然氣資源短缺，煤炭是中國的主要化石能源。這種能源結(jié)構(gòu)決定了新型煤化工的發(fā)展，即以煤氣化為主導(dǎo)，利用催化合成、分離、生化等先進(jìn)化工技術(shù)生產(chǎn)清潔能源和各種可替代石油的化工產(chǎn)品，以滿足未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。

發(fā)展新型煤化工企業(yè)，煤和水是兩大資源要素。煤化工項(xiàng)目耗水量巨大，煤化工產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展造成了區(qū)域水資源供需的不平衡。同時(shí)，中國的煤炭資源和水資源分布極不均衡。水資源缺乏的地區(qū)還面臨地表水環(huán)境容量有限的問題，大量煤化工廢水面臨無處排放的困境。煤化工的廢水量也很大。這種廢水含有大量的有機(jī)污染物。大量煤化工項(xiàng)目會(huì)給富煤缺水地區(qū)帶來嚴(yán)重的社會(huì)問題。水資源和水環(huán)境問題已成為制約煤化工發(fā)展的瓶頸。為促進(jìn)工業(yè)經(jīng)濟(jì)、水資源和環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，2007年頒布的《國家環(huán)境保護(hù)“十一五”規(guī)劃》明確要求，煤炭等重點(diǎn)行業(yè)要努力實(shí)現(xiàn)廢水少排放或零排放。既解決了部分缺水問題，又不會(huì)對當(dāng)?shù)丨h(huán)境和生態(tài)造成污染和破壞。對于在建和規(guī)劃中的煤化工項(xiàng)目具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義和深遠(yuǎn)的歷史意義。

目前，許多在建和規(guī)劃中的煤化工項(xiàng)目計(jì)劃實(shí)施廢水“零排放”方案，但到目前為止，國內(nèi)還沒有真正實(shí)現(xiàn)廢水零排放的煤化工企業(yè)，煤化工廢水零排放存在諸多問題和技術(shù)難點(diǎn)。因此，分析和總結(jié)現(xiàn)有的煤化工廢水“零排放”技術(shù)非常重要。

二。煤化工廢水的分類及水質(zhì)特征

煤化工是以煤為原料，經(jīng)過化學(xué)加工，將煤轉(zhuǎn)化為氣體、液體、固體燃料和化學(xué)品，生產(chǎn)各種化工產(chǎn)品的工業(yè)。不同的學(xué)者對煤化工廢水的分類存在一定的差異，但一般來說，現(xiàn)代煤化工企業(yè)的廢水按其含鹽量可分為兩類:一類是有機(jī)廢水，主要包括氣化廢水、化工廠廢水、地面沖洗水、初期雨水和生活污水等。，其特點(diǎn)是含鹽量低；二是含鹽廢水，主要來源于煤氣洗滌廢水、循環(huán)水系統(tǒng)排水、軟化水系統(tǒng)排水、濃水回用系統(tǒng)等。在生產(chǎn)過程中，有時(shí)包括生化處理后的有機(jī)廢水，其特點(diǎn)是含鹽量高。

三。煤化工廢水“零排放”處理技術(shù)

我國煤化工廢水“零排放”設(shè)施的處理技術(shù)基本分為有機(jī)廢水處理技術(shù)和含鹽廢水處理技術(shù)，含鹽廢水處理技術(shù)包括低鹽廢水處理技術(shù)、濃鹽水處理技術(shù)和高濃度鹽水固化處理技術(shù)。其中，有機(jī)廢水處理基本采用“預(yù)處理(物化處理)+生化處理+深度處理”三級(jí)處理工藝；低鹽廢水處理多采用“預(yù)處理+雙膜法”兩級(jí)處理工藝；濃鹽水處理常采用“預(yù)處理+膜濃縮”的處理工藝；高濃度鹽水的熟化處理常采用自然蒸發(fā)熟化或機(jī)械蒸發(fā)熟化。

1.有機(jī)廢水處理

煤氣化廢水不經(jīng)預(yù)處理直接處理是不可行的，特別是固定床工藝的廢水，氨氮和酚濃度較高。預(yù)處理的主要目的是去除乳化油、懸浮固體(SS)和膠體COD。對于魯奇氣化廢水，應(yīng)回收苯酚和氨。

煤氣化廢水的生化處理可根據(jù)水質(zhì)和場地條件選擇A/O、A2/O、SBR、氧化溝、膜生物反應(yīng)器等工藝。固定床工藝采用生化處理工藝，去除CODCr、BOD5、氨氮等。為主體(主要考慮硝化和反硝化)，而夾帶床采用物化為主體的后處理強(qiáng)化工藝。對于流化床和氣流床工藝產(chǎn)生的廢水，應(yīng)選擇硝化、反硝化效果好的處理工藝。

煤氣化廢水的深度處理有機(jī)廢水經(jīng)上述處理工藝處理后，經(jīng)混凝沉淀后基本可以達(dá)到國家或地方排放標(biāo)準(zhǔn)。但離循環(huán)補(bǔ)給水的要求還有一定差距，需要進(jìn)行深度處理。深度處理部分常見的工藝主要有臭氧氧化、化學(xué)氧化+曝氣生物濾池(BAF)+活性炭吸附等。

2.含鹽廢水處理

(1)低鹽廢水的處理

低鹽廢水處理一般采用“預(yù)處理+雙膜法”(即超濾-反滲透)兩級(jí)處理工藝。生化處理出水與清水混合后成為低鹽廢水，經(jīng)除鹽后可作為循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的補(bǔ)充水。目前脫鹽方法很多，但隨著膜分離技術(shù)和膜生產(chǎn)技術(shù)的提高，膜的使用壽命不斷提高，其應(yīng)用范圍也越來越廣泛。預(yù)處理一般為絮凝沉淀和過濾工藝，主要是進(jìn)一步去除水中的ss、膠體和COD，以提高雙膜進(jìn)水的保證。雙膜的主要功能是脫鹽，實(shí)現(xiàn)廢水的循環(huán)利用。

(2)濃鹽水處理

雙膜法處理后的水可以回用作循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的補(bǔ)充水，但同時(shí)也產(chǎn)生濃鹽水，濃鹽水中仍有大量的水，并含有一定量的有機(jī)污染物。如果不處理，還是會(huì)對當(dāng)?shù)丨h(huán)境造成很大的污染。目前一般采用處理工藝(預(yù)處理+膜濃縮)對濃鹽水進(jìn)行進(jìn)一步濃縮，使TDS(總含鹽量)質(zhì)量濃度達(dá)到50000-80000mg/L，以盡可能提高廢水中的含鹽量，減少后續(xù)蒸發(fā)器的規(guī)模，減少投資，節(jié)約能源。

(3)高濃度鹽水的處理

濃鹽水的固化處理是廢水“零排放”方案應(yīng)用和推廣的瓶頸，也是目前爭議較大的地方。含鹽廢水處理后產(chǎn)生的濃縮液，又稱高鹽廢水，通常含鹽量在20%以上。目前，國內(nèi)外處理高濃度鹵水一般采用自然蒸發(fā)熟化和機(jī)械蒸發(fā)熟化。機(jī)械蒸發(fā)是鹽通過蒸汽結(jié)晶。自然蒸發(fā)熟化是利用太陽能在自然條件下將高濃度鹵水逐漸蒸發(fā)，實(shí)現(xiàn)鹽結(jié)晶。蒸發(fā)固化后的結(jié)晶固體成分復(fù)雜，有害物質(zhì)濃度高，需作為危險(xiǎn)固體廢物處理，不能與鍋爐灰、氣化灰一起填埋。

四。煤化工廢水“零排放”的限制性問題及解決方案

煤化工廢水“零排放”技術(shù)在實(shí)際工程實(shí)踐中存在諸多困難。目前國內(nèi)還沒有一家煤化工企業(yè)真正做到了廢水“零排放”。我國煤化工廢水零排放技術(shù)的研究和應(yīng)用處于起步階段，在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境影響方面都存在問題。

1.技術(shù)水平

(1)存在問題

煤化工廢水零排放的主要技術(shù)難點(diǎn)在于兩個(gè)方面:煤化工氣化過程中的有機(jī)廢水處理和含鹽廢水處理。有機(jī)廢水的主要技術(shù)問題是氣化廢水水質(zhì)波動(dòng)大，影響生化處理工藝。從而影響后續(xù)的膜處理效果，最終難以實(shí)現(xiàn)“零排放”的目標(biāo)。含鹽廢水處理的核心問題是雙膜系統(tǒng)的反滲透、膜濃縮、蒸發(fā)器的結(jié)垢和腐蝕。雙膜系統(tǒng)采用的反滲透方式可能導(dǎo)致水質(zhì)特性不清，或造成反滲透膜污染嚴(yán)重，脫硅困難。此外，“零排放”的目標(biāo)受到膜濃縮和蒸發(fā)器技術(shù)的限制。這些技術(shù)大部分還處于設(shè)計(jì)和建設(shè)階段，少數(shù)已經(jīng)建成，沒有真正投入運(yùn)行。膜濃縮和蒸發(fā)器技術(shù)的局限性包括:有機(jī)污染物在膜濃縮中形成污垢，縮短膜壽命，頻繁清洗膜，導(dǎo)致膜濃縮系統(tǒng)崩潰；廢水的硬度會(huì)在膜濃縮中增加，容易結(jié)晶，在膜濃縮過程中結(jié)垢，從而使膜失去濃縮能力；由于硬度會(huì)進(jìn)一步增加，蒸發(fā)器內(nèi)容易形成水垢，使蒸發(fā)器失去應(yīng)有的蒸發(fā)功能等。這些技術(shù)問題亟待解決。

(2)解決方案

一是針對有機(jī)廢水水質(zhì)波動(dòng)大的問題，增加對廢水中有毒、有臭(揮發(fā))、有色、難降解物質(zhì)的定性和定量分析。只有明確各斷面的水質(zhì)特征，才能有針對性地制定處理工藝。含鹽廢水和濃縮液的處理要從源頭入手，綜合考慮整個(gè)系統(tǒng)的鹽平衡，對廢水處理過程中的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行工藝和藥劑的比較和優(yōu)化，大幅度降低水系統(tǒng)的加鹽量，減輕末端處理的壓力。同時(shí)，研究濃反滲透水中硅的水化學(xué)機(jī)理，開發(fā)高效同時(shí)脫鈣、鎂硅技術(shù)，優(yōu)化現(xiàn)有反滲透工藝。解決了反滲透膜硅污染嚴(yán)重和脫硅困難的關(guān)鍵問題?？傊嚓P(guān)部門和企業(yè)應(yīng)從環(huán)保角度評估各種煤氣化技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，針對目前廢水零排放的技術(shù)工程難點(diǎn)，選擇可行的節(jié)水和廢水處理技術(shù)，制定相關(guān)技術(shù)導(dǎo)則和工程規(guī)范，加大技術(shù)投入，推動(dòng)我國廢水零排放技術(shù)的發(fā)展。

2.經(jīng)濟(jì)水平

(1)存在問題

通常煤化工的投資是很大的。要實(shí)現(xiàn)煤化工廢水的“零排放”，需要大量的資金投入。比如在含鹽廢水處理過程中，廢水成分復(fù)雜，尤其是氯離子含量很高，對蒸發(fā)器的腐蝕性很強(qiáng)，需要使用強(qiáng)耐腐蝕材料，所以投資很高。此外，廢水“零排放”過程中產(chǎn)生的結(jié)晶固體需要作為危險(xiǎn)固體廢物進(jìn)行安全填埋，處理成本高。含鹽廢水的直接運(yùn)行成本通常是有機(jī)廢水的數(shù)倍。運(yùn)行成本高也是制約煤化工廢水“零排放”應(yīng)用推廣的重要因素。

(2)解決方案

實(shí)現(xiàn)廢水“零排放”的經(jīng)濟(jì)成本是巨大的。廢水零排放是用更多的能耗換取污染物減排。因此，在解決水污染的同時(shí)，必須綜合考慮高能耗、高投資和運(yùn)行成本的問題，不要盲目采用零排放。根據(jù)水資源、水環(huán)境容量、能源、自然條件等客觀條件。項(xiàng)目所在地，綜合確定是否需要實(shí)施廢水“零排放”方案。另一方面，國家應(yīng)盡快大幅提高水資源和廢水排放的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，倒逼企業(yè)。對適合廢水“零排放”的企業(yè)，實(shí)施政策鼓勵(lì)措施。把廢水處理和回用變成自覺行動(dòng)，減少廢水排放。

3.環(huán)境方面。

(1)存在問題

煤化工廢水“零排放”方案仍存在巨大的環(huán)境問題。比如含鹽廢水處理過程中，通過自然蒸發(fā)或機(jī)械蒸發(fā)得到結(jié)晶鹽，以固體的形式輸出，實(shí)際上是將污染物從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，但不能完全消除污染物。如果處理不當(dāng)，結(jié)晶鹽中的可溶性鹽和有機(jī)物在雨水的淋溶作用下會(huì)造成二次污染。同時(shí)，由于“零排放”方案的實(shí)施，企業(yè)沒有廢水排放口，這部分廢水只能長期存放在廠內(nèi)。由于廢水量大，容易污染當(dāng)?shù)氐叵滤h(huán)境。政府和企業(yè)必須制定“零排放”計(jì)劃，而不是顧此失彼，造成更大的環(huán)境污染。

(2)解決方案

做好“零排放”方案，要立足于不惡化地表水水質(zhì)，不污染地下水，把污染限制在可控范圍內(nèi)。綜上所述，水資源豐富的南方地區(qū)不宜提倡零排放，北方地區(qū)應(yīng)因地制宜，區(qū)別對待。如果有污水受納體，應(yīng)盡量利用天然水體，不能強(qiáng)制“零排放”。在確實(shí)沒有污水受納體的地區(qū)，應(yīng)以地下水保護(hù)為前提，優(yōu)先選擇能耗物耗低的處置方式。實(shí)施合理的“零排放”方案，實(shí)現(xiàn)更好的環(huán)境效益。

動(dòng)詞 （verb的縮寫）結(jié)論

煤化工廢水“零排放”技術(shù)的研究和應(yīng)用在我國處于起步階段，存在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境等一系列問題。因此，在煤化工廢水“零排放”工程中，需要考慮和解決的主要問題是膜濃縮和蒸發(fā)皿等技術(shù)問題，“零排放”工程中的高成本及其環(huán)境問題。筆者認(rèn)為，從技術(shù)層面上，應(yīng)明確水質(zhì)特性，減少鹽的添加量，開發(fā)有效的脫硅技術(shù)，加大技術(shù)投入。從經(jīng)濟(jì)方面考慮能耗高、投資和運(yùn)行成本高的問題，明確企業(yè)是否適合實(shí)施廢水“零排放”方案，盡快提高水資源和廢水排放的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)；從環(huán)境方面，將污染限制在可控范圍內(nèi)，合理實(shí)施“零排放”方案，因地制宜，區(qū)別對待，取得更好的環(huán)境效益。(來源:北京藍(lán)白藍(lán)科技有限公司)

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