煤气化废水处理技术现状及发展趋势

煤气化废水处理技术现状及发展趋势

作者：宋霖奇

来源：《中国科技博览》2018年第26期

[摘 要]煤气化废水处理技术是在气化剂的作用下将煤炭转化为清洁气体燃料的技术，该技术可以有效的填补石油和天然气的短缺，同时用于生产化工产品。根据现代煤化工十三五规划，预计到2020年煤制天然气规模将达到300亿-350亿立方米。然而煤气化过程中产生的煤气化废水不仅产量大，而且含有大量的酚类、氨氮、焦油、氰化物、多环芳烃、含氧多环和杂环化合物等多种难降解有毒、有害物质，如不适当处理，将对环境造成严重污染。因此应积极的运用煤气化废水技术，发挥出最大的作用。 [关键词]煤气化废水；处理技术；现状；发展趋势

中图分类号：S4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）26-0308-01

前言：我囯煤炭资源储量较大，煤炭在我囯的能源结构中占据很高的地位。然而煤炭直接燃烧平均利用效率较低，造成能源资源的浪费。煤炭转化技术的应用与发展提高了煤炭的利用效率，减轻了能源市场对原油的依赖，受到世界各囯的重视。煤气化废水是一种高浓度有毒有害有机废水。我国的煤气化废水的处理技术主要是：预处理、生化处理、深度处理三阶段处理技术，而煤气化废水的特点是色度大、成分复杂、毒性高、水量大，这些因素给煤气化废水处理程度带来一定影响。目前，煤气化废水治理呈现“两高两难”的态势，即废水排放量大，处理难度大，污染物浓度高，运行成本高。寻求处理效果好，工艺稳定性更强，运行成本更低的废水处理工艺是新型煤化工企业创新发展的必由之路。 1 煤气化废水的来源及危害 1.1 来源

煤气化废水主要产生于煤气的洗涤、冷凝和净化过程。气化废水来源随气化工艺不同而各有差异，但废水来源一般有：（1）煤本身所含水分，在高温高压气化过程中蒸发，随煤气至喷淋系统冷凝下来进入废水，占煤气化废水的最大一部分比例；（2）煤气化过程中未完全参与反应的气化剂被冷凝下来的部分；（3）煤气化过程中各类化学反应生成的少量水蒸气，最后被冷凝进入废水。 1.2 危害

煤气化废水中的主要有害物质及其危害性：（1）氰化物和硫氰化物氰化物属剧毒类，氰离子进入人体后阻止细胞色素氧化酶中的三价铁离子还原成二价铁离子，阻断ATP的合成，导致生物体因缺乏能量死亡。硫氰化物在浓度较高时，会毒害神经，且在人体内与碘化物竞争结合过氧化氢酶从而诱发甲状腺肿等。（2）苯并吡等多环芳烃多环芳烃是指2个以上苯环以

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稠环形式相连的化合物。多环芳烃可通过皮肤、呼吸道、消化道等进入人体，进而引发皮肤癌、肺癌、直肠癌等病变，长期处于多环芳烃超标的环境中，会引起慢性中毒。（3）酚类化合物是一种原型质毒物，可使蛋白质变性或凝固，对各种细胞有直接毒害作用。在强曝气候下生成醌，增大水质毒性。（4）氨氮在有氧条件下发生硝化反应生成的亚盐属剧毒物质，它与血液中血红蛋白结合，使血红蛋白丧失运输氧的能力，引起组织缺氧表现出高铁血红蛋白症状，可导致死亡。

2 煤气化废水处理技术现状 2.1 预处理技术现状

预处理阶段主要是对煤气化废水中高浓度酚、氨及油类物质的处理，主要应用萃取法脱酚，实现酚类物质的分离，应用范围较广、效果较高的萃取剂是TBP-煤油溶液，可循环使用，脱酚效果高达90%；水蒸汽法蒸氨，实现氨类物质的回收利用，目前应用较多的是单塔工艺，流程简单、操作平稳、还可实现对氨和硫化物等酸性物质的同时回收，主要用于中等浓度含氨、含酸废水的处理。我国拥有较先进的处理设备的企业在煤气化废水处理技术应用过程中不断对处理工艺进行改造，解决了原有流程中铵盐结晶、结垢问题，并将抽出质量与进料质量百分比提高到9%以上；化学氧化法，是处理高浓度煤气化废水常用的方法，采用联合工艺技术将难降解的有机物转化为易降解的中间产物，对剩余的污染物利用吸附法进行再处理，使COD与挥发酚的去除率达到97%和99%。 2.2 生化处理技术现状

经过预处理的煤气化废水污染物主要是氨氮与COD，主要采用A2/O法，去除总氮，但抗冲击能力较差，运行管理较复杂，通过专业人员对工艺不断创新、尝试以及加入其他技术，终于研究出生物倍增技术，将氨氮和总氮的去除率达到99.3%和71.5%；SBR法，集均化、初尘、生物降解等功能于一体，运行简单，操作灵活，对氨氮的去除率达98%，氨氮浓度小于10mg/L；多级生物膜法，减少优势菌群的流失，保证难降解有机物及氨氮的去除，具有运行稳定、抗冲击能力强等特点。 2.3 深度处理技术现状

经过预处理及生化处理后的煤气化废水还含有一定量的难降解有机物及悬浮物。高级氧化法，臭氧氧化法在一定的反应时间、反应pH内有较高的氧化效率，采用三种的负载型催化剂，以臭氧为氧化剂的工艺技术，对苯酚和氰化物的去除率高达90%以上；吸附法，利用活性炭良好的吸附性和稳定的化学性，有效去除废水中的有机物、悬浮物等物质；混凝沉淀法，以PES为最佳混凝剂通过对PAM的投加使COD和色度的去除效率分别达到62%和66%；膜分离法，用于废水的再生处理，浸没式超滤出水使水浊度在0.55NTU，SDI、COD、及色度等的去除率都能达到一个很高的程度，而0.25%的氯化钠溶液对膜组件的清洗效率能达到97%之高。

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3 煤气化废水处理发展趋势

现阶段，煤气化废水单一处理工艺比较成熟，但是难以达到零排放处理目标，多种工艺结合应用，相互弥补劣势，能够达到不错的效果，因此复合处理工艺是研究的主要方向。要注重研发性能较好的催化剂，助推高级氧化技术的发展。我国煤化工处于快速发展阶段，已建和在建的煤化工项目超过50个，2013年以来获得国家批准开展前期工作的煤化工项目达32个，煤化工废水的处理、回用与资源化利用迫在眉睫，相关关键技术具有广阔的应用前景。 煤气化废水处理技术发展的主要趋势是：（1）通过生产系统与水系统的优化，研究废水处理与利用的新途径，实现废水减量化；（2）进一步提高酚氨回收过程的回收效率及装置稳定性，降低运行成本；（3）开发抗毒生化技术，提高有机物去除效率并降低成本；（4）研发高性能、抗污染膜材料，形成新工艺，提高膜浓缩倍率并降低成本；（5）开发经济、可靠的浓盐水脱除COD技术，解决COD对结晶盐的污染问题；（6）开发高回收率、高纯度的分盐结晶工艺；（7）形成煤气化废水结晶盐产品标准，促进废水结晶盐资源化利用。

废水排放是个系统工程，采用高效的水处理技术处理高浓度有机废水及含盐废水，将无法利用的高盐废水浓缩成固体安全储存，在一定程度上解决了水资源短缺的问题，也有利于保护当地的生态环境。 4 结语

综上所述，煤气化废水成分复杂，含有大量有毒有害物质，如果处理不当会对环境造成极大污染。现有的废水处理工艺普遍存在处理周期较长，技术难度较高，前期投入资金及运行成本高的问题。采用水煤浆技术处理气化废水，不仅可以高效经济的处理气化废水，还能节约常规制浆用水。通过对气化废水制浆的实验研究，发现气化废水水煤浆成浆性较常规水煤浆差，但可以制出符合要求的水煤浆；气化废水水煤浆具有良好的假塑体特性和更好的稳定性，便于储存和运输；分析气化废水水煤浆燃烧特性，得出废水中的碱金属和有机物等促进了水煤浆的燃烧和燃尽，提高了水煤浆的燃烧性能。因此水煤浆技术作为一种处理煤气化废水的新技术，具有良好的经济和环境效益，值得进一步研究和发展。 参考文献

[1] 吴限.煤化工废水处理技术面临的问题与技术优化研究[D].哈尔滨工业大学，2016. [2] 蒋芹，郑彭生，张显景，郭中权.煤气化废水处理技术现状及发展趋势[J].能源环境保护，2014，28（05）：9-12.