盛凱(中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司，重慶 401122)

煤化工半焦廢水處理工藝技術(shù)綜述

盛凱(中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司，重慶 401122)

本文分析了煤化工半焦廢水的水質(zhì)特點(diǎn)，介紹了半焦廢水處理典型工藝流程，重點(diǎn)對(duì)各種工藝技術(shù)原理進(jìn)行了綜述。

半焦廢水;生化處理;膜技術(shù);濃鹽水處理;蒸發(fā)結(jié)晶

煤化工半焦廢水是指半焦生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的工業(yè)廢水。半焦的生產(chǎn)過程主要是以侏羅紀(jì)不黏煤和弱黏結(jié)煤為原料，采用中低溫干餾（約600℃～800℃）工藝制成，同時(shí)副產(chǎn)煤焦油和焦?fàn)t煤氣。其產(chǎn)生的廢水中含有大量難降解、高毒性的污染物，如苯系物、酚類、多環(huán)芳烴、氮氧雜環(huán)化合物等有機(jī)污染物以及重金屬等無機(jī)污染物，是一種典型的高污染、高毒性工業(yè)廢水[1]。

1 半焦廢水水質(zhì)

煤化工半焦廢水成分復(fù)雜，污染物種類繁多，半焦廢水典型水質(zhì)如表1所示。

表1 半焦廢水典型水質(zhì)

由表1可知半焦廢水污染物大致組成，其中油類、氨、酚類污染物具有一定經(jīng)濟(jì)價(jià)值，可進(jìn)行回收的同時(shí)大幅降低污染物濃度。由于煤化工半焦生產(chǎn)企業(yè)采用的爐型大多為立式爐，其生產(chǎn)工藝產(chǎn)生的焦油與水很難分離，廢水中COD含量高達(dá)30000～40000 mg/L，且含有大量抑制微生物生長(zhǎng)的有毒物質(zhì)，所以生化處理很難達(dá)標(biāo)[2]。

2 半焦廢水處理工藝

半焦廢水污染物濃度比焦化廢水高10倍左右，成分也更復(fù)雜，更難處理，其處理方法與焦化廢水應(yīng)有所不同，但由于半焦行業(yè)興起較晚，目前國內(nèi)外還沒有成熟的半焦廢水處理工藝，針對(duì)半焦行業(yè)廢水難以處理的普遍問題，筆者認(rèn)為其處理思路應(yīng)本著一方面盡可能回收廢水中有價(jià)值的產(chǎn)品同時(shí)大幅降低污染物濃度，另一方面顯著提高廢水可生化性，進(jìn)而使得半焦廢水得以實(shí)現(xiàn)無害化處理。

現(xiàn)有處理方法仍然主要借鑒水質(zhì)相似的焦化廢水處理工藝，即“物化處理+生化處理+深度處理+濃鹽水處理”，圖1為半焦廢水處理典型工藝流程。

2.1 除油工藝

半焦廢水中含有大量的重質(zhì)焦油、輕質(zhì)焦油及乳化油。為減少對(duì)后續(xù)生化處理工藝的不利影響，首先需除油。

目前，除油工藝有多種，如氣浮除油、重力除油、化學(xué)除油、電化學(xué)除油、過濾除油等。但單一處理方法都存在一定局限性，針對(duì)半焦廢水，可考慮重力沉降解與化學(xué)破乳相結(jié)合的復(fù)合式除油工藝。

2.2 脫酸脫氨工藝

半焦廢水中含有大量酚和氨，若直接進(jìn)行生化系統(tǒng)，會(huì)嚴(yán)重超出生化系統(tǒng)的脫氮能力，導(dǎo)致系統(tǒng)出水氨氮超標(biāo)，在進(jìn)行生化前，必須進(jìn)行脫酸脫氨。目前脫酸脫氨工藝有“先蒸氨后脫酸”和“先脫酸后蒸氨”兩種工藝[3]。其目的均為盡可能回收廢水中具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的副產(chǎn)品，大幅削減污染物濃度，提高廢水可生化性。

2.3 生化處理工藝

通過前述處理工藝后，半焦廢水中的污染物濃度明顯降低，可生化性大幅提高。

半焦廢水生化工藝常采用兩級(jí)生化工藝。一級(jí)生化工藝常采用A/O內(nèi)循環(huán)生物脫碳脫氮工藝或SBR序批式活性污泥工藝。其中A/O工藝由于容積負(fù)荷大、處理效率高、流程簡(jiǎn)單、投資省、運(yùn)行費(fèi)用低而被廣泛采用。

圖1 半焦廢水處理典型工藝流程

經(jīng)一級(jí)生化處理后，廢水中COD大部分為難生化降解的大分子有機(jī)物，為提高二級(jí)生化處理效率，通常需先進(jìn)行高級(jí)氧化。二級(jí)生化工藝常采用A/O內(nèi)循環(huán)生物脫碳脫氮工藝或曝氣生物濾池。

2.4 高級(jí)氧化工藝

目前高級(jí)氧化技術(shù)眾多，具有相似的技術(shù)原理，通過選取合適的催化劑激發(fā)各種氧化劑生成羥基自由基，從而破壞污染物分子結(jié)構(gòu)，主要有芬頓試劑氧化法、臭氧氧化法、催化濕式氧化法、超臨界水氧化法、電化學(xué)氧化法等。

2.5 脫鹽處理工藝

為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)半焦廢水資源化回用，還必須采用組合膜工藝對(duì)生化出水進(jìn)行脫鹽處理。廢水脫鹽處理常用的工藝為超濾（UF）+反滲透（RO）工藝。

UF工藝可進(jìn)一步去除水中懸浮物、膠體、有機(jī)物等雜質(zhì)。RO工藝主要通過反滲透膜脫除全部二價(jià)及以上離子和絕大部分一價(jià)離子。

2.6 濃鹽水膜濃縮處理工藝

濃鹽水的膜濃縮工藝，目前常用的有高效反滲透膜濃縮、DTRO（碟管式反滲透）以及震動(dòng)膜濃縮等。

高效反滲透膜濃縮對(duì)來水進(jìn)行軟化除硬、脫氣、加堿后進(jìn)入RO膜進(jìn)行膜濃縮，在高pH值下，RO膜處于連續(xù)清洗狀態(tài)，抗污堵性強(qiáng)。

DTRO由于其通道寬、流程短、高速湍流的特點(diǎn)，它可以容忍較高的進(jìn)水懸浮物而不會(huì)堵塞。

震動(dòng)膜濃縮是采用平板反滲透膜進(jìn)行濃縮處理，外加機(jī)械高頻率震動(dòng)在濾膜表面產(chǎn)生高剪切力的新型、高效的“動(dòng)態(tài)”膜分離技術(shù)。

各種膜濃縮工藝在其他行業(yè)都有所應(yīng)用，DTRO水回收率一般為80%左右，其余膜濃縮工藝水回收率均可達(dá)90%以上。

2.7 濃鹽水蒸發(fā)結(jié)晶處理工藝

目前蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)主要有MVR（機(jī)械壓縮蒸發(fā)工藝），MED（多效蒸發(fā)）等。

MVR是將蒸發(fā)器產(chǎn)生的全部二次蒸汽經(jīng)機(jī)械壓縮機(jī)壓縮，增加熱焓后作為蒸發(fā)器的加熱蒸汽，本工藝回收了蒸汽潛熱，提高熱效率，降低能耗，是一種新型高效節(jié)能蒸發(fā)技術(shù)，但價(jià)格昂貴。

MED是利用多個(gè)串聯(lián)的蒸發(fā)器加熱蒸發(fā)鹽水，前一效蒸發(fā)器產(chǎn)生的蒸汽作為下一效蒸發(fā)器的熱源并冷凝成淡水，此工藝一次投資較MVR省，但蒸發(fā)器內(nèi)結(jié)垢嚴(yán)重。

蒸發(fā)結(jié)晶工藝均有其局限性，這些缺點(diǎn)是制約著蒸發(fā)結(jié)晶工藝發(fā)展及應(yīng)用的主要因素。

3 結(jié)語

目前國內(nèi)外尚沒有出現(xiàn)成熟的半焦廢水處理工藝，其處理方法主要借鑒水質(zhì)相似的焦化廢水，典型處理工藝流程包括除油工藝、酚氨回收工藝、生化處理工藝、深度處理工藝、脫鹽處理工藝和濃鹽水處理工藝。

半焦廢水水質(zhì)污染物成分復(fù)雜，本文介紹的各種處理工藝目前在推廣應(yīng)用中都存在一些問題，如一次投資成本高、運(yùn)行費(fèi)用高、腐蝕結(jié)垢嚴(yán)重、反應(yīng)條件苛刻等，這也是半焦廢水處理領(lǐng)域亟需解決的問題。

[1]高劍.半焦廢水中污染物組成及其去除特性分析，[D].陜西西安.西安建筑科技大學(xué).2014.

[2]蔡永寬，張智芳，苗瑞，等.半焦生產(chǎn)高濃度難降解有機(jī)廢水處理技術(shù)工藝試驗(yàn)研究[J].西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，44（4）：558-561.

[3]安路陽，李超，孟慶銳等.半焦廢水資源化回收及深度處理技術(shù)[J].煤炭加工與綜合利用，2014，10：42～47.

盛凱（1985-），男，工程師，碩士。