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煤化工废水零排放再认识

发表时间:2016-07-19 10:03
    废水零排放的内涵到底是什么?到目前为止缺少准确定义。GB /T21534-2008《工业用水节水术语》将“零排放”定义为“企业或主体单元的生产用水系统达到无工业废水外排”。但这个定义本身就不是很准确。
    我们注意到,近期国家能源局发布的《关于规范煤制燃料示范工作的指导意见》(征求意见稿)和工信部发布的《煤制烯烃行业规范条件》(征求意见稿)中,均没有废水零排放的提法,而是采用“工艺废水全部回收利用,循环水系统污水不向厂区外排放”的概念。根据这个概念,笔者认为,应该对煤化工废水处理有一个新的认识。
    应把有效防范水质波动放首位煤化工废水组成复杂,酚氨浓度高,可生化性差,是典型的难降解有机废水。如何高效地去除有机污染物,这一直是行业废水处理的热点。特别是煤化工废水水质波动大,如碎煤气化废水化学需氧量(COD)波动一般在3倍以上,某直接液化项目气化废水化学需氧量波动范围甚至达10倍以上。
    即使废水化学需氧量浓度不变,其污染物的组成也可能差异较大。现有煤化工废水处理工艺流程大都采用长流程的多级生化处理工艺,废水水质的频繁波动会影响生化系统的处理效果,甚至会造成系统瘫痪。因此,笔者认为,现代煤化工应把如何有效防范水质波动放到首位。
    为有效应对煤化工废水水质的频繁波动,可采取如下措施:一是优化气化、酚氨回收等工艺环节,提高废水稳定性;二是建设大容积的均质池;三是在进生化系统前,采用强化预处理措施。
    应以去除溶解性固体总量为主笔者认为,煤化工废水处理的设计理念,应以溶解性固体总量(TDS)的去除为主,而不是以“达标排放”情景下的化学需氧量去除为主。
    煤化工项目废水中溶解性固体总量的来源主要有以下3种:一是原水中带入,特别是原水为黄河水时,该部分所占比例较高;二是水处理过程中投加的酸、碱、阻垢剂、缓蚀剂等;三是煤气化过程中,煤炭中盐类物质的析出。现有煤化工废水处理系统一般将以上3部分高浓盐水混合在一起蒸发结晶。这样煤气化过程中析出的盐可能会由于含有重金属或有机物而污染其它两种盐,不利于综合利用,造成最终结晶盐处理难度和处理费用的增加。所以,煤化工废水系统设计应对各股盐水进行分质、分级处理利用,一是当原水盐分浓度较高时,可采取除盐前置,对原水进行零排放设计,产生的盐比较洁净,可作为副产品综合利用;二是对循环排污水系统进行零排放设计,产生的盐所含杂质相对简单,比较容易处理和综合利用;三是对污水处理系统进行零排放设计,产生的盐组分最为复杂,可根据实际组分的不同纯化综合利用或作为危险废物进行安全处置。
    高盐水零排放处理总体思路为:预处理+浓缩减量化浓缩处理(反渗透)+蒸发结晶的方法。首先经预处理去除绝大多数影响膜运行的污染物质,再经碟管式反渗透DTRO膜浓缩至盐的质量分数10%~15%,最后进入蒸发塘或蒸发器进行蒸发结晶。其产水经过次优分级,分别回用于脱盐水处理和循环水处理系统。结晶的干化固体无害化填埋。最终达到液体零排放(ZLD)要求。
    不应过分强调工程实例经验投资运行成本低,工艺成熟可靠是污水处理设计应遵循的两大原则。现有煤化工废水处理流程设计大都在上述两大原则的指导下,采用运行成本相对较低、有运行案例的长生化流程,生化停留时间超过120小时。但从目前运行效果来看,并不理想。煤化工废水处理技术选择应综合进水水质、出水水质、能量消耗、药剂消耗、操作条件、投资、固体废物的处置、工艺成熟可靠性等多方面综合比选,在充分论证的基础上可考虑新的技术,而不应过分地强调要有工程实例经验。如某煤制油项目在生化处理前采用了强化预处理措施。该技术可以显着降低生物毒性,改善废水可生化性,有效抑制后续生化系统的生物泡沫问题,投资和运行成本也在可接受范围内。这样的实践就应该给予支持和鼓励。
    最终目标不是水质最优而是不排笔者认为,废水零排放的最终目标是不排,而不是出水水质的最优,出水指标只要满足回用水点的用水指标即可。现有煤化工废水处理环节大都选择循环水系统补水作为主要回用水点,按照相关标准循环水补水的总溶解固体、化学需氧量浓度限值1000mg/L、30mg/L。目前选择的零排放工艺流程大多为多级膜处理流程,出水水质远好于上述标准值,实际上造成了废水的过度处理。笔者认为,煤化工项目应采用水夹点技术,在废水的梯级利用、循环使用、再生使用3个层次进行系统的集成,通过寻求不同水质、不同用户的最佳匹配,实现全过程废水产生量的最小化和水资源利用效率的最大化。
    废水能够全部回用就是零排放综上,笔者认为,煤化工废水处理应主要包括两个层次,一是采用节水工艺等措施提高用水效率,降低生产水耗;二是采用高效的水处理技术,处理有机废水及含盐废水,将废水全部回用,所有废水不外排且水污染物不以其它形式转移。只要做到这两点,就可以叫做零排放。
    现阶段我国煤化工废水处理确实存在诸多问题,但这是新技术应用过程中的必然阶段。国家应该以现有煤化工废水处理工艺为基础,充分总结经验教训,规范煤化工废水处理环节的建设、运行,提高处理技术、设备水平、运行经验以及人才素质的不断提升,来驱动煤化工废水零排放目标实现。
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